لون القمر والشمس من الفضاء من حيث RGB ودرجة حرارة اللون

يبدو أن مسألة لون القمر والشمس من الفضاء إلى العلم الحديث بسيطة للغاية بحيث لا ينبغي أن توجد في قرننا مشكلة على الإطلاق في الإجابة. نحن نتحدث عن الألوان عندما نلاحظ بدقة من الفضاء ، لأن الغلاف الجوي يتسبب في تغيير اللون بسبب تناثر ضوء Rayleigh. "بالتأكيد في مكان ما في الموسوعة حول هذا الأمر بالتفصيل ، بالأرقام تمت كتابتها منذ فترة طويلة ،" ستقول. حسنًا ، حاول الآن البحث في الإنترنت للحصول على معلومات عنها. حدث؟ على الأرجح لا. الحد الأقصى الذي ستجده هو كلمتين عن حقيقة أن القمر له لون بني ، والشمس حمراء. لكنك لن تجد معلومات حول ما إذا كانت هذه الصبغات مرئية للعين البشرية أم لا ، خاصة معاني الألوان في RGB أو على الأقل درجات حرارة اللون. ولكن ستجد مجموعة من الصور ومقاطع الفيديو حيث يكون القمر من الفضاء رماديًا تمامًا ، معظمه في صور لبرنامج Apollo الأمريكي ، وحيث تظهر الشمس من الفضاء باللونين الأبيض والأزرق.

رأيي الشخصي بشكل خاص 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 على RGB ، هناك معلومات كاملة حول الكثافة الطيفية للإشعاع الشمسي وانعكاس القمر عبر الطيف. هذا يكفي للحصول على ألوان دقيقة في قيم RGB. تحتاج فقط إلى حساب بعناية ما ، في الواقع ، لقد فعلت. في هذه المقالة سوف أشارككم نتائج الحسابات ، وبطبيعة الحال ، سوف أخبركم بالتفصيل عن الحسابات نفسها. وسترى القمر والشمس من الفضاء بألوان حقيقية!

لقد أجريت العمليات الحسابية في برنامج Mathcad ، وبالتالي ، ستكون أجزاء الكود في لغة البرمجة المدمجة ، وهي مناسبة تمامًا كما يمكن فهمها لجميع الشفرات الزائفة.

في نفس الوقت ، سوف أخبرك بالتفصيل عن نموذج ألوان RGB ، والذي أعتقد أنك جميعًا على دراية به. هذا السؤال هو أيضا ليست بسيطة تماما. على سبيل المثال ، حاول الإجابة على السؤالين التاليين. اسمح بتعيين اللون إلى rgb (120،80،100) .
1) ما هي قيم RGB التي لها لون أغمق مرتين من المحدد؟
2) ما هي قيم RGB باللون الرمادي مع نفس السطوع المحدد؟
يبدو أن هناك تفكيرًا ، مقسومًا على 2 في الحالة الأولى ، أي rgb (60،40،50) ومتوسطه في الحالة الثانية ، أي rgb (100،100،100) . للأسف ، الإجابات الصحيحة هي: 1) rgb (86.56.71) ؛ 2) RGB (92.92.92) . سوف تعرف لماذا الإجابات هي تماما مثل ذلك.

تحدث أيضًا عن درجة حرارة اللون وكيفية حسابها.

مساحة اللون XYZ

XYZ هو نموذج ألوان رئيسي ، تم تعريفه بالمعنى الرياضي الصارم من قِبل المنظمة الدولية للإضاءة التابعة لـ CIE (المنظمة الدولية للإضاءة) في عام 1931. Model CIE XYZ هو نموذج رئيسي لكل 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 $$$I (\ lambda)$ - الكثافة الطيفية لأي قيمة لمقياس الطاقة (على سبيل المثال ، تدفق الإشعاع ، سطوع الطاقة ، وما إلى ذلك ، من حيث القيمة المطلقة أو النسبية) على مدى الطول الموجي من 390 إلى 830 نانومتر (هذا طبقًا لعام 2006 ، في عام 1931 ، كان النطاق من 380 إلى 780 نانومتر ) ؛ $$${\ overline {x}} (\ lambda)$ . $$${\ overline {y}} (\ lambda)$ . $$${\ overline {z}} (\ lambda)$ - وظائف مطابقة اللون. علاوة على ذلك ، ما يهمنا هو أن إحداثي Y يتوافق مع السطوع المرئي للإشارة.

قمت بتنزيل وظائف مطابقة الألوان هذه 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 تختلف كما هو متوقع ، كما هو متوقع. وبطبيعة الحال ، استخدمت بيانات الوظائف بأقصى قدر من الدقة لتلك المقدمة ، مع خطوة 0.1 نانومتر . الرسوم البيانية لوظائف مطابقة الألوان هي كما يلي:



من الرسوم البيانية ، يمكن ملاحظة أنه فوق 710 نانومتر ، تصبح الوظائف ضئيلة ، بمعنى أنه عند مراقبة الألوان القريبة من الأبيض ، فإن الكثافة الطيفية على النطاق فوق 710 نانومتر لا تقدم أي مساهمة تقريبًا. على الرغم من أننا نعلم أن الضوء المرئي يكمن في مدى يصل إلى 780 نانومتر ، ولكن يجب أن نفهم أن هذا يحدث مع الإشعاع أحادي اللون. لدي كل هذا لحقيقة أنه في العمليات الحسابية اضطررت إلى استنباط في بعض الحالات البيانات المفقودة حول انعكاس القمر فقط للنطاق الذي تكون فيه وظائف مطابقة الألوان صغيرة بشكل أساسي. لذلك ، لا يؤدي خطأ الاستقراء المحتمل إلى حدوث خطأ ملحوظ في الألوان المحسوبة.

أنا أحسب التكاملات المذكورة أعلاه حسب القاعدة شبه منحرف :


حيث c - هو رقم الإحداثي لمساحة اللون (1 ، 2 ، 3 لـ X ، Y ، Z على التوالي) ؛ cw - هو جدول لوظائف 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 قيم إحداثيات XYZ. تحقق مما إذا كانت هذه الخاصية تحمل:


حيث "واحد" - هو مجموعة من 1 ؛ cmf2_ و cmf10_ - هما جدولان لوظائف مطابقة الألوان لحقل الرؤية 2 درجة و 10 درجة ، على التوالي. كما ترون ، يتم تنفيذ الخاصية بدقة حوالي 0.01 ٪ ، وهو أمر جيد للغاية. ولكن لا يزال ، إعادة تنظيم وظائف للإخلاص:

تطبيع السطوع

النظر في عمل الكاميرا الرقمية. العنصر الرئيسي للكاميرا الرقمية هو المصفوفة ، والتي تتكون من محولات ضوئية. عندما يتم عرض صورة على مصفوفة ، يتم تجميع شحنة كهربائية في كل جهاز استشعار ضوئي لها ، وهو ما يتناسب مع الطاقة الإشعاعية لجهاز الاستشعار الضوئي. تلتقط أجهزة الاستشعار الضوئي سطوع عنصر الصورة ، دون تحمل أي معلومات حول لونه. للحصول على معلومات حول لون مصفوفة أجهزة الاستشعار الضوئي المغطاة في الأعلى بمرشحات مصغرة. تؤدي هذه المرشحات دور وظائف مطابقة الألوان. يتكون كل بكسل من عدة أجهزة استشعار ضوئي ، يتم دمجها في كمية مرشحات الإضاءة المختلفة.

وبالتالي ، كدالة $$$I (\ lambda)$ يجب أن نأخذ الكثافة الطيفية للطاقة الإشعاعية بمقدار بكسل واحد. مثل هذه الكثافة الطيفية يمكن أن تمثل

$$

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

حيث الإضاءة - هي الكثافة الطيفية لمصدر الضوء ؛ البياض - انعكاس سطح الكائن المصور ؛ coef - هو معامل ثابت معين ، يتم تحديده بواسطة وقت التعرض والفتحة والمسافة من مصدر الضوء إلى الكائن الذي يتم تصويره وعوامل أخرى. يشير الانعكاس إلى البياض المرئي ، والذي يُعرّف على أنه نسبة سطوع عنصر السطح المسطح المضاء بواسطة حزمة موازية من الأشعة إلى سطوع السطح الأبيض المطلق الموجود عموديًا على الأشعة.

الآن تخيل أننا نقوم بعمل عداد التعرض الضوئي ، حيث يقوم المصور بتعيين سرعة الغالق وفتحة العدسة على الكاميرا. بمعنى آخر ، نحتاج إلى اختيار قيمة coef بحيث تكون الصورة طبيعية في السطوع ، وليس مظلمة للغاية ، وليست ساطعة للغاية. تخيل أن هناك شاشة بيضاء تمامًا خلف الكائن الذي يتم تصويره. البيدو الانعكاسية لهذه الشاشة هو بحكم التعريف يساوي 1 في جميع الأطوال الموجية. عيّن قيمة coef بحيث يكون السطوع المرئي Y لهذه الشاشة مساوياً لـ 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. سأقول عنها بعد قليل. نظرًا لأن الأجسام العادية أغمق في اللون من الشاشة البيضاء 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 هذا التطبيع لا يضمن أن تكون قيمة كل إحداثيات RGB أقل من أو تساوي 255. على سبيل المثال ، إذا قمت بتصوير الشاشة البيضاء المطلقة بمصدر ضوء أحمر ، فسوف ينطفئ لون RGB المقياس.

لذلك ، أقوم بحساب قيم الإحداثيات لمساحة اللون XYZ على النحو التالي:


نحن بحاجة إلى التعبير بطريقة أو بأخرى عن لون الشمس. لا يمكننا تصويرها مباشرة ، وفي نموذجنا الرياضي لم نتوقع مثل هذه الحالة القصوى. من الواضح أننا نحتاج إلى تصوير السطح الأبيض المطلق المضاء بالشمس. نظرًا لأن للشمس من الفضاء لونًا مائلًا إلى الحمرة ، كما قلت ، فإن لون الشاشة البيضاء المطلقة يتلاشى. لذلك ، يجب أن نأخذ السطح أغمق. وجدت من الناحية العملية أنه يجب علينا أن نأخذ ورقة بيضاء بألبيدو 0.91. لا يمكن أن تؤخذ أكثر albedo ، يبدأ الخروج عن نطاق. لذا ، من أجل الحصول على لون الشمس ، قمت ببساطة بتعيين قيمة البياض على 0.91 في جميع الأطوال الموجية في الصيغة أعلاه:

مساحة اللون إس آر جي بي

مساحة اللون الأكثر شيوعًا باستخدام نموذج RGB هي sRGB. لذلك ، عندما يتحدثون عن RGB دون توضيح ، فإن مساحة اللون sRGB هي المعيار لتمثيل طيف الألوان باستخدام نموذج RGB. تم إنشاء هذا المعيار من قِبل اتحاد الألوان الدولي (ICC) في عام 1996 لتوحيد استخدام طراز RGB في الشاشات والطابعات ومواقع الإنترنت. دعنا نحلل هذا المعيار ، وصفه متاح 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 ، وفي النهاية يتم تحويل الإحداثيات غير الخطية إلى إحداثيات RGB 8 بت ، والتي في الواقع ، هي إحداثيات مساحة اللون إس آر جي بي.

تحويل إحداثيات XYZ إلى إحداثيات RGB الخطية كما يلي:



والعكس هو:



أتساءل من أين جاءت هذه الأرقام الغريبة في المصفوفات المربعة؟ وقد جاءوا من توصية 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 متطلبات المصفوفة الثانية. من هذه المتطلبات ، يمكنك حساب المصفوفة الثانية بشكل فريد ، والأول يساوي المصفوفة معكوسة 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 التوصيات 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. ومعطى المعادلة المفقودة ضمنياً ، كان علي أن أخمن قبل ذلك بنفسي. جوهر هذه المعادلة هو أنه بالنسبة للون الأبيض ، يجب أن يكون السطوع البصري Y مساويًا 1:

$$

لقد وجدت الحل الدقيق لهذه المعادلات بالأرقام المنطقية:


إذا قمت بتقريب الأرقام في نتيجتي إلى أربعة منازل عشرية بعد النقطة ، فستحصل على هذه الأرقام الغريبة في معيار اتحاد الألوان الدولي. في حساباتي ، لا أستخدم مصفوفات مدورة ، لكنني أستخدم المصفوفات الدقيقة المذكورة أعلاه (بقدر ما تسمح به أرقام الفاصلة العائمة ذات الدقة المزدوجة ).

لذلك ، فإن إحداثيات RGB الخطية بناءً على جدول وظائف مطابقة الألوان (cmf) ، وكثافة الإشعاع الطيفي (الإضاءة) والانعكاسية (albedo) أحسبها كما يلي:



يمكنني أيضًا استخدام الإحداثيات الخطية RGB ، 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 بدءًا من عنصر الصفر):


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


تبدو الرسوم البيانية لهذه الوظائف كما يلي:



لاحظ أنه يتم تحويل 0 إلى 0 ، 1 إلى 1.

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

وهكذا ، قمت بتعريف الوظائف التالية لتحويل إحداثيات RGB الخطية إلى 8 بت والعودة:

الآن نحن مستعدون لحل المشكلة من المقدمة. أذكر الشرط.

اسمح بتعيين اللون إلى rgb (120،80،100) .
1) ما هي قيم RGB ذات لون أغمق مرتين من المحدد؟
2) ما هي قيم RGB للرمادي مع نفس السطوع مثل واحد معين؟

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 الموجود على الرسم البياني للألوان في نفس مكان مصدر الإشعاع قيد الدراسة. إذا لم يقع مصدر الضوء على منحنى Planck (وهو منحنى يتم تحديده بواسطة مجموعة نقاط اللون الخاصة بالجسم الأسود في درجات حرارة مختلفة) ، يتم استخدام درجة حرارة اللون المرتبطة لتمييزه. يتم قياس هذه القيمة أيضًا في كلفن بواسطة درجة حرارة الجسم الأسود ، الذي يكون لونه أقرب ما يمكن إلى لون مصدر الضوء. للعثور على درجة حرارة اللون المرتبطة لمصدر الإشعاع على مخطط الألوان المبني في إحداثيات (u ، v) ، يتم تحديد النقطة الأقرب إلى المصدر في منحنى Planck (أي أقصر مسافة هندسية). تتوافق درجة حرارة الجسم الأسود الموجود عند هذه النقطة مع درجة حرارة اللون المرتبطة للمصدر قيد النظر [ 4 ].

بالنسبة لشخص أسود من درجة 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 ، أحسب الكثافة الطيفية لإشعاع الجسم الأسود على النحو التالي (في عمود الصفر في جدول دالة مطابقة الألوان cmf2 هي قيم طول الموجة بالنانومترات):



يرجى ملاحظة ، لقد تخطيت العامل الثابت ، لأنه لا يزال يتم تقليله مع زيادة التطبيع في السطوع (لا يؤثر سطوع مصدر الضوء على درجة حرارة اللون).

ثم أقوم بحساب الإحداثيات الخطية لـ RGB:



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



على المستوى (u ، v) ، تُحسب المسافة الهندسية بين نقاط اللون المدروس ولون الجسم الأسود في درجة 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 المعتبر.

كثافة الشمس الطيفية للإشعاع

بيانات الكثافة الطيفية للإشعاع الشمسي في غياب الغلاف الجوي الذي قمت بتنزيله من هنا: [ 5 ] مصدر الضوء المقابلة للشمس من الفضاء ، وسوف أشير إلى أنه E490 في المستقبل. أيضا للمقارنة في الحسابات ، وأنا أعتبر D65 المضيئة القياسية . هذا المصدر يمثل الضوء الأبيض. أنظر إليه لإظهار كيف سيبدو القمر إذا كانت الشمس بيضاء. بيانات الكثافة الطيفية للإشعاع المعياري D65 الذي قمت بتنزيله من هنا: [ 6 ].

كما هو موضح أدناه ، يكون لمصادر الإضاءة D65 و E490 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:



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



لاحظ أن إحداثيات sRGB للشمس ودرجة حرارة الجسم السوداء 5912K تتطابق تمامًا. 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 اللون على صور ومقاطع فيديو أبولو. في الصور الحقيقية ، من المؤكد أن لون الشمس المحمر المرئي سيظهر بالتأكيد على الأسطح البيضاء للعلم الأمريكي وملابس الفضاء. وكما هو موضح أدناه ، فإن صبغة الشمس هذه تقدم مساهمة كبيرة في "احمرار" القمر من الفضاء.

هل القمر مختلف أو بنفس اللون؟

يروج معارضو نظرية المؤامرة القمرية بأن القمر مختلف في اللون. زُعم أن القمر رمادي في أماكن ، وبني في أماكن ، وهبطت أبولوس حيث يكون القمر رماديًا. لكن هذا الإصدار يتناقض مباشرة مع البيانات العلمية. تنص المادة [ 7 ] بوضوح على:

اختلافات اللون على 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 لأجزاء مختلفة من سطح القمر من 10-20 كم لكل منهما. جميع المنحنيات التي تم الحصول عليها متشابهة بشكل أساسي في المظهر.

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

بيانات اللون وفقا لشيفتشينكو

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



في حساباتي ، أطبق الاستيفاء الخطي التدريجي لهذه البيانات. البيانات المفقودة على الفاصل الزمني من 820-830 نانومتر ، تلقيتها من خلال استمرار مباشر للجزء على الفاصل من 690-820 نانومتر.

بيانات اللون وفقا ل LRO

يتم إعطاء الاعتماد على انعكاس سطح القمر على ظروف الإضاءة والملاحظة في الأطوال الموجية من 321 نانومتر إلى 689 نانومتر في [ 9 ]. تم حساب معلمات النموذج بناءً على تحليل البيانات التي تم الحصول عليها بواسطة المدار الاستطلاع القمري (LRO). يتم تحديد ظروف الإضاءة والمراقبة بواسطة المعلمات الثلاثة i (زاوية السقوط) و e (زاوية الانعكاس) و g (زاوية الطور). تظهر هذه الزوايا في المخطط التالي:



يمكن التعبير عن زاوية الطور من حيث زاوية السمت $$$\ varPsi$ باستخدام القانون الكروي لجيب التمام على النحو التالي:

$$

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

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


فعلت استقراء خطي لبيانات LRO على مدى الفترة الفاصلة بين 689-830 نانومتر بحيث تكون نسبة القيم عند نقطتي 830 نانومتر و 689 نانومتر هي نفس نسبة بيانات شيفتشينكو (مخطط شيف). لقد أعدت أيضًا تكوين بيانات شيفتشينكو عن طريق ضرب القيمة 0.8315 بحيث كان سطوع اللون الناتج وفقًا لشيفتشينكو و LRO متماثلين.

بيانات اللون وفقًا لـ "Kaguya"

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

لكن العمل مثير للاهتمام لأنه يتحدث عن التناقضات الهائلة بين بيانات كاغويا وبيانات 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 أستخدم الترميز التالي:
D65 - مصدر الضوء الأبيض القياسي D65 ؛
E490 - مصدر الضوء من الشمس في غياب الغلاف الجوي ؛
W-0.91 - ورقة بيضاء مع البياض 0.91 ؛
LRO (30 °) - بيانات LRO للزوايا التقليدية i = g = 30 ° ، e = 0 ° ؛
Shevch. - بيانات شيفتشينكو ؛
لين. (2 °) - الإحداثيات الخطية من RGB مع مجال الرؤية 2 درجة ؛
لين. (10 °) - الإحداثيات الخطية من RGB مع مجال الرؤية 10 درجة ؛
لين. (Avg.) - الإحداثيات الخطية RGB ، يتم حسابها على متوسط ​​مجال الرؤية 2 درجة و 10 درجة ؛
sRGB (100٪) - إحداثيات sRGB ، تم الحصول عليها من الإحداثيات الخطية RGB ، تم حساب متوسطها في مجال الرؤية بدرجة 2 و 10 درجات ؛
sRGB (200٪) - إحداثيات sRGB ، التي تم الحصول عليها من الإحداثيات الخطية المضاعفة لـ RGB ، تم حسابها على متوسط ​​مجال الرؤية بدرجة 2 درجة و 10 درجة ؛
sRGB (300٪) - إحداثيات sRGB ، تم الحصول عليها من الإحداثيات الخطية ثلاثية الأبعاد لـ RGB ، تم حساب متوسطها على مجال الرؤية بدرجة 2 درجة و 10 درجة ؛
sRGB (400٪) - إحداثيات sRGB ، تم الحصول عليها من الإحداثيات الخطية الرباعية لـ RGB ، تم حساب متوسطها على مجال الرؤية بدرجة 2 درجة و 10 درجة ؛
البنود. درجة الحرارة. - درجة حرارة اللون التي تم الحصول عليها من الإحداثيات الخطية لـ RGB ، التي يتم حسابها في المتوسط ​​على مجال الرؤية 2 درجة و 10 درجة ؛

D65

	W-0.91	LRO (30 درجة)	Shevch.
لين. (2 درجة)	0.9076،0.9120،0.8968	0.1177،0.0931،0.0688	0.1202،0.0931،0.0697
لين. (10 درجة)	0.9084،0.9122،0.8929	0.1165،0.0916،0.0687	0.1188،0.0917،0.0696
لين. (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)
البنود. درجة الحرارة.	6467K	4928K	4891K

E490

	W-0.91	LRO (30 درجة)	Shevch.
لين. (2 درجة)	1.0005،0.8892،0.8490	0.1283،0.0909،0.0649	0.1310،0.0909،0.0657
لين. (10 درجة)	1.0021،0.8888،0.8483	0.1272،0.0895،0.0650	0.1297،0.0895،0.0659
لين. (متوسط).	1.0013،0.8890،0.8486	0.1277،0.0902،0.0649	0.1303،0.0902،0.0658
إس آر جي بي (100 ٪)	rgb (255،242،237)	rgb (100.85.72)	rgb (101.85.73)
إس آر جي بي (200 ٪)	-	rgb (138،118،101)	rgb (140،118،102)
إس آر جي بي (300 ٪)	-	rgb (166،142،122)	rgb (168،142،123)
إس آر جي بي (400 ٪)	-	rgb (18916239)	rgb (191،162،140)
البنود. درجة الحرارة.	5912K	4550K	4512K

توضح الصورة التالية ألوان سطح القمر sRGB (100٪) ، sRGB (200٪) (سطوع مضاعف) ، sRGB (300٪) (سطوع ثلاثة أضعاف) ، sRGB (400٪) (سطوع رباعي) مع مصدر إضاءة E490 (أي عندما لاحظ من الفضاء) وفقا ل LRO وشيفتشينكو.



كما ترون ، القمر من الفضاء له لون بني ، وفقًا لبيانات LRO ، ووفقًا لبيانات شيفتشينكو. تبين أن شيفتشينكو كان أكثر إحمرارًا (بالكاد ملحوظًا) من LRO.

لون القمر في الصور

في هذا القسم سنفعل تلوين الصور. دع الصورة img واللون في الإحداثيات الخطية يتم إعطاء RGB . يتم استبدال كل بكسل للصورة بوحدة بكسل ذات لون معين بنفس السطوع مثل البكسل المصدر. يتم تمثيل الصورة في برنامج Mathcad باعتبارها مصفوفة إحداثية واحدة sRGB ، والتي يتم الحصول عليها عن طريق خياطة ثلاثة مصفوفات "R" ، "G" ، "B" من اليسار إلى اليمين. مع وضع ذلك في الاعتبار ، فإن إجراء التلوين هو كما يلي:

من أجل الاهتمام ، التقطت صوراً لألبوم صور Apollo الذي يصور السطح القمري للبرنامج الأمريكي وأعيد طلاءه بالألوان التي تم الحصول عليها من حساباتي. أنا فقط أعطي النتائج ، واستنتج أن هذه الصور الأصلية أو وهمية ، وجعلها نفسك.

نتيجة الصورة تلوين AS11-44-6552 :



في الوسط الصور الأصلية. على اليسار ، يتم رسم الصور بالألوان وفقًا لبيانات LRO في الزوايا التقليدية i = g = 30 ° و e = 0 ° وعلى اليمين ، وفقًا لبيانات Shevchenko. يتوافق الصف العلوي مع D65 المضيء القياسي ، 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 كما يظهر من الفضاء.

كما ترون ، فإن لون الشمس المحمر يسهم إسهامًا كبيرًا في "احمرار" سطح القمر ، والذي يبدو في النهاية بنيًا وليس رماديًا على الإطلاق.

يمكن تفسير اللون الرمادي للقمر في صور ناسا بحقيقة أن الفيلم "ذهب" إلى اللون الأزرق لسبب ما ، ولكن هذا الإصدار يختفي على الفور إذا قمنا بتحليل صور التدرجات الرمادية في نهاية الألبومات. تُظهر الصورة ذات الرسم البياني 11-44 لقطة سريعة للصورة الأخيرة أعلاه. أضع درجات حقيقية من نفس السطوع كما في الصورة على يسار التدرجات الرمادية ، وكتبت أيضًا قيم إحداثيات sRGB. وكانت النتيجة هي الصورة التالية:



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

نتيجة الصورة التلوين AS11-40-5903 :



في الصورة الأصلية ، ليس لسطح القمر في الأماكن لون رمادي فحسب ، بل يحتوي أيضًا على لون خفيف مزرق. تُظهر الصورة بحجم 11 إلى 40 صورة مطابقة للتدرجات الرمادية:



الفيلم "ذهب" ليس إلى اللون "الأزرق" ، ولكن إلى "الأحمر". وحتى بعد ذلك ، لسبب ما ، يكون سطح القمر في صورة ناسا رمادية.

نتيجة الصورة التلوين AS11-37-5455 :



هذه واحدة من الصور النادرة لبرنامج "Apollo" ، حيث سطح القمر له لون بني ، وإن لم يكن بالكامل. معارضو نظرية المؤامرة القمرية يرغبون في إظهارها ، كما يقولون ، انظروا ، بنية اللون. لكن الخدعة تسللت إلى هنا. دعنا نحلل الصورة كـ11-37- الرسم البياني ، والتي توضح الصورة المقابلة للتدرجات الرمادية:



الفيلم فقط "اليسار" باللون 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 ] ، نتحرى كيف يختلف لون سطح القمر عن ظروف الإضاءة والمراقبة. النظر في مصدر الضوء E490 (الشمس من الفضاء) والقيم المختلفة للزوايا أنا ، ه ، $$$\ varPsi$ . تُظهر الصورة التالية النتيجة ، حيث يوجد في الصف العلوي ألوان ذات سطوع ثلاثي ، وفي الصف السفلي يتم تقليل الألوان إلى نفس السطوع Y = 0.5 .



كما يتضح 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 حالة i = 0 ° ، يمكنك رؤية انحراف طفيف جدًا في الاتجاه الرمادي مع اقتراب e من الصفر.

لون تربة القمر

يحتوي موقع ناسا على صورة غريبة للغاية ، وهي هذه الصورة لعينة تربة القمر رقم 10005 .



تبدو التربة القمرية على الصورة بنية اللون ، حتى أنها بنية للغاية بالنظر إلى حقيقة أن الإضاءة تم إنتاجها بواسطة مصدر ضوء أبيض. يمكن التحقق من صحة توازن اللون الأبيض من خلال لون الورقة البيضاء التي جاءت في الإطار.

ربما هذه هي نفس الأرضية البرتقالية التي وجدها رواد الفضاء أبولو 17؟ لا! تنص الوثيقة [ 11 ] بوضوح على أن العينة قد التقطها رواد فضاء أبولو 11.

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

عندما تنظر إلى المادة من مسافة قريبة ، كما لو كنت في يدك ، تجد أنها رمادية من الفحم في الواقع ، ولم نتمكن من العثور على أي شيء مختلف تمامًا عن هذا اللون.

اتضح ، نيل أرمسترونغ ، لا يخاف 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 الميكانيكية للتربة القمر" ، م: 1970. Gosstroy من الاتحاد السوفياتي ، أد. أ. الدكتور ميتاليك. Sciences VG Bulycheva، p. 8. ("النتائج الأولى لتحديد الخواص الفيزيائية الميكانيكية للتربة القمر" ، موسكو: 1970. Gosstroy ، اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تحت رئاسة الأستاذ الدكتور Sc. VG Bulychev ، ص 8.)
8. شيفتشينكو الخامس ، القمر وملاحظة ، 1983 ، ص. 91-92. (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. محادثات نيل أرمسترونغ مع باتريك مور (1970)