À quoi ressemblent les photos d'espace non éditées?

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Résumé

• Les télescopes spatiaux capturent la lumière invisible, qui est convertie en 1 et 0 pour le traitement sur Terre.

• Les spécialistes affinent les données brutes à l'aide de fichiers pour créer des visuels de photos d'espace dans un processus méticuleux.

• La traduction des données brutes en visuels n'est pas le montage, il est nécessaire de rendre les aspects invisibles de l'espace visibles.

Nous avons tous vu ces superbes photos d'espace dans leur gloire vibrante, mais saviez-vous que ce n'est pas à quoi ils ressemblent directement au télescope? Ce que les télescopes voient, c'est beaucoup de bruit cosmique invisible et étrange qui doit être édité et traduit dans ces images emblématiques que nous reconnaissons tous.

Comment les caméras deviennent la lumière en images

Lorsque nous prenons une photo avec un téléphone ou un appareil photo numérique, il apparaît instantanément. La lumière entre à une extrémité, et une image colorée sort sur l'écran dès que vous appuyez sur le déclencheur.

Cela peut sembler instantané, mais cette image a commencé comme une longue liste de 1 et 0. Lorsque vous appuyez sur le déclencheur, votre téléphone convertit une exposition de lumière tombant sur son capteur de caméra en binaire (1 et 0), puis le processeur du téléphone construit une image entière de ces 1 et 0.

Il prend d'abord cette longue chaîne de 1 et 0 et construit ce qu'on appelle une «carte de luminosité en niveaux de gris». Cela crée des distinctions entre la lumière et l'obscurité, ou le contraste de l'image.

Quelques nettoyages, filtres et améliorations plus tard, il crache l'image finale.

Il faut une fraction de seconde pour que le téléphone fasse cette magie mathématique, afin que nous ne voyions jamais que cela se produise.

Imaginez maintenant qu'il y avait tellement de données binaires qu'elles ne pouvaient pas être traitées dans une seule instance par un seul processeur informatique. Au lieu de cela, une équipe de spécialistes et de scientifiques a dû intervenir et gérer soigneusement le traitement. C'est essentiellement ainsi que ces télescopes spatiaux fournissent leur production.

Le système de livraison du télescope spatial

Contrairement aux caméras téléphoniques ou aux digicams, les télescopes spatiaux ne sont pas réglés sur la lumière que nous voyons tous. Ils capturent le monde que nous ne pouvons pas voir avec nos yeux. Des télescopes comme le télescope James Webb et le Hubble peuvent «voir» la lumière invisible, la chaleur, le rayonnement et les traces faibles de particules lointaines de poussière et de gaz anciennes.

Le télescope spatial James Webb capture cette lumière invisible, mais elle n'en traite rien à bord.

Le télescope transforme simplement les expositions à la lumière en paquets de binaires bruts (1 et 0) et les reproduise sur Terre. Ces paquets ne contiennent aucune image, seulement des valeurs numérisées de sombre et de lumière dans une chaîne de 1 et 0 (et des métadonnées sur les coordonnées d'objet et la santé des instruments à bord).

De retour sur Terre, le Space Telescope Science Institute (STSCI) reçoit ces paquets binaires bruts et les affine dans un format lisible par ordinateur appelé Fits. Les ajustements ou le système de transport d'images flexible sont une norme pour l'emballage et l'organisation de données astronomiques comme celle-ci.

Ces fichiers d'adaptation ne sont pas non plus des images réelles, ce ne sont que des données de pixels brutes disposées dans l'ordre. Pour en tirer des informations visuelles, vous avez besoin d'outils logiciels comme le Fits Liberator.

En utilisant le Liberator Fits, vous pouvez retirer les informations visuelles de ces réseaux de pixels non transformés. Techniquement, cela s'appelle «étirer» le fichier d'adapts.

La caméra à bord du télescope James Webb a un tas de filtres physiques réglés dans des bandes très étroites de la lumière invisible dont nous avons parlé. Certains filtres sont bons pour ramasser des gaz spécifiques, d'autres sont pour détecter la poussière. La sortie de chaque filtre est emballée dans son propre fichier d'adaptation. Ainsi, un fichier correspond à une exposition au filtre.

Voici la dernière pièce du puzzle: chaque fichier d'adaptation isolé par un filtre peut être «étiré» en un instantané en niveaux de gris (monochrome). Avec aussi peu que trois instantanés à portée de main, vous pouvez composer une image en couleur ensemble!

Construisons une photo d'espace

Les fichiers correspondants dont j'ai parlé sont en fait disponibles en ligne pour que quiconque puisse télécharger. Les outils nécessaires pour «l'étirement» s'adaptent aux fichiers et la création de composites sont également gratuits. J'ai donc essayé de composer moi-même une image à partir de ces données d'espace.

Étape n ° 1: Téléchargement des données brutes

L'archive Mikulski pour les télescopes spatiales (ou le mât) est une archive où vous pouvez rechercher des coordonnées spatiales ou des objets spatiaux capturés par Hubble, Webb, Tess et quelques autres.

Je voulais construire une image Webb et choisir les piliers de la création comme sujet.

La recherche a renvoyé plus de 100 fichiers. Ces ensembles de données bruts sont massifs. Nous parlons de 2 à 5 téraoctets de données, peut-être plus. Je n'avais pas envie de faire frire mon PC ce jour-là, j'ai donc décidé de travailler uniquement avec 3 fichiers, qui pesait environ 3 Go au total.

La beauté de ce système est que vous n'avez pas besoin de chaque fichier de chaque filtre pour faire un composite utilisable. Chaque fichier d'adaptation est étiqueté par le filtre dont il provient, afin que vous puissiez prendre un court, un mi-milieu et un filtre à longue portée, les étirer et les empiler. Cela suffit pour un composite nu.

Étape # 2: étirer les ajustements

L'étape suivante consiste à «étirer» les fichiers d'adaptation. J'ai installé Fits Liberator pour le faire. Il crée des images en niveaux de gris, que je vais empiler et colorer plus tard.

J'ai ajusté les niveaux de luminosité et d'obscurité du tableau des ajustements jusqu'à ce qu'il me paraît droit. Ensuite, je l'ai exporté comme une image en noir et blanc. Répété les mêmes étapes pour les deux autres fichiers. Je suis sûr qu'il y a une façon scientifique de le faire, mais je l'ai simplement levée.

Étape # 3: composition

Avec les trois images en niveaux de gris fraîchement libérés des piliers de la création, j'étais prêt à les coudre ensemble.

Ce que vous regardez dans ces images en noir et blanc, c'est un instantané infrarouge (lumière invisible) de cette nébuleuse. Comme il ne peut pas être vu à l'œil nu, nous devons «mapper» ou approximativement de la couleur. Un peu comme la façon dont les lunettes de vision thermique montrent la chaleur comme rouge et froide comme bleue pour rendre ces informations visibles.

Les filtres à bord du télescope spatial James Webb responsable du filtrage de l'infrarouge à l'extrémité se voient attribuer un violet ou une teinte bleue. Les filtres presque infrarouges deviennent rouges ou orange. Les filtres de milieu de gamme deviennent verdâtres.

Une fois que nous avons simulé ces couleurs pour chaque fichier image issu d'un filtre particulier, nous aurons trois canaux: rouge, vert et bleu. Les empiler ensemble nous donnera une image RVB.

J'ai apporté les trois images monochromes dans Photoshop et les ai colorisées. Les a mélangés et c'était le résultat.

Si nos yeux pouvaient voir dans l'infrarouge, les piliers de la création pourraient ressembler un peu à ça. Notez le nuage rouge. C'est une petite partie des piliers. Le cluster d'étoiles au milieu est NGC 6611.

Pourquoi le traitement est nécessaire (et génial)

Mais où, vous demandez-vous, le reste des piliers de ma composition? L'archive Mast Zip que j'ai téléchargée contenait 30 fichiers. Je n'en ai pas traité 3. Ces 27 fichiers détenaient le reste des détails.

C'est un processus incroyablement méticuleux et minutieux car chaque filtre doit être traité un à la main. Les superbes composites que nous avons l'habitude de voir peuvent prendre plusieurs semaines à rendre et impliquer des équipes de spécialistes et de scientifiques travaillant en tandem avec des outils sophistiqués pour composer et affiner ces chefs-d'œuvre. Les fichiers bruts peuvent contenir des téraoctets de données.

Maintenant que vous pouvez apprécier l'ampleur du génie et du dévouement derrière les images de la NASA, il est également facile de voir pourquoi ces photos sont si fortement traitées.

Ce que font ces chercheurs, ce n'est pas l'édition dans le sens habituel, c'est plus comme une traduction. Le télescope rayonne des bits de 1 et 0, juste des données brutes, rien d'autre, et c'est leur travail de «traduire» ces chiffres en visuels.

La raison pour laquelle nous avons besoin de cette traduction en premier lieu est que ce truc est littéralement invisible pour nous. Pour rendre l'invisible visible, nous devons «étirer» ce que le télescope a capturé dans notre gamme visuelle.

Donc, même lorsque nous introduisons la couleur à ces images, nous n'inventions pas les détails. C'est juste une façon de créer une distinction et un intérêt visuel.

De plus, il a une valeur scientifique. Les filtres au télescope sont réglés pour capturer des matériaux et des éléments spécifiques. Juste en regardant des composites colorés, les astronomes peuvent lire les signatures chimiques réelles.

C'est ce qui fait de ces Masterpieces Analytical Tools. Ils peuvent répondre à des questions telles que le gaz, à quel point il est chaud ou froid, ou de l'âge des étoiles.

Pouvez-vous voir les versions brutes?

Oui, vous pouvez. Ils sont accessibles au public en ligne dans les archives de la NASA. Il existe deux types de fichiers bruts auxquels vous pouvez accéder. Les premiers conviennent à des fichiers (le type que j'ai utilisé pour construire mon composite) et le deuxième type sont des images brutes monochromes légèrement traitées.

Contrairement aux fichiers qui nécessitent des outils spécialisés pour s'ouvrir, ces versions brutes sont des JPEG de base qui ont été «étirés» mais non traités au-delà. Chaque mission spatiale reporte généralement des centaines de milliers d'images au cours de sa durée de vie, qui sont rapidement téléchargées sur les archives de la NASA. Les images des dernières traitées prennent des semaines, voire des mois, mais ces versions «brutes» sont mises à la disposition du public en quelques heures.

Toute personne ayant une connexion Internet décente et un stockage numérique peut accéder et lire avec ces fichiers bruts.

Pourquoi certaines photos d'espace «sont fausses»

Vous avez peut-être entendu quelqu'un dire que les photos de la NASA ne se sentent pas «réelles». Ou vous pourriez vous avoir pris dans cette étrange vallée où les couleurs sont trop vives, les détails trop nets et les formes trop méconnaissables.

Si vous avez fait attention, vous connaissez déjà la réponse à celle-ci.

Ces photos ne sont pas truquées, mais sont traduites. La raison pour laquelle ils se sentent étrangers envers nous est qu'ils le sont. Le contenu lui-même est invisible, mais il a été converti en format lisible par l'homme.

Ce n'est pas non plus une conjecture. Les couleurs sont cartographiées sur les filtres physiques d'un télescope spatial en fonction des fréquences de lumière qu'ils laissent entrer. La couleur n'est pas la décoration, c'est l'annotation. Pensez-y comme mettant en évidence un morceau de texte avec la couleur. Le jaune néon le rend plus facile à repérer.

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Ainsi, la réponse à la question, à quoi ressemblent les photos d'espace non éditées: ce ne sont que 1 et 0, soit ce sont des cartes de niveaux de gris «étirées» légèrement traitées.