Le caratteristiche di luminosità della superficie lunare

@ charliemike
Non disturbarlo, sta lavorando adesso... :nono: lo dico seriamente.

Human ha scritto: aggiungo che il topic del thread è cercare di dare una risposta alla seguente domanda:

Le anomalie di luminosità riscontrate nelle foto Apollo (soggetti in controluce molto luminosi, hotspots, ecc.) possono essere causate dalle peculiari caratteristiche di luminosità della superficie lunare?

Ogni contributo, per il sì o per il no, è ben accetto.

Ottimo, ben venga la tua disponibilità, ma ricordiamoci che a meno di interventi sostanziali a favore del sì, resta vero che quelle anomalie sono tuttora inspiegabili: gli interventi sostanziali a favore del no sono stati già portati a tempo debito da più professionisti qualificati, che hanno dato un parere inequivocabile riguardo il fatto che quella foto non può essere stata fatta sulla luna con l'equipaggiamento descritto (senza fonte d'illuminazione aggiuntiva, quantomeno).

Scusate se sono stato conciso ma sto lavorando molto in questo periodo.

alerivoli ha scritto: Solo una piccola precisazione: ovvero non fermarsi alla SOLA composizione e particolare forma della polvere che ricopre la superficie della Luna, bensì considerare gli effetti sulla luminosità dovuti alla pressochè totale mancanza di atmosfera, con TUTTO ciò che ne consegue.

Mi sono semplicemente attenuto al titolo del thread che hai deciso TU STESSO. Comunque ti accontento e riformulo:

Le anomalie di luminosità riscontrate nelle foto Apollo (soggetti in controluce molto luminosi, hotspots, ecc.) possono essere causate dalle peculiari caratteristiche di luminosità dell'ambiente lunare, incluse ma non limitate a presenza di regolite e assenza di atmosfera?

Questo è il perimetro definitivo della discussione.
Ora vai a finire il tuo lavoro, ché siamo tutti in trepida attesa del tuo ritorno.

Vi do qualche spunto per mandare avanti la discussione.

Prima un breve riepilogo per chi si è sintonizzato adesso: in un precedente post avevo avanzato l'ipotesi che Aldrin e il LEM fossero illuminati dalla luce riflessa dal suolo lunare, che ha proprietà catarifrangenti, cioè riflette indietro verso la sorgente. Al riguardo abbiamo visto vari grafici e tabelle. Studiandoli attentamente si evince che l'ipotesi non è affatto campata in aria, ma anzi è molto plausibile. Vale quindi la pena mettere alla prova l'ipotesi con un esperimento: simulare la scena eseguendo un rendering fotorealistico.

Il problema è fornire in input al programma le caratteristiche di riflessione del suolo lunare.

Senza entrare troppo nei dettagli tecnici, in Blender (ma credo in qualsiasi programma di computer graphics) è possibile creare un modello di riflessione completamente personalizzato, ma con un'importante limitazione: deve consistere in una formula matematica.

Purtroppo non abbiamo nessuna formula, ma "solo" un elenco di 1710 numeri in forma tabellare ( qui a pag. 744-745) che descrivono come viene riflessa la luce dal suolo lunare.

Ho quindi avuto un'idea per aggirare l'ostacolo con un trucco: applicare al suolo una texture che contiene già precalcolate le caratteristiche di riflessione del suolo lunare per quell'angolo di incidenza e di riflessione.

Per chi non lo sapesse, una texture è un'immagine che viene "appiccicata" sulla superficie di un oggetto.
In questo caso io prendo l'immagine di come dovrebbe apparire il suolo e la appiccico sulla superficie che nel mio modello 3D rappresenta il suolo lunare.
L'immagine sarà grigio chiaro nelle aree che riflettono di più e grigio scuro nelle aree che riflettono di meno.

Con un programma di calcolo numerico, ho inserito i valori della suddetta tabella (non tutti, solo quelli che servono) e ho ottenuto la seguente immagine (vi risparmio i dettagli tecnici, ma se siete interessati chiedete pure).



Come ho detto, l'immagine rappresenta il suolo lunare, quindi non cercate il LEM perchè non c'è, ma la sua posizione è prevista al centro dell'immagine.
La luce viene da destra.
La parte destra dell'immagine è il suolo davanti al fotografo, che si vede sullo sfondo nella foto, ed è quasi nera perché riflette pochissimo.
La parte sinistra dell'immagine è il suolo dietro il fotografo, la cui notevole riflessione illumina Aldrin e il LEM.

Prima che mi facciate notare che il LEM fa ombra sul terreno, aggiungo il LEM (pallino blu) e la sua ombra:



Anche se l'ombra elimina tutta la parte più riflettente, il suolo dietro il LEM è comunque molto più riflettente del suolo davanti.
E' assolutamente controintuitivo, ma solo perchè sulla terra non succede. Avete mai camminato su una sabbia catarifrangente?

Naturalmente questo non è il risultato definitivo ma solo uno step intermedio del processo, che però ci dice già molte cose.
Un'immagine vale più di mille parole e di 1710 numeri.

@Human

Un'immagine vale più di mille parole e di 1710 numeri.

Prima di esprimermi aspetto il tuo risultato definitivo.

Spero vorrai approfittare del mio modello che ti ho inviato e che ho linkato anche qui:
www.filedropper.com/moonlanding3
Modifica i materiali come meglio credi.

Le texture che hai postato non le capisco, ma forse applicate al modello possono essere più comprensibili.

EDIT:
Una considerazione preliminare, comunque.
Dalle tue texture, che suppongo siano mappe di riflessione, dovrei supporre che la riflessione (zona chiara) sia concentrata solamente a sinistra del LEM (pallino blu) e nulla (zone scure) tutto intorno.
Ma come è possibile, visto che tutto il suolo lunare è illuminato uniformemente (o perlomeno dovrebbe) dal SOLE?

Certo che userò il tuo modello, è già bello che pronto!

Come hai detto tu si tratta proprio di una mappa di riflessione.

Se guardi meglio, la parte destra della mappa non è proprio nera ma grigio scuro (il livello di grigio minimo è 4 su 255, equivalente al valore .016 della tabella di riflessione).
Quindi riflette, poco ma riflette.

L'intensità (luminanza) della luce riflessa da una superficie è il prodotto di due fattori: l'illuminanza e la riflettanza

L = I x R

L'illuminanza I è l'intensità della luce incidente, la riflettanza R è la frazione di luce incidente che viene riflessa in una certa direzione.

Come hai giustamente notato, sulla luna l'illuminanza è costante su tutta la superficie, ma la riflettanza varia, e di molto, in base al punto di vista. Di conseguenza la luminanza L varia a seconda del punto osservato.

La mappa di riflessione rappresenta la riflettanza, e quindi la luminanza che Aldrin vedrebbe se, fermo sulla scaletta, cominciasse a guardarsi intorno. Dietro di sè vedrebbe l'ombra del Lem e tutto intorno un suolo luminoso. Se potesse vedere davanti a sè attraverso il LEM vedrebbe invece un suolo scuro.
Ma questo succede solo dal suo punto di vista. Se andasse a guardare il suolo scuro col sole alle spalle, lo vedrebbe luminoso.

Comunque una volta applicata la texture al modello sarà più comprensibile.

@Human
Perdonami ma sono un po' ignorante in ottica.
Termini come illuminanza e riflettanza mi danno il mal di testa.:question:

Spero di capirci qualcosa in seguito.


Solo una cosa. I materiali del mio modello sono per Cycles, non per il Blender Render standard.
E ho usato l'ultima versione disponibile: 2.78c

Perdonami tu, a volte mi lascio prendere dai tecnicismi.

Diciamo che il suolo lunare è illuminato uniformemente ma riflette di più o di meno in base alla direzione in cui guardi.
Adesso si capisce? :wink:

Sì lo so di Cycles.
Se dovessi avere problemi con la texture ti chiederò una consulenza.

Diciamo che il suolo lunare è illuminato uniformemente ma riflette di più o di meno in base alla direzione in cui guardi.

Ok, va meglio.
Ad ogni modo tieni presente che Cycles è un motore di rendering unbiased che sfrutta algoritmi di illuminotecnica per riprodurre in maniera realistica il comportamento della luce, e che quindi i calcoli sull'angolazione sono già stati presi in considerazione.

@ Human
Riguardo alla possibilità di costruire una funzione BRDF (bidirectional reflectance distribution function) approssimante della superficie lunare, è possibile sovrapporre funzioni esistenti (semisferiche ed ellissoidali)



Esiste un software free che si chiama BRDFLab che fa questo genere di operazioni oltre che semplici rendering (per esempio del solo suolo), non so se sia in grado di esportare le funzioni create ma in linea di principio è possibile.

charliemike ha scritto: Ad ogni modo tieni presente che Cycles è un motore di rendering unbiased che sfrutta algoritmi di illuminotecnica per riprodurre in maniera realistica il comportamento della luce, e che quindi i calcoli sull'angolazione sono già stati presi in considerazione.

Mmm sì e no, nel senso che i calcoli li fa sulla base del materiale che hai impostato e se il materiale non è quello giusto, il risultato sarà fotorealisticamente sbagliato.


@kamiokande

Interessante quel programma.
Da quel che ho capito non fornisce direttamente la funzione, ma ti fa scegliere una o più BRDF, le combina e ne modifica i parametri per ottenere la migliore approssimazione dei punti che hai inserito (poi bisogna vedere come inserirli, se li accetta in coordinate sferiche ok, altrimenti è un casino).
Tra i modelli proposti c'è quello di Lafortune che non conoscevo, ma sembrerebbe il migliore (e forse l'unico) per approssimare la funzione lunare.
In Blender/Cycles non è disponibile, ma si potrebbe aggiungere o usare un altro programma che lo fornisce, inserire i parametri calcolati da BRDFLab e fare il rendering senza alcuna texture (BRDFLab mi sembra troppo limitato per il rendering).
Io ho già intrapreso la strada della texture, ma se vuoi cimentarti tu fa pure!

Buonasera a tutti,
volevo solo chiedere, in pratica, cosa state cercando di fare? Ho letto tutti i post pero' non ci ho capito molto, mi interessa la faccenda del presunto hoax e volevo capire come si collegasse ad essa

:matrix:

Ciao Giova.
Cosa stiamo cercando di fare? Stiamo giocando col computer per riprodurre questa foto:




Le teorie del moon hoax collegate a questa foto le trovi qui:

www.luogocomune.net/site/modules/section...icle&artid=19&page=3

Buonasera a tutti,
volevo solo chiedere, in pratica, cosa state cercando di fare? Ho letto tutti i post pero' non ci ho capito molto, mi interessa la faccenda del presunto hoax e volevo capire come si collegasse ad essa

Le teorie del moon hoax collegate a questa foto le trovi qui:

Riepilogo veloce, per non costringerti a leggere migliaia di post di quel thread: la foto si ricollega al moon hoax perchè tale foto ufficialmente è stata fatta sulla luna, con il sole che proviene "da in alto a destra"; l'anomalia è che la luminosità del suolo lunare illuminato direttamente dal sole, e la luminosità della tuta che invece è in ombra, sono uguali (40%). Tale evento è possibile solo con una fonte di luce secondaria (diretta come una lampada, oppure indiretta come uno schermo bianco riflettente) che illumini l'astronauta e la parte in ombra del LEM

Per intenderci ancor meglio, questa è il set del film della IMAX, "Magnificent Desolation": la luce della lampada che funge da "sole" è dietro al LEM, e riesce ad illuminare la bandiera americana posta sulla parte in ombra del LEM solo perchè a sinistra c'è quel grande schermo riflettente


Finora non è mai emerso alcun elemento che sappia spiegare quella foto nell'ambito lunare, mentre come hai visto è spiegabilissima in ambito terrestre.
Le spiegazioni affermate da alerivoli non sono mai arrivate.
Quindi gli utenti stanno provando per conto loro a vedere se esiste un set di parametri che possa riprodurre quella foto quantomeno in un software di modellazione computerizzata

Grazie, la scheda sul sito vecchio e' molto utile :ok:

Ho provato a eseguire il rendering e... ho ottenuto un'anomalia ancora più estrema...
Eccolo qui:



Eppure ho disattivato il pannello diffusore piazzato da Charliemike.
Non c'è nessuna fonte di luce riflessa, a parte il suolo.
Va bene la retroriflessione del suolo lunare, ma così è un po' troppo!

Qui ho fatto il rendering della foto AS11-40-5854 per vedere l'effetto che fa:



La differenza è meno imbarazzante, ma nel rendering il picco di retroriflessione (la maggiore luminosità centrale) è più pronunciato.

Kamiokande, che sola di funzione mi hai rifilato?


P.S. Charliemike, ricreando la superficie ho perso le pietre che avevi fatto, non arrabbiarti.

@ Human
Ti sei ricordato di moltiplicare la funzione per l'albedo normale? Il valore medio spettrale per il mare tranquillitatis è 0.062.

@Human
Vai tranqui. :ok: Le pietre non sono importanti. Le ho aggiunte solo per dare un po più di realismo alla scena.
Le avevo messe con un sistema particellare collegato all'oggetto Moon e due texture di tipo blend per controllare la diffusione e le dimensioni delle rocce.

Se lo hai sostituito devi ricollegarlo, e riaggiustare i parametri.


Se posso permettermi, hai tolto il pannello riflettente posteriore, ma con la mappa di riflessione che avevi postato in pratica hai eliminato completamente tutta la riflessione attorno al LEM ad eccezione della parte posteriore al fotografo virtuale, che essendo molto chiara, di fatto è un pannello riflettente a sua volta.

Ecco il perchè, secondo me, dell'anomalia.

Se guardi il mio materiale nel pannello preview noterai che è molto scuro, per cercare di simulare la bassa riflessione della luce del suolo lunare. Infatti il colore della texture che ho usato per il suolo (scurita) l'ho applicata anche all'ingresso del nodo Glossy del materiale.
Tutto il suolo lunare è illuminato fortemente (ho fatto un approssimazione visiva, dato che non posso inserire dei valori) e uniformermente dalla luce del Sole, sia davanti che dietro al LEM, ma la differenza di angolazione della luce riflessa rispetto al fotografo, che stai tentando di simulare con la tua mappa di riflessione, è già calcolata dal motore di rendering Cycles (è fatto apposta).

Tuttavia devi anche considerare l'enorme distanza del Sole dalla Luna (c.ca 150 milioni di km) che rende di fatto i raggi luminosi praticamente paralleli fra loro, per cui questa differenza di angolazione che cerchi è infinitesimale e praticamente ininfluente.
Ne è la dimostrazione la foto originale, dove si vede che l'orizzonte ha la stessa luminosità del suolo vicino alle zampe del LEM nonostante la distanza fra i due punti dovrebbe essere di c.ca 2.5km.

Adesso ho poco tempo per le questioni tecniche. Solo una cosa:

charliemike ha scritto: Se posso permettermi, hai tolto il pannello riflettente posteriore, ma con la mappa di riflessione che avevi postato in pratica hai eliminato completamente tutta la riflessione attorno al LEM ad eccezione della parte posteriore al fotografo virtuale, che essendo molto chiara, di fatto è un pannello riflettente a sua volta.

Bravissimo, è questo il concetto che sto cercando di far passare da un mese, che in realtà il pannello riflettente non è altro che il suolo lunare.

Il rendering dimostra che il fenomeno è possibile, solo che appare più estremo di quello nella foto.

Le cose sono due: o sto sbagliando qualcosa, oppure la funzione di riflessione riportata in questo studio , che ho usato per la mia mappa di riflessione, vale a livello globale della luna ma non a livello locale del punto dell'allunaggio, oppure è proprio affetta da qualche errore sistematico. In fondo è uno studio un po' datato (1978). Si potrebbero cercare funzioni più accurate calcolate in tempi più recenti.

Non escludo la terza possibilità, quella del moon hoax, anche se continuo a essere scettico a riguardo.

@Human
Quello che volevo dire è che hai creato artificialmente la situazione. Senza offesa: hai barato.:wink:

Hai creato una zona ad alta riflessione e una a bassa, quando in realtà tutto il terreno si comporta con le stesse caratteristiche.
Si è sempre detto che il terreno riflette il 7% della luce che riceve, ma con la tua mappa hai creato delle zone con riflessione quasi al 100% (bianco).

Tuttavia devi anche considerare l'enorme distanza del Sole dalla Luna (c.ca 150 milioni di km) che rende di fatto i raggi luminosi praticamente paralleli fra loro, per cui questa differenza di angolazione che cerchi è infinitesimale e praticamente ininfluente.
Ne è la dimostrazione la foto originale, dove si vede che l'orizzonte ha la stessa luminosità del suolo vicino alle zampe del LEM nonostante la distanza fra i due punti dovrebbe essere di c.ca 2.5km.

Se la riflessione del terreno fosse di tipo catarifrangente, e quindi riflette all'indietro la maggior parte della luce che riceve, in questa foto il terreno dovrebbe abbagliare più della tuta dell'astronauta.

(Astronaut Alan Shepard during Apollo 14 EVA on the moon.)

@ Charliemike
Dipende sempre da quanta luce riflette il suolo, di mezzo c'è sempre l'albedo. Dal mio punto di vista abbiamo due possibilità:

1) La funzione fotometrica 3D dell'articolo di V. V. Shevchenko è corretta, allora è possibile spiegare perché in alcune foto le parti in ombra risultino esposte correttamente, o almeno risulterebbe fisicamente possibile. Però a questo punto sarebbe altamente improbabile che per un osservatore sul suolo lunare il terreno risulti uniformemente illuminato. I fall-off sarebbero in linea di principio possibili ma non l'uniforme luminosità del suolo, ovvero il contrario di quanto normalmente viene detto nei vari forum su questo argomento.

2) La funzione fotometrica non è corretta ed il suolo riflette più o meno uniformemente in tutte le direzioni, con le limitazioni del caso, come un qualunque materiale terrestre. Ma allora ritorniamo a bomba e quindi occorre spiegare come le foto che sono state prese ad esempio in questo thread siano possibili.

In entrambi i casi appaiono anomalie che devono essere spiegate altrimenti l'unica risposta valida rimane la contraffazione delle foto.

PS: Non sono riuscito a trovare articoli scientifici più recenti di quello usato per la funzione fotometrica, rimane il fatto che la NASA riteneva questi studi attendibili visto che avevano espresso vari dubbi sulla riuscita delle foto sul suolo lunare, come spiegato in questo lavoro Space and the moon - photography's challenge for tomorrow .

.

Uno studio più recente:

adsabs.harvard.edu/abs/1996Icar..124..490B

Abstract

The Clementine mission to the Moon in 1994 provided the first multispectral observations of the lunar opposition surge below a few degrees. The brightness of the Moon increases more than 40% between solar phase angles of 4° and 0°. The opposition effect exhibits a small wavelength dependence: the surge is ∼3-4% larger at 0.41 μm than at 1.00 μm. This result suggests that the principal cause of the lunar opposition surge is shadow hiding, while coherent backscatter, if present, makes only a minor contribution. The amplitude of the effect depends significantly on terrain: the surge is about 10% greater in the lunar highlands. This difference is attributed to textural variations between the two terrains. The Clementine measurements provide a new basis for deriving spectral geometric albedos, phase integrals, and Bond albedos. A value of 0.11 ± 0.01 was found for the lunar bolometric Bond albedo. This value is at the low end of the historical published values, but not as low as the recent result of 0.080 ± 0.002.

Non sò se conoscete questi modelli BRDF:

en.wikipedia.org/wiki/Bidirectional_refl...istribution_function

Some examples[edit]
Lambertian model, representing perfectly diffuse (matte) surfaces by a constant BRDF.
Lommel–Seeliger, lunar and Martian reflection.
Phong reflectance model, a phenomenological model akin to plastic-like specularity.[8]
Blinn–Phong model, resembling Phong, but allowing for certain quantities to be interpolated, reducing computational overhead.[9]
Torrance–Sparrow model, a general model representing surfaces as distributions of perfectly specular microfacets.[10]
Cook–Torrance model, a specular-microfacet model (Torrance–Sparrow) accounting for wavelength and thus color shifting.[11]
Ward model, a specular-microfacet model with an elliptical-Gaussian distribution function dependent on surface tangent orientation (in addition to surface normal).[12]
Oren–Nayar model, a "directed-diffuse" microfacet model, with perfectly diffuse (rather than specular) microfacets.[13]
Ashikhmin-Shirley model, allowing for anisotropic reflectance, along with a diffuse substrate under a specular surface.[14]
HTSG (He,Torrance,Sillion,Greenberg), a comprehensive physically based model.[15]
Fitted Lafortune model, a generalization of Phong with multiple specular lobes, and intended for parametric fits of measured data.[16]
Lebedev model for analytical-grid BRDF approximation.[17]

@charliemike

la differenza di angolazione della luce riflessa rispetto al fotografo, che stai tentando di simulare con la tua mappa di riflessione, è già calcolata dal motore di rendering Cycles (è fatto apposta).

E' già la seconda volta che lo dici, ma non riesco a capire cosa intendi esattamente. Forse che oltre alla mia mappa calcolata, anche Cycles fa i suoi di calcoli, quindi i calcoli vengono fatti due volte e la loro somma dà un risultato inattendibile?

Senza offesa: hai barato.

Di solito si bara per vincere, io avrei barato per ottenere un risultato diverso da quello che volevo dimostrare? Non hai esattamente un'alta considerazione di me... :hammer:

charliemike: Hai creato una zona ad alta riflessione e una a bassa, quando in realtà tutto il terreno si comporta con le stesse caratteristiche.

Ciò che mi interessa è che Aldrin sia colpito dalla giusta intensità di luce riflessa, quindi, come ho già spiegato, la mappa rappresenta l'intensità con cui viene riflessa la luce verso Aldrin.
Da questo punto di vista il terreno NON si comporta con le stesse caratteristiche. Oppure vuoi contestare l'esistenza della retroriflessione, uno dei punti fermi a cui erano arrivati nelle discussioni storiche e da cui siamo ripartiti?

kamiokande: Ti sei ricordato di moltiplicare la funzione per l'albedo normale? Il valore medio spettrale per il mare tranquillitatis è 0.062.

charliemike: Si è sempre detto che il terreno riflette il 7% della luce che riceve, ma con la tua mappa hai creato delle zone con riflessione quasi al 100% (bianco).

Mi ricordavo, ma l'ho volutamente ignorato.
Nella foto abbiamo:
1) lo sfondo, la cui immagine è prodotta da luce riflessa dal suolo;
2) i soggetti in primo piano, la cui immagine è prodotta da luce riflessa prima dal suolo e poi dai soggetti stessi.
In altre parole, TUTTA la foto (eccetto il cielo e qualche riflesso del sole sulle zampe) è prodotta da luce indiretta che è stata riflessa almeno una volta dal suolo.
Se moltiplico questa luce indiretta per una costante che ne riduce l'intensità, riduco la luminosità globale dell'immagine, ma per compensare devo aumentare l'esposizione e ritorno al punto di partenza.
Comunque appena posso ci provo e vediamo cosa viene fuori.

kamiokande: Però a questo punto sarebbe altamente improbabile che per un osservatore sul suolo lunare il terreno risulti uniformemente illuminato.

Guardandomi intorno il contrasto in generale deriva completamente dalle ombre. Guardando col sole alle spalle in fase zero un grigio molto chiaro, grigio chiaro... un alone intorno alla mia ombra, intorno all'ombra del mio casco. Poi, guardando lontano perpendicolarmente al sole, il contrasto diventa massimo, nel senso che il colore dell'area è ancora abbastanza chiaro. Guardando in direzione del sole, una maggiore quantità di area in ombra è rivolta verso di noi. Il colore generale dell'area è più scuro che perpendicolarmente al sole. Il contrasto non è così grande.
(Buzz Aldrin, dalla trascrizione delle comunicazioni di Apollo 11, ore 110:28)

@ Fabrizio70

Grazie per lo studio, ma se c'è solo l'abstract non ce ne facciamo molto.
Sarebbe utile un'altra tabella o ancora meglio una formula.

Sì, di quelle BRDF ne conosco alcune, perchè?