Le variazioni cromatiche della Mastcam

Pubblicato Domenica, 19 Agosto 2012 22:13

Scritto da Alive Universe Images

Credit: NASA/JPL

L'articolo che segue nasce dall'esigenza di offrire una panoramica tecnica di base sulla Mastcam di Curiosity, introduttiva per alcune considerazioni preliminari.

La Mastcam è una suite di due strumenti utilizzati da Curiosity, molto simili alle comuni fotocamere in commercio.

La Mastcam-34 ha una focale da 34 millimetri, f/8, 1200x1200 pixel con sensore di 1600x1200 pixel.

Mastcam-100 ha una focale da 100 millimetri, f/10 con 1200x1200 pixel.

Entrambe mettono a fuoco da 2,1 metri all'infinito: praticamente riescono a mettere a fuoco già alla base del rover, considerato che si trovano a 1,97 metri sopra le ruote.

L'M-100 fornisce una risoluzione di 150 μm per pixel ad una distanza di 2 m e 7,4 cm per pixel ad una distanza di 1 km. L'altra ha una risoluzione di 450 μm per pixel a 2 m e 22 cm per pixel a 1 km.
La completa messa a fuoco richiede da 45 a 60 secondi.

Ciascuna fotocamera ha un buffer da 8 Gigabytes e può memorizzare 5500 immagini raw.

Le Mastcam possono anche comprimere le foto in jpg in tempo reale durante l'acquisizione e possono scattare miniature 150x150 pixel.

Tutte e due le fotocamere acquisiscono immagini a colori e sono dotate di una ruota con 8 filtri.
Passaggi tra due filtri consecutivi richiedono dai 5 agli 8 secondi, mentre una rotazione completa richiede dai 30 ai 45 secondi.

Integrato in ciascuna, c'è un filtro RGB Bayer: le immagini a colori vengono scattate tramite un filtro a banda larga incluso in una delle otto posizioni. Entrambe le fotocamere hanno anche un filtro a banda stretta per le osservazioni solari ed atmosferiche.

Le Mastcam sono in grado inoltre, di produrre video ad alta definizione (risoluzione: 1280x720 pixel) a circa 10 fotogrammi al secondo.

Quando sono state rilasciate le immagini raw scattate con la Mastcam di Curiosity durante il sol 3, abbiamo notato una strana predominanza della componente colore giallo - verde nelle riprese del Sundial. In particolare, sul ponte del rover e in generale nelle aree che dovrebbero risultare bianche.

E' chiaro che le foto di Curiosity necessitano di un bilanciamento, soprattutto dei bianchi, per rendere il colore conforme agli standard terrestri. Tuttavia, il fenomeno si nota particolarmente.

Nel mosaico che segue abbiamo evidenziato il peso della variazione cromatica per ciascun colore rispetto al bilanciamento originale:

Mastcam-34 "trend to yellow / green"
"Courtesy NASA/JPL-Caltech." processing 2di7 & titanio44

Le Mastcam scattano foto con un modello Bayer CCD.
Lo schema Bayer è un sistema di disposizione degli elementi sensibili ai colori nei sensori digitali. Lavora effettuando una sintesi additiva RGB.

Senza voler scendere troppo nel dettaglio e rimandando a siti specializzati per ulteriori approfondimenti, il filtro Bayer classico presenta tre componenti fondamentali: rosso, verde e blu. Ogni cella 2x2 contiene 2 verdi, 1 rosso e 1 blu.

In questo sistema risulta evidente una predominanza della componente verde, perchè l'occhio umano è più sensibile al verde (533 nm) e il nostro Sole, nonostante presenti uno spettro con tutte le lunghezze d'onda che ce la fanno apparire bianco-giallastro, ha un picco di emissione nella regione verde dello spettro.

Ora ci chiediamo, è possibile che la combinazione tecnologica utilizzata più una diversa illuminazione ambientale, non solo in termini quantitativi ma di composizione dello spettro, possa creare un eccesso della componente giallo - verde?
A titolo di esempio, si pensi a come cambiano i colori e il bianco in particolare, in un luogo illuminato da diversi tipi di luce: lampadine ad incandescenza, lampade fluorescenti, alogene a led, ognuna modifica l'ambiente con una luce più o meno calda.

Oppure, quello che vediamo è frutto di una calibrazione voluta della fotocamera, ottenuta passando dall'RGB alla quadricromia?

Una sola certezza: siamo all'inizio di un nuovo interessante viaggio!