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Une "brêve" mais une nécessaire introduction...

    Voir Mars en couleurs "vraies"... Qui ne s'est pas demandé comment on arrivait avoir des images en couleur alors qu'à l'origine, elles sont reçues en niveaux de gris. Comment peut-il se faire aussi que des fois, "on" nous montre un ciel bleu sur Mars alors que d'autres vous montreront que le ciel sur Mars est jaune, ou bien saumon, ou ocre encore ; le ciel  martien serait si variable, ou bien ce sont les caméras qui nous mentent? On ne saura jamais vraiment sûr de ceci tant qu'aucun être humain ne sera pas allé voir sur place les couleurs REELES de Mars. Alors, pendant ce temps là, la polémique des couleurs de Mars courra toujours...

    Mais l'on peut essayer de se rapprocher de la réalité en interprêtant ce que nous envoient les sondes, en placant des zones colorées sur celles-ci afin de calibrer les caméras et ainsi pouvoir obtenir des couleurs les plus fidèles possible.

    Ici, les sondes qui sont en question sont SPIRIT et OPPORTUNITY. On va tenter de mettre en couleur une scène prise en plusieurs images sous différents filtres de couleur par l'une d'elles.

    Comment allons nous procéder? En colorant chacune des images dans la longueur qui lui correspond et en compositant le tout. Cela à l'air simple, mais il faut avant tout connaître quelques règles à propos de la lumière et des couleurs en général.

A propos des couleurs...

    Tout d'abord, il faut savoir que les rayons lumineux ne se mélangent pas comme des pigments de peinture. En peinture, les différentes couleurs de la palette chromatique sont obtenues par soustraction. Aussi, les couleurs primaires sont-elles le Cyan (bleu), le Magenta (rouge) et le Jaune. Par exemple, en mélangeant du Cyan et du Jaune, on obtient du Vert. Et si l'on mélange toutes les 3 coleurs primaires, on obtiendra du Noir.

    Pour les rayons lumineux, il en est tout autrement. Les couleurs ici se mélangent par addition. Les trois couleurs primaires sont le Rouge, le Vert et le Bleu. C'est le fameux RVB. Par exemple, en mélangeant du Vert et du Bleu, on obtient du Jaune. Et en additionnant toutes les couleurs primaires, on obtient du Blanc. Et dans l'imagerie par exemple, pour obtenir des images en couleur, on additionne 3 couches : une couche rouge, une couche verte et une couche bleue. On peut y appliquer une quatrième couche, en niveaux de gris, qui servira à étalonner la luminosité et le contraste.

    Donc, pour mettre en couleur une image de Mars, nous utiliserons la methode d'addition car elle correspond à la lumière, et non pas à des pigments que l'on applique sur une toile.

    Ensuite, il faut savoir que les couleurs ne sont en fait que des ondes, qui appartiennent au spectre électro-magnétique. Ces ondes se caractérisent par une certaine intensité qui se traduit par une "vague", dont les sommets de chacune vont être plus ou moins éloignés en fonction de l'intensité. Plus les sommets de chaque vague seront éloignés, plus l'onde sera dite longue. Au contraire, des vagues extrêment rapprochées caractériseront des ondes courtes.

    Ainsi, le spectre électromagnétique correspond à la totalité des ondes lumineuses, ordonnées selon leur longueur. Dans les ondes longues (du kilomètre au centimètre), on aura les ondes radio, les ondes milimétriques, les micro-ondes. Plus courtes (du micro au nanomètre), on aura des infrarouges. Encores plus courtes (nanometre et plus petit), on entre dans les ondes visibles, celles qui nous permettent de voir les couleurs, Plus courtes, on aura successivement les ultra-violets, les rayons X et les rayons Gamma.

    Pour résumer, le spectre électromagnétique c'est ceci :

    Et pour la lumière visible, voici comment se présente le spectre :

    Mais ce qu'il faut savoir, c'est que nous allons travailler dans une toute petite partie du spectre électromagnétique, celle bien évidemment du Visible.

     Que savons-nous à propos des images prises par les rovers? On sait que seules celles provenant de la Pancam peuvent être mises en couleur. Pourquoi? Parce que ces images ont été prises au travers de filtres de couleurs qui laissent passer une longueur d'onde bien précise. Et à telle longueur d'onde va correspondre une   couleur spécifique. Or, nous savons que pour faire une image en couleur, nous avons besoin au minimum de 3 couches RVB.

    C'est ce que font les rovers en prenant une même scène sous plusieurs filtres. Ensuite, on combine les différentes images et on obtient une image en couleur. Mais comment faire? Quelle est la méthode? C'est ce que nous allons voir immédiatement.

    Les images que nous allons coloriser sont celles-ci, et sont au nombre de 6 (avec un nombre élevé de couches, on obtient une image proche des couleurs réeles) . Ce sont des images du Sundial d'Opportunity au Sol 359. Celui-ci sert aussi de mire de calibration.

    Toutes les images que l'on veut coloriser doivent provenir de la Pancam et de son oeil droit. Si vous les prenez sur le site de la mission, dans la section "Raw Images", il vous faudra savoir décoder en partie le nom de code des images.

    Par exemple :  "2P172173028EFFABAKP0715L2M1.jpg". Le "L2" à la fin signifie que l'image a été prise par la caméra gauche (Left) de la Pancam, sous le filtre 2. Chaque filtre est donc numéroté et indique aussi la couleur à laquelle il se rapporte. Voici la liste des filtres qui nous interressent :

 - L2 = 753 nanomètres (nm) ;

 - L3 = 673 nm ;

 - L4 = 601 nm ;

 - L5 = 535 nm ;

 - L6 = 482 nm ;

 - L7 = 432 nm.

    Mais, présenté comme ceci, on ne peut pas savoir immédiatement la couleur. Alors j'ai fait une "palette" de couleurs correspondant le mieux possible aux couleurs de chaque filtre.

    Observez de nouveau les six images proposées. La première en partant de la gauche correspond au filtre L2, la seconde, au filtre L3, ainsi de suite jusqu'à la dernière en bas à droite correspondant au filtre L7.

    Le premier défi sera de coloriser chacune de ces images avec la couleur qui lui correspond. Ainsi, pour une image prise sous le filtre L6, l'image sera plutôt bleue et correspondra en fait aux seules longueurs d'onde qui ont pu passer : les bleues de 482 nm.

    Un autre point de détail qui a son importance : le temps d'exposition. Celui-ci n'est pas donné dans le nom de code de l'image. Mais il faut savoir que les images prises sous filtres bleus ont été exposées plus longtemps afin d'être aussi lumineuses que celles prises sous le rouge. Nous verrons comment nous procéderons lors du retraîtement.

    Donc nous avons toutes les informations en main pour commencer le travail.

NOTE : vous devrez d'abord avoir visité ma page de téléchargement et avoir choisi l'option qui vous convient.

    1 - Tout d'abord, commencez par enregistrer chacune des images sur votre disque dur, en leur donnant un nom différent qui vous permettra de vous y retrouver parmi les filtres. (Par exemple pour celles-ci, mettez "Sundial_L2" pour l'image prise sous le filtre L2).

  2 - Depuis votre logiciel d'édition d'image ouvrez l'image de base qui sera celle correspondant à la "L2". ATTENTION : VERIFIEZ BIEN QUE CETTE IMAGE SOIT EN MODE "RVB" AVANT DE CONTINUER

    Dans Gimp, il faut faire "Image > Mode > RVB"

    3 - Ensuite, placer comme des calques images noir et blanc et filtres de couleur.

    Ici, il faudra d'abord faire "Fichier > ouvrir comme un calque"  dans la fenêtre correspondant à l'image de base pour avoir nos images et nos filtres dans la pile de calques (fenêtre "Calques, canaux, chemins, annuler"). Vous devriez avoir ceci :

    4 - Vous allez réorganiser (par "glisser-déposer") vos calques de la façon suivante : en dessous de chaque filtre, placez-y l'image lui correspondant. C'est comme si l'on réarrangeait une piles de livres.

    Ici, nous avons 6 images et 6 filtre à réorganiser. Positionnez les de cette façon :

 

    5 - Vous allez redéfinir le mode de chaque calque. Les filtres seront placés en mode "multiplicatif", et les images, en mode "additif" .

    6 - Ensuite, vous allez fusionner les calques correspondant aux filtres vers le bas. Après ceci, vous allez définir le mode des calques images en mode "Additif".

    Vous sélectionnez le calque à fusionner (en cliquant simplement dessus), et faites un clic droit pour faire apparaitre un menu dans lequel vous cliquerez sur "Fusionner vers le bas".

    7 - Vous répetez l'opération uniquement pour les filtres, ce qui fait qu'il ne doit rester que les images, que vous aurez définies en mode Addition :

    Si vous avez correctement effectué ces opératons, vous devriez avoir une image comme ceci :

   

8 - Il faut équilibrer la luminosité de chaque calque. Nous avions dit que les bleues ont été les plus exposées. Mais, la plupart du temps, il faut diminuer la luminosité de  TOUTES les images, et ensuite, peaufiner en ajustant les niveaux de bleu et de rouge. En génaral, il faut assombrir plus les images bleues que les rouges.

    Après ceci, fusionner les calques ensembles pour n'avoir qu'une seule image.

    Il faudra diminuer la luminosité de chaque calque au maximum. Ensuite, vous devrez légèrement diminuer  la luminosité des filtres L7, L6 et L5. Mais de façon plus importante pour L7.

    Ensuite, vous fusionnerez vers le bas chaque calque. ATTENTION : cette fois-ci, il faudra fusionner à partir de la seconde image en partant du bas de la pile!

    9 - C'est bon, vous avez votre image en couleurs approximatives de Mars vue par Spirit et Opportunity. Vous devrez la retraîter une nouvelle fois (si nécessaire) de façon à retrouver une luminosité et un contraste correct.

    Ici, après avoir augmenté le contraste et amélioré la netteté, voici ce que le retraîtement donne :

    Et ici, l'image terminée, en taille réele (après quelques ultimes corrections telles que la luminosité, le contraste et la saturation de façon à avoir un rendu naturel):

Quelques notes à propos de ce travail :

D'abord, la méthode utilisée ici n'est certainement la plus précise mais elle permet tout de même de considérables applications. Ici, c'est la totalité des filtres utilisés par la Pancam dans le domaine visible qui ont été utilisés, ce qui permet une grande précision dans le niveau des couleurs. Mais, la plupart du temps, les rovers, par soucis d'économie d'énergie, ne prennent des images que tout au plus sous 3 filtres, et pas toujours les plus avantageux, à savoir RVB. Cela dit, il reste toujours possible d'obtenir des images en couleurs fidèles.

Ensuite, pour un travail précis, il faudrait connaitre exactement à quelle couleur correspond telle longueur d'onde, ce qui n'est pas facile.

Enfin, le but ultime de la création d'images en couleurs est de pouvoir les assembler pour faire des panoramas en couleur, afin de s'immerger presque en totalité dans les paysages martiens au point de s'immaginer être en train de rouler sur Mars, assis sur le dos de nos deux chers et vaillants rovers, SPIRIT et OPPORTUNITY.