Le immagini sono state scattate da telecamere UV / IR.Ma le frequenze sono mappate verso il basso / verso l'alto nella regione visibile usando uno schema.Se vuoi preservare i rapporti delle frequenze, fai un ridimensionamento lineare.Generalmente il ridimensionamento viene eseguito in modo da trovare un equilibrio tra estetica e informatività.

Alla luce della schiacciante attenzione a questa domanda, ho deciso di aggiungere la recente immagine di un buco nero ripresa dall'Event Horizon Telescope.Questa immagine è stata catturata in onde radio da una serie di radiotelescopi in otto diversi luoghi sulla terra.E i dati sono stati combinati e rappresentati nel modo seguente.

Un punto che ho dimenticato di menzionare e che è stato sottolineato da @thegreatemu nei commenti qui sotto è che i dati dell'immagine del buco nero sono stati tutti raccolti a una sola lunghezza d'onda radio (di $ 1,3 $ mm).Il colore in questa immagine indica l'intensità dell'onda radio.Più luminoso implica un segnale più luminoso.

quando guardi una foto UV o IR, le intensità di questi raggi (invisibili) sono rappresentate da diversi colori (visibili) e luminosità nella foto.Questa tecnica di rendere le cose che i nostri occhi non possono vedere in immagini che possiamo vedere è comune, e le immagini così preparate sono chiamate immagini a falsi colori .

Perché puoi costruire una fotocamera in grado di farlo.

La sensibilità di una fotocamera non è determinata dagli occhi umani, ma dalla costruzione del sensore della fotocamera. Dato che nelle applicazioni più comuni vogliamo che la fotocamera catturi qualcosa che imiti ciò che i nostri occhi vedono, in genere li costruiamo in modo che siano anch'essi sensibili all'incirca alle stesse frequenze di luce a cui sono sensibili i nostri occhi.

Tuttavia, nulla ti impedisce di costruire una videocamera sensibile a uno spettro di frequenze diverso, e così facciamo. Non solo ultravioletti, ma anche infrarossi, raggi X e altro sono tutti possibili bersagli.

Se stai chiedendo perché le immagini sono visibili, beh è perché abbiamo bisogno di vederle con i nostri occhi, quindi le dipingiamo usando pigmenti visibili o le mostriamo su schermi che emettono luce visibile. Tuttavia, questo non rende le immagini "sbagliate" - a livello di base, sia la luce visibile che le immagini UV / IR scattate dalle moderne fotocamere sono la stessa cosa: lunghe stringhe di bit binari, non "colori". Prendono l'interpretazione per renderceli utili.

In genere, le telecamere UV / IR acquisiscono immagini in scala di grigi, perché non ci sono "colori" sensibili per assegnare le diverse frequenze - o meglio, il "colore" è solo una cosa inventata che proviene dal nostro cervello e non è una proprietà di luce. Quindi colorare tutte le luci "invisibili" in grigio non è "sbagliato" più di qualsiasi altra cosa - ed è più facile costruire i sensori (che significa "più economici"), perché il modo in cui crei una fotocamera che discrimina i colori è effettivamente lo stesso del come sono fatti i tuoi occhi: hai elementi sub-pixel che sono sensibili a diverse gamme di frequenza.

Pensa a far brillare un intenso raggio di infrarossi sul legno.Il legno è bruciato.Puoi vedere la bruciatura con la luce visibile, anche se il raggio infrarosso non è visibile.Fallo di nuovo, ma metti un po 'di metallo sulla strada per bloccare una parte del raggio.Ora puoi vedere l'ombra del metallo.

È molto simile a come il film Xrays mostra le ossa.

Le fotocamere sono simili.Quando i sensori nella fotocamera sono stimolati dai raggi UV / IR / X, producono un segnale elettrico.Questi segnali vengono memorizzati come pixel in un'immagine.Puoi visualizzare l'immagine su un monitor e scegliere di rendere i pixel del colore che preferisci.

Immagina di scrivere un programma che ascolti i suoni attraverso il microfono del tuo computer e dipinga lo schermo di un colore diverso per ogni nota (o frequenza) diversa.All'improvviso puoi puntarlo su qualcuno che canta e "vedere" il suono.Puoi anche mostrarlo a una persona sorda e loro possono avere un'idea di che tipo di canzone stanno guardando attraverso i colori che vedono.Nessuno dei loro sensi può catturare il suono, eppure lo vedono sullo schermo, perché ciò che cattura il suono è il microfono.

Una fotocamera UV è praticamente la stessa.Un sensore cattura una quantità di luce che i tuoi occhi non possono vedere e un programma dipinge lo schermo di un colore diverso per ogni frequenza UV che non puoi vedere.

Una fotocamera non immagazzina la luce. La luce che vedi quando guardi una foto non è la stessa di quella catturata quando la foto è stata scattata.

Quando la luce entra in una fotocamera digitale, attiva i cambiamenti elettrici nel sensore di immagine, che vengono convertiti in dati digitali da un ADC. In una macchina da presa la luce invece provoca cambiamenti chimici nell'emulsione del film che vengono trattenuti fino allo sviluppo della pellicola.

Gli esseri umani sono fondamentalmente tricromati. Abbiamo tre diversi tipi di "coni" nei nostri occhi con differenti risposte alla luce. Così possiamo cavarcela rappresentando il colore con tre numeri per pixel in un sistema di imaging digitale o tre strati in una pellicola chimica.

Qualche tempo dopo, ricostruiamo un'immagine che una persona può visualizzare. In una fotocamera digitale semplicistica prenderemmo i valori di rosso, verde e blu per ogni pixel e li useremmo per illuminare i pixel rossi, verdi e blu sul nostro display. In realtà di solito sono necessarie alcune regolazioni, perché i filtri nella fotocamera non rappresentano precisamente l'occhio umano e perché le bande di frequenza si sovrappongono, quindi non è possibile trovare "colori primari" che attivano un solo cono.

Le normali fotocamere digitali sono progettate per avvicinare i nostri occhi, perché è ciò che la maggior parte delle persone desidera. Ma non c'è una ragione fondamentale per cui le telecamere debbano essere così. Finché possiamo costruire una lente per mettere a fuoco i raggi e un sensore che risponderà ad essi, possiamo catturare un'immagine.

È possibile costruire una fotocamera per lavorare con più bande d'onda contemporaneamente, ed è così che funzionano le normali fotocamere, ma non è un'ottima scelta per l'imaging scientifico per alcuni motivi. In primo luogo il "filtro bayer" deve essere sostanzialmente stampato sul sensore, il che significa che non può essere modificato. In secondo luogo, significa che i pixel per diverse bande d'onda hanno posizioni spaziali leggermente diverse.

Quindi, per bande di frequenza oscure, una soluzione più comune è catturare una gamma d'onda alla volta, le immagini possono quindi essere combinate in un'unica immagine multicanale dopo l'acquisizione.Oppure è possibile catturare una sola immagine monocromatica, tutto dipende dall'obiettivo dell'immagine.

Ovviamente noi umani possiamo ancora vedere solo la luce visibile e possiamo vederla solo tricromaticamente, quindi a un certo punto il creatore di un'immagine deve giudicare su come mappare i dati dell'immagine scientifica (che può avere un arbitrarionumero di canali) a un'immagine RGB (che ha esattamente 3 canali) per la visualizzazione.Tieni presente che il colore nell'immagine finale non implica necessariamente che ci fossero più canali nei dati dell'immagine originale, non è raro utilizzare un processo di mappatura che mappa un singolo canale in ingresso a un colore in uscita.

Continuiamo con la tua logica.Stai postulando che non possa accadere nulla che i nostri corpi non possano fare.OK:

1. Come può un'auto guidare più di 200 miglia all'ora se non possiamo correre così velocemente?

2. Come può volare un aereo se noi non possiamo?

3. Come può un sottomarino trascorrere settimane sott'acqua se non possiamo restare sott'acqua (e vivi :-) così a lungo?

La risposta è che le macchine che costruiamo possono fare cose che non possiamo fare senza il loro aiuto.Costruiamo queste macchine per espandere le nostre capacità.

Le fotocamere sono una macchina che può fare cose, come rispondere alle radiazioni nella gamma ultravioletta e infrarossa dello spettro, che i nostri occhi non possono.

Risposta alla domanda: come è possibile che ci siano foto UV mentre i nostri occhi non possono rilevare le onde UV? Siamo così fatti, principalmente dall'acqua, e l'acqua ha un coefficiente di assorbimento "finestra ottica", cioè enorme alle estremità della finestra (infrarossi e ultravioletti) e bassa alla lunghezza d'onda verde.Quindi questa è la ragione della nostra sensibilità per il verde.