لون القمر والشمس من الفضاء في قيم RGB ودرجة حرارة اللون

يبدو أن مسألة لون القمر والشمس من الفضاء إلى العلم الحديث بسيطة للغاية بحيث لا ينبغي أن توجد في قرننا أية مشاكل مع الإجابة. نحن نتحدث عن الألوان عند رصدها بدقة من الفضاء ، لأن الجو يؤدي إلى تغيير اللون بسبب تناثر Rayleigh للضوء. "بالتأكيد في مكان ما في الموسوعة حول هذا الأمر بالتفصيل ، بالأرقام تمت كتابتها منذ فترة طويلة" ، كما تقول. حسنًا ، الآن ، حاول البحث في الإنترنت حول هذه المعلومات. هل نجحت؟ على الأرجح لا. الحد الأقصى الذي سوف تجده هو كلمتين بأن القمر له لون بني والشمس حمراء. لكنك لن تجد معلومات حول ما إذا كانت هذه الظلال مرئية للعين البشرية أم لا ، خاصة قيم الألوان في RGB أو على الأقل درجات حرارة اللون. ولكن بعد ذلك ستجد مجموعة من الصور ومقاطع الفيديو حيث يظهر القمر من الفضاء باللون الرمادي تمامًا ، وبشكل رئيسي في صور برنامج Apollo الأمريكي ، وحيث تظهر الشمس من الفضاء باللون الأبيض والأزرق.

رأيي الشخصي البحت ليس سوى نتيجة لتدخل السياسة في العلوم. بعد كل شيء ، ترتبط ألوان القمر والشمس من الفضاء ارتباطًا مباشرًا برحلات الأمريكيين إلى القمر.

لقد بحثت في العديد من المقالات والكتب العلمية بحثًا عن معلومات حول لون القمر والشمس من الفضاء. لحسن الحظ ، اتضح أنه على الرغم من عدم وجود إجابة مباشرة في RGB ، إلا أن هناك معلومات كاملة عن الكثافة الطيفية للإشعاع الشمسي وانعكاس القمر في الطيف. هذا يكفي للحصول على الألوان الدقيقة في قيم RGB. تحتاج فقط إلى حساب بعناية ما ، في الواقع ، لقد فعلت. في هذه المقالة سوف أشاركك نتائج الحسابات معك ، وبطبيعة الحال ، سوف أخبرك بالتفصيل عن الحسابات نفسها. وسترى القمر والشمس من الفضاء بألوان حقيقية!

قمت بإجراء العمليات الحسابية في برنامج Mathcad ، وبناءً على ذلك ، ستكون أجزاء الكود في لغة البرمجة المدمجة ، وهي مناسبة تمامًا باعتبارها كودًا زائفًا يفهمه الجميع.

في نفس الوقت ، سوف أخبرك بالتفصيل ما هو نموذج ألوان RGB ، والذي أعتقد أنك جميعًا على دراية به. هذا السؤال هو في الواقع ليس بسيطا تماما سواء. على سبيل المثال ، حاول الإجابة على السؤالين التاليين. دع اللون rgb (120،80،100) يعطى.
1) ما هي قيم ألوان RGB ، والتي هي أغمق مرتين من المحدد؟
2) ما هي قيم RGB للرمادي التي لها نفس السطوع المعطى؟
يبدو أن ما هو موجود للتفكير ، قسّم على 2 في الحالة الأولى ، أي rgb (60،40،50) ومتوسط ​​في الحالة الثانية ، على سبيل المثال rgb (100،100،100) . للأسف ، الإجابات الصحيحة هي: 1) rgb (86.56.71) ؛ 2) RGB (92.92.92) . سوف تعرف لماذا الإجابات هي ذلك تماما.

سأتحدث أيضًا عن درجة حرارة اللون وكيفية حسابها.

مساحة اللون XYZ

XYZ هو نموذج لوني مرجعي تم تعريفه بالمعنى الرياضي الصارم من قبل CIE (اللجنة الدولية للإضاءة) في عام 1931. الموديل CIE XYZ هو نموذج رئيسي لجميع نماذج الألوان الأخرى المستخدمة تقريبًا في المجالات الفنية. يتم ضبط لون XYZ على النحو التالي:

$$

$$X = \ int _ {390 \، nm} ^ {830 \، nm} I (\ lambda) \، {\ overline {x}} (\ lambda) \، d \ lambda \\ Y = \ int _ { 390 \، nm} ^ {830 \، nm} I (\ lambda) \، {\ overline {y}} (\ lambda) \، d \ lambda \\ Z = \ int _ {390 \، nm} ^ { 830 \، nm} I (\ lambda) \، {\ overline {z}} (\ lambda) \، d \ lambda$$

حيث $$$I (\ lambda)$ - الكثافة الطيفية لأي كمية فوتومترية للطاقة (على سبيل المثال ، تدفق الإشعاع ، سطوع الطاقة ، إلخ ، من حيث القيمة المطلقة أو النسبية) في مدى الطول الموجي من 390 إلى 830 نانومتر (هذا وفقًا لعام 2006 ، في عام 1931 ، كان النطاق من 380 إلى 780 نانومتر ) ؛ $$${\ overline {x}} (\ lambda)$ . $$${\ overline {y}} (\ lambda)$ . $$${\ overline {z}} (\ lambda)$ - وظائف مطابقة اللون. علاوة على ذلك ، وهو أمر مهم بالنسبة لنا ، فإن الإحداثي Y يتوافق مع السطوع المرئي للإشارة.

بيانات وظيفة مطابقة الألوان التي قمت بتنزيلها من هنا: [ 1 ]. هناك ، يتم تحديد وظائف مطابقة اللون لحقل الرؤية بدرجة 2 درجة و 10 درجة . قررت إجراء حسابات لكلتا الحالتين ، ومقارنة النتائج والتأكد من أن إحداثيات اللون ، كما هو متوقع ، تختلف قليلاً. بطبيعة الحال ، لقد استخدمت هذه الوظائف مع أقصى قدر من الدقة المقدمة ، وهذا هو ، مع خطوة من 0.1 نانومتر . الرسوم البيانية لوظائف مطابقة الألوان هي كما يلي:



توضح الرسوم البيانية أن الدوال التي تزيد عن 710 نانومتر تصبح ضئيلة ، بمعنى أنه عند ملاحظة لون قريب من الأبيض ، فإن الكثافة الطيفية في النطاق فوق 710 نانومتر لا تقدم أي مساهمة تقريبًا. على الرغم من أننا نعلم أن الضوء المرئي يكمن في مدى يصل إلى 780 نانومتر ، يجب أن نفهم أن هذا يحدث مع الإشعاع أحادي اللون. كل هذا إلى حقيقة أنه في العمليات الحسابية كان لدي في بعض الحالات استقراء البيانات المفقودة من لمعان القمر فقط إلى النطاق حيث تكون وظائف مطابقة اللون صغيرة بشكل أساسي. لذلك ، لا يؤدي خطأ الاستقراء المحتمل إلى حدوث خطأ ملحوظ في الألوان المحسوبة.

أحسب التكاملات المشار إليها بواسطة طريقة شبه منحرف :


حيث c هو رقم الإحداثي لمساحة اللون (1 ، 2 ، 3 لـ X ، Y ، Z ، على التوالي) ؛ الأسلحة الكيميائية - جدول وظائف مطابقة الألوان. f هي الكثافة الطيفية ؛ M = (830-390) /0.1=4400 - عدد خطوات الشبكة.

تحتوي وظائف مطابقة اللون الصحيحة على الخاصية التي تكون بها المساحة الموجودة أسفل كل المنحنيات الثلاثة:

$$

$$\ int _ {390 \، nm} ^ {830 \، nm} \، {\ overline {x}} (\ lambda) \، d \ lambda \، = \ int _ {390 \، nm} ^ {830 \، nm} \، {\ overline {y}} (\ lambda) \، d \ lambda \، = \ int _ {390 \، nm} ^ {830 \، nm} \، {\ overline {z}} (\ lambda) \، d \ lambda$$

يتم ذلك بحيث يكون للطيف الموحد نفس إحداثيات XYZ. تحقق مما إذا كانت هذه الخاصية تحمل:


حيث واحد صفيف 1؛ cmf2_ و cmf10_ هما جدولان لوظائف مطابقة الألوان لحقل العرض ذي درجتي درجة و 10 درجات ، على التوالي. كما ترون ، الملكية راضية عن دقة 0.01 ٪ ، وهو جيد جدا. ولكن لا يزال ، نحن نعيد تنظيم وظائف للإخلاص:

تطبيع السطوع

النظر في تشغيل الكاميرا الرقمية. العنصر الرئيسي للكاميرا الرقمية هو المصفوفة ، والتي تتكون من محولات ضوئية. عند عرض صورة على مصفوفة ، تكون الشحنة الكهربائية متناسبة مع كل جهاز استشعار ضوئي لها ، وهو ما يتناسب مع الطاقة الإشعاعية لجهاز الاستشعار الضوئي. تلتقط أجهزة الاستشعار الضوئي سطوع عنصر الصورة دون أي معلومات حول لونه. للحصول على معلومات حول اللون ، تتم تغطية مصفوفة محولات الضوء بمصفوفة من مرشحات الإضاءة المصغرة في الأعلى. هذه المرشحات بمثابة وظائف مطابقة الألوان. يتكون كل بكسل من عدة أجهزة استشعار ضوئي ، والتي يتم تجميعها بشكل عام جميع أنواع المرشحات.

لذلك ، كوظيفة $$$I (\ lambda)$ يجب أن نأخذ الكثافة الطيفية لطاقة التشعيع بمقدار بكسل واحد. مثل هذه الكثافة الطيفية يمكن أن تمثل

$$

$$I (\ lambda) = إضاءة coef \ cdot (\ lambda) \ cdot albedo (\ lambda)$$

حيث الإضاءة هي كثافة الإشعاع الطيفي لمصدر الضوء ؛ البياض - انعكاس سطح الكائن المصور ؛ coef - معامل ثابت معين ، يتم تحديده بواسطة وقت التعرض والفتحة والمسافة من مصدر الضوء إلى الكائن المصور وعوامل أخرى. يشير الانعكاس إلى البياض الظاهر ، والذي يُعرَّف بأنه نسبة سطوع عنصر السطح المسطح المضاء بواسطة حزمة موازية من الأشعة إلى سطوع سطح أبيض تمامًا عموديًا على الأشعة.

الآن تخيل أننا نقوم بعمل عداد التعرض للصور ، حيث يقوم المصور بتعيين سرعة الغالق وفتحة العدسة على الكاميرا. بمعنى آخر ، نحتاج إلى اختيار قيمة coef بحيث تصبح الصورة طبيعية في السطوع ، وليس مظلمة للغاية ، وليست ساطعة للغاية. تخيل أن وراء الكائن المصور شاشة بيضاء بالكامل. البيدو الانعكاس لمثل هذه الشاشة هو بحكم التعريف يساوي 1 في جميع الأطوال الموجية. عيّن قيمة coef بحيث يكون السطوع المرئي Y لهذه الشاشة في الصورة هو 1. لماذا 1؟ لأنه في نموذج ألوان RGB ، تكون قيمة السطوع القصوى الممكنة هي 1 ، والتي يتم تحقيقها باستخدام rgb (255،255،255) ، أي باللون الأبيض. سأتحدث عن هذا لاحقا. نظرًا لأن الأجسام العادية أغمق في اللون من شاشة بيضاء تمامًا ، ستكون الصور طبيعية في السطوع. من هذه الاعتبارات ، نحصل على التعبير التالي لـ coef :

$$

$$coef = \ frac {1} {\ int _ {390 \، nm} ^ {830 \، nm} الإضاءة (\ lambda) \، {\ overline {y}} (\ lambda) \، d \ lambda}$$

تجدر الإشارة إلى أن مثل هذا التطبيع لا يضمن أن تكون قيمة كل إحداثيات RGB أقل من أو تساوي 255. على سبيل المثال ، إذا قمت بتصوير شاشة بيضاء بالكامل مع مصدر ضوء أحمر ، فسيكون لون RGB خارج النطاق.

لذلك ، أحسب إحداثيات مساحة اللون XYZ على النحو التالي:


نحن بحاجة إلى التعبير بطريقة أو بأخرى عن لون الشمس. لا يمكننا تصويرها مباشرة ، وفي نموذجنا الرياضي لم نوفر مثل هذه الحالة القصوى. من الواضح أننا نحتاج إلى تصوير السطح الأبيض الذي تنيره الشمس. بما أن الشمس من الفضاء الخارجي لها صبغة حمراء ، إذن ، كما قلت ، فإن لون شاشة بيضاء مطلقة ينفد. لذلك ، يجب أن نأخذ السطح أغمق. لقد وجدت تجريبيا أنك تحتاج إلى أن تأخذ ورقة بيضاء مع albedo من 0.91. لا يمكنك أن تأخذ المزيد من البياض ، فهي تبدأ في الانقلاب. وبالتالي ، من أجل الحصول على لون الشمس ، قمت فقط بتعيين قيمة البياض على 0.91 في جميع الأطوال الموجية في الصيغة أعلاه:

مساحة لون SRGB

مساحة اللون الأكثر شيوعًا باستخدام نموذج RGB هي sRGB. لذلك ، عند الحديث عن RGB دون توضيح ، فإنها تعني فراغ اللون sRGB ، وهو المعيار لتمثيل طيف الألوان باستخدام نموذج RGB. تم إنشاء هذا المعيار بواسطة اتحاد اللون الدولي (ICC) في عام 1996 لتوحيد استخدام طراز RGB في الشاشات والطابعات ومواقع الإنترنت. لنلقِ نظرة على هذا المعيار ، الذي يتوفر وصف له في [ 2 ].

يتم تحويل XYZ إلى sRGB على ثلاث مراحل. أولاً ، يتم تحويل إحداثيات XYZ إلى إحداثيات RGB خطية ، ثم يتم تحويل الإحداثيات الخطية إلى إحداثيات RGB غير الخطية ، وأخيراً يتم تحويل الإحداثيات غير الخطية إلى إحداثيات RGB 8 بت ، والتي في الواقع ، هي إحداثيات مساحة اللون sRGB.

تحويل إحداثيات XYZ إلى إحداثيات RGB الخطية كما يلي:



والعكس هو مثل هذا:



أتساءل من أين جاءت هذه الأرقام الغريبة في المصفوفات المربعة؟ وقد جاءوا من التوصية ITU-R BT.709 [ 3 ]. قم بالإشارة إلى المصفوفة المربعة الأولى بواسطة XYZ_to_RGB ، والثانية بـ RGB_to_XYZ . من الواضح أنهم عكسيا. تحدد التوصية ITU-R BT.709 المتطلبات التي يجب الوفاء بها للمصفوفة الثانية. من هذه المتطلبات ، يمكننا حساب المصفوفة الثانية بشكل فريد ، والأول يساوي المصفوفة العكسية للمادة الثانية.

نقدم الوظائف التالية:

$$

$$XYZ (R ، G ، B) = RGB \ _to \ _XYZ \ cdot {\ تبدأ {bmatrix} R \\ G \\ B \ end {bmatrix}} \\ W (R ، G ، B) = XYZ_1 (R ، G، B) + XYZ_2 (R، G، B) + XYZ_3 (R، G، B) \\ xy (R، G، B) = \ frac {1} {W (R، G، B)} \ cdot {\ start {bmatrix} XYZ_1 (R، G، B) \\ XYZ_2 (R، G، B) \ end {bmatrix}}$$

ثم تأخذ متطلبات التوصية ITU-R BT.709 بالشكل التالي:

$$

$$xy (1،0،0) = {\ تبدأ {bmatrix} 0.64 \\ 0.33 \ end {bmatrix}}، \؛ xy (0،1،0) = {\ start {bmatrix} 0.30 \\ 0.60 \ end {bmatrix}}، \؛ xy (0،0،1) = {\ start {bmatrix} 0.15 \\ 0.06 \ end {bmatrix}} \\ xy (1،1،1) = {\ start {bmatrix} 0.3127 \\ 0.3290 \ end {bmatrix }}$$

لدينا 8 معادلات ، عندما يكون لدينا 9 عناصر غير معروفة من مصفوفة RGB_to_XYZ ، أي معادلة أخرى مفقودة. ووضعت المعادلة المفقودة ضمنياً ، وكان عليّ أن أخمنها بنفسي. جوهر هذه المعادلة هو أنه بالنسبة للأبيض ، فإن السطوع البصري Y يجب أن يساوي 1:

$$

لقد وجدت الحل الدقيق لهذه المعادلات بالأرقام المنطقية:


إذا قمت بتقريب الأرقام الموجودة في نتيجتي إلى أربعة منازل عشرية ، فسنحصل بالضبط على تلك الأرقام الغريبة في معيار اتحاد الألوان الدولي. في حساباتي ، لا أستخدم مصفوفات مدورة ، لكنني أستخدم المصفوفات بالضبط أعلاه (بقدر ما تسمح به أرقام الفاصلة العائمة المزدوجة الدقة ).

لذلك ، فإن إحداثيات RGB الخطية بناءً على جدول وظائف مطابقة الألوان (cmf) ، والكثافة الطيفية للإشعاع (الإضاءة) والانعكاس (albedo) أحسبها كما يلي:



يمكنني أيضًا استخدام إحداثيات RGB الخطية ، التي يتم حساب متوسطها في مجال الرؤية بدرجة 2 و 10 درجات :



من الإحداثيات الخطية لـ RGB ، يتم حساب السطوع المرئي Y باستخدام الصيغة التالية (افتراضيًا ، يتم ترقيم صفائف Mathcad من عنصر الصفر):


نواصل تفكيك المعيار. يتم تحويل كل إحداثي RGB خطي إلى غير خطي باستخدام دالة lin2bit غير الخطية ، والعكس ، bit2lin ، والتي يتم تعريفها على النحو التالي:


تبدو الرسوم البيانية لهذه الوظائف كما يلي:



لاحظ أن 0 يتحول إلى 0 ، 1 إلى 1.

في النهاية ، يتم تحويل إحداثيات RGB غير الخطية إلى 8 بت بضرب 255 ، تليها التقريب إلى أعداد صحيحة.

وبالتالي ، قمت بتحديد الوظائف التالية لتحويل إحداثيات RGB الخطية إلى 8 بت والعكس:

الآن نحن مستعدون لحل المشكلة من المقدمة. أذكرك بالشرط.

دع اللون rgb (120،80،100) يعطى.
1) ما هي قيم ألوان RGB ، والتي هي أغمق مرتين من المحدد؟
2) ما هي قيم RGB للرمادي التي لها نفس السطوع المعطى؟

الحل:

الإجابات: 1) rgb (86.56.71) ؛ 2) RGB (92.92.92) .

درجة حرارة اللون

يتم تحديد درجة حرارة اللون لمصدر الضوء ، المقاسة في كلفن ، من خلال درجة حرارة الجسم الأسود تماما الموجودة على الرسم البياني اللون في نفس المكان الذي مصدر الإشعاع في السؤال. إذا لم يقع مصدر الضوء على منحنى Planck (منحنى يتم تحديده بواسطة مجموعة من نقاط اللون في الجسم الأسود في درجات حرارة مختلفة) ، يتم استخدام درجة حرارة اللون المرتبطة لتمييزه. يتم قياس هذه القيمة أيضًا في كلفن ويتم تحديدها بواسطة درجة حرارة جسم أسود تمامًا ، يكون لونه أقرب ما يمكن إلى لون مصدر الضوء. للعثور على درجة حرارة اللون المرتبطة لمصدر الإشعاع على مخطط الألوان المبني في الإحداثيات (u ، v) ، يتم تحديد النقطة الأقرب إلى المصدر على منحنى Planck (أي أقصر مسافة هندسية). تتوافق درجة حرارة الجسم الأسود الموجود عند هذه النقطة مع درجة حرارة اللون المرتبطة للمصدر المعني [ 4 ].

بالنسبة إلى الجسم الأسود تمامًا لدرجة الحرارة T ، يتم التعبير عن قدرة الإشعاع لكل وحدة مساحة من سطح الإشعاع في فاصل الطول الموجي للوحدة بموجب قانون بلانك :

$$

$$R (\ lambda، T) = \ frac {2 \ pi h c ^ 2} {\ lambda ^ 5} \ frac {1} {e ^ {h ^ {h c / \ lambda k T} -1}$$

وفقًا لذلك ، أقوم بحساب كثافة الإشعاع الطيفي لجسم أسود تمامًا على النحو التالي (في العمود صفر في جدول دالة مطابقة ألوان cmf2 ، توجد أطوال موجية بالنانومترات):



يرجى ملاحظة أنني حذفت العامل الثابت ، لأنه لا يزال يتناقص مع زيادة التطبيع بواسطة السطوع (لا يؤثر سطوع مصدر الضوء على درجة حرارة اللون).

بعد ذلك ، أحسب الإحداثيات الخطية لـ RGB:



يتم تحويل إحداثيات RGB الخطية إلى إحداثيات (u، v) كما يلي:



على المستوى (u ، v) ، يتم حساب المسافة الهندسية بين نقاط اللون المعني ولون الجسم الأسود لدرجة حرارة معينة T:



على سبيل المثال ، بالنسبة لمصدر الضوء الأبيض القياسي ، يبدو اعتماد هذه المسافة على درجة الحرارة كما يلي:



قيمة T التي يكون عندها هذا الاعتماد الحد الأدنى هي درجة حرارة اللون لمصدر الضوء المعني.

الكثافة الطيفية لإشعاع الشمس

قمت بتنزيل بيانات الكثافة الطيفية للإشعاع الشمسي في غياب الغلاف الجوي من هنا: [ 5 ] مصدر الضوء المقابل للشمس من الفضاء ، وسأعرف من الآن فصاعدا باسم E490. أيضا ، للمقارنة ، في الحسابات أنا أعتبر مصدر الضوء القياسي D65 . هذا المصدر يمثل الضوء الأبيض. أنظر إليه لأظهر كيف سيبدو القمر إذا كانت الشمس بيضاء. قمت بتنزيل بيانات الكثافة الطيفية للإشعاع لمصدر الضوء القياسي D65 من هنا: [ 6 ]

كما هو موضح أدناه ، فإن مصادر الإضاءة D65 و E490 لها درجات حرارة لونية تبلغ 6467 ألفًا و 5912 ألفًا على التوالي. تكون كثافة الإشعاع الطيفي لمصادر الضوء D65 و E490 والأجسام السوداء المطلقة لدرجات الحرارة المقابلة كما يلي:



تجدر الإشارة إلى أن الكثافة الطيفية للإشعاع الشمسي أعلى من كثافة مصدر الضوء الأبيض بأطوال موجية أطول ، أي بأطوال موجية للضوء الأحمر (620-770 نانومتر). هذا يعني أن الشمس لها لون محمر. في الواقع ، تعطي الحسابات الألوان التالية لمصادر الإضاءة D65 و E490 والأجسام السوداء المطلقة لدرجات الحرارة المقابلة (كما قلت ، يعتبر الورق الأبيض ذو البياض 0.91):



يرجى ملاحظة أن إحداثيات sRGB من الشمس ودرجة حرارة الجسم السوداء المطلقة 5912K تتزامن تماما. هذا لا يفسره أي شيء ، إنه يحدث فقط.

لون الدوائر في الصورة الأخيرة هو اللون الحقيقي للشمس من الفضاء. ترى العين البشرية بوضوح لون الشمس المحمر. لذلك ، حقيقة أن الشمس من الفضاء هي خرافة كبيرة! تجدر الإشارة إلى أنه لسبب ما لم يتم ملاحظة هذا الظل في الصور والفيديو لبرنامج Apollo. في هذه الصور الفوتوغرافية ، من المؤكد أن تدرج اللون الأحمر المحمر للشمس على الأسطح البيضاء للعلم الأمريكي والفضاء. وكما هو موضح أدناه ، فإن ظلال الشمس هذه تساهم بشكل ملحوظ في "احمرار" القمر من الفضاء.

هل القمر مختلف أو متماثل في اللون؟

يروج معارضو نظرية المؤامرة القمرية بأن القمر مختلف في اللون. يُزعم أنه في أماكن يكون القمر رماديًا ، وفي أماكن يكون لونه بنيًا ، وفي الوقت نفسه ، هبط أبولو حيث يكون القمر رماديًا. لكن هذا الإصدار يتناقض مباشرة مع البيانات العلمية. تقول المادة [ 7 ] صراحة:

اختلافات اللون على سطح القمر صغيرة للغاية.

يكتب شيفتشينكو أيضًا في كتابه [ 8 ]:

لسنوات عديدة ، عمل الباحث الأمريكي الشهير T. McCord في هذا الاتجاه.حصل على أكثر من 200 أطياف لأقسام مختلفة من سطح القمر تبلغ مساحتها 10-20 كم لكل منهما. جميع المنحنيات التي تم الحصول عليها متشابهة في الأساس.

لذلك ، لا ، القمر لا يختلف في اللون ، ولكن نفسه.

بيانات اللون من القمر وفقا لشيفتشينكو

يعطي شيفتشينكو في كتابه [ 8 ] الاعتماد التالي للانعكاسية على الطول الموجي.



في حساباتي ، استخدم الاستيفاء الخطي التدريجي لهذه البيانات. البيانات المفقودة في الفاصل الزمني 820-830 نانومتر تلقيتها من خلال الاستمرار المباشر للجزء في حدود 690-820 نانومتر.

بيانات لون القمر بواسطة LRO

ورقة [ 9 ] ويبين اعتماد انعكاسية سطح القمر من ظروف الإضاءة والملاحظات في موجات من 321 نانومتر إلى 689 نانومتر. تم حساب معلمات النموذج بناءً على تحليل البيانات التي تم الحصول عليها بواسطة مدار الاستطلاع القمري (مختصر LRO). يتم تحديد ظروف الإضاءة والمراقبة بواسطة ثلاثة معلمات i (زاوية السقوط) و e (زاوية الانعكاس) و g (زاوية الطور). تظهر هذه الزوايا في الرسم البياني التالي:



يمكن التعبير عن زاوية الطور من حيث زاوية السمت$$Ψ باستخدامنظرية جيب التمام الكرويكما يلي:$\varPsi$

$$

$$g=\arccos\left(\cos\left(i\right)\cos\left(e\right)+\sin\left(i\right)\sin\left(e\right)\cos\left(\varPsi\right)\right)$$

في الحسابات ، آخذ القيم التقليدية للزوايا i = g = 30 ° ، e = 0 °. في مثل هذه الزوايا ، يتم الحصول على الاعتماد التالي للانعكاس على الطول الموجي (الرسم البياني lro30):


قمت بإجراء استقراء خطي لبيانات LRO إلى الفاصل الزمني 689-830 نانومتر بحيث كانت نسبة القيم عند النقطتين 830 و 689 نانومتر هي نفسها بيانات شيفتشينكو ( جدولة shev). لقد أعدت أيضًا تكوين بيانات شيفتشينكو عن طريق ضرب القيمة 0.8315 بحيث كان سطوع حسابات الألوان الناتجة وفقًا لشيفتشينكو و LRO متماثلين.

معلومات اللون للقمر من كاجويا

يعرض العمل [ 10 ] البيانات التي حصل عليها القمر الصناعي الياباني الثاني للقمر الصناعي. لسوء الحظ ، يتم منح درجة الانعكاس في نطاق الطول الموجي المرئي بدقة منخفضة للغاية ، لذلك لا أستخدمها في حساباتي.

لكن العمل مثير للاهتمام لأنه يتحدث عن التناقضات الهائلة في بيانات كاجويا مع بيانات مهمة أبولو 16. وهذه واحدة من الحالات النادرة التي يتحدث فيها المجتمع العلمي علانية عن التناقضات المرتبطة برحلات الأمريكيين إلى القمر.

نتائج الحساب

كذلك سوف استخدم الترميز التالي:
D65 - مصدر قياسي للضوء الأبيض D65 ؛
E490 - مصدر الضوء من الشمس في غياب الغلاف الجوي ؛
B-0.91 - ورقة بيضاء مع بياض 0.91 ؛
LRO (30 °) - بيانات LRO للزوايا التقليدية i = g = 30 ° ، e = 0 ° ؛
Shevch. - بيانات عن شيفتشينكو ؛
لينغ. (2 °) - إحداثيات RGB الخطية في مجال الرؤية 2 درجة ؛
لينغ. (10 °) - إحداثيات RGB الخطية في مجال الرؤية 10 درجات ؛
لينغ. (متوسط) - إحداثيات RGB الخطية تم حساب متوسطها2-درجة و 10 درجة مجال الرؤية ؛
sRGB (100٪) - إحداثيات sRGB التي تم الحصول عليها من إحداثيات RGB الخطية في المتوسط ​​على مجال الرؤية 2 درجة و 10 درجة ؛
sRGB (200٪) - إحداثيات sRGB التي تم الحصول عليها من إحداثيات RGB الخطية المضاعفة في المتوسط ​​على مجال الرؤية بدرجة 2 و 10 درجة ؛
sRGB (300٪) - إحداثيات sRGB التي تم الحصول عليها من إحداثيات RGB الخطية ثلاثة أضعاف متوسط ​​على مجال الرؤية 2 درجة و 10 درجة ؛
sRGB (400٪) - إحداثيات sRGB التي تم الحصول عليها من إحداثيات RGB الخطية الرباعية التي تم حساب متوسطها2-درجة و 10 درجة مجال الرؤية ؛
العقيد. درجة الحرارة. - درجة حرارة اللون التي تم الحصول عليها من إحداثيات RGB الخطية التي يتم حساب متوسطها على مجال رؤية من درجتين و 10 درجات ؛

D65

	B-0.91	LRO (30 درجة)	Shevch.
لينغ. (2 درجة)	0.9076،0.9120،0.8968	0.1177،0.0931،0.0688	0.1202،0.0931،0.0697
لينغ. (10 درجة)	0.9084،0.9122،0.8929	0.1165،0.0916،0.0687	0.1188،0.0917،0.0696
لينغ. (متوسط)	0.9080،0.9121،0.8948	0.1171،0.0924،0.0688	0.1195،0.0924،0.0697
إس آر جي بي (100 ٪)	rgb (244،245،243)	rgb (96.86.74)	rgb (97.86.75)
إس آر جي بي (200 ٪)	-	rgb (133،119،104)	rgb (134،119،104)
إس آر جي بي (300 ٪)	-	rgb (160،144،125)	rgb (161،144،126)
إس آر جي بي (400 ٪)	-	rgb (182،164،143)	rgb (184164144)
العقيد. درجة الحرارة.	6467K	4928K	4891K

E490

	B-0.91	LRO (30 درجة)	Shevch.
لينغ. (2 درجة)	1.0005،0.8892،0.8490	0.1283،0.0909،0.0649	0.1310،0.0909،0.0657
لينغ. (10 درجة)	1.0021،0.8888،0.8483	0.1272,0.0895,0.0650	0.1297,0.0895,0.0659
. (.)	1.0013,0.8890,0.8486	0.1277,0.0902,0.0649	0.1303,0.0902,0.0658
sRGB (100%)	rgb(255,242,237)	rgb(100,85,72)	rgb(101,85,73)
sRGB (200%)	-	rgb(138,118,101)	rgb(140,118,102)
sRGB (300%)	-	rgb(166,142,122)	rgb(168,142,123)
sRGB (400%)	-	rgb(189,162,139)	rgb(191,162,140)
. .	5912K	4550K	4512K

تُظهر الصورة التالية ألوان سطح القمر sRGB (100٪) ، sRGB (200٪) (سطوع مزدوج) ، sRGB (300٪) (سطوع ثلاثي) ، sRGB (400٪) (سطوع رباعي) مع مصدر ضوء E490 (أي مصدر إضاءة E490 ) على الملاحظة من الفضاء) وفقا لبيانات LRO وشيفتشينكو.



كما ترون ، القمر من الفضاء له لون بني حسب LRO و Shevchenko. بقلم شيفتشينكو ، أصبح الأمر أكثر احمرارًا (بالكاد ملحوظًا) من LRO.

لون القمر في الصور

في هذا القسم سنتعامل مع تلوين الصور. السماح للصورة img واللون في الإحداثيات الخطية من RGB تعطى. يتم استبدال كل بكسل صورة ببكسل بلون معين بنفس السطوع مثل لون البكسل الأصلي. يتم تقديم الصورة في Mathcad باعتبارها مصفوفة إحداثية واحدة sRGB ، والتي يتم الحصول عليها عن طريق خياطة المصفوفات الثلاث "R" ، "G" ، "B" من اليسار إلى اليمين. مع وضع ذلك في الاعتبار ، فإن إجراء التلوين هو كما يلي:

من أجل الاهتمام ، التقطت صوراً لسطح القمر من ألبومات الصور الخاصة ببرنامج أمريكان أبولو وأعدت الطلاء بالألوان التي تم الحصول عليها من حساباتي. أعطي النتائج فقط ، وأتوصل إلى استنتاج حول ما إذا كانت هذه الصور أصلية أم خاطئة ، بنفسك.

نتيجة تلوين الصورة AS11-44-6552 :



في الوسط الصور الأصلية. على اليسار ، يتم تلوين الصور طبقًا لبيانات LRO للزوايا التقليدية i = g = 30 ° و e = 0 ° وعلى اليمين ، وفقًا لبيانات Shevchenko. يتوافق الصف العلوي مع مصدر الضوء القياسي D65 ، أي أن الصف العلوي يوضح ألوان سطح القمر ، والتي كان يمكن الحصول عليها لو كانت الشمس بيضاء. يتوافق الصف السفلي مع مصدر الضوء E490 ، أي أن الصف السفلي يوضح الألوان الطبيعية لسطح القمر عند رصده من الفضاء.

كما ترون ، فإن تدرج الشمس المحمر يسهم بشكل ملحوظ في "احمرار" سطح القمر ، والذي يبدو في النهاية بني اللون وليس رماديًا على الإطلاق.

يمكن تفسير اللون الرمادي للقمر في صور ناسا بحقيقة أن الفيلم "ذهب" لسبب ما ، ولكن هذا الإصدار يختفي على الفور إذا قمنا بتحليل صور التدرجات الرمادية في نهاية الألبومات. تظهر الصورة بحجم 11-44 صورة لهذه الصورة الأخيرة أعلاه. تركت درجات حقيقية من نفس السطوع على يسار تدرجات الرمادي في نفس السطوع كما في الصورة ، وكتبت أيضًا إحداثيات إس آر جي بي. والنتيجة هي الصورة التالية:



كما ترون ، فإن الفيلم "لم يذهب" فقط إلى اللون الأزرق ، بل "ذهب" قليلاً في الاتجاه المعاكس من اللون الأزرق. مثل هذا الانحراف لا يمكن أن يتحول إلى اللون الرمادي.

نتيجة تلوين الصورة AS11-40-5903 :



في الصورة الأصلية ، ليس لسطح القمر في الأماكن لون رمادي فحسب ، بل يحتوي أيضًا على لون خفيف مزرق. تُظهر الصورة ذات الرسم البياني as11-40 صورة التدرج الرمادي المقابلة:



لم يتم "اختفاء" الفيلم باللون "الأزرق" ، بل "باللون الأحمر". وحتى بعد ذلك ، لسبب ما ، يكون سطح القمر في صورة ناسا رمادية.

نتيجة تلوين الصورة AS11-37-5455 :



هذه واحدة من الصور النادرة لبرنامج أبولو ، حيث سطح القمر له لون بني ، وإن لم يكن بالكامل. معارضو نظرية المؤامرة القمرية يحبون إظهارها ، كما يقولون ، انظروا ، البني. ولكن هنا تسللت الصيد. دعنا نحلل الصورة كـ11-37-chart ، والتي تظهر الصورة المقابلة للتدرجات الرمادية:



الفيلم ببساطة "ذهب" البني. هذا هو السبب الكامل للون البني لسطح القمر في صور ناسا.

اعتماد لون سطح القمر على ظروف الإضاءة والمراقبة

باستخدام بيانات LRO الواردة في [ 9 ] ، ندرس كيف يتغير لون سطح القمر بسبب ظروف الإضاءة والمراقبة. النظر في مصدر الضوء E490 (الشمس من الفضاء) والقيم المختلفة للزوايا أنا ، ه ، $$$\ varPsi$ . توضح الصورة التالية النتيجة ، حيث تكون الألوان في الصف العلوي أكثر سطوعًا بثلاثة أضعاف ويتم تقليل الألوان في الصف السفلي إلى نفس السطوع Y = 0.5 .



كما ترون من الصورة ، فقط سطوع يتغير. في الصف السفلي ، تكون الألوان متشابهة في كل مكان للعين البشرية. على الرغم من أنك إذا نظرت عن كثب ، في الحالة i = 0 ° ، يمكنك أن ترى انحرافًا ضعيفًا للغاية في الجانب الرمادي مع اقتراب e من الصفر.

لون التربة القمرية

توجد صورة غريبة للغاية على موقع ناسا ، وهي صورة لعينة تربة القمر رقم 10005 .



تبدو التربة القمرية في الصورة بنية اللون ، وحتى بنية اللون ، نظرًا لأن الإضاءة تم إنتاجها بواسطة مصدر ضوء أبيض. يمكن التحقق من توازن اللون الأبيض الصحيح من خلال لون الورقة البيضاء التي سقطت في الإطار.

ربما هذه هي نفس التربة البرتقالية التي اكتشفها رواد الفضاء أبولو 17؟ لا! ذكرت الوثيقة [ 11 ] بوضوح أن العينة التقطها رواد فضاء أبولو 11.

الآن دعونا نستمع إلى ما يقوله نيل أرمسترونغ (رائد فضاء أبولو 11) في مقابلة مع باتريك مور [ 12 ] ، الذي قدمه في عام 1970.

عندما تنظر إلى الأرض بالقرب من أو في يدك ، تجد أنه في الواقع رمادي فحم ، ولا يمكننا بوجه خاص العثور على أي شيء مختلف عن هذا اللون.

(عندما تنظر إلى المادة من مسافة قريبة ، كما لو كانت في يدك ، تجد أنها رمادية من الفحم في الواقع ، ولم نتمكن أبدًا من العثور على أي أشياء مختلفة تمامًا عن هذا اللون.)

اتضح ، نيل أرمسترونغ ، أنا لا أخاف من الكلمة ، كذب.

أدب

1. مختبر أبحاث الألوان والرؤية - تم تحويل وظائف CIE XYZ الجديدة من وظائف LMS CIE (2006)
2. اتحاد الألوان الدولي - مساحة ألوان افتراضية قياسية للإنترنت: sRGB
3. التوصية ITU-RBT.709 - قيم المعلمات لمعايير التلفزيون عالي الوضوح للإنتاج وتبادل البرامج الدولي
4. روبرتسون ر. "حساب درجة حرارة اللون المرتبطة ودرجة حرارة التوزيع" /. شركة نفط الجنوب. الساعة 58 ، 1528 (1968).
5. 2000 ASTM قياسي الطيف خارج الأرض مرجع E-490-00
6. CIE Standard Illuminant D65
7. "النتائج الأولى لتحديد الخواص الفيزيائية والميكانيكية للتربة القمر" ، موسكو: 1970. Gosstroy ، الاتحاد السوفياتي ، تحت محررة أ. الدكتور التكنولوجيا. علوم V. G. Bulychev ، ص 8.
8. شيفتشينكو الخامس ، القمر وملاحظة ، 1983 ، ص 91-92.
9. Hapke و B. و B. Denevi و H. Sato و S. Braden و M. Robinson (2012) ، اعتماد الطول الموجي لمنحنى الطور القمري كما ترى كاميرا Lunar Reconnaissance Orbiter Wide-Angle ، J. Geophys. الدقة ، 117 ، E00H15
10. أوتاكي ، م. وآخرون. (2010) ، اشتقاق الانعكاس المطلق لسطح القمر باستخدام SELENE (Kaguya) Multiband Imager Data، Space Sci. القس ، 154 ، 57-77
11. أنابيب محرك الأقراص APOLLO 11 ، التشريح والوصف ، بقلم جوديث هـ. ألتون ، ناسا (1978)
12. بي بي سي. مقابلة نيل أرمسترونغ مع باتريك مور (1970)