Die Bilder werden von UV / IR-Kameras aufgenommen.Die Frequenzen werden jedoch unter Verwendung eines Schemas auf den sichtbaren Bereich abgebildet.Wenn Sie die Frequenzverhältnisse beibehalten möchten, führen Sie eine lineare Skalierung durch.Im Allgemeinen erfolgt die Skalierung so, dass ein Gleichgewicht zwischen Ästhetik und Informativität hergestellt wird.

Angesichts der überwältigenden Aufmerksamkeit für diese Frage habe ich beschlossen, das aktuelle Bild eines Schwarzen Lochs hinzuzufügen, das vom Event Horizon Telescope aufgenommen wurde.Dieses Bild wurde in Radiowellen mit einer Reihe von Radioteleskopen an acht verschiedenen Orten auf der Erde aufgenommen.Die Daten wurden auf folgende Weise kombiniert und dargestellt.

Ein Punkt, den ich vergessen habe zu erwähnen, auf den @thegreatemu in den Kommentaren unten hingewiesen hat, ist, dass die Bilddaten des Schwarzen Lochs alle bei nur einer Funkwellenlänge (von $ 1.3 $) gesammelt wurden span> mm).Die Farbe in diesem Bild zeigt die Intensität der Funkwelle an.Heller bedeutet helleres Signal.

Wenn Sie ein UV- oder IR-Foto betrachten, werden die Intensitäten dieser (unsichtbaren) Strahlen durch verschiedene (sichtbare) Farben und Helligkeiten auf dem Foto dargestellt.Diese Technik, Dinge, die unsere Augen nicht sehen können, in Bilder zu rendern, die wir sehen können, ist üblich, und die so vorbereiteten Bilder werden als Falschfarbenbilder bezeichnet.

B Weil Sie eine Kamera bauen können, die dies kann.

Die Empfindlichkeit einer Kamera wird nicht durch menschliche Augen bestimmt, sondern durch die Konstruktion des Kamerasensors. Da die Kamera in den meisten gängigen Anwendungen etwas erfassen soll, das das nachahmt, was unsere Augen sehen, bauen wir sie im Allgemeinen so auf, dass sie ebenfalls für ungefähr die gleichen Lichtfrequenzen empfindlich sind, für die unsere Augen empfindlich sind.

Nichts hindert Sie jedoch daran, eine Kamera zu bauen, die für ein anderes Frequenzspektrum empfindlich ist, und das tun wir auch. Nicht nur Ultraviolett, sondern auch Infrarot, Röntgenstrahlen und mehr sind mögliche Ziele.

Wenn Sie sich fragen, warum die Bilder sichtbar sind, müssen wir sie mit unseren Augen sehen, also malen wir sie mit sichtbaren Pigmenten oder zeigen sie auf Displays an, die sichtbares Licht emittieren. Dies macht die Bilder jedoch nicht "falsch" - im Grunde sind sowohl sichtbares Licht als auch UV / IR-Bilder, die von modernen Kameras aufgenommen wurden, dasselbe: lange Zeichenfolgen von Binärbits, keine "Farben". Sie nehmen Interpretation, um sie für uns nützlich zu machen.

In der Regel nehmen UV / IR-Kameras Graustufenbilder auf, da es keine sinnvollen "Farben" gibt, um die verschiedenen Frequenzen zuzuweisen. Oder besser, "Farbe" ist nur eine erfundene Sache, die aus unserem Gehirn stammt und keine Eigenschaft ist des Lichts. Das Färben aller "unsichtbaren" Lichter grau ist also nicht mehr als alles andere "falsch" - und es ist einfacher, die Sensoren zu bauen (was "billiger" bedeutet), da die Art und Weise, wie Sie eine farbunterscheidende Kamera herstellen, praktisch die gleiche ist wie die Art und Weise, wie Ihre Augen hergestellt werden: Sie haben subpixelare Elemente, die für verschiedene Frequenzbereiche empfindlich sind.

Denken Sie daran, einen intensiven Infrarotstrahl auf Holz zu richten.Das Holz ist versengt.Sie können das Verbrennen mit sichtbarem Licht sehen, obwohl der Infrarotstrahl nicht sichtbar ist.Wiederholen Sie den Vorgang, aber stellen Sie etwas Metall in den Weg, um einen Teil des Balkens zu blockieren.Jetzt können Sie den Schatten des Metalls sehen.

Ähnlich wie der Röntgenfilm Knochen zeigt.

Kamera sind ähnlich.Wenn Sensoren in der Kamera durch UV / IR / Röntgenstrahlen stimuliert werden, erzeugen sie ein elektrisches Signal.Diese Signale werden als Pixel in einem Bild gespeichert.Sie können das Bild auf einem Monitor anzeigen und festlegen, dass die Pixel eine beliebige Farbe haben.

Stellen Sie sich vor, Sie schreiben ein Programm, das über das Mikrofon Ihres Computers Töne abhört und den Bildschirm für jede Note (oder Frequenz) in einer anderen Farbe malt.Plötzlich kann man es auf jemanden richten, der singt und den Klang "sieht".Sie können es sogar einer gehörlosen Person zeigen, und sie können eine Vorstellung davon haben, welche Art von Lied sie durch die Farben sehen, die sie sehen.Keiner ihrer Sinne kann Ton aufnehmen, aber sie sehen ihn auf dem Bildschirm, denn das, was den Ton aufnimmt, ist das Mikrofon.

Eine UV-Kamera ist ziemlich gleich.Ein Sensor erfasst etwas Licht, das Ihre Augen nicht sehen können, und ein Programm malt den Bildschirm für jede UV-Frequenz, die Sie nicht sehen können, in einer anderen Farbe.

Eine Kamera speichert kein Licht. Das Licht, das Sie sehen, wenn Sie ein Foto betrachten, ist nicht dasselbe wie das Licht, das beim Aufnehmen des Fotos aufgenommen wurde.

Wenn Licht in eine Digitalkamera eintritt, löst es elektrische Änderungen im Bildsensor aus, die von einem ADC in digitale Daten umgewandelt werden. In einer Filmkamera verursacht das Licht stattdessen chemische Veränderungen in der Filmemulsion, die bis zur Entwicklung des Films erhalten bleiben

Menschen sind im Grunde Trichromaten. Wir haben drei verschiedene Arten von "Zapfen" in unseren Augen mit unterschiedlichen Reaktionen auf Licht. So können wir es schaffen, Farben mit drei Zahlen pro Pixel in einem digitalen Bildgebungssystem oder drei Schichten in einem chemischen Film darzustellen.

Einige Zeit später rekonstruieren wir ein Bild, das eine Person sehen kann. In einer vereinfachten Digitalkamera würden wir die Rot-, Grün- und Blauwerte für jedes Pixel verwenden und sie verwenden, um die rotgrünen und blauen Pixel auf unserem Display zu beleuchten. In der Realität sind normalerweise einige Anpassungen erforderlich, da die Filter in der Kamera das menschliche Auge nicht genau darstellen und sich die Frequenzbänder überlappen, sodass keine "Primärfarben" gefunden werden können, die nur einen Kegel auslösen. P. >

Normale Digitalkameras sind so konzipiert, dass sie sich unseren Augen annähern, denn genau das wollen die meisten Menschen. Es gibt jedoch keinen grundsätzlichen Grund, warum Kameras so sein müssen. Solange wir eine Linse bauen können, um die Strahlen zu fokussieren, und einen Sensor, der darauf reagiert, können wir ein Bild aufnehmen.

Es ist möglich, eine Kamera so zu bauen, dass sie gleichzeitig mit mehreren Wellenbändern arbeitet. So funktionieren normale Kameras, aber aus mehreren Gründen ist sie keine gute Wahl für die wissenschaftliche Bildgebung. Zunächst muss der "Bayer-Filter" grundsätzlich auf den Sensor gedruckt werden, was bedeutet, dass er nicht geändert werden kann. Zweitens bedeutet dies, dass Ihre Pixel für verschiedene Wellenbereiche leicht unterschiedliche räumliche Positionen haben.

Für dunkle Wellenbänder besteht eine häufigere Lösung darin, jeweils ein Wellenband zu erfassen. Die Bilder können dann nach der Erfassung zu einem einzigen Mehrkanalbild kombiniert werden.Oder es kann nur ein monochromes Bild aufgenommen werden, alles hängt vom Ziel der Bildgebung ab.

Natürlich können wir Menschen immer noch nur sichtbares Licht sehen und wir können das nur trichromatisch sehen, daher muss der Schöpfer eines Bildes irgendwann eine Entscheidung darüber treffen, wie die wissenschaftlichen Bilddaten (die möglicherweise willkürlich sind) abgebildet werden sollenAnzahl der Kanäle) zu einem RGB-Bild (mit genau 3 Kanälen) zur Anzeige.Beachten Sie, dass Farbe im endgültigen Bild nicht unbedingt bedeutet, dass die ursprünglichen Bilddaten mehrere Kanäle enthielten. Es ist nicht ungewöhnlich, einen Zuordnungsprozess zu verwenden, der eine einzelne Kanaleingabe einer Farbausgabe zuordnet.

Lassen Sie uns mit Ihrer Logik fortfahren.Sie setzen voraus, dass nichts passieren kann, was unser Körper nicht kann.OK:

1. Wie kann ein Auto mehr als 200 Meilen pro Stunde fahren, wenn wir nicht so schnell fahren können?

2. Wie kann ein Flugzeug fliegen, wenn wir nicht können?

3. Wie kann ein U-Boot Wochen unter Wasser verbringen, wenn wir nicht so lange unter Wasser bleiben können (und am Leben :-)?

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Die Antwort ist, dass die Maschinen, die wir bauen, Dinge tun können, die wir ohne ihre Hilfe nicht tun können.Wir bauen diese Maschinen, um unsere Fähigkeiten zu erweitern.

Kameras sind Maschinen, die beispielsweise auf Strahlung im ultravioletten und infraroten Bereich des Spektrums reagieren können, was unsere Augen nicht können.

Antwort auf die Frage: Wie ist es möglich, dass es UV-Fotos gibt, während unsere Augen keine UV-Wellen erkennen können? Wir werden hauptsächlich aus Wasser hergestellt, und Wasser hat einen Absorptionskoeffizienten für das "optische Fenster", dh einen großen an den Enden des Fensters (Infrarot und Ultraviolett) und einen niedrigen Wert bei grüner Wellenlänge.Dies ist also ein Grund für unsere Sensibilität für Grün.