科学家罗伯特赫特拍摄美国宇航局的空间图像并使它们变得美丽不是一个巨大的太空书呆子，你也很有可能一次又一次被美国宇航局捕获的一些令人惊叹的图像迷住了。但是，制作既美观又科学准确的空间图像并非易事。天文学家和可视化科学家RobertHurt在加州理工学院的红外处理和分析中心工作，其任务是将疯狂复杂的望远镜拍摄的原始数据转换成我们都喜欢通过社交媒体分享的图像。这是精美的艺术和坚硬的科学的精致混合，花了他多年的时间来掌握。他是这样做的。我们通常不会在热门摄影中采访天体物理学家。你能分享你的确切头衔和职位描述吗？我现在的工作是美国宇航局斯皮策太空望远镜和其他任务的“可视化科学家”。实际上，我帮助创建了沟通的视觉方面。其中很大一部分是采用望远镜观察到的研究数据集，并根据研究将其转化为出版品质摄影。哈勃太空望远镜看到的仙女座星系M31的一部分。图片来源：NASA，ESA，J。Dalcanton，BFWilliams和LCJohnson（华盛顿大学），PHAT团队和R.Gendler。你有什么样的背景？肯定有很多年的正规教育。我的背景是研究天文学，经过几个博士后，我最终倾向于服务科学，而不是经典的大学研究。我开始在这里的红外处理中心工作，这是美国宇航局一些天体物理学任务的科学中心。我有很长的背景作为摄影师和数字艺术家。这是我小时候的爱好。你工作的图像似乎在艺术和硬科学之间取得了很好的平衡。你是如何保持这种关系的？我的工作是拍摄图像，使其成为面向公众的美丽事物，但实际上是基于科学的基础。我们不会为了漂亮而跨越变色或制作图像中的东西。那里的一切都必须以我们所观察到的现实为基础。天文图像在到达桌面时通常会是什么样子？主要区别在于我们的图像本质上以单色光栅图像的形式返回。我们的探测器一次只发回一个信道。有时我们会使用探测器前面的滤镜将其限制在光谱的一部分，就像摄影师那样。很多时候，我们实际上有各自针对光谱的不同部分进行了优化的探测器。这有点像拥有一个3芯片摄像机，每个红色，蓝色和绿色都有一个传感器。这个引人注目的复合影像（右）是SombreroGalaxy，M，是由NASA的斯皮策（左）和哈勃太空望远镜（中）的图像组合而成。图片来源：红外线：NASA/JPL-Caltech/R.Kennicutt（亚利桑那大学）和SINGS团队。那么，大部分时间你都是从正方形开始就这些黑白图像应用颜色？我们必须为来自望远镜的不同通道分配颜色。早在70年代，一种叫做“假色”的短语被用来指代天文图像。这是一个非常合理的目的而设计的可怕术语。像这样的术语的问题在于它暗示图像或颜色存在错误。我实际上更喜欢把它看作是翻译颜色而不是伪造的过程。我们正在做的是从可见光谱外部获取不同波长的信息通道，并将该信息重新映射或转换回我们可以看到的颜色。我认为它相当于拍摄用普通话书写的文字，并将其翻译成英文，供不懂原文的人使用。你使用的乐器比商用相机要复杂得多，那么你如何将其转化为人眼可以理解的东西呢？大多数天文数据集本质上是我们考虑的HDR数据集。我们观察到的很多东西都具有很宽的动态范围。你可以在周围非常微弱的漫射星云中嵌入明亮的恒星。正确收集的数据集可以通过天空的固有性质具有10,：1或,：1的动态范围。我们拥有处理这些高动态范围图像的技术，因此我们可以充分利用数据，就像摄影师在明亮的一天拍照并且不想熄灭天空一样。最重要的是，我们希望保持框架中的相对亮度。如果一个区域比另一个区域更亮，我们希望确保我们反映这一点。即使我们必须事先做一些数学调整。我们希望能够看到一些东西，如果一个像素上有两倍的命中，我们想要知道它的亮度是它旁边的两倍，所以我们可以对它进行科学研究。猎户座大星云，M42，由美国宇航局的宽视场红外测量探测器（WISE）于年1月拍摄。红外波长表示（蓝色=较热，绿色/红色=较冷），从左到右：红色，绿色，青色，蓝色，原始3通道，水平调整，第4个青色通道和最终的Photoshop复合材料。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UCLA。您如何确定应用于图像的可见颜色？如果我们有三个探测器，那么这是一个简单的过程。最常见的是，我们所做的是尝试保持光的相对顺序。我们知道红光的波长比蓝光长，因此无论它落在实际光谱的哪个位置，具有最短波长的数据将被映射到蓝色通道，并且具有最长波长的数据将变为红色。。中间体将进入绿色。在某种程度上，我们要做的是重建这种翻译的颜色，并保持红色到蓝色的相对感。你会发现你看到的大部分天文图像，无论是用红外线还是紫外线，还是在可见光谱中，它都是围绕这个比喻而建立的，只要你不会得到一些难以理解的东西或者看到。那么，即使你要进入太空之旅，你也不会从现实世界的图像中看到相同的颜色？如果你在太空中，你会看到的是黑暗，因为你的眼球看不到红外线。即使是在可见光谱中完成的天文摄影，它仍然不是你的眼球所能看到的，因为它太微弱了。我们必须做长时间曝光。充其量，如果你能看到它，你会看到黑白雾霾。但是，仅仅因为它没有再现你的眼睛所经历的体验，不会使颜色变得虚假。颜色是真实的，它们不是你能看到的颜色，但比例的变化实际上仍然是真实的。我们只想找到代表它的方法。年3月3日至4日，由MarsExplorationRoverOpportunity拍摄的“马拉松谷”的3D眼镜需求增强视图。图片来源：NASA/JPL-Caltech。您使用什么格式捕获图像？在天文学中，有一种称为FITS的格式，它代表灵活图像传输系统。它自70年代以来一直存在。这基本上是TIFF文件的天文形式。它有自己的标题信息，我们可以用它来包含我们理解数据所需的校准信息。这只是栅格化二进制数据集的另一种方式。那里的数据来自哪里？我使用了一个名为FITS解放器的应用程序。它最初是作为Photoshop插件构建的，因为我们这些星盘图像处理的人多年前召开了一次会议，其中一个问题就是“如何将FITS数据输入Photoshop？”每个人都有不同的公式，它真的很笨拙。很多时候，它只能容纳8位图像，并且由于动态范围，使用16位的确非常好。我们实际上有一个小组在一起编制规范并开发了一个读取FITS数据的插件，让你做一些基本的数学转换来恢复动态范围，然后输出它。它不是一个独立的应用程序，它会输出一个TIFF文件。从哪里开始，你会进入一个更传统的图像编辑程序吗？我倾向于在Photoshop中工作。我将在其自己的组中加载每个灰度图像，并使用颜色样本将颜色应用于每个组。然后使用屏幕传输混合模式将所有颜色组合在一起。当然，如果你只是使用红色，绿色和蓝色，那就太过分了。您可以轻松打开三个通道并将它们粘贴到各个颜色通道中作为起点。如果您拥有不同数量的频道，会发生什么？通常我们只使用两个数据通道或有时四个或五个数据通道，因此它不一定很容易映射到RGB。通过从望远镜的每组信息创建一个通道，然后单独为其分配可编辑的颜色，然后使用混合模式将它们全部应用在一起。这使您有机会获取其他数据集并将其应用于中间颜色。例如，有一个名为GalaxyEvolutionExplorer的任务，我做了图像工作，它只是在紫外线和远紫外线附近。这只是两个渠道。我将使用的技术是采用这两个通道并使用两种互补色来表示它们-可能是红色和青色。然后，我将使用线性燃烧混合模式。然后图像会在白色重叠的地方变成白色，但会产生对比鲜明的颜色。如果您有三个以上的频道怎么办？在这种情况下，我将添加红色或橙色等中间色调并构建它们，以便具有相似信息的通道获得相似的颜色。它为您提供更美观的色彩范围。猎户座图像使用四个信息通道。两个较短比长的通道已应用于纯蓝色和青色。现在，这实际上适用于这种数据集，因为这两个通道主要显示来自恒星的光。如果我只是将它们一起平均并使它们都是蓝色的，那么你会得到RGB中的这些纯蓝色针点，这看起来很糟糕，并且它不是很好的星星表示。因此，通过抓住机会将一点青色与蓝色混合，它将这些星星拉出来，使它们更容易看到和打印，但它们仍然很好地融合在一起。第三个通道主要与星光照射的有机尘埃分子发光有关。它们的波长约为10微米左右，我们也适用于绿色通道。这种现象-灰尘颗粒的柔和光芒-看起来是绿色的。然后红色通道也来自灰尘，但它来自灰尘的内在热辐射。随着灰尘的升温，它实际上开始自行辐射。因此，差异将指示灰尘在哪里热，而尘埃只是被环境光照亮。这些颜色实际上告诉你一个科学故事，以及美学上令人愉悦。你有没有