L'imagerie couleur de la planète Mars


 

L'objectif de cette analyse est de passer en revue différentes manières de réaliser une image couleur de Mars parmi les plus courantes. Il s'agit de déterminer quelle est la meilleure façon d'envisager l'imagerie couleur de Mars, sous l'angle de l'objectif de la Commission des Observations Planétaires de la SAF, qui est le suivi de l'activité observable sur les planètes et l'exploitation des documents reçus. Autrement dit, quel traitement est le plus à même de favoriser une meilleure qualité de l'information contenue dans les images ?
Le point de vue que l'on cherche à défendre ici, c'est que le meilleur compositage en image couleur est le RVB (ou image trichrome Rouge, Vert, Bleu) ; le RVB semble supérieur quel que soit l'angle envisagé. Cet article est donc aussi une critique de la méthode LRVB.

Rappelons les informations qui sont censées être révélées sur Mars selon les couleurs :

Rouge :
Dans le rouge apparaissent les détails de la surface, taches d'albédo, déserts oranges, calottes polaires. De même les tempêtes de poussière sont habituellement plus brillantes dans le rouge.
Bleu :
Dans le bleu se trouve la plupart de l'information qui concerne l'atmosphère de Mars (vapeur d'eau – nuages blancs).
Vert :
On dit souvent que le vert ne contient pas d'information utile en ce qui concerne Mars. On peut dire à présent que ce jugement est erroné. Le vert d'une part, dans la mesure où il montre aussi les détails de la surface, contient donc une partie de l'information formant la couleur et la forme de ces détails. D'autre part, si les tempêtes de poussière se voient mieux dans le rouge, il apparaît que le vert est mieux à même de révéler la présence de poussières dans l'atmosphère, organisées en brumes, et non constituées en tempêtes, car le filtre rouge pénètre facilement ce type d'activité.

 

Remarque de base : dans le visible, l'information qui forme un détail est forcément répartie dans les trois couleurs. Par exemple, et en prenant des pourcentages un peu arbitraires, une tempête de poussière sera formée à 50% de rouge (le cœur du nuage), 40% de vert (les extensions diffuses au-delà du nuage principal, petits nuages plus fins), 10% de bleu (idem + présence éventuelle de vapeur d'eau dans la tempête).
Restituer l'information de manière correcte suppose donc de combiner les trois couleurs. La technique LRVB n'apparaît pas, de ce point de vue, satisfaisante :

  1. mettre en luminance une image R ou bien IR (infrarouge) aboutit logiquement soit à changer la répartition de l'information en fonction de la couleur (augmentation de la part réservée au rouge), soit à carrément supprimer les détails délicats appartenant au vert et au bleu (comme les nuages blancs) ;
  2. la technique du vrai LRVB (c'est-à-dire où l'image en luminance est constituée de l'ensemble du visible et non d'une seule couleur), donnerait de meilleurs résultats, mais elle est réservée à la CCD (pas aux webcams) et selon l'inventeur de la technique K. Okano, elle reste mal adaptée à la restitution des détails du bleu.

 

Considérons les différents traitements ci-dessous à partir d'images prises le 1er août 2003 :

 

RVB :
Une image réalisée en trichromie avec filtres RVB et une webcam à capteur N&B.
RRVB :
L'image réalisée à travers le filtre rouge est mise en luminance sur le RVB non traité.
IRVB :
Une image prise avec un filtre infrarouge (IR) est en luminance (*).
R(V)B :
Le RVB est construit avec une image V synthétique, moyenne du R et du B.

(*) Il faut remarquer que si le contraste des taches sombres est un peu plus élevé, la résolution de l'image est nettement inférieure dans ces longueurs d'onde ! Cette remarque sera moins importante pour un instrument de plus grand diamètre

 

Voici les avantages du RVB sur les trois autres types de compositage :

Les couleurs :
Si les couleurs d'un point de vue général peuvent être dites assez bonnes dans les 4 cas, un examen plus minutieux révèle des différences. D'abord les images LRVB changent considérablement la couleur des taches sombres. Ceci est du au fait que le LRVB ne fait que coloriser une image qui est en niveaux de gris, il n'assemble pas les couleurs. Ensuite certaines nuances de couleur sont perdues dans les trois derniers traitements. Le plus flagrant est la belle couleur jaune du bassin de Hellas dans le RVB, que l'on ne retrouve pas dans les autres images. Ce qui montre aussi que l'image V synthétique de la dernière image n'est pas équivalente à une véritable image verte. D'une manière générale, tous les détails un peu rougeâtres apparaissent plutôt gris-rose dans le LRVB.
Les détails de l'atmosphère :
Plus préoccupant, les détails de l'atmosphère sont au mieux minimisés et au pire perdus dans le LRVB par rapport au RVB. L'image RVB ci-dessus révèle (ici, l'image R(V)B le montre aussi) la présence d'une brume blanche très subtile dans l'hémisphère nord de la planète (bien au-delà, vers le sud, du brillant voile polaire nord). Ce léger voile est bien sûr complètement "écrasé" si l'on met une image R, ou pire IR, en luminance. Le voile polaire lui-même est minimisé par le LRVB. Ensuite, il faut savoir que l'atmosphère de la planète est en juillet-août 2003 saturée par un mélange de poussières et de vapeur d'eau, ce qui donne une brume jaune ou grise-jaune que l'on peut observer sur l'image RVB ci-dessus au soir martien (terminateur), masquant assez bien les détails de la surface. Il est de la plus haute importance que les images montrent ce voile ; il signifie en effet que l'atmosphère martienne devient plus opaque, qu'elle se réchauffe, et que donc la probabilité de voir des tempêtes de poussière se déclencher augmente. Ce voile se voit surtout dans l'image verte (non montrée ici), donc encore une fois les LRVB manquent de le montrer clairement (par exemple, dans l'image RRVB, l'obscurcissement à gauche est plus l'effet de phase présent sur l'image R que celui de la présence de la brume). Quant à l'image IRVB, dans la mesure où l'IR a une grande faculté de pénétration de l'atmosphère, y compris en cas de tempête de poussière, elle ne montre rien de tout cela, à part le voile polaire nord.

 

Note supplémentaire sur le traitement R(V)B

Un autre traitement à partir d'images du 23 juillet 2003 confirme l'intérêt que peut avoir une véritable image verte :

 

 

Le traitement RVB à gauche montre la présence de la brume jaune dont on parlait plus haut, s'étendant en haut à droite au-dessus de Noachis. L'image de droite réalisée avec une image verte synthétique échoue à révéler cette brume : l'information qui la compose n'existe en effet que dans l'image verte originale, et il est donc impossible de la reconstituer avec les images R et B.

 

Utilisation de la webcam à capteur couleur dans cette optique

Ces images sont obtenues avec une webcam à capteur N&B et des filtres, et on pourrait penser que la méthode permet d'obtenir des résultats bien différents de ceux obtenus avec une webcam "normale ". C'est loin d'être vrai, et tous les détails dont on a parlé peuvent être rendus avec cette dernière ; RVB peut en effet désigner l'image couleur obtenue avec la webcam classique. La meilleure façon ici de restituer l'information est donc d'utiliser la webcam avec un simple filtre anti-IR.

 

Recommandations pour la présentation des images

Alors que les observateurs peuvent souhaiter faire d'autres types de traitements pour des raisons autres que la qualité de l'information restituée (esthétisme…), les images reçues par la Commission devraient montrer au moins, ou en plus, le traitement RVB ainsi que les couleurs séparées en noir et blanc (les longueurs d'onde au-delà du visible aussi).

Note : les planches complètes d'images qui ont servi pour cet article sont disponibles dans les pages Mars de la SAF ou bien en taille réelle aux liens suivants :

 

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