تحلیل رنگها در تصاویر نجومی

[رضا طامهری]

باسلام خدمت دوستان عزيز آوااستاری

همواره عكسهاي زيباي نجومي يكي از جلوه هاي شگفت انگيز اين علم آسماني است، ولي تنها جاذبه ي اين تصاوير بي بديل، زيبايي آنها نيست، مهمتر از آنرازهايي است كه در پس رنگها پنهان شده است
در اين تاپيك قصد داريم رنگها را در تصاوير نجومي تحليل كنيم و معاني رنگها را دراين تصاوير بررسي كنيم


نكات حائز اهميت:

- هدف اصلي اين تاپيك، تحليل تصاوير نجومي(سحابيها،كهكشانها و...) است اما عكسهاي نجومي كه توسط دوستان عزيز گرفته شده اند نيز ميتوانند رازهايي در رنگهاي خود داشته و قابل تحليل باشند

- دوستان عزيز حتما تصوير مورد تحليلشان را در پست نمايش دهند.

- از پستهای طولانی پرهیز کنید و حتی المقدور مطالب را در چندین پست قرار دهید تا هم مطالب تخصصی تر بررسی شود و هم مشارکت بقیه اعضا در بحث شما بیشتر شود

- ذكر منابع فراموش نشود

[پیمان اکبرنیا]

با سلام خدمت دوستان گرامی ونازنین
در این تاپیک خیلی به سحابی ها پرداخته ایم که البته بسیار جا برای حرف دارند اما بهتر نیست سری هم به دیگر اجرام سماوی برنیم؟
لطفا نظر خود را در مورد جرم بعدی از هر نوع را بصورت پست یا پیام خصوصی ارائه دهید تا جرم بعدی را آغاز نماییم

آسمون دلتون پرستاره

باز هم با تشکر از این تاپیک رنگی و زیبا

به نظرم میتونیم رنگ سیارات را هم بررسی کنیم. هم در نور مرئی و هم در فیلترهای نامرئی. اطلاعات جالبی بهمون خواهد داد.

[رضا طامهری]

با سلام خدمت دوستان عزیز اواستاری

تو این مدت که تاپیک تحلیل رنگها راکد مونده بود پیامهای زیادی مبنی بر راه اندازیو فعال کردن دوباره این تاپیک دریافت کردم و در نهایت با همفکری آقای اکبرنیا ی گرامی قرار بر این شد تا شروع دوباره ی تاپیک با یک تحول همراه باشه

بنا رو بر این گذاشتیم تا "نحوه پردازش تصاویر هابل " رو در چندین پست و بصورت روان و صریح ارائه بدیم
از این رو در پستهای اینده به بررسی چگونگی پردازش تصاویر هابل خواهیم پرداخت.....



.........................................-----------------------..........................................
مرسی از خانوم شهابی بابت یاداوری و معذرت از مدیر ارشد عزیز بخاطر تاخیر

[Astronomy]

با سلام خدمت دوستان عزیز اواستاری

تو این مدت که تاپیک تحلیل رنگها راکد مونده بود پیامهای زیادی مبنی بر راه اندازیو فعال کردن دوباره این تاپیک دریافت کردم و در نهایت با همفکری آقای اکبرنیا ی گرامی قرار بر این شد تا شروع دوباره ی تاپیک با یک تحول همراه باشه

بنا رو بر این گذاشتیم تا "نحوه پردازش تصاویر هابل " رو در چندین پست و بصورت روان و صریح ارائه بدیم
از این رو در پستهای اینده به بررسی چگونگی پردازش تصاویر هابل خواهیم پرداخت.....



.........................................-----------------------..........................................
مرسی از خانوم شهابی بابت یاداوری و معذرت از مدیر ارشد عزیز بخاطر تاخیر

جالا که بحث هابل و رنگ های عکس های اون شد فکر کنم بد نباشه این دو صفحه رو ببینید:

http://hubblesite.org/gallery/behind_the_pictures/

و

http://hubblesite.org/gallery/behind...olor/index.php

تو لینک اولی که دادم پایین صفحه یک فیلم وجود داره که پیشنهاد میکنم حتما دانلود کنید و ببینید! (مخصوصا فتوشاپیست ها )

[رضا طامهری]

تلسکوپ فضایی هابل شهرت خود را از خلق تصاویر بسیار زیبا و اغلب وهم انگیز از کهکشانها،سیارات و سجابی ها میگیرد. اما آیا اگر ما با فضاپیما از کنار این اجرام میگذشتیم باز هم این رنگها را میدیدیم؟ جواب این سوال و بسیاری سوالات دیگر را تا پایان پستهای مربوط به "معانی رنگها در تصاویر هابل" خواهیم یافت

در حقیقت گرفتن تصاویر رنگی  با تلسکوپ فضایی هابل(hst) بسیار بسیار پیچیده تر از ثبت یک عمس توسط دوربینها و سی سی دی های معمولی است. در گذشته و قبل از گسترش دوربینهای دیجیتال امروزی تصور بسیاری بر این بود که در هابل فیلمهای نگاتیوی قرار داده اند و هابل تصاویر خود را بر این فیلمها ثبت میکند و در حقیقت با همان روشهای عکاسی نجومی ساده عکس میگیرد. اما حقیقت این است که اصلا سیستم عکاسی هابل با چیزی که در ان زمان در تصور عامه بود تطابق ندارد. دوربینهای هابل نور جمع اوری شده از کیهان را توسط اشکارسازهای الکترونیکی مخصوص ثبت میکنند. این اشکارسازها تصاویر کیهان را رنگی ثبت نمیکنند بلکه آنها را بصورت کاملا سیاه و سفید ثبت مینمایند



تصاویر رنگی روتوش شده که ما آنها را به عنوان تصاویر هابل می شناسیم ترکیبی از دو یا اکثرا چند تصویر سیاه سفید در طیفهای مختلف است که در مراحل پردازش تصویر، رنگها به آن اضافه شده اند

[رضا طامهری]

رنگها در تصاویر هابل، که به دلایل متعددی به تصاویر اضافه می شوند همیشه رنگهای واقعی نیستند. یعنی اگر ما با فضاپیمایی از نزدیکی آنها عبورکنیم احتمالا در مواردی اصلا این همه تنوع رنگ را شاهد نخواهیم بود. در واقع بسیاری از تصاویر هابل در حیطه طول موجهایی کوتاه تر یا بلند تر از نور مرئی گرفته میشوند. رنگها در تصاویر هابل اغلب به عنوان یک وسیله و ابزار استفاده میشوند، برخی اوقات از آنها برای پررنگ کردن برخی جزئیات مهم در تصاویر استفاده میشود و گاهی نیز برای نشان دادن مواردی هرگز توسط چشم انسان قابل روئیت نیستند از آنها بهره میبرند
رنگها در تصاویر هابل اغلب برای برجسته کردن مشخصه های جذاب اجرام کیهانی که ارزش مطالعه بالایی دارند استفاده میشوند. این رنگها به طور مجزا به تصاویر سیاه و سفید که هرکدام در طول موج خاصی گرفته شده اند اضافه میشوند و درنهایت با تلفیق این تصاویر، تصویر نهایی به طور اعجاب اوری نمایان میشود.
خلق تصاویر رنگی از دل تصاویری کاملا سیاه و سفید و بعضا مات هستند به همان اندازه که بر مبانی علمی صورت میپذیرد، به همان اندازه هم امری هنری است

[رضا طامهری]

همانگونه که در پستهای قبلی نیز ذکر شد رنگها در تصاویر هابل همراه با اهدافی به تصاویر سیاه و سفید اضافه میشوند. اگر در همین تاپیک به عقب بازگردید خواهید دید که در تحلیل رنگها در عکسهای نجومی هر رنگ در تصویر نشان دهنده موضوع خاصی است. برخی اوقات برای نشان دادن عنصری خاص، ناحیه ای مهم برای مطالعه و یا مرزی برای تفکیک نواحی.

به طور کلی رنگها در تصاویر هابل به سه هدف اضافه و پردازش میشوند:
1- مجسم کردن تصویری که در صورت نزدیک بودن به جرم سماوی موردنظر میتوانستیم با چشممان ببینیم(رنگهای واقعی)
2- نمایش مشخصه هایی از جرم که در شرایط معمول به وسیله چشم انسان غیرقابل دیدن است(رنگهای نمایشگر)
3- برای نشان دادن جزئیاتی زیرکانه و ماهرانه از جرم (رنگهای مشخص کننده)

در زیر نمونه هایی از این موارد را شاهدهستیم:

[رضا طامهری]

نور از اجرام سماوی در محدوده بسیاری وسیعی از رنگها به سمت ما می آیند که هرکدام از آنها دارای موج الکترومغناطیس خاص خود هستند. هابل این توانایی را دارد که تمامی طول موجهای مرئی و بسیاری از طول موجهای غیر مرئی که انسان قابل به دیدن آنها نیست، از جمله فرابنفش و فروسرخ را روئیت و ثبت کند.

اجرام نجومی اغلب در این طول موجهای متفاوت نور، بسیار متنوع دیده میشوند به نحوی که هر تصویر جزئیات مختلفی را از جرم نشان میدهد. برای ثبت تصویر از جرم مورد نظر در یک طول موج خاص، هابل از فیلترهای مخصوصی استفاده میکند که تنها به آن طول موج اجازه عبور میدهد و به این طریق تنها این طول موج ثبت میشود.

در تصویر زیر ثبت تصاویر از کهکشانی را در طول موجهای مختلف میبینیم. همانگونه که مشاهده میکنید این تصاویر تماما سیاه سفید هستند که این موضوع نشان از خام بودن آنها دارد.

[رضا طامهری]

فیلترهای متعدد هابل به این تلسکوپ فضایی این اجازه را میدهند که تصاویر را در حیطه گسترده ای از امواج ثبت کنند. امواجی که بسیاری از آنها را نمیتوان روی زمین ثبت نمود. امواج قدرتمندی همچون فرابنفش که توانایی عبور از اتمسفر را ندارند اما هابل به علت مکان قرارگرفتنش توانایی ثبت آنها را دارد. قدرت دوربینهای هابل در ثبت امواج در خارج از حیطه امواج مرئی با استفاده از فیلترها (که در پست قبلی به نحوه کار آنها اشاره شد) دانشمندان را قادر ساخته است تا جلوه های نامرئی اجرام را نیز مشاهده و بررسی کنند

داستان زیبای رنگها از اینجا وارد مرحله جدیدی میشود

همانطور که دیدیم دوربینهای هابل برای ما عکس های رنگی ثبت نمیکنند. دوربینهای هابل درخشندگی تصاویر را به صورت مقادیر عددی ثبت و برای ما ارسال میکنند. در حقیقت تصاویر هابل به صورت داده های پر از عدد برای ما ارسال میشوند و این نرم افزارها هستند که تصاویر را آشکار میکنند. مقادیر عددی درخشندگی و تاریکی تصاویر را به صورت محیطهای خاکستری در تصاویر سیاه و سفید نگاتیو یا پوزیتیو نشان میدهند. در زیر سمت راست یک تصویر سیاه سفید نگاتیو و در سمت چپ یک تصویر پوزیتیو را مشاهده میکنید:




در اصل دور راه برای ایجاد تصاویر رنگی از تصاویر سیاه و سفید ارسالی دوربینهای هابل وجود دارد.

روش اول در این پست و روش دوم و اصلی در پست آینده توضیح داده میشود

روش اول:

یک رنگ ممکن است به یک مقدار عددی خاص اختصاص داده شده باشد، دقیقا به معنای نقاشی با اعداد. این رنگها سلیقه ای هستند اما ممکن است از گروه های مختلف رنگی انتخاب شوند. پالت رنگ ریز هر تصویر نشانگر محدوده مقادیر عددی در تصویر، از کمترین در سمت چپ تا بیشترین در سمت راست می باشد.

ممکن است از پالتهای رنگی مختلف برای تاکید بر مناطق خاص تصویر به منظور مشخص کردن مشخصه ای خاص از جرم موردنظر استفاده شود. چشم انسان به تغییر رنگ بسیار بهتر از تغییر میزان خاسکتری بودن حساسیت نشان میدهد به همین منظور ممکن است مقیاس های رنگ جزئیات ریز بسیاربیشتری را برای ما نمایان کنند.

در زیر دو تصویر رنگی به دست آمده از تصاویر خام و بر پایه همین روش(تخصیص رنگ به اعداد) نشان داده شده است.به پالت رنگی زیر هر تصویر نگاه کنید. مثلا در تصویر گرمایی، گرم ترین نقاط با رنگ زرد که در پالت در سمت راست پالت و سردترین با رنگ سیاه و قرمز که در سمت چپ پالت نشان داده شده اند، مشخص میشوند.

[رضا طامهری]

و اما راه دوم:

بگذارید ابتدا برای توضیح راه دوم مثالی ملموس بیاورم

فکر میکنید تصاویر رنگی واقعی چگونه ایجاد میشوند؟

یک منظره تا تصویر رنگی واقعی از ترکیبی از سه تصویر با رنگهای پایه تشکیل میشود. این رنگها، قرمز، آبی و سبز هستند. رنگهایی که با ترکیب آنها تصویر رنگی واقعی تشکیل میشود. این سه تصاویر جداگانه با استفاده از فیلترهای رنگی بدست می آیند و تصاویر سیاه سفید از هرکدام از آنها تهیه میشود. این رویه که در زیر با نمایی شماتیک نشان داده شده است نحوه کار دوربینهای فیلم برداری رنگی، تلوزیون، مونیتورها و فیلمهای عکاسی رنگی است(بدست آوردن تصویر رنگی واقعی از تخصیص رنگ واقعی به تصاویر سیاه و سفید). به این تصاویر RGB گفته میشود که به ترتیب حروف اول Red و Green و Blue است.

حال راه دوم بدست اوردن تصاویر رنگی در هابل:
در پستهای گذشته درباره چگونگی کارکرد فیلترها خواندیم و دانستیم که با بکاربردن فیلتر نور سبز، تنها نور سبز از حیطه امواج مرئی توانایی عبور دارد و به این ترتیب نور سبز بدست امده از جرم سماوی مورد نظر بر روی سنسورها و آشکارسازها ثبت میشود.

بسیاری از تصاویر تمام رنگی هابل از ترکیب سه تصویر(یکی قرمز، دیگری سبز و یکی هم آبی) که جداگانه ثبت شده اند تهیه میشود. با ترکیب این سه رنگ شما تقریبا قادر خواهید بود تمامی رنگهایی که چشم انسان میبیند را تهیه کنید. این روش بیشترین کاربرد را تهیه تصاویر تمام رنگی هابل دارد.


در زیر تصویر رنگ واقعی سحابی عقاب را شاهد هستیم که از ترکیب سه تصویر سیه و سفید(همانطور که بیاد دارید تمامی تصاویر ثبت شده از هابل سیاه سفید هستند) که هرکدام، از فیلترهای رنگهای قرمز و سبز و آبی عبور کرده و جداگانه ثبت شده اند:


به تصویر نهایی نگاه کنید... کمی با تصاویری که از سحابی عقاب دیده ایم متفاوت است اما دلیل چیست؟
در چند پست قبل انواع تصاویر هابل را مشاهده نمودیم. اولین نوع از تصاویر هابل ، "تصاویر مشخص کننده" نام گذاری شد. در این تصاویر علاوه بر رنگهای واقعی رنگهای دیگری نیز برای مشخص کردن نواحی مهم اضافه میشوند که در نتیجه تصاویری که ما از عقاب دیده ایم کمی با این تصویر فرق دارد.


در تصویر زیر نتیجه ترکیب سه تصویر با رنگهای پایه(قرمز، سبز، آبی) هستید:

[رضا طامهری]

در پستهای گذشته سعی بر این بود که نحوه پردازش و رنگی شدن تصاویر سیاه سفید هابلی به طور مختصر ولی جامع بیان شود. امیدوارم توانسته باشم مطلب را درست و واضح برسانم.

در ادامه اموخته ها را در قالب چند مثال مرور میکنیم تا به صورت کاربردی نحوه پردازش تصاویر هابل را بررسی کنیم:

اولین تصویر: کهکشان NGC ESO 510-G13

تصویر نهایی از این کهکشان از سه تصویر سیاه و سفید مختلف به دست امده است بدین نحو که به تصاویرگرفته شده رنگهای قرمز و آبی و سبز تعلق گرفته و تصویر نهایی از تلفیق این تصاویر به دست می آید.

رنگهایی که به این تصاویر تعلق گرفته اند به نحوی انتخاب شده اند که تصویر نهایی را در رنگهای واقعی نشان دهند. همانگونه که در پست شماره 76 نیز مشاهده نمودیم این تصویر در رده "رنگهای واقعی" قرار میگیرد زیرا رنگها در این تصویر همان رنگهایی است که ما میتوانیم از نزدیک با چشمانمان از این کهکشان ببینیم

اکثر فضای کهکشان به رنگ سفید دیده میشود اما چرا؟

دلیل این امر آن است که کهکشان دارای ستاره ها با رنگها و طیف نورهای بسیار گوناگونی است و همانگونه که میدانیم رنگ سفید تلفیقی از همه رنگهاست و به همین علت اکثر نواحی میانی کهکشان سفید دیده میشود.

اما در نزدیکی نوار تاریک گازهای غبارآلود که از وسط تصویر کهکشان عبور کرده اند، نور ستارگان بیشتر به صورت قرمز دیده میشوند؛ دلیل هم این است گازهای غبار آلود از نور آبی را بیش از نور قرمز جلوگیری میکنند و از اینرو تصویر قرمز تر دیده میشود.این موضوع در تصاویر سیاه وسفید بسیار مشخص تر است. به تصویر سیاه سفید سمت چپ که در حیطه نور آبی گرفته شده است دقت کنید؛ در این تصویر ناحیه تاریک میانی، از دو تصویر دیگر تاریک تر است زیرا نور آبی در این قسمت به بیرون نفوذ نمیکند و به طبع این نوار در حیطه امواج آبی تاریک تاریک دیده میشود