Erikoinen oletus aurinkokuvasta

[Janne Seppälä]

Upeita kuvia on kyllä. Minua alkoi kiinnostamaan, saisiko värikuvasta värkättyä jotain kapeakaistasuodatinkuvan suuntaista suodattamalla kapeat kaistat väreistä mahdollisimman läheltä spektriviivoja. Kokeilin muutamaa eri raw-konvertteria. Pentaxin omalla Silkypix-pohjaisella sain lopulta jotain aikaiseksi.  Tässä lähdekuva ja jonkinmoisen kokeilun tulos.

[ylläpidon huomautus: perustettu erillinen aihe ja sille valittu uusi otsikko, poistettu ekasta viestistä jälkikäteiset editit kirjoittajalta]

[naavis]

Nyt täytyy kyllä vähän avata asiaa lisää. Mitä teit kuvalle? Mitään todellisia auringon kerroksia kuva ei taida vastata.

[Janne Seppälä]

Nyt täytyy kyllä vähän avata asiaa lisää. Mitä teit kuvalle? Mitään todellisia auringon kerroksia kuva ei taida vastata.

Kuinka todellisia nuo kerrokset tuossa kuvassani ovat, en osaa sanoa ja tässä saattaa olla jokin periaatteellinen virhekin. Siksipä sen tänne laitoin, kun ajattelin, että joku on varmaan jo ennenkin kokeillut jotain vastaavaa ja tietää paremmin. Kokeilu lähti siitä ajatuksesta, että värikuvassa aurinko näkyy valkoisehkona ja siinä on näkyvän valon aallonpituudet. Jos siitä suodattaa mahdollisimman tarkasti muun pois paitsi histogrammissa muutamilla aallonpituuksilla näkyvät piikit, jotka tässä kuvassa sitten on korostettu osin suodatuksen tuloksena, pitäisi tuloksena olla jonkintasoinen kerroskuva, koska auringon eri kerrokset käsittääkseni näkyvät muutamilla tarkoin rajatuilla aallonpituuksilla. Käsittääkseni kapeakaistasuodattimien ajatus on, että suodatetaan kaikki muut aallonpituudet paitsi mahdollisimman kapeasti jokin noihin "piikkeihin" osuva, niin pääsee katsomaan syvemmälle aurinkoon. Tässä olen yrittänyt simuloida samaa jälkikäsittelyssä.

[Lauri Kangas]

Nyt meni ajatuskulku valitettavasti täysin pieleen. Vaikka histogrammi näyttäisi vähän samalta kuin spektri, sillä ei ole mitään tekemistä aallonpituuksien kanssa. Histogrammi on pikseleiden kirkkauksien jakaumasta piirretty kuva.

Nyt olet korostanut eri väreillä alueita jotka ovat tietyn kirkkauksisia, ei tietyn aallonpituuden värisiä. Auringon reunatummumisen takia eri kirkkauksiset alueet sitten muodostavat tuollaisia keskinäisiä renkaita.

Kapeakaistakuvaus toimii seuraavalla tavalla. Auringon kirkas, valkoista valoa (jatkuvaa, mustan kappaleen spektriä) tuottava kerros on nimeltään fotosfääri. Sen päällä on lähinnä vetykaasusta koostuva kromosfääri joka absorboi tiettyjä vedylle ominaisia aallonpituuksia, jotka sitten auringon spektriä katsoessa näkyvät puuttuvina palasina eli mustina viivoina (Fraunhoferin viivat).

Virittämällä laitteiston joka päästää lävitseen vain pienen kaistaleen H-alphaa eli sitä vedyn punaista aallonpituutta, nähdään miltä aurinko näyttää sen tietyn mustan viivan värisellä alueella. Silloin koko fotosfääri josta puuttui juuri tuon värinen pala) häviää näkyvistä. Näkyvissä on enää pelkkä kromosfääri, joka emittoi uudelleen sitä juuri absorboimaansa valoa. Kromosfäärissä on sitten paljon jännemmän näköisiä muotoja kuin fotosfäärissä.

Kun fotoni on osunut kamerasi pikseliin, se kasvattaa pikselin arvoa yhdellä. Pikseli toimii vain laskurina montako fotonia siihen on osunut, etkä sen jälkeen voi enää mitenkään tietää mitä aallonpituuksia näillä fotoneilla on ollut. Ainoa tapa erotella aallonpituuksia tässä vaiheessa on katsoa osuiko fotoni punaiseen, vihreään vai siniseen pikseliin, joista jokaisella on melko laaja värikaista haalittavanaan. Tämän tarkemmin ei onnistu, ellet suodattimilla valikoi valoa jo ennen kun se osuu kennolle.

[Janne Seppälä]

Nyt meni ajatuskulku valitettavasti täysin pieleen. Vaikka histogrammi näyttäisi vähän samalta kuin spektri, sillä ei ole mitään tekemistä aallonpituuksien kanssa. Histogrammi on pikseleiden kirkkauksien jakaumasta piirretty kuva.

Nyt olet korostanut eri väreillä alueita jotka ovat tietyn kirkkauksisia, ei tietyn aallonpituuden värisiä. Auringon reunatummumisen takia eri kirkkauksiset alueet sitten muodostavat tuollaisia keskinäisiä renkaita.

Kapeakaistakuvaus toimii seuraavalla tavalla. Auringon kirkas, valkoista valoa (jatkuvaa, mustan kappaleen spektriä) tuottava kerros on nimeltään fotosfääri. Sen päällä on lähinnä vetykaasusta koostuva kromosfääri joka absorboi tiettyjä vedylle ominaisia aallonpituuksia, jotka sitten auringon spektriä katsoessa näkyvät puuttuvina palasina eli mustina viivoina (Fraunhoferin viivat).

Virittämällä laitteiston joka päästää lävitseen vain pienen kaistaleen H-alphaa eli sitä vedyn punaista aallonpituutta, nähdään miltä aurinko näyttää sen tietyn mustan viivan värisellä alueella. Silloin koko fotosfääri josta puuttui juuri tuon värinen pala) häviää näkyvistä. Näkyvissä on enää pelkkä kromosfääri, joka emittoi uudelleen sitä juuri absorboimaansa valoa. Kromosfäärissä on sitten paljon jännemmän näköisiä muotoja kuin fotosfäärissä.

Kun fotoni on osunut kamerasi pikseliin, se kasvattaa pikselin arvoa yhdellä. Pikseli toimii vain laskurina montako fotonia siihen on osunut, etkä sen jälkeen voi enää mitenkään tietää mitä aallonpituuksia näillä fotoneilla on ollut. Ainoa tapa erotella aallonpituuksia tässä vaiheessa on katsoa osuiko fotoni punaiseen, vihreään vai siniseen pikseliin, joista jokaisella on melko laaja värikaista haalittavanaan. Tämän tarkemmin ei onnistu, ellet suodattimilla valikoi valoa jo ennen kun se osuu kennolle.

Tein tuon suodatuksen koko väriavaruudelle. Eikö silloin jäljelle jää tietyllä tavalla (RGB-suhde likimain sama) kyllästyneitä pikseleitä, joka CCD-maailmassa vastaisi tiettyä väriä ja sitä kautta jollain tasolla aallonpituutta?

[Lauri Kangas]

Tein tuon suodatuksen koko väriavaruudelle. Eikö silloin jäljelle jää tietyllä tavalla (RGB-suhde likimain sama) kyllästyneitä pikseleitä, joka CCD-maailmassa vastaisi tiettyä väriä ja sitä kautta jollain tasolla aallonpituutta?

En valitettavasti ymmärrä lainkaan mitä yrität sanoa. Jos nappaat histogrammista ainoastaan jonkun "piikin" ja heität kaiken muun pois, jäljelle jää pikseleitä joilla on sama kirkkaus, ei sama aallonpituus. Histogrammi ei ole aallonpituuksien spektri.

Kannattaa tässä vaiheessa unohtaa RGB-kanavat ja ajatella mustavalkokuvaa. Ota vaikka pelkkä vihreä kanava tuosta aurinkokuvastasi. Nyt jokainen pikseli on sitä kirkkaampi (sillä on isompi numeroarvo), mitä enemmän siihen pikseliin osui valoa.

Kun katsot sen kuvan histogrammia, niin vasemmassa laidassa on iso piikki koska kuvassa on runsaasti täysin tummia pikseleitä. Jossain keskivaiheilla sitten on aurinkoa kuvaava möllykkä, jonka vasen laita kuvaa auringon tummempia reunaosia ja oikea laita auringon kirkkaammalta näyttävää keskiosaa.

Et voi tästä informaatiosta mitenkään suodattaa eri aallonpituuksia esiin. Histogrammi ei liity mitenkään aallonpituuksiin. Pikseliin osuneen fotonin aallonpituutta ei säilötä mihinkään, fotoni ainoastaan kasvattaa pikselin numeroarvoa osuttuaan siihen.

[Janne Seppälä]

En valitettavasti ymmärrä lainkaan mitä yrität sanoa. Jos nappaat histogrammista ainoastaan jonkun "piikin" ja heität kaiken muun pois, jäljelle jää pikseleitä joilla on sama kirkkaus, ei sama aallonpituus. Histogrammi ei ole aallonpituuksien spektri.

Kannattaa tässä vaiheessa unohtaa RGB-kanavat ja ajatella mustavalkokuvaa. Ota vaikka pelkkä vihreä kanava tuosta aurinkokuvastasi. Nyt jokainen pikseli on sitä kirkkaampi (sillä on isompi numeroarvo), mitä enemmän siihen pikseliin osui valoa.

Kun katsot sen kuvan histogrammia, niin vasemmassa laidassa on iso piikki koska kuvassa on runsaasti täysin tummia pikseleitä. Jossain keskivaiheilla sitten on aurinkoa kuvaava möllykkä, jonka vasen laita kuvaa auringon tummempia reunaosia ja oikea laita auringon kirkkaammalta näyttävää keskiosaa.

Et voi tästä informaatiosta mitenkään suodattaa eri aallonpituuksia esiin. Histogrammi ei liity mitenkään aallonpituuksiin. Pikseliin osuneen fotonin aallonpituutta ei säilötä mihinkään, fotoni ainoastaan kasvattaa pikselin numeroarvoa osuttuaan siihen.

Nyt en kyllä ymmärrä? Miten värikuvasta ei millään konstilla pysty erottamaan jotain tarkkaan rajattua osaväriä ja poistamaan muita jos kuvaan aurinkoa? Miten se sitten toimii, jos otan vaikka omenapuusta kuvan, valitsen histogrammista juuri lehtien värin ja vedän muun osan siitä matalaksi ja vain lehdet jäävät näkyviin ja muu menee mustaksi?

[Lauri Kangas]

Nyt en kyllä ymmärrä? Miten värikuvasta ei millään konstilla pysty erottamaan jotain tarkkaan rajattua osaväriä ja poistamaan muita jos kuvaan aurinkoa? Miten se sitten toimii, jos otan vaikka omenapuusta kuvan, valitsen histogrammista juuri lehtien värin ja vedän muun osan siitä matalaksi ja vain lehdet jäävät näkyviin ja muu menee mustaksi?

Kun sanoin ettet voi mitenkään jälkikäteen saada aallonpituusinfoa, tarkoitin mustavalkoista kuvaa, eli esim. yhtä värikuvan kanavista. RGB-kuvasta voi kyllä saada infoa väreistä, mutta vain hyvin rajallisissa määrin. Jokaisen värikanavan edessä on värifiltteri, joka päästää lävitseen noin sadan nanometrin levyisen kaistaleen näkyvän valon spektristä. Karkeasti voisi sanoa että 400-500 nm fotonit menevät siniseen kanavaan, 500-600 nm vihreään kanavaan ja 600-700 nm punaiseen kanavaan.

Vaikuttaa siltä että ajattelet jokaisen värin olevan jokin yksittäinen aallonpituus. Näin ei ole. On ääretön määrä muitakin spektrejä, jotka tuottavat RGB-kuvaan saman värisiä pikseleitä kuin omenapuun vihreät lehdet. Ajatuskulullasi saat kyllä eristettyä kuvasta ne pikselit, joihin osunut spektri tuottaa samanvärisen ja kirkkauksisen pikselin kuin omenapuun lehdistä tuleva spektri, mutta et voi suodattaa mitään tiettyjä aallonpituuksia.

Tuo auringon kromosfäärin H-alpha-valo josta ollaan kiinnostuneita on noin 656 nanometriä ja H-alphakaukoputket päästävät sen ympäriltä läpi alle 0.1 nanometrin levyisen kaistaleen. Jos kuvaat aurinkoa vain tavallisella värikanavalla, myös esim. 658 nanometrin väriset fotonit päätyvät ihan samoihin punaisiin pikseleihin ja peittävät alleen ne H-alphan fotonit. Niin päätyvät myös kaikki muut 600-700 nm alueella olevat punaiset fotonit. Et voi kaivaa niitä 656 nm fotoneja sieltä mitenkään esiin, ellet jo kuvausvaiheessa ole estänyt kaikkia muita fotoneita pääsemästä siihen pikseliin.

Niitä mielenkiinnottomia fotoneita (jotka muodostavat sen keskimäärin tasaisen valkoisen auringon kiekon, fotosfäärin) tulee miljoonia kertoja enemmän kuin niitä kiinnostavan värisiä fotoneita, jotka valikoimalla saisit aikaan mielenkiintoisen kuvan kromosfääristä.

Siitä omenapuusta: Erilaisten lehtivihreätököttien spektri näyttää tältä: https://johnnydissidence.files.wordpress.com/2012/04/chlorophyll-f-spectrum1.jpg ja kuten huomaat, se lehden vihreä väri ei ole mikään yksittäinen aallonpituus, vaan tuollainen jatkuva pehmeä jakauma eri aallonpituuksien yhdistelmiä. Näistä tulee värikuvaan jonkinlainen, melko vihreän värinen RGB-kombinaatio. Ja niin tulee monesta muustakin vihreältä näyttävästä spektristä.

Vielä yksi esimerkki: Ajattele että kamerasi värifiltterit ovat kuten yllä kuvailin (B 400-500 nm, G 500-600 nm, R 600-700 nm). Sitten otat kuvan valkoisesta paperista, jota valaistaan ensin täysin tasaisella valkoisella valonlähteellä, joka sisältää kaikkia aallonpituuksia ja yhtä kirkkaasti. Sitten otat toisen kuvan kolmesta laserista rakennetulla valonlähteellä, jonka spektrissä on kolme piikkiä kohdissa 450 nm, 550 nm ja 650 nm. Kummassakin kuvassa valkoisen paperin RGB-pikseleiden suhteet ovat 1:1:1. Kuvasta et voi päätellä spektriä, tarvitset siihen spektrometrin.

[Janne Seppälä]

Kun sanoin ettet voi mitenkään jälkikäteen saada aallonpituusinfoa, tarkoitin mustavalkoista kuvaa, eli esim. yhtä värikuvan kanavista. RGB-kuvasta voi kyllä saada infoa väreistä, mutta vain hyvin rajallisissa määrin. Jokaisen värikanavan edessä on värifiltteri, joka päästää lävitseen noin sadan nanometrin levyisen kaistaleen näkyvän valon spektristä. Karkeasti voisi sanoa että 400-500 nm fotonit menevät siniseen kanavaan, 500-600 nm vihreään kanavaan ja 600-700 nm punaiseen kanavaan.

Vaikuttaa siltä että ajattelet jokaisen värin olevan jokin yksittäinen aallonpituus. Näin ei ole. On ääretön määrä muitakin spektrejä, jotka tuottavat RGB-kuvaan saman värisiä pikseleitä kuin omenapuun vihreät lehdet. Ajatuskulullasi saat kyllä eristettyä kuvasta ne pikselit, joihin osunut spektri tuottaa samanvärisen ja kirkkauksisen pikselin kuin omenapuun lehdistä tuleva spektri, mutta et voi suodattaa mitään tiettyjä aallonpituuksia.

Tuo auringon kromosfäärin H-alpha-valo josta ollaan kiinnostuneita on noin 656 nanometriä ja H-alphakaukoputket päästävät sen ympäriltä läpi alle 0.1 nanometrin levyisen kaistaleen. Jos kuvaat aurinkoa vain tavallisella värikanavalla, myös esim. 658 nanometrin väriset fotonit päätyvät ihan samoihin punaisiin pikseleihin ja peittävät alleen ne H-alphan fotonit. Niin päätyvät myös kaikki muut 600-700 nm alueella olevat punaiset fotonit. Et voi kaivaa niitä 656 nm fotoneja sieltä mitenkään esiin, ellet jo kuvausvaiheessa ole estänyt kaikkia muita fotoneita pääsemästä siihen pikseliin.

Niitä mielenkiinnottomia fotoneita (jotka muodostavat sen keskimäärin tasaisen valkoisen auringon kiekon, fotosfäärin) tulee miljoonia kertoja enemmän kuin niitä kiinnostavan värisiä fotoneita, jotka valikoimalla saisit aikaan mielenkiintoisen kuvan kromosfääristä.

Siitä omenapuusta: Erilaisten lehtivihreätököttien spektri näyttää tältä: https://johnnydissidence.files.wordpress.com/2012/04/chlorophyll-f-spectrum1.jpg ja kuten huomaat, se lehden vihreä väri ei ole mikään yksittäinen aallonpituus, vaan tuollainen jatkuva pehmeä jakauma eri aallonpituuksien yhdistelmiä. Näistä tulee värikuvaan jonkinlainen, melko vihreän värinen RGB-kombinaatio. Ja niin tulee monesta muustakin vihreältä näyttävästä spektristä.

Vielä yksi esimerkki: Ajattele että kamerasi värifiltterit ovat kuten yllä kuvailin (B 400-500 nm, G 500-600 nm, R 600-700 nm). Sitten otat kuvan valkoisesta paperista, jota valaistaan ensin täysin tasaisella valkoisella valonlähteellä, joka sisältää kaikkia aallonpituuksia ja yhtä kirkkaasti. Sitten otat toisen kuvan kolmesta laserista rakennetulla valonlähteellä, jonka spektrissä on kolme piikkiä kohdissa 450 nm, 550 nm ja 650 nm. Kummassakin kuvassa valkoisen paperin RGB-pikseleiden suhteet ovat 1:1:1. Kuvasta et voi päätellä spektriä, tarvitset siihen spektrometrin.

Kiitos selvennyksestä. Tämä on ollut opettavainen kokeilu. Lähdekuvana on järjestelmäkameralla akromaattiputkella ND-filtterin läpi otettu värivalokuva auringosta. Kyseinen kamera tallentaa baijerin matriisin läpi 12 bittiä/kanava CCD-kennolta RAW-kuviin. Valokuvan histogrammia tarkastellessani huomasin, että tavallaan normaali (tarkoitan nyt vaikka kuvaa omenapuusta) kuvissakin histogrammissa näkymän värijakauman lisäksi siinä näkyy korkeita, täysin pystysuoria viivoja. Viivojen paikat histogrammilla vaikuttavat vastaavan suuruusluokkana niitä värejä, jotka sopisivat vastaamaan karkeasti kapeakaistasuodattimia vastaavia värejä. Pakatuissa kuvissa, joissa värierottelu tippuu 8 bittiin, viivoja en saanut enää näkymään. Histogrammia muokkaamalla pyrin poistamaan kaiken muun paitsi noiden pystysuorien viivojen sisältämät eli siis saman väriset ja saman kirkkauksiset pikselit, jos olen ymmärtänyt oikein. Histogrammin muokkaamisen tein käyrää muokkaamalla. Jäljelle jäivät ne muutamat pikselit, jotka tuossa kuvassa näkyvät. Riippuen valitusta pystysuorasta viivasta, noiden pystysuorien viivojen sisältämät tietyn väriset ja kirkkauksiset pikselit vaikuttavat osuvan kuvassa likimain niille samoille alueille auringon kuvassa, joita kapeakaistasuodattimilla yritetään kuvata. Suuruusluokkana  arvioiden, 4096 per kanava, jos nyt haarukoin nanometrien mukaan 100 nm/4096 tulee likimain 0,0244 , joka on pienempi kuin 0.1 nm, kameran erottelukyvyvn pitäisi kaiketi riittää.

[Lauri Kangas]

Valokuvan histogrammia tarkastellessani huomasin, että tavallaan normaali (tarkoitan nyt vaikka kuvaa omenapuusta) kuvissakin histogrammissa näkymän värijakauman lisäksi siinä näkyy korkeita, täysin pystysuoria viivoja.

Histogrammi on oikeasti palkkikuvajaa. Jokaisen palkin korkeus kertoo niiden pikseleiden määrän, joiden kirkkaus vastaa kyseistä palkkia.

Histogrammiin voi tulla pystysuoria viivoja silloin kun kaksi vierekkäistä palkkia yhdistyy. Tämä voi johtua kahdesta seikasta. Joko histogrammi piirretään väärin, jolloin yhdelle palkille piirretäänkin kahden eri väriarvon lukemat, jolloin palkista tulee n. tuplasti korkeampi. Jos kuvan kirkkausjakauma on tasainen, on histogrammikin tasainen, mutta vain jos histogrammin karsinat ovat yhtä leveitä keskenään.

Toinen vaihtoehto on että vika on jo kuvadatassa. Jos kuvan sävyerottelua on pakattu (12 tai 14 bitistä 8 bittiin, tai esim. Nikonin harrastama RAW-pakkaus), saattaa kaksi eri kirkkaustasoa päätyä samaan karsinaan jo ennenkuin histogrammia piirretään.

Jos pistät tuon raakakuvan jonnekin jakoon, voin näyttää millainen sen histogrammi todellisuudessa on, esim. Matlabilla piirrettynä. Piikit voivat johtua myös jostain muusta.

Viivojen paikat histogrammilla vaikuttavat vastaavan suuruusluokkana niitä värejä, jotka sopisivat vastaamaan karkeasti kapeakaistasuodattimia vastaavia värejä.

Tässä on edelleen jäljellä alkuperäistä väärinkäsitystä. Histogrammin vaaka-akseli ei kuvaa värejä eikä aallonpituuksia kuten spektri, vaan sen vasemmassa laidassa on mustaa ja oikealla valkoista. Eri värit näkyvät siinä, minkä muotoisia R-, G- ja B-kanaville piirretyt histogrammit ovat toisiinsa nähden. Jos histogrammissa on piikki, se johtuu yllä kuvaamastani häiriöstä eikä se vastaa mitään tiettyä väriä. Se vastaa vain yhden värikanavan yhtä kirkkaustasoa. Jos kuvassasi on vaikka iso möllykkä jonka alueella värikoordinaatit ovat esim. (250, 128, 10), se korostaa punaisen värin histogrammia oikeassa laidassa, vihreän histogrammia keskellä ja sinistä vasemmassa laidassa. Vaikka ne kaikki pikselit olivat saman möllykän kohdalla itse kuvassa.

Riippuen valitusta pystysuorasta viivasta ja käyrän muokkaamisen onnistumisesta, noiden pystysuorien viivojen sisältämät tietyn väriset ja kirkkauksiset pikselit vaikuttavat osuvan kuvassa likimain niille samoille alueille auringon kuvassa, joita kapeakaistasuodattimilla yritetään kuvata.

Tässäkin ymmärrät jotain oikein perusteellisesti väärin. Kun aurinkoa kuvataan H-alphafiltterillä, kiinnostavaa nähtävää on kyllä koko auringon kiekon alueella. Auringon pinta näyttää erilaiselta, auringonpilkkujen alueet näyttävät erilaisilta ja lisäksi myös auringon reunan ulkopuolella nähdään mustaa taustaa vasten protuberansseja, jotka valkoisen valon kuvissa peittyvät fotosfäärin häikäisyyn.

Suuruusluokkana (4096 per kanava, jos nyt haarukoin nanometrien mukaan 100 nm/4096 tulee likimain 0,0244) kameran värierottelukyvyvn pitäisi riittää kaiketi erottamaan muutama eri värisävykin?

Tämä menee myös aivan pieleen. Tuo 12-bittinen eli 4096-pykäläinen asteikko on kirkkausmittaus, ei spektrimittaus. Noilla biteillä ei ole mitään tekemistä nanometrien kanssa.

En oikein tiedä miten tämän voisin enää selvemmin sanoa.

Ajattelepa että tohotan kameraan laserilla, jonka kirkkautta ja aallonpituutta voidaan säätää. Tutkimme syntyvän kuvan vihreää kanavaa. Sanotaan nyt taas että vihreä kanava vastaanottaa valoa alueella 500-600 nm (josta keksit varmaan tuon 100 nm).

Jos käännän laserin pimeäksi, vihreän kanavan pikselit ovat nollia. Jos säädän sen puolikirkkaaksi, pikselit ovat 2048. Täydellä kirkkaudella kuva alkaa palaa puhki ja pikseleiden kirkkaus on 4096.

Sama tapahtuu vaikka säädän laserin aallonpituuden joksikin muuksi. Kameran pikseli mittaa valon kirkkautta, ei aallonpituutta! Tuo asteikko nollasta 4096:een on pimeän ja puhkipalaneen välillä, ei 500 ja 600 nanometrin välillä.

[Lauri Kangas]

Jos tuo edellinen esimerkkinikään ei vielä mene perille, niin ole hyvä ja yritä vastata tällaiseen ajatteluharjoitukseen:

Jos kuvaan kameralla 525 nm aallonpituuden valolla valaistua kohdetta, millaisia väriarvoja kohteen pikseleihin tulee?

Entä jos valon aallonpituus on 575 nm?

Entä jos kasvatan valotusajan kaksinkertaiseksi äskeisestä?

[Janne Seppälä]

Jos tuo edellinen esimerkkinikään ei vielä mene perille, niin ole hyvä ja yritä vastata tällaiseen ajatteluharjoitukseen:

Jos kuvaan kameralla 525 nm aallonpituuden valolla valaistua kohdetta, millaisia väriarvoja kohteen pikseleihin tulee?

Entä jos valon aallonpituus on 575 nm?

Entä jos kasvatan valotusajan kaksinkertaiseksi äskeisestä?

Kamerat tietääkseni ovat aika hyviä havaitsemaan eri värisävyjä, kun värivalokuvaus minun käsittääkseni on mahdollista. Se on tullut selväksi, että spektrografihan kamera ei ole. Eikö piikki histogrammissa kerrro, että auringosta vaikuttaisi tulevan hyvin paljon jotain tiettyä sävyä? AD-muunnosvirheeseen en usko, koska piikit ovat liian leveitä siihen. Vaikka auringosta ottamani kuva näyttää mustavalkoiselta, se on kuitenkin edelleen värivalokuva. Jos ottaisin kuvan tuollaisen suodattimen läpi tällä samaisella kameralla, eikö siitä kuvasta tulisi aika tarkkaan juuri tietyn värisävyinen? H-alfan ollessa kyseessä kuvasta tulisi punainen. Sitten jos kuvaisin sillä aurinkoa, fotonit osuisivat vain punaiseen pikseliin, eivät muihin, kun suodatin olisi poistanut muut aallonpituudet. Histogrammissa pitäisi nousta vain punaisen käppyrän, ei muiden ja saisin punaiselle käyrälle jonkinmoisen kirkkausjakauman, mutta en muille. Sitten jos katsoisin kokonaisuutta eli sitä histogrammia, missä kaikki kameran näkemä väri-informaatio on yhdistetty mustasta valkoiseen, eikö siinä näkyisi piikki juuri yhdellä kohtaa?
Nyt jos sitten otan värikuvan auringosta, löydän siitä tuollaisen piikin tai piikit ja poistan kaiken muun, eikö silloin pitäisi tulla näkyviin vain se informaatio, eikä muuta? Eikö tuloksena pitäisi olla jonkinmoinen poikkileikkaus auringosta, jos kamera näkisi auringon eri kerrokset tietyn värisinä ja kuvasta löytyisi tuollaisia piikkejä ja pystyisen ne sieltä vielä poimimaan?
Tällä palstalla tulee kokorajoitus vastaan. Laitan lähdekuvan jakoon google driveen. https://drive.google.com/open?id=0B6wWRZ47em6RS2FWX0d1d1FRdDA
Tässa kamerassa on kennolle 22 bittinen AD-muunnin, josta kuvaprosessori muuttaa sen 12 bittiseksi RAW-kuvaksi. Käytetyllä RAW-konvertterilla vaikutti olevan vaikutusta kuinka hyvin tuon pystyi tekemään. Kameran tekemässä kuvankäsittelyssä on varmaankin jotain, jota en tiedä, kun Pentaxin Photolaboratorylla vuodelta 2008 tämän tekeminen onnistui jostain syystä parhaiten. Muilla konverttereilla värierottelu oli selvästi heikompaa. RAW-Therapeellakin pystyy auttavasti demoamaan asiaa.

[naavis]

Minusta tuntuu, että et ole ihan vieläkään ymmärtänyt miten kamera toimii ja mitä histogrammi tarkoittaa.

Voit kuvitella, että fotonit ovat pieniä palloja, joihin kuhunkin on kirjoitettu joku luku (fotonin aallonpituus). Maassa on kolme ämpäriä: punainen, vihreä ja sininen. Ämpärien vieressä on valvoja, jonka tehtävänä on ottaa vastaan näitä fotonipalloja, ja laittaa ne oikeisiin ämpäreihin aallonpituuden mukaan. Punaiseen ämpäriin menevät pallot, joiden aallonpituus on välillä 600-700 nm. Vihreään ämpäriin menevät pallot, joiden aallonpituus on välillä 500-600 nm. Siniseen ämpäriin menevät pallot, joiden aallonpituus on 400-500 nm. Ennen kuin valvoja laittaa vastaanottamansa pallon oikeaan ämpäriin, hän pyyhkii pallosta aallonpituusmerkinnän. Kaikki samassa ämpärissä olevat pallon näyttävät nyt identtisiltä, eikä niitä voi enää erottaa toisistaan.

Jotakuinkin näin kameran kenno toimii. Kennolla on suuri määrä näitä punaisten, vihreiden ja sinisten ämpärien ryhmiä, ja niihin putoilee optiikan läpi fotoneja. Kun katsot jotakin yksittäistä ämpäriä (pikseliä), et voi mitenkään tietää missä palloissa luki alunperin esimerkiksi h-alfan aallonpituus 656 nm. Se tieto on hukkunut iäksi.

Nyt kun ryhdyt käymään läpi kaikkia näitä kennon ämpäreitä, alat pitää kirjaa siitä montako palloa kussakin ämpärissä oli. Ensimmäisessä ämpärissä oli 50 palloa, seuraavassa 46, kolmannessa taas 50, neljännessä 60 jne. Kuvan histogrammi on palkkikuvaaja siitä, että monessako ämpärissä oli kuinkakin monta palloa. Vähimmillään ämpäriin menee 0 palloa ja sovitaan että enimmillään ämpäriin mahtuu vaikka 100 palloa. Nyt voidaan tehdä kuvaaja, jossa vaaka-akselilla on pallojen määrä, ja pystyakselilla ämpäreiden määrä. Jos käytetään esimerkkinä noita neljää luettelemaani ämpäriä, histogrammiin tulisi 46 pallon kohdalle yhden ämpärin korkuinen palkki, 50 pallon kohdalle kahden ämpärin korkuinen palkki ja taas 60 pallon kohdalle yhden ämpärin korkuinen palkki. Tästä kuvaajasta et voi yhtään mitenkään päätellä mitä numeroita alkuperäisiin palloihin oli raapusteltu.

Toivottavasti tämä vähän selvensi asiaa.

[Lauri Kangas]

Kamerat tietääkseni ovat aika hyviä havaitsemaan eri värisävyjä, kun värivalokuvaus minun käsittääkseni on mahdollista. Se on tullut selväksi, että spektrografihan kamera ei ole. Eikö piikki histogrammissa kerrro, että auringosta vaikuttaisi tulevan hyvin paljon jotain tiettyä sävyä?

Voisitko harjoituksen vuoksi vastata tuohon asettamaani ajatusleikkiin jonka lainasit, että päästään tässä vänkäämisessä eteenpäin? Uusimmassa viestissäsi on edelleen runsaasti alkeellisia ajatusvirheitä, mutta en jaksa viidettä kertaa enää oikoa niitä.

Vastaan kuitenkin lyhyesti vielä tähän:

Sitten jos katsoisin kokonaisuutta eli sitä histogrammia, missä kaikki kameran näkemä väri-informaatio on yhdistetty mustasta valkoiseen, eikö siinä näkyisi piikki juuri yhdellä kohtaa?

EI. Vaikka kennolle on tullut vain yhtä aallonpituutta (656 nm), osassa auringosta on silläkin aallonpituudella tummempia ja osassa kirkkaampia alueita. Histogrammi kertoo näistä pikseleiden kirkkauksien jakaumasta, ei siitä minkä väristä siihen pikseliin tullut valo on.

Histogrammiin tulee piikki ainoastaan jos jotain juuri tietyn kirkkauksisia pikseleitä on erityisen paljon muihin verrattuna. Jos esimerkiksi piirrän itse kuvan jossa on musta tausta (pikselin arvo 0) ja aivan tasaisen harmaa pallo (arvo 128), histogrammiin tulee kaksi piikkiä, toinen kohtaan 0 ja toinen kohtaan 128. Sanomattakin lienee selvää, ettei piirtämäni kuva liity mitenkään mihinkään aallonpituuksiin.

Voin tutkia raakakuvasi histogrammia illalla.

[Toni]

Kamerat tietääkseni ovat aika hyviä havaitsemaan eri värisävyjä, kun värivalokuvaus minun käsittääkseni on mahdollista. Se on tullut selväksi, että spektrografihan kamera ei ole. Eikö piikki histogrammissa kerrro, että auringosta vaikuttaisi tulevan hyvin paljon jotain tiettyä sävyä? AD-muunnosvirheeseen en usko, koska piikit ovat liian leveitä siihen. Vaikka auringosta ottamani kuva näyttää mustavalkoiselta, se on kuitenkin edelleen värivalokuva. Jos ottaisin kuvan tuollaisen suodattimen läpi tällä samaisella kameralla, eikö siitä kuvasta tulisi aika tarkkaan juuri tietyn värisävyinen? H-alfan ollessa kyseessä kuvasta tulisi punainen. Sitten jos kuvaisin sillä aurinkoa, fotonit osuisivat vain punaiseen pikseliin, eivät muihin, kun suodatin olisi poistanut muut aallonpituudet. Histogrammissa pitäisi nousta vain punaisen käppyrän, ei muiden ja saisin punaiselle käyrälle jonkinmoisen kirkkausjakauman, mutta en muille. Sitten jos katsoisin kokonaisuutta eli sitä histogrammia, missä kaikki kameran näkemä väri-informaatio on yhdistetty mustasta valkoiseen, eikö siinä näkyisi piikki juuri yhdellä kohtaa?
Nyt jos sitten otan värikuvan auringosta, löydän siitä tuollaisen piikin tai piikit ja poistan kaiken muun, eikö silloin pitäisi tulla näkyviin vain se informaatio, eikä muuta? Tuloksena pitäisi olla jonkinmoinen poikkileikkaus auringosta, jos kamera näkisi auringon eri kerrokset tietyn värisinä ja kuvasta löytyisi tuollaisia piikkejä ja pystyisen ne sieltä vielä poimimaan. Tekemäni kokeilun perusteella näin vaikuttaisi olevan.
Tällä palstalla tulee kokorajoitus vastaan. Laitan lähdekuvan jakoon google driveen. https://drive.google.com/open?id=0B6wWRZ47em6RS2FWX0d1d1FRdDA
Tässa kamerassa on kennolle 22 bittinen AD-muunnin, josta kuvaprosessori muuttaa sen 12 bittiseksi RAW-kuvaksi. Käytetyllä RAW-konvertterilla vaikutti olevan vaikutusta kuinka hyvin tuon pystyi tekemään. Kameran tekemässä kuvankäsittelyssä on varmaankin jotain, jota en tiedä, kun Pentaxin Photolaboratorylla vuodelta 2008 tämän tekeminen onnistui jostain syystä parhaiten. Muilla konverttereilla värierottelu oli selvästi heikompaa. RAW-Therapeellakin pystyy auttavasti demoamaan asiaa.

Värivalokuvaus on mahdollista kameroiden bayer-matriisien vuoksi. Auringon fotosfääristähän lähtee melko laaja kattaus valon eri aallonpituuksia, joista näennäisesti valkoinen jatkuvaa spektriä edustava valo syntyy. Auringon reunoilla sitten suoraan Maassa olevaa havaitsijaa kohti tuleva valo joutuu kulkemaan kaasukerroksessa pidemmän matkan, ja punertuu lyhyiden aallonpituuksien absorption vuoksi. Sinistä ja vihreää valoa tulee pikseleihin Auringon reunoilta niin vähän, että kuvaa runsaasti venyttämällä saat punaisen värin vielä entisestäänkin korostumaan. Sen sijaan Auringon kaasukehän kerroksista et valitettavasti tällä menetelmällä saa mitään oleellista tietoa. Et liioin pysty irrottamaan tuosta punaisesta pikselijoukosta H-alfaa tai mitään muutakaan yksittäistä aallonpituutta.

Histogrammin piikillä ei ole mitään tekemistä valon aallonpituuden kanssa vaan histogrammi kuvaa pikselien kirkkausjakaumaa. Kun kamera on valon rekisteröinyt, et mitenkään voi enää pilkkoa rekisteröityä valoa eri aallonpituuksiin, koska kamerankenno ei tiedä millaista valoa se ottaa vastaan. Se tietää vain valon määrän, ja siitähän histogrammi syntyy. Valon pilkkominen pitää tehdä suodattimilla ennen kuin valo on kameraan saapunut, oikoteitä ei ole. Jos asia todella olisi niinkuin pohdiskelet, Lunt, Coronado ym. voisivat samantien lopettaa H-alfa-kaukoputkien valmistuksen kannattamattomana. Olisihan se kiva.

Toivottavasti naaviksen ämpäriesimerkki selvensi asiaa.