Wenn Sie sich die erstaunlichen Bilder ansehen, die Hubble oder die Mars Exploration Rovers aufgenommen haben, fragen Sie sich jemals: Ist es das, was Sie wirklich mit Ihren eigenen Augen sehen würden? Die Antwort ist leider wahrscheinlich nicht. In einigen Fällen, wie bei den Mars-Rovers, versuchen Wissenschaftler, die Rover so zu kalibrieren, dass sie in „echter Farbe“ angezeigt werden. Meistens werden jedoch Farben ausgewählt, um die meisten wissenschaftlichen Ergebnisse zu erzielen. So kalibrieren Wissenschaftler ihre erstaunlichen Instrumente und den Unterschied zwischen echten und falschen Farben.
Lassen Sie uns dies zunächst in Form einer wahren oder falschen Frage formulieren: T oder F: Wenn wir die wunderschönen, ikonischen Bilder des Hubble-Weltraumteleskops oder die atemberaubenden Panoramen der Mars Exploration Rovers sehen, repräsentieren diese Bilder was menschliche Augen würden sehen, ob sie diese Aussichten aus erster Hand beobachteten.
Antwort: Für den Hubble meistens falsch. Für die Rover meistens wahr, da die Rover eine Kombination aus sogenannten "wahren" und "falschen" Farbbildern liefern. Es stellt sich jedoch heraus, dass der Begriff „wahre Farbe“ etwas umstritten ist, und viele, die auf dem Gebiet der außerirdischen Bildgebung tätig sind, mögen ihn nicht sehr.
"Wir versuchen tatsächlich, den Begriff" wahre Farbe "zu vermeiden, weil niemand wirklich genau weiß, was die" Wahrheit "auf dem Mars ist", sagte Jim Bell, der leitende Wissenschaftler für das Pancam-Farbabbildungssystem auf den Mars Exploration Rovers (MER). Tatsächlich wies Bell darauf hin, dass sich die Farbe sowohl auf dem Mars als auch auf der Erde ständig ändert: ob es bewölkt oder klar ist, die Sonne hoch oder niedrig steht oder ob es Unterschiede in der Staubmenge in der Atmosphäre gibt. „Die Farben ändern sich von Moment zu Moment. Es ist eine dynamische Sache. Wir versuchen, die Grenze nicht so stark zu ziehen, indem wir sagen: "Das ist die Wahrheit!"
Bell verwendet gerne den Begriff „ungefähre wahre Farbe“, da die MER-Panoramakamerabilder Schätzungen dessen sind, was Menschen sehen würden, wenn sie auf dem Mars wären. Andere Kollegen, sagte Bell, verwenden "natürliche Farbe".
Zolt Levay vom Space Telescope Science Institute produziert Bilder vom Hubble-Weltraumteleskop. Für die vorbereiteten Hubble-Bilder bevorzugt Levay den Begriff „repräsentative Farbe“.
"Die Farben in Hubble-Bildern sind weder" echte "Farben noch" falsche "Farben, sondern repräsentieren normalerweise die physikalischen Prozesse, die den Motiven der Bilder zugrunde liegen", sagte er. "Sie sind eine Möglichkeit, so viele Informationen wie möglich in einem einzigen Bild darzustellen, die in den Daten verfügbar sind."
Wahre Farbe wäre ein Versuch, visuell genaue Farben zu reproduzieren. Falsche Farbe ist andererseits eine willkürliche Auswahl von Farben, um bestimmte Merkmale im Bild darzustellen, wie z. B. chemische Zusammensetzung, Geschwindigkeit oder Entfernung. Zusätzlich müsste per Definition jedes Infrarot- oder Ultraviolettbild mit "falscher Farbe" dargestellt werden, da diese Wellenlängen für den Menschen unsichtbar sind.
Die Kameras von Hubble und MER machen jedoch keine Farbbilder. Farbbilder von beiden Raumfahrzeugen werden aus separaten Schwarzweißbildern zusammengesetzt, die durch Farbfilter aufgenommen wurden. Für ein Bild muss das Raumschiff drei Bilder aufnehmen, normalerweise durch einen roten, einen grünen und einen blauen Filter, und dann wird jedes dieser Fotos mit der Erde verbunden. Sie werden dann mit Software zu einem Farbbild kombiniert. Dies geschieht automatisch in handelsüblichen Farbkameras, die wir hier auf der Erde verwenden. Aber die MER Pancams haben 8 verschiedene Farbfilter, während Hubble fast 40 hat, von ultraviolett ("blauer" als unsere Augen sehen können) über das sichtbare Spektrum bis zu Infrarot ("rötlicher" als das, was für Menschen sichtbar ist) Die Imaging-Teams bieten unendlich mehr Flexibilität und manchmal eine künstlerische Lizenz. Je nachdem, welche Filter verwendet werden, kann die Farbe näher oder weiter von der „Realität“ entfernt sein.
Derselbe Stein, der von Opportunity in wahrer und falscher Farbe abgebildet wurde.
Im Fall des Hubble, erklärte Levay, werden die Bilder weiter angepasst, um den Kontrast zu erhöhen und Farben und Helligkeit zu optimieren, um bestimmte Merkmale des Bildes hervorzuheben oder ein ansprechenderes Bild zu erstellen.
Aber wenn das MER Pancam-Team ein Bild erstellen möchte, das zeigt, was ein auf dem Mars stehender Mensch sehen würde, wie erhalten sie die richtigen Farben? Die beiden Rover haben ein Werkzeug an Bord, das als MarsDial bekannt ist und als Bildungsprojekt über Sonnenuhren verwendet wurde. "Aber seine eigentliche Aufgabe ist ein Kalibrierungsziel", sagte Bell. „Es hat Graustufenringe mit Farbchips in den Ecken. Wir haben sie sehr genau gemessen und vor dem Start fotografiert, sodass wir die Farben und verschiedenen Graustufen kennen. “
Eines der ersten Bilder der Rover war das MarsDial. "Wir machen ein Bild vom MarsDial, kalibrieren es und verarbeiten es über unsere Software", sagte Bell. "Wenn es so aussieht, wie wir es kennen, haben wir großes Vertrauen in unsere Fähigkeit, die Kamera auf einen anderen Ort zu richten, ein Bild aufzunehmen, den gleichen Vorgang durchzuführen und dass diese Farben auch richtig sind."
Hubble kann auch farbkalibrierte Bilder erzeugen. Sein „UniverseDial“ wären Standardsterne und -lampen in den Kameras, deren Helligkeit und Farbe sehr genau bekannt sind. Hubbles Mission ist es jedoch nicht, Bilder zu produzieren, die Farben originalgetreu wiedergeben. "Zum einen ist das bei den meisten Bildern etwas bedeutungslos", sagte Levay, "da wir diese Objekte im Allgemeinen sowieso nicht sehen konnten, weil sie so schwach sind und unsere Augen unterschiedlich auf Farben von sehr schwachem Licht reagieren." ” Das wichtigste Ziel von Hubble ist es jedoch, Bilder zu erstellen, die so viele wissenschaftliche Informationen wie möglich vermitteln.
Das machen auch die Rover Pancams. "Es stellt sich heraus, dass es eine ganze Reihe von eisenhaltigen Mineralien gibt, die bei Infrarotwellenlängen, auf die die Kamera empfindlich reagiert, unterschiedliche Farbreaktionen aufweisen", sagte Bell. "So können wir sehr grelle, Andy Warhol-ähnliche Falschfarbenbilder erstellen." . ” Bell fügte hinzu, dass diese Bilder der doppelten Pflicht dienen, da sie wissenschaftliche Informationen liefern und die Öffentlichkeit die Bilder wirklich genießt.
Sowohl in Hubble als auch in MER wird Farbe als Werkzeug verwendet, um entweder die Details eines Objekts zu verbessern oder um zu visualisieren, was sonst vom menschlichen Auge nicht gesehen werden könnte. Ohne falsche Farbe würden unsere Augen niemals sehen (und wir würden niemals wissen), aus welchen ionisierten Gasen beispielsweise ein Nebel besteht oder welche eisenhaltigen Mineralien auf der Marsoberfläche liegen.
Was "wahre Farbe" betrifft, gibt es eine große akademische und wissenschaftliche Gemeinschaft, die Farben in Bereichen wie der Farbenindustrie untersucht, die manchmal verärgert sind, wenn der Begriff "wahre Farbe" von der astronomischen Bildgebungsgruppe verwendet wird, erklärte Bell.
"Sie haben einen gut etablierten Rahmen dafür, was wahre Farbe ist und wie sie Farbe quantifizieren", sagte er. "Aber wir arbeiten auf dieser Ebene nicht wirklich in diesem Rahmen. Deshalb versuchen wir, den Begriff „echte Farbe“ nicht zu verwenden. “
Levay stellte fest, dass keine Farbwiedergabe aufgrund von technologischen Unterschieden zwischen Film- und Digitalfotografie, Drucktechniken oder sogar unterschiedlichen Einstellungen auf einem Computerbildschirm 100% genau sein kann. Darüber hinaus gibt es Unterschiede in der Wahrnehmung von Farben durch unterschiedliche Personen.
"Was wir auf dem Mars tun, ist wirklich nur eine Schätzung", sagte Bell, "es ist unsere beste Vermutung, wenn wir unser Wissen über die Kameras mit dem Kalibrierungsziel nutzen. Aber ob es absolut 100% wahr ist, ich denke, es wird Leute brauchen, die dorthin gehen, um das herauszufinden. "
Weitere Informationen finden Sie unter http://hubblesite.org/ oder in Jim Bells 2006 erschienenem Buch "Postcards From Mars".
