18 settembre 2017

La NASA è cattiva e scatta le foto in bianco e nero


Leggendo i deprimenti commenti sotto le notizie di scienza su Facebook o gustandomi i più scandalosi articoli complottari sul web  mi sono imbattuto in un'obiezione piuttosto comune che, come sempre, sarebbe la prova che la NASA è malvagia e falsifica le foto, nascondendo ad esempio i veri colori di Marte.

Proprio loro: le foto in bianco e nero, nel 2017

Molti complottisti dicono che la NASA scatta di proposito delle foto in bianco e nero per non farci vedere, ad esempio, come Marte sia ricoperto di lussureggianti foreste. Sul serio, NASA? Fai complotti mondiali e ti fai sgamare così? Il mondo sta andando a rotoli! Ma partiamo dal principio: spesso sul web ci capita di vedere foto come quella qui sotto, di Saturno.

Crediti NASA - JPL/Caltech - Ian Regan
Belle colorate e suggestive, come ci piacciono tanto. Ma se facciamo un giro sulle gallerie delle foto RAW (ovvero grezze) della missione Cassini ci troviamo davanti questo:


Le foto sono tutte in bianco e nero, e non c'è traccia dei bellissimi colori di Saturno. Stanno forse cercando di nasconderci qualcosa?

"Ma davvero, NASA? Non solo falsifichi i colori, ma te ne vanti pure mettendo online tutte le foto originali scattate in bianco e nero? "

La questione è ovviamente meno misteriosa di quanto sembra e - spoiler - la NASA non nasconde i veri colori dei pianeti! Le foto sono effettivamente scattate in bianco e nero, ma c'è un motivo di fondo che sfugge ai complottisti: tutte le foto che scattiamo con qualunque apparecchio fotografico, sia esso una reflex o un cellulare, sono in origine immagini in bianco e nero! Questo perché un sensore digitale, che è praticamente un insieme di pezzettini di silicio che contano i fotoni che gli cadono addosso, non riconosce la lunghezza d'onda (quindi il colore) della luce che lo colpisce: semplicemente a ogni pixel viene assegnato un valore proporzionale al numero di fotoni raccolti che poi viene tradotto nella sua luminosità. Ma allora da quale stregoneria arrivano i colori?

Partiamo da queste tre foto: sono ovviamente in bianco e nero.


Se però coloriamo di rosso, blu e verde le tre foto e le sovrapponiamo in photoshop... Otteniamo l'immagine originale a colori!


Questa magia nera avviene perché davanti al sensore (che ricordo essere monocromatico) della fotocamera è presente una griglia di bayer: è una maschera composta da microscopici filtri colorati rispettivamente di rosso, blu e verde che sono posizionati davanti ai pixel in modo che questi possano catturare solamente fotoni di un colore specifico. 


Il risultato è un'immagine in bianco e nero della quale però sappiamo esattamente quali sono i pixel che hanno raccolto il rosso, quali hanno raccolto il verde e quali hanno raccolto il blu. Tramite un processo che si chiama "debayering" (che non è quello che ho fatto io con photoshop, ho semplicemente sovrapposto brutalmente le tre foto) si arriva quindi a un'immagine a colori naturali. Un effetto analogo si può ottenere scattando una foto con un sensore monocromatico al quale viene anteposto un filtro colorato. Scattando tre foto, una con filtro rosso, una con filtro blu e una con filtro verde e sovrapponendo i tre canali si ottengono le foto. Le sonde spaziali utilizzano proprio questa tecnica! Questa ad esempio è una foto di Saturno che ho elaborato per conto mio, prendendo i RAW da qui.





A questo punto potrebbe in effetti sorgere una domanda: perché non dotare le sonde spaziali di griglie di bayer in modo da non dover fare scatti separati? Ci sono un paio di motivi: per prima cosa la matrice di bayer impone di scattare in RGB, mentre con un sensore "nudo" si possono fare scatti anche con filtri diversi, che possono mettere in risalto dettagli differenti (guardate come si vede bene l'esagono di Saturno con un filtro metano II, ad esempio!)


In secondo luogo, usando la griglia di bayer si limita l'informazione che si può acquisire con una singola foto, perché i tre canali RGB non impiegano tutti i pixel che offre il sensore. Utilizzando un filtro esterno quindi si può massimizzare la risoluzione delle immagini, che non è poca cosa, visto che costruire un sensore ottimizzato per funzionare nello spazio è tutt'altro che facile o economico! Quindi, se nella vita di tutti i giorni un sensore con matrice di bayer è molto utile (in effetti sarebbe un po' scomodo avere sul cellulare una ruota portafiltri e dover scattare tre foto ogni volta che si vuole fotografare il proprio gatto), nell'esplorazione spaziale rappresenta invece un grosso limite, anche perché Saturno è decisamente meno imprevedibile di un gatto poco fotogenico.

In conclusione spero di aver soddisfatto la vostra curiosità, nel caso vi foste mai chiesti perché le foto grezze sono state scattate in bianco e nero. Nel caso foste dei complottisti, invece, vi do un consiglio da amico: smettetela di usare questa cosa come argomentazione, che fate solo brutte figure! 



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