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Le foto di Curiosity

Il rover della NASA Curiosity, è appena atterrato su Marte facendo molto clamore qui sulla Terra. La foto sotto è una delle prime fotografie scattate dal rover e mandata sulla Terra. Catturata con un obiettivo grandangolare fisheye, la foto paesaggio mostra un campo di ghiaia in primo piano ed il bordo del cratere Gale (nuova casa del rover) in lontananza.

La prima Immagine

L'immagine è completamente bruciata nella regione superiore; ciò è dovuto al fatto che la fotocamera rivolta direttamente verso il sole. A differenza delle macchine fotografiche terrestri, tuttavia, le one-megapixel Hazard-Avoidance camers (Hazcams) sul rover non vengono danneggiate dalla luce solare diretta.
La "borsa degli attrezzi" del rover non si limita ad una fotocamenra da un megapixel. Una volta che sarà arrivato a destinazione, gli ingegneri della NASA attiveranno apparecchi di ripresa decisamente più sofisticati.
Già da prima di toccare il suolo il Mars Descent Imager o MARDI, ha iniziato a registrare video ad alta risoluzione circa due minuti prima di atterrare. Nei fotogrammi iniziali si intravedere lo scudo termico che si allontana da sotto il rover, rivelando sotto una striscia di terreno marziano illuminata alla luce del sole pomeridiano.

Mars Descent Imager

Le macchine fotografiche principali (Mastcam) racchiudono sensori da due megapixel cadauno e verranno utilizzate per scattare fotografie a colori e ad alta risoluzione e panorami utilizzando lenti da 34mm e 100mm:

Master Cam

In totale ci sono 17 fotocamere incorporate nel rover.
12 di queste sono fotocamere di ingegneria: otto Hazcams e quattro telecamere di navigazione (Navcams). La metà di queste sono copie di backup nel caso in cui le telecamere primarie dovessero fallire.
Ci sono anche una serie di altre fotocamere utilizzate per compiti specifici. La macchina fotografica per la chimica (ChemCam) sarà utilizzato per scattare foto di oggetti lontani, mentre la Mars Hand Lens Imager (Macli) - si trova su un braccio robotizzato e sarà utilizzata per scattare fotografie macro di rocce e suolo.

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Gigapixel Camera

Una telecamera costruita con componenti di elettronica "da scaffale" può scattare istantanee da un miliardo di pixel ciascuna - circa un migliaio di volte più grande rispetto alle immagini scattate da fotocamere convenzionali.
David Brady, un ingegnere della Duke University di Durham, North Carolina, ed i suoi colleghi stanno sviluppando la fotocamera AWARE-2. Il primo uso della fotocamera sarà probabilmente in sistemi automatizzati di sorveglianza militari, ma i suoi creatori sperano finalmente di rendere la tecnologia disponibile per ricercatori, società di media e consumatori.

Più grande e migliore

In generale, prendendo immagini ad alta risoluzione richiede una grande lente. Molto rapidamente, le ottiche diventano "delle dimensioni di un bus", afferma Brady. Le fotocamere ad alta risoluzione di solito hanno un campo visivo limitato, nel senso che possono vedere solo una piccola fetta della scena totale alla volta.

AWARE-2 evita il problema delle dimensioni utilizzando 98 microcamere, ognuna con un sensore da 14 megapixel, raggruppate attorno ad un obiettivo condiviso sferico. Insieme, hanno un un campo di visione orizzontale di 120 gradi e verticale di 50 gradi. Con tutto il packaging, per l'elaborazione elettronica ed i sistemi di raffreddamento, l'intera fotocamera è un cubo di 75 cm di lato.

Immagine singola da 1 Gigapixel

La versione attuale della fotocamera può scattare foto di circa un gigapixel, con l'aggiunta di più microcamere, i ricercatori si aspettano alla fine di raggiungere circa 50 gigapixel. Ogni microcamera funziona autofocus e impiega gli algoritmi di esposizione in modo indipendente, in modo che ogni parte dell'immagine (vicino o lontano, chiaro o scuro) sia visibile nel risultato finale. Il programma di elaborazione delle immagini che viene utilizzato per unire insieme le 98 sotto-immagini in un'unica grande fotografia è talmente veloce che è in grado di generare immagini intere alla velocità di tre fotogrammi al minuto.

"La sfida", dice Michael Cohen, capo del gruppo Interactive Visual Media di Microsoft Research a Redmond, Washington, "sta nel trattare la quantità enorme di dati che questi apparecchi producono".

La fotocamera gigapixel che farà una decina di fotogrammi al secondo, genererà dieci gigabyte di dati ogni secondo - troppo per memorizzare in formati di file convenzionali. Inoltre non tutto di queste immagini enormi vale la pena che sia visualizzato o addirittura registrato, ed i ricercatori dovranno scrivere software per determinare quali dati varranno la pena essere memorizzati e/o visualizzati, e creare migliori interfacce per la visualizzazione e la condivisione delle immagini da gigapixel. "La tecnologia per catturare il mondo sta superando la nostra capacità di trattare i dati", dice Nourbakhsh.

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2003 Gigapixel

Nell'ormai lontano 2003 c'era chi già pensava in grande e allora aveva realizzato il primo panorama di 1 Gigapixel (un miliardo di pixel) utilizzando inoltre una tradizionale testa a sfera per cavalletto.

Queste le parole dell'autore Max Lyons (che ho sentito di recente): "E' la vista da Bryce Point in Bryce Canyon National Park nello Utah. E' composto da 196 fotografie separate scattate con una fotocamera digitale da 6 megapixel, e poi cucite insieme in un'unica immagine composita senza soluzione di continuità. L'immagine finale è 40,784 x 26.800 pixel di dimensione, e contiene circa 1.090 milioni pixel ... un po' più di un gigapixel. Non sono stato in grado di trovare qualsiasi record di una risoluzione fotografica più alta (cioè non scientifica) di immagini digitali che è stato creato senza il ridimensionamento di una piccola immagine risoluzione inferiore o utilizzando un immagine interpolata."

Il risultato finale

 

Come è stato creato?

Max Lyons: "Il primo passo nella creazione dell'immagine era di scegliere un oggetto appropriato. Ci sono una serie di questioni tecniche che avrei dovuto considerare che normalmente non sono incontrati durante l'assunzione di singole immagini. Per esempio, mi ci sono voluti 13 minuti solo per scattare tutte le fotografie, e stavo lavorando tanto veloce quanto la mia macchina fotografica poteva scrivere le immagini nella scheda di memoria. Quindi, avevo bisogno di un soggetto che era relativamente statico. In secondo luogo, sapevo che avrei dovuto usare un obiettivo di grande lunghezza focale per scattare l'immagine, altrimenti l'immagine composta finale sarebbe stata con un campo visivo estremamente ampio... cosa che non volevo. Questo ha inoltre presentato una sfida a causa della profondità di campo che è estremamente ridotta quando si utilizzano obiettivi molto lunghi.
Il secondo passo era quello di assemblare le immagini. Questo era un processo lungo e complesso. La mia procedura normale (usando PTAssembler, Panorama Tools e Photoshop) non era sufficiente in questo caso per una serie di ragioni a causa delle dimensioni e del numero di immagini con cui lavoravo. Ad esempio, la versione di Photoshop che uso non può lavorare con le immagini con dimensioni in pixel di più di 30.000.
"

Dettagli tecnici. Ecco alcuni fatti e cifre su questa immagine:

  • Le dimensioni dell'immagine finale: 40.784 x 26.800 pixel
  • Numero di pixel dell'immagine finale: 1093011200 (1,09 gigapixel)
  • Finale formato di file immagine: Tiff RGB utilizzando la compressione deflate
  • Finale dimensione del file immagine: 2,068,654,055 bytes
  • Numero di immagini di origine: 196
  • Numero di pixel nelle immagini di origine: 1233125376 (196 immagini * 3072 * 2048)
  • Distanza focale obiettivo: 280 mm (equivalente a 450mm su una fotocamera 35 mm)
  • Aperture: F9. Velocità otturatore: 1/400
  • Numero di punti di controllo nel progetto PTAssembler: 779
  • Numero di cuciture che sono stati miscelati manualmente dopo la cucitura: 364
  • Campo orizzontale di vista dell'immagine finale: 63 gradi
  • Tempo necessario per catturare le immagini dei componenti: 13 minuti
  • Tempo necessario per impostare i punti di controllo: 2 ore
  • Tempo necessario per ottimizzare il progetto: 2 giorni
  • Tempo richiesto per cucire il progetto: 4 giorni
  • Tempo necessario per fondere le cuciture / correggere i disallineamenti / finalizzare l'immagine: 3 giorni

Ringraziando l'autore Max Lions per il cortese permesso di pubblicare immagini e dati, l'articolo completo può essere consultato a questo indirizzo.

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La terra in HD

TerraDal satellite idro-metereologico russo Electro-L, posizionato in un'orbita geostazionaria (a 36000 Km di altezza), sono state effettuate quelle che ad oggi costituiscono le fotografie della terra a maggior risoluzione di sempre. In un singolo scatto è stata realizzata un'immagine da 121 Megapixel, davvero notevole! Da quella distanza un singolo pixel copre la distanza di solo 1 Km; a tutti gli effetti questa immagine può essere considerata l'erede della celeberrima Blue Marble della NASA. Per dare un'idea della risoluzione, questa immagine è un quadrato da 11.000 pixel di lato, se fosse stampata a 300 PPI (cioè un pixel ogni 8 centesimi di millimetro!) avrebbe un lato lungo 934 mm! Anche se l'immagine a piena risoluzione non è disponibile come download al pubblico, il sito che contiene immagini ed animazioni è a questo indirizzo: http://planet--earth.ca/

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