Le caratteristiche di luminosità della superficie lunare

Ciao doktorenko!

Non mi è molto chiaro :question: , se il soggetto inquadrato è la semisfera in primo piano, non capisco cosa sia l'ombra in basso e soprattutto da cosa dipenda la zona chiara alla base della sfera.

Il soggetto è una sfera di materiale perfettamente riflettente, ripresa in controluce (fonte luminosa alle spalle); l'ombra quindi è quella della sfera stessa. La zona chiara (mi riferisco a quella riflessa come in uno specchio dalla sfera) dipende dalle caratteristiche del materiale del suolo, ricavate dalla tabella di Scevcenco (traslittero all'italiana). Pensavo di aprire una nuova discussione dove spiego tutti i passaggi che occorrono per produrre l'immagine.

Alla fine ci sono arrivato :down: globalmente il risultato mi sembra coerente con la scena da te descritta.
Al momento l'unico contributo che ti posso dare, se può servire, è replicare la scena in mitsuba o pbrt per poi compararne il risultato a quanto da te ricavato. Per il suolo posso usare un bsdf che replica l'indicatrice di Shevchenko. Ho anche il libro



in pdf che credo ti possa tornare utile. Fammi sapere.

Ti volevo appunto chiedere se potevi replicare l'immagine con mitsuba; la scena è formata da:

1) una sfera perfettamente riflettente
2) una sfera per il suolo (materiale Sc.)
3) una fonte di luce a 30 gradi di elevazione, alle spalle della prima sfera.

Stai seguendo l'altra discussione? sai programmare in Cuda/OpenCL?

Non ho esperienza ne con CUDA ne con OpenCL, comunque sto seguendo l'altra discussione. Vedo che usi molto il reshape per creare vettori colonna, c'è un motivo particolare o è semplicemente dovuto a prodotti matriciali che arriveranno in seguito? Se è solo una questione algebrica non ce n'è bisogno, puoi tranquillamente definire i vettori come np.array([x,y,z]) senza reshape, perché matmul() ritorna il valore corretto ed in più cross() non necessita del parametro axis.

Ho fatto il rendering usando pbrt, che per scene semplici è decisamente più immediato da usare di mitsuba. Questo è il risultato con una sfera poggiata su superficie sferica



e questa su una superficie piana



cambia solo la forma dell'ombra. Purtroppo non si può ingrandire più di tanto la superficie sferica perché intervengono errori, probabilmente numerici, che producono distorsioni e discontinuità nelle ombre, e quindi non si riesce ad avere un rapporto di scala identico a quello che avresti sulla Luna. Direi che mi pare decisamente consistente con quanto da te prodotto :ok: .

Qui di seguito trovi il file di testo che descrive la scena da usare con pbrt3, l'indicatrice di Shevchenko la trovi, insieme alle altre da me create in base ai lavori di Hapke, su

github.com/kamiokande79/ASBP/tree/master/Materials/moonsoil

sia in formato merl (binary) che in formato layerlab (bsdf), che è degli stessi autori di pbrt. Il formato merl lo puoi vedere anche in 3D con BRDF Explorer .

Vedo che usi molto il reshape per creare vettori colonna, c'è un motivo particolare o è semplicemente dovuto a prodotti matriciali che arriveranno in seguito?

Avevo fatto delle prove e questa disposizione mi sembrava più veloce; provo a riscrivere il programma per vedere se in effetti è più rapido in questo modo. Per quanto riguarda l'immagine prodotta, anche tu usi valori precalcolati? li hai ricavati dalla stessa mia tabella (cioè quella di Sc.)?

Sì, sono i valori pubblicati qui

adsabs.harvard.edu/full/1979SvA....23..741S

moltiplicati per le componenti colore ricavate dallo spettro dei campioni di regolite 10084

www.planetary.brown.edu/relabdocs/LSCCsoil.html

in modo da avere un albedo normale del 9% (che è l'albedo incrementato a causa dell'effetto dei gas emessi del motore del modulo di discesa).

Puoi provare ora con una sfera di materiale lambertiano? devo verificare se il risultato del mio programma e` corretto:



alcuni punti della sfera nell`immagine sono anche 3 volte piu` luminosi rispetto allo sfondo; bisogna dire per chiarezza che, nelle foto lunari controverse, i soggetti in controluce sono molto piu` immersi nell`ombra rispetto a queste prime prove che sto facendo.

Questa è la replica della tua immagine (la sfer è ora di un materiale perfettamente lambertiano di colore bianco)



La differenza tra soggetto e suolo è meno marcata rispetto all'immagine da te generata. Il problema però non è tanto e solo la differenza suolo e oggetti in ombra, ma sono la totalità dei fenomeni, Con una funzione brdf come quella di Shevchenko, ovvero con un marcato backscattering, la luminosità del suolo va scemando molto velocemente nella direzione opposta a quella di illuminazione, quindi occorre valutare anche questo aspetto. Nelle foto lunari i fall-off del suolo sono molto meno accentuati, e quindi anche il backscattering lo è.

Poi se aggiungiamo altri oggetti alla scena e ruotiamo la visuale,osservando la stessa scena di lato,



si vede come le cose cambino completamente: la parte in ombra della sfera ha una luminosità di circa la metà del suolo e la sfera più piccola, che giace nell'ombra della sfera più grande (sempre lambertiana di colore bianco), è quasi quattro volte più scura del suolo.

Vorrei quindi ribadire la mia conclusione da tutti questi studi che forse è rimasta nascosta nel thread: anche se si riesce a riprodurre alcuni fenomeni, tipo il back scattering, comunque non si riescono a giustificare le foto delle missioni Apollo; per esempio anche se in alcune condizioni la parte in ombra del soggetto può essere più luminosa del suolo, il comportamento del suolo diviene però molto diverso da quello che si vede nelle foto Apollo. Il fatto che la visibilità del suolo avrebbe dovuto essere di pochi metri a causa del back scattering era stato previsto anche dai tecnici NASA, fatto che però non è presente nelle foto. Se riduco il back scattering posso "aggiustare" il suolo ma "rompo" i soggetti. Usando poi i dati più recenti della sonda LRO comunque il risultato è lo stesso, non si riesce a replicare le foto neanche considerando un comportamento del suolo lunare fisicamente consistente.

La differenza tra soggetto e suolo è meno marcata rispetto all'immagine da te generata.

Era una primissima prova; infatti c`erano tre errori:

1) non avevo calcolato la luce diretta (lo spicchio illuminato: ininfluente)
[strike]2) non avevo pesato per il coseno (!)[/strike]
3) il (non)contributo del suolo in ombra non veniva calcolato correttamente

*non e` necessario perche` i campioni sono gia` distribuiti secondo il coseno

dopo queste correzioni, le due elaborazioni mi sembrano molto simili (ho reso la tua in falsi colori).


Forse cambia l`inquadratura (la mia camera punta direttamente l`asse Z).

Se mi dici le dimensioni e le posizioni delle sfere (e della camera, compreso l`orientamento), provo a replicare la seconda immagine.

P.s.
sei sicuro che il materiale della sfera sia perfettamente lambertiano? non e` che 'matte' indichi piuttosto un modello tipo Oren-Nayar?

Direi che ora i risultati si parlano. Ponendo la telecamera ad una altezza pari al centro della sfera e puntando la visuale verso il centro della sfera ottengo questo



Il materiale "matte" è di default lambertiano (sigma=0) , comunque ho verificato e si comporta come deve. C'era comunque un piccolo errore nell'inclinazione della sorgente luminosa, che ora ho corretto. La sfera è di raggio unitario e posizionata nell'origine, la sfera più piccola ha raggio 0.2 ed è posta ad una distanza di 1.3 dall'origine.

Qui con la telecamera di fronte



qui con la telecamera di lato

Ho provato a replicare l`immagine laterale, con alcune semplificazioni (la sfera piccola non riceve la luce indiretta di quella grande; la sfera grande non illumina la zona davanti a se`, ma solamente quella dietro)

considerazioni:

1) la resa della sfera grande e` molto simile
2) nella mia immagine, la sfera piccola riceve meno luce dalla regolite
3) la mia regolite in ombra riceve piu` luce dalla sfera grande
4) non mi convince la resa del mio orizzonte

Prova con disposizione simile alla foto A11-5866 (dati non verificati):


(nell`originale il Sole dovrebbe essere a circa 0°: non potendo pero` girare la camera, ho ruotato tutto il resto)

Non riesco a farmi tornare la tua esatta inquadratura, mi daresti un punto nello spazio verso il quale la telecamera punta in modo da definire il vettore direzione? Nel frattempo ho fatto un rendering con il modello ASBP con il modello di suolo di Shevchenko



e con il modello di suolo ricavato dalla sonda LRO (che dovrebbe essere quello più attendibile)

La camera, per motivi di semplicita`, non puo` essere orientata; percio` punta direttamente l`asse z (vettore 0,0,1).

Secondo i miei vecchi calcoli, che non ho verificato, la camera e il Sole dovrebbero formare un angolo di 40 gradi; il Sole essere a 12.5 gradi di elevazione; la camera puntare in alto di 10 gradi (supponendo che il ML sia atterrato in "bolla").

In questo momento sto cercando di orientare la camera, per poter simulare questa immagine (11-5862):

Ho aggiunto la possibilita` di orientare la camera e il supporto per forme piu` complesse.

Nell`immagine seguente, usando la convenzione della bussola:

1) il Sole e` a Est (90 gradi),
2) la camera punta a ENE (60 gradi)
3) la camera e` inclinata di 22 gradi rispetto all`orizzonte

la sfera riflette l`85% della luce che riceve

Per semplicita` non ho illuminato il modulo: nella seconda immagine si puo` vedere la forma semplificata utilizzata nella simulazione.

Ohibò! Aldrin illuminato in controluce senza pannelli! Fate sparire queste immagini prima che il capo le scopra!

E ditegli di rispondere alle domande di Chiaro&Semplice:

1) se si suppone che le foto della discesa di Aldrin siano state fatte con i pannelli, e considerato che Aldrin scendendo diventa meno luminoso, questi pannelli erano a luce riflessa o a luce diffusa? E se erano a luce riflessa perché non hanno generato ombre?
2) In che posizione (di fianco, dietro, sotto al Lem) erano stati collocati i pannelli, a che distanza e che dimensioni avevano?
3) Perché il retro del lem risulta illuminato anche in una foto dove sicuramente non ci sono pannelli retroilluminanti, e si vede anche l’astronauta con la sua tuta ben visibile?

D. Bunker ha scritto: _{Ohibò! Aldrin illuminato in controluce senza pannelli! Fate sparire queste immagini prima che il capo le scopra!}

Abbiamo un aggancio in parlamento, forse lui riuscirà a combinare qualcosa.

Prova con modello dell`astronauta:



nell`originale lo zaino e` piu` illuminato nella parte superiore, ma potrebbe essere dovuto alla luce riflessa dal modulo lunare (che qui non ho calcolato).

Nell`altra discussione pubblichero` il codice per l`elaborazione di queste immagini.

Piccolo Off Topic:

bgr.com/2020/09/25/moon-radiation-explor...gr-partner=flipboard

La domanda è la seguente: ora tutti i famigerati campioni di suolo lunare verranno bollati come radioattivi?