Como são as fotos espaciais não editadas?

Todos nós vimos aquelas fotos espaciais impressionantes em sua glória vibrante, mas você sabia que não é assim que eles parecem diretamente do telescópio? O que os telescópios vêem é muita luz invisível e estranha e estranho ruído que deve ser editado e traduzido para as imagens icônicas que todos reconhecemos.

Como as câmeras transformam a luz em imagens

Quando tiramos uma foto com um telefone ou uma câmera digital, ela aparece instantaneamente. A luz entra em uma extremidade e uma imagem colorida sai na tela assim que você tocar no botão do obturador.

Pode parecer instantâneo, mas essa imagem começou como uma longa lista de 1s e 0s. Quando você pressiona o botão do obturador, seu telefone converte uma exposição de luz caindo em seu sensor de câmera em binário (1s e 0s) e, em seguida, o processador do telefone cria uma imagem inteira desses 1s e 0s.

Primeiro, leva essa longa sequência de 1s e 0s e constrói o que é chamado de “mapa de brilho em escala de cinza”. Isso cria distinções entre luz e escura, ou o contraste na imagem.

Algumas limpezas, filtros e aprimoramentos posteriormente, ele cospe a imagem final.

É preciso uma fração de segundo para o telefone fazer essa mágica matemática, para que nunca vemos nada disso acontecendo.

Agora imagine que havia tantos dados binários que não pudessem ser processados ​​em uma única instância por um único processador de computador. Em vez disso, uma equipe de especialistas e cientistas teve que intervir e cuidar cuidadosamente do processamento. É basicamente assim que esses telescópios espaciais oferecem sua produção.

O sistema de entrega do telescópio espacial

Ao contrário das câmeras de telefone ou digicams, os telescópios espaciais não estão sintonizados com a luz que todos vemos. Eles estão capturando o mundo que não podemos ver com nossos olhos. Telescópios como o Telescópio James Webb e o Hubble podem “ver” luz invisível, calor, radiação e vestígios fracos de partículas distantes de poeira e gás antigos.

O Telescópio Espacial James Webb captura essa luz invisível, mas não processa nada a bordo.

O telescópio simplesmente transforma as exposições de luz em pacotes de binários crus (1s e 0s) e os sorri de volta à Terra. Esses pacotes não contêm imagens, apenas valores digitalizados de escuro e luz em uma corda de 1s e 0s (e metadados sobre as coordenadas do objeto e a saúde dos instrumentos a bordo).

De volta à Terra, o Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (STSCI) recebe esses pacotes binários brutos e os refina em um formato legível por computador chamado FITs. O sistema de transporte de imagem flexível ou flexível é um padrão para embalagem e organização de dados astronômicos como este.

Esses arquivos FITS também não são imagens reais, são apenas dados brutos de pixels organizados em ordem. Para extrair informações visuais, você precisa de ferramentas de software como o Fits Liberator.

A câmera a bordo do Telescópio James Webb tem um monte de filtros físicos sintonizados com faixas muito estreitas da luz invisível de que estamos falando. Alguns filtros são bons para pegar gases específicos, outros são para detectar poeira. A saída de cada filtro é embalada em seu próprio arquivo FITS. Então, um arquivo se encaixa corresponde a um filtro de exposição.

Aqui está a peça final do quebra -cabeça: cada um se encaixa no arquivo isolado por um filtro pode ser “esticado” em um instantâneo em escala de cinza (monocromático). Com apenas três instantâneos à mão, você pode compor uma imagem colorida!

Vamos construir uma foto espacial

Os arquivos FITS de que eu tenho falado estão realmente disponíveis ao público on -line para qualquer um download. As ferramentas necessárias para o “alongamento” se encaixam em arquivos e a criação de compósitos também são gratuitos. Então, tentei compor uma imagem desses dados espaciais.

Etapa 1: baixando os dados brutos

O Arquivo de Mikulski para telescópios espaciais (ou mastro) é um arquivo em que você pode procurar por coordenadas espaciais ou objetos espaciais capturados por Hubble, Webb, Tess e alguns outros.

Eu queria construir uma imagem Webb e escolher os pilares da criação como meu assunto.

A pesquisa retornou mais de 100 arquivos se encaixam. Esses conjuntos de dados brutos são enormes. Estamos falando de 2 a 5 terabytes de dados, talvez mais. Eu não estava com vontade de fritar meu PC naquele dia, então decidi trabalhar apenas com 3 arquivos, o que pesava cerca de 3 GB no total.

A beleza deste sistema é que você não precisa de todos os arquivos ajustados de todos os filtros para criar um composto utilizável. Cada arquivo FITS é rotulado pelo filtro de onde veio, para que você possa pegar um filtro curto, um meio e um longo alcance, esticá -los e empilhá -los. Isso é o suficiente para um composto barebones.

Etapa 2: esticando os ajustes

O próximo passo é “esticar” os arquivos FITS. Eu instalei encaixei o Liberator para fazer isso. Ele cria imagens em escala de cinza, que vou empilhar e colorir mais tarde.

Ajustei os níveis de brilho e escuridão da matriz Fits até que parecia certo para mim. Então eu exportei como uma imagem em preto e branco. Repetiu as mesmas etapas para os outros dois arquivos Fits. Tenho certeza de que há uma maneira científica de fazer isso, mas eu apenas olhei.

Etapa #3: composição

Com as três imagens de escala de cinza recém -liberadas dos pilares da criação, eu estava pronto para costurá -las.

O que você está olhando nessas fotos em preto e branco é um instantâneo infravermelho (luz invisível) desta nebulosa. Como não pode ser visto a olho nu, precisamos “mapear” ou aproximar a cor. Como se os óculos de visão térmica mostram calor tão vermelho e frio quanto azul para tornar essas informações visíveis.

Os filtros a bordo do Telescópio Espacial James Webb responsáveis ​​por filtrar o infravermelho na extremidade mais distante recebem um tom violeta ou azul. Os filtros de infravermelho próximo ficam vermelhos ou laranja. Os filtros de médio porte ficam esverdeados.

Depois de simular essas cores para cada arquivo de imagem que se originou de um filtro específico, teremos três canais: vermelho, verde e azul. Empilhá -los juntos nos dará uma imagem RGB.

Trouxe as três imagens monocromáticas para o Photoshop e as colori. Misturou -os e esse foi o resultado.

Se nossos olhos pudessem ver no infravermelho, os pilares da criação podem parecer um pouco assim. Observe a nuvem vermelha. É uma pequena parte dos pilares. O cluster de estrelas no meio é o NGC 6611.

Por que o processamento é necessário (e incrível)

Mas onde, você pode perguntar, o resto dos pilares da minha composição? O Arquivo de Zip do mastro que eu baixei tinha 30 arquivos de ajustes. Eu apenas processei 3 deles. Esses 27 arquivos mantiveram o restante dos detalhes.

É um processo incrivelmente meticuloso e meticuloso, porque cada filtro deve ser processado um por vez à mão. Os impressionantes compósitos que estamos acostumados a ver podem levar várias semanas para renderizar e envolver equipes de especialistas e cientistas que trabalham em conjunto com ferramentas sofisticadas para compor e refinar essas obras -primas. Os arquivos brutos podem conter terabytes de dados.

Agora que você pode apreciar a escala de gênio e dedicação por trás das imagens da NASA, também é fácil ver por que essas fotos são tão processadas.

O que esses pesquisadores estão fazendo é editar no sentido usual, é mais como tradução. O telescópio transmite bits de 1s e 0s, apenas dados brutos, nada mais, e é seu trabalho “traduzir” esses números em visuais.

A razão pela qual precisamos dessa tradução em primeiro lugar é que esse material é literalmente invisível para nós. Para tornar o invisível visível, precisamos “esticar” o que o telescópio capturou em nossa gama visual.

Portanto, mesmo quando estamos introduzindo cores nessas imagens, não estamos inventando detalhes. É apenas uma maneira de criar distinção e interesse visuais.

Além disso, tem valor científico. Os filtros do telescópio são ajustados para capturar materiais e elementos específicos. Apenas olhando para compósitos coloridos, os astrônomos podem ler assinaturas químicas reais.

É isso que torna essas obras -primas ferramentas analíticas. Eles podem responder a perguntas como qual gás é, quão quente ou frio é ou quantos anos são as estrelas.

Você pode ver as versões cruas?

Sim, você pode. Eles estão disponíveis ao público online em Arquivos da NASA. Existem dois tipos de arquivos brutos que você pode acessar. Os primeiros são arquivos Fits (do tipo que eu usei para construir meu composto) e o segundo tipo são imagens brutas monocromáticas ligeiramente processadas.

Ao contrário de arquivos ajustados que exigem ferramentas especializadas para abrir, essas versões brutas são JPEGs básicos que foram “esticados”, mas não processados ​​além disso. Cada missão espacial normalmente exige centenas de milhares de imagens ao longo de sua vida, que são prontamente enviadas para os arquivos da NASA. As imagens final processadas levam semanas ou até meses para aparecer, mas essas versões “cruas” são disponibilizadas ao público em poucas horas.

Qualquer pessoa com uma conexão decente à Internet e armazenamento digital pode acessar e brincar com esses arquivos brutos.

Por que algumas fotos espaciais “parecem falsas”

Você deve ter ouvido alguém dizer que as fotos da NASA não se sentem “reais”. Ou você pode ter se pego naquele vale estranho, onde as cores parecem muito vivas, os detalhes muito nítidos e as formas muito irreconhecíveis.

Se você está prestando atenção, já sabe a resposta para esta.

Essas fotos não são falsificadas, mas são traduzidas. A razão pela qual eles se sentem estranhos para nós é que eles são. O conteúdo em si é invisível, mas foi convertido em um formato legível por humanos.

Também não é adivinhação. As cores são mapeadas nos filtros físicos de um telescópio espacial com base nas frequências de luz que eles deixam entrar. A cor não é decoração, é anotação. Pense nisso como destacar uma peça de texto com cores. O amarelo neon apenas facilita a identificação.

Portanto, a resposta para a pergunta, como são as fotos espaciais não editadas pode ser: são apenas 1s e 0s ou são levemente processados ​​mapas de escala de cinza “esticados”.