侦探思维:如何解决“太空场景亮度未知”
有人说我之前讲过的星星拍摄实验没有精确测量物体的亮度,所以物体的“暗部”不一定真的比星光暗,也许它们其实被阳光照得很亮,这样曝光调低之后,就不够照到星星了。后来他建议我用实际的“太空场景亮度”来做实验。还出了一些类似“多宣传宣传,勾起宇航员好奇心让宇航员拍给你看”之类不符合逻辑的建议(你能让骗子来帮助你揭露他们吗?)
其实解决这个问题很简单,我并不需要重新做实验。我只需要找到那些可以推断为很暗的物体,比如国际空间站的窗户背面的窗框,宇航员在头盔里的面部细节,等等。这样的场景很多。只要注意观察这些太空视频,进行逻辑推理,就比较容易找出来。
可能懂摄影的人要问,只是通过照片,我怎么能知道这些位置真的亮度很暗呢?万一其实它们很亮,只不过因为照片的曝光值低,所以只是在照片上看起来暗呢?其实我能通过照片里的场景进行“常理逻辑推断”。
我举两个例子:
图 1(视频来源)
这幅国际空间站窗口图里,我可以推断窗户背后箭头所指的那几个位置是很暗的。因为国际空间站的光源无非是普通内部灯光和阳光,而窗口后面的部分是不能被阳光直射的。另外,宇航员在舱内生活是不戴太阳镜的。为了宇航员的舒适,这些窗口里面的物体应该不会特别亮,就是普通的室内物体亮度。
有人可能要辩论,说这些窗框后面也可能接受下面那个窗户的“地球光”,所以可能很亮。那你可以看看这个镜头出现之前的场面:
下面的窗户确实开着,然而却没有角度可以直射窗框后面的部分,所以那里只能由漫反射的光照明。比较显然,那里光照不足,所以产生了比较明显的噪点模糊现象。注意这不是因为镜头曝光低的问题,而是照明不足。如果光照充足,即使曝光调比较低也应该拍的清晰。这个自己做一下实验就会明白。
另外,你还可以去看看这个视频,早上宇航员把窗户一个一个地打开,仍然是这样的。这个时候就没有其它窗户进来的光干扰了吧,仍然是一样的。所以这些窗框后面本来就是很暗的地方。
图 2(视频来源)
这幅图抓自“哈勃望远镜维修计划”的视频。宇航员在舱外操作,我们能透过面罩看见他的脸,眉毛,眼睛,鼻子,嘴,牙齿全都可见。眼睛里还有反光。他的眼睛是正常睁开的,所以他的脸应该没有被强光直射。否则他的眼睛不会是那样正常睁开,而是会被强光刺到眯眼。另外,他的头盔上的“太阳镜”是没有放下来的,所以我们可以双重推断:没有强光直射他的脸。因为头盔把大部分角度全遮住了,我们可以推断:不大可能有很多光反射后或从其它角度照到他的脸上。所以他的脸不会很亮,是一个“暗部”。
如果你还觉得这个图不够有说服力,那么看看这个(出自同一个视频):
这个图的宇航员背对着太阳和地球,所以只能是反光和灯光在照亮他的脸了。这么暗的脸细节都拍到了,天空里却只拍到太阳,没拍到星星。这是不符合物理逻辑的。
图 3(视频来源)
这个图还是出自那个哈勃维修计划视频。可以看出来这是一个夜间作业的场面。有人可能要说,这也许不是夜间,也许阳光直射,只是调低了曝光而已。但是你对比一下有阳光的那些镜头就明白了,比如下图:
因为阳光很亮,基本是平行光,所以会在物体上留下边界清晰的阴影。而上面那幅图并不存在这种“阳光斑驳”的场面,所以那应该是夜间作业,甚至可能是夜视镜头拍的,然而却完全看不到星星。
下面这幅图也大概是夜间作业,也完全没拍到星星,但是宇航员和机械臂这种暗部细节,却全都看得见。这不符合曝光的原理。
根据以上的常理推理,我可以推断出这两幅图里存在很暗的物体——窗户背后的窗框细节,宇航员的面部细节。根据常识我可以推断,因为这些地方没有被强光直射,所以它们的亮度应该是低于星光的。注意,这些暗部细节没有因为“曝光值低”而消失,而是都拍到了。比星星暗的物体细节都拍到了,所以也应该拍到星星。因此,这些镜头的黑色天空里都应该有星星才对。
当然不是所有星星都能拍到。那些太远的,太弱的,当然可能消失。但绝对不会整个黑色天空里一颗星星都没有,像我们在官方的太空照片和视频里看到的那样。
推理完毕。
注意,这个推理跟相机的动态范围大小没有关系。我只是通过物体暗部细节与星星的亮度的相对关系(星星要比物体暗部亮)作出的推断。有些会点摄影的人可能会误解这里的分析,说图 1 的窗外还有那么亮的地球呢,难道不会因为地球太亮而影响到星星的拍摄吗?虽然地球的亮度在调节曝光值的时候会有影响,但现在这张照片已经拍下来了,我们已经知道地球被成功拍下来了。现在的任务只是要推断在照片已有的这种曝光值下,天空里的星星是否也应该被拍到?所以地球的亮度值跟这里的分析已经没有关系。因为照片已经拍到了物体的暗部细节,而星星要比这些暗部亮,所以通过这个简单的亮度相对关系,我就能推断照片里也应该能拍到星星。
这就是侦探思维。很多时候,侦探不需要很专业的数值作为依据,不需要费特别大的工夫去获得数据。他只需要从“常理”来分析已有的数据,就能达到目标。