zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
Фотошоп NASA: кто, как и зачем обрабатывает снимки из космоса
zelenyikot


Фотографии из космоса, публикуемые на сайте NASA и других космических агентств, часто привлекают к себе внимание тех, кто сомневается в их подлинности, — критики находят на изображениях следы редактирования, ретуширования или манипуляций с цветом. Так повелось еще со времен зарождения «лунного заговора», а теперь под подозрение попали снимки, сделанные не только американцами, но и европейцами, японцами, индийцами. Совместно с порталом N+1 разбираемся, зачем вообще обрабатывают космические изображения и могут ли они, несмотря на это, считаться подлинными.

Для того чтобы правильно оценивать качество космических снимков, которые мы видим в Сети, необходимо учитывать два важных фактора. Один из них связан с характером взаимодействия агентств и широкой публики, другой продиктован физическими законами.

Связи с общественностью

Космические снимки — одно из самых эффективных средств популяризации работы исследовательских миссий в ближнем и дальнем космосе. Однако далеко не все кадры сразу оказываются в распоряжении СМИ.

Изображения, полученные из космоса, можно условно разделить на три группы: «сырые» (raw), научные и публичные. Сырые, или исходные, файлы с космических аппаратов иногда бывают доступны всем желающим, а иногда нет. Например, изображения, полученные марсоходами Curiosity и Opportunity или спутником Сатурна Cassini, публикуются практически в режиме реального времени, так что любой желающий может увидеть их одновременно с учеными, изучающими Марс или Сатурн. Необработанные фотографии Земли с МКС выкладываются на отдельный сервер NASA. Космонавты заливают их тысячами, и ни у кого нет времени на их предобработку. Единственное, что добавляют к ним на Земле, это географическую привязку для облегчения поиска.

В случае с Messenger, New Horizons или Dawn все иначе. Сырые снимки, полученные с этих аппаратов, не публикуются сразу при получении, а выкладываются с опозданием на недели, месяцы или даже годы. Это необходимо для того, чтобы ученые, работающие над соответствующими проектами, могли спокойно проанализировать данные и в случае каких-нибудь открытий сперва доложить о них на конференциях.

Файлы с научными кадрами зачастую имеют специфический формат, который понимают только специальные программы или приложения. Такие файлы несут большой объем информации об обстоятельствах съемки (время, положение космического аппарата, положение объекта съемки, угол освещения, характеристики съемки и т.д.). Эта информация, не будучи засекреченной, настолько неинтересна большинству энтузиастов космонавтики, что обычно ее выкладывают в таких местах, которые удобны для ученых, но отпугивают посторонних сложным интерфейсом. Такие сайты или FTP-серверы в открытом доступе — это NASA PDS, ESA PSA, JAXA archive. Даже Китай выложил кадры с Луны на сайте своей Академии наук (сервер которой периодически падает). Когда предыдущий российский метеорологический спутник «Электро-Л» занимался съемкой, кадры с него можно было найти на сервере НЦОМЗ; снимков же с нового спутника в открытом доступе вообще нет. Со спутников ДЗЗ можно посмотреть только предварительные изображения, а сами снимки придется заказывать на Геопортале Роскосмоса.

Обычно за ретушь критикуют публичные кадры, которые прилагаются к пресс-релизам NASA и других космических агентств, — ведь именно они попадаются на глаза пользователям интернета в первую очередь. И при желании там можно найти много чего. И манипуляции с цветом:


Фото посадочной платформы марсохода Spirit в видимом диапазоне света и с захватом ближнего инфракрасного.
(с) NASA/JPL/Cornell


И наложение нескольких снимков:


Восход Земли над лунным кратером Комптона.
(с) NASA/Goddard/Arizona State University


И копипасту:


Фрагмент Blue Marble 2001
(c) NASA/Robert Simmon/MODIS/USGS EROS


И даже прямую ретушь, с затиранием некоторых фрагментов изображения:


Высветленный снимок GPN-2000-001137 экспедиции Apollo 17.
(с) NASA


Мотивация NASA в случае со всеми этими манипуляциями проста настолько, что ей готовы поверить далеко не все: так красивее.

Но ведь правда, бездонная чернота космоса выглядит более впечатляюще, когда ей не мешают мусор на объективе и заряженные частицы на пленке. Цветной кадр, и правда, привлекательнее черно-белого. Панорама из снимков лучше отдельных кадров. При этом важно, что в случае с NASA почти всегда можно найти исходные кадры и сравнить одно с другим. Например исходный вариант (AS17-134-20384) и вариант «для печати» (GPN-2000-001137) этого снимка с Apollo 17, который приводят как чуть ли не главное доказательство ретуширования лунных фотографий:


Сравнение кадров AS17-134-20384 и GPN-2000-001137
(с) NASA


Или найти «сэлфи-палку» марсохода, которая «пропала» при создании его автопортрета:


Снимки Curiosity от 14 января 2015, сол 868
(с) NASA/JPL-Caltech/MSSS


Физика цифровой фотографии

Как правило те, кто упрекает космические агентства за манипуляции с цветом, использование фильтров или публикацию черно-белых фотографий «в наш век прогресса цифровых технологий», не учитывают физические процессы получения цифровых изображений. Они полагают, что если смартфон или фотоаппарат сразу выдают цветные кадры, то космическому аппарату это тем более должно быть по плечу, и даже не догадываются, какие сложные операции необходимы, чтобы цветное изображение сразу попало на экран.

Поясним теорию цифрового фото: матрица цифрового аппарата — это, по сути, солнечная батарея. Есть свет — есть ток, нет света — нет тока. Только матрица представляет собой не единую батарею, а множество маленьких батарей — пикселей, с каждого из которых по отдельности считывается выдача тока. Оптика фокусирует свет на фотоматрицу, а электроника считывает интенсивность выделения энергии каждым пикселем. Из полученных данных строится изображение в оттенках серого — от нулевого тока в темноте до максимального на свету, то есть на выходе оно получается черно-белым. Чтобы сделать его цветным, необходимо применить цветные фильтры. Получается, как ни странно, что цветные фильтры присутствуют в каждом смартфоне и в каждой цифровой камере из ближайшего магазина! (Для кого-то эта информация банальна, но, по опыту автора, для многих она окажется новостью.) В случае с обычной фототехникой применяется чередование красных, зеленых и синих фильтров, которые поочередно накладываются на отдельные пиксели матрицы, — это так называемый фильтр Байера.



Фильтр байера наполовину состоит из зеленых пикселей, а красный и синий занимают по одной четверти площади.
(с) Wikimedia


Перед NASA вовсе не стоит задача поставлять красивые фотографии для пресс-релизов и СМИ. Камеры космических аппаратов прежде всего являются инженерными или научными инструментами, которые помогают управлять этими аппаратами или получать информацию о космосе. Подробно об этом мы уже говорили в статье «Как исследуют планеты с помощью света».

Здесь повторим: навигационные камеры выдают черно-белые изображения потому, что такие файлы меньше весят, а также потому, что цвет там просто не нужен. Научные камеры позволяют извлекать информации о космосе больше, чем способен воспринимать глаз человека, и поэтому для них используется более широкий набор цветовых фильтров:


Матрица и барабан светофильтров инструмента OSIRIS на Rosetta
(с) MPS


Применение фильтра ближнего инфракрасного света, который не виден глазу, вместо красного привело к покраснению Марса на многих кадрах, ушедших в СМИ. Пояснение про инфракрасный диапазон перепечатали далеко не все, что породило отдельную дискуссию, которую мы также разбирали в материале «Какого цвета Марс».

Однако на марсоходе Curiosity стоит фильтр Байера, что позволяет ему снимать в цвете, привычном нашему глазу, хотя отдельный набор цветных фильтров к камере также прилагается.


(c) NASA/JPL-Caltech/MSSS

Применение отдельных фильтров удобнее с точки зрения выбора диапазонов света, в которых хочется посмотреть на объект. Но если этот объект движется быстро, то на снимках в разных диапазонах его положение меняется. На кадрах «Электро-Л» это было заметно на быстрых облаках, которые успевали сдвинуться за считанные секунды, пока спутник меняет фильтр. На Марсе подобное происходило при съемке закатов у марсохода Spirit и Opportunity — у них нет фильтра Байера:


Закат, снятый Spirit в 489 сол. Наложение снимков, снятых с фильтрами на 753 535 и 432 нанометров.
(с) NASA/JPL/Cornell


На Сатурне похожие трудности у Cassini:


Спутники Сатурна Титан (сзади) и Рея (впереди) на снимках Cassini
(с) NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute


В точке Лагранжа с той же ситуацией сталкивается DSCOVR:


Транзит Луны по диску Земли на снимке DSCOVR 16 июля 2015 года.
(с) NASA/NOAA


Чтобы получить из этой съемки красивое фото, пригодное для распространения в СМИ, приходится поработать в редакторе изображений.

Есть еще один физический фактор, о котором знают далеко не все, — черно-белые снимки имеют более высокие разрешение и четкость по сравнению с цветными. Это так называемые панхроматические снимки, которые включают в себя всю световую информацию, попадающую в камеру, без отсечения каких-либо ее частей фильтрами. Поэтому многие «дальнобойные» камеры спутников снимают только в панхроме, что для нас означает черно-белые кадры. Такая камера LORRI установлена на New Horizons, камера NAC — на лунном спутнике LRO. Да по сути все телескопы снимают в панхроме, если только специально не применяют фильтры. («NASA скрывает истинный цвет Луны» — вот откуда это пошло.)

Мультиспектральная «цветная» камера, оборудованная фильтрами и имеющая гораздо меньшее разрешение, может прилагаться к панхроматической. При этом ее цветные снимки можно накладывать на панхроматические, в результате чего мы получим цветные снимки высокого разрешения.


Плутон на панхроматических и мультиспектральных снимках New Horizons
(с) NASA/JHU APL/Southwest Research Institute


Такой метод часто применяют при съемке Земли. Если знать об этом, то можно увидеть на некоторых кадрах типичный ореол, который оставляет размытый цветной кадр:


Композитный снимок Земли со спутника WorldView-2
(c) DigitalGlobe


Именно путем такого наложения создавался тот самый впечатляющий кадр Земли над Луной, что выше приведен как пример наложения разных снимков:


(с) NASA/Goddard/Arizona State University

Дополнительная обработка

Часто приходится прибегать к инструментам графических редакторов, когда надо почистить кадр перед публикацией. Представления о безупречности космической техники не всегда оправданны, поэтому мусор на космических камерах — дело распространенное. Например, камера MAHLI на марсоходе Curiosity просто загажена, иначе и не скажешь:


Фото Curiosity с помощью инструмента Mars Hand Lens Imager (MAHLI) в сол 1401
(с) NASA/JPL-Caltech/MSSS


Соринка в солнечном телескопе STEREO-B породила отдельный миф об инопланетной космической станции, постоянно летающей над северным полюсом Солнца:


(с) NASA/GSFC/JHU APL

Еще в космосе нередки заряженные частицы, которые оставляют свои следы на матрице в виде отдельных точек или полос. Чем дольше выдержка, тем больше остается следов, на кадрах появляется «снег», который не очень презентабельно смотрится в СМИ, поэтому его тоже стараются счистить (читай: «отфотошопить») перед публикацией:


(с) NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Поэтому можно сказать: да, NASA фотошопит снимки из космоса. ESA фотошопит. Роскосмос фотошопит. ISRO фотошопит. JAXA фотошопит... Не фотошопит только Национальное космическое агентство Замбии. Так что если кого-то не устраивают изображения NASA, то всегда можно воспользоваться их снимками космоса без каких-либо признаков обработки.

zelenyikot

Чтобы не пропускать самое интересное в космосе, добавьте меня в ЖЖ или соцсетях:
Вконтакте, Facebook, Twitter, Одноклассники, Pikabu.



promo zelenyikot december 8, 2016 07:51 25
Buy for 800 tokens
Я не только пишу о космосе, но могу и рассказать о любимых темах для широкой или узкой аудитории. За последние два года я уже провел несколько десятков лекций во многих городах России. Часто приглашают на фестивали науки, профориентационные мероприятия для студентов, на конференции и выставки.…

Сейчас снова конспиролухи понабегут.

Виталий, я не то чтобы лезу с советом, но вы бы их банили что-ли.

Придётся в итоге. Просто ЖЖ недостаточно популярен. На астрофоруме их давно уже банят без вопросов. Я сначала думал что они же так будут больше орать про заговор, а потом понял что бесполезно им что-то объяснять и давать ссылки на предыдущие обсуждения бесполезно. Лучше сразу в бан.

(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
Может всё-так станция? Такой миф рассеивается!

Безобразие полное...

Власти скрывают!

Уважаемый zelenyikot!

Если представить гипотетически, что допустим Curiosity находит доказательства жизни на Марсе, какова вероятность, что мы, простые смертные узнаем об этом?

Вам что мало пирамид, лиц на Марсе и других доказательств?
Если найдут доказательства жизни конспирологи наоборот будут кричать что это не доказательство. Как с черными дырами "их же нельзя увидеть!!!1". И тут тоже будет доказательство вида следов разложения како-нидь специфической органики.

Это все пошло со времен минилабов Кодак. Народ заряжал пленку в Кодак Автомат, просто нажимал на спуск, приносил в минилабу и получал назад снимки как ему казалось без обработки. Но на самом деле люди которые работали в этих минилабах обрабатывали каждый кадр!
Поэтому тот кто говорит что фотографии не нужна обработка - невежда и к тому же лентяй.

А те, кто тупо пихал пленку в автомат Кодак, печатающий фото с пленки, тоже утверждали, что автомат ретуширует?

Есть несколько сайтов с советами "какой телескоп покупать". На что смотреть, параметры, для каких нужд (от подарка ребенку до серьезных исследований). Так вот там отдельной главой для новичков подробно разъясняется, что купив даже дорогой хороший телескоп и взглянув на туманность Андромеды или даже кольца Сатурна, не стоит ожидать красочных картинок из журналов. В телескоп видны по-большому счету серые пятна...

Это по другой причине. Нет Марс в телескоп цветной (красный). А вот протяженные дипскаи вроде упомянутой Туманности Андромеды да будут серые пятна. Серые потому что глаз хуже в темноте различает цвета (отсюда и поговорка, что все кошки ночью серы). А пятна потому что опять же глаз еще и в светочувствительности проигрывает технике. В первую очередь за счет выдержки. Конечно выдержку глаза немного неправильно считать, но даже если предположить что есть у глаза такой параметр то он точно не будет больше одной секунды. А чтобы сфоткать туже Андромеду приходится ставить выдержку на фотоаппарате от одной до пяти минут.

вивсёврете.. (с)

Почему бы тогда NASA не указывать на таких снимках - снимок отредактирован?

Потому что все фотографии должны обрабатываться. Без обработки это не фотография

(Deleted comment)
Скажу даже более! В типографии могут налажать с цветом. :) А еще там печатают аж в 4 прохода. И бывает "разбегаются" проходы :)
Ну и надо для "прессы" обрабатывать. "Шоб было красивше".

Спосиба. Интересна!


НАСА первые снимки с марсохода Куриозити предлагало в "красном" оттенке без пояснений. Только когда профи-фотошоперы разобрались в теме и подняли шум в Сети, тогда НАСА стало признавать ретушь цветом и отказалось от "краснения".

Вы это придумали. Первые RAW снимки Curiosity ничем не отличаются от сегодняшних.

(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
Я в защиту конспирологов (верю, американцы были на Луне). Тут как с классовыми интересами: у масс они одни, у власти они другие. Отсюда взаимное недоверие. Массы вправе подозревать власть в цензуре научной информации, в том числе снимков из космоса. И власть вправе подозревать массы в склонности к панике, к разрушительным действиям, если в СМИ попадёт провоцирующая их на это информация.
Есть подтверждения обоснованности таких подозрений. Когда было открыто излучение пульсаров, учёные восприняли его как сигналы от внеземных цивилизаций. И это открытие держалось в тайне от общественности, пока не выяснилась естественная природа сигналов.
С другой стороны, известно, какую панику на часть американцев произвела радиотрансляция романа Геберта Уэлса "Война миров". Население вообще склонно к панике, когда оно видит, что власть не способна контролировать ситуацию. Поэтому власть и стремиться всё контролировать... или делать видимость контроля.

Угу. Мы тут живем и ничего не знаем, а в космосе на самом деле полный вархаммер и правительства тайно платят налоги космическим эльфам за крышу. И отправляют им пойманных экстрасенсов на опыты.

Ну смешно же. Конечно, засекретили. Вот представьте - есть ученый или, лучше, научная группа с репутацией, именем, исследованиями, и вдруг они открывают сигналы из космоса, подозрительно похожие на нечто осмысленное, сообщают в СМИ. И что? Полгода в обществе истерия, имена ученых во всех газетах, в дуроскопе, в интернете... а через полгода оказывается, что это какой-то там пульсар.
И до конца жизни имена тех ученых будут ассоциироваться с этим нелепым случаем, оно им надо?

(Deleted comment)
протрите объектив на марсоходе!)

Они боятся оставить следы в павильоне, где все это снимается. :D


Интересный материал. Спасибо.

Насколько наивные люди. Им что-то показывают, где они сами лично не были, и они слепо веруют. Если их критикуешь - да ты конспиролог! Вы, верующие в выходы человека в космос ничем не отличаетесь от нас, верующих в загробную жизнь. Только вот мы, верующие не скрываем что ВЕРИМ. А вы, просто сверхверующие, убежденные. Показали им картинку, показали им ролик по ТВ - и верят всему слепо.

Учу вас олухи, как верить в науку. По-научному: если ты потрогал сам, проверил, вот тогда и утверждай, что это реально. Не потрогал, не проверил - тогда просто говори "Я верую в космические полёты и верую высадку человека на луне. Верую в зарождение человека от обезьяны по учению великого Дарвина... и тд и тп" Свой символ веры сделайте, к в конце-концов, научный :)

Пингвинов и белых медведей не существует?

(Deleted comment)
(Deleted comment)
?

Log in

No account? Create an account