torstai 20. elokuuta 2020

Maailmankatu

 

Erkki Salomaa: Sarajevo, Bosnia-Herzegovina, 2012

Laterna Magicassa oli – ja meni – mielenkiintoinen näyttely Erkki Salomaa: Maailmankatu. Ei tullut käytyä monesta muustakin syystä kuin koronan pelosta. Tosin tappio ei ollut korvaamaton, koska sain lahjaksi kuvista tehdyn opuksen. Itse asiassa katselen valokuvia paljon mieluummin kotona valokuvakirjasta tai netistä kuin patsastelen valokuvanäyttelyssä. Kotona kuviin voi aina palata ja katsoa yhtä kuvaa sohvalla maaten niin pitkään kuin huvittaa. Näyttelyissä olin pyrkinyt käymään vain silloin, kun tekijä on ollut itse paikalla kertomassa kuvistaan. 

Maailmankatu on kaiken puolin pätevä katukuvauskirja. Sen lisäksi siinä on Hanna Weseliuksen hieno esipuhe. Suomeksi edelliset virkkeet tarkoittava sitä, että Salomaan käsitys katukuvauksesta ja  Weseliuksen valokuvauksesta, erityisesti katukuvauksesta on nähdyn ja luetun perusteella samat kuin minulla.  Vahva ostosuositus valokuvauksen harrastajille.

Erkki Salomaa: Funchal, 2015

Katukuvauksen suurimpia haasteita katsojaa ajatellen on se, että katsojalta puuttuu kuvan ottamistilanteeseen liittyvä tunnekokemus. Usein vielä paikat ja henkilöt ovat katsojalle täysin vieraita. Kosketuspintaa kuvaan on monesti varsin niukasti. Kaikki on revittävä irti itse kuvasta ja lähes pelkästään siitä. 

Muistan vieläkin hyvin katkerana muistona omilta valokuvauksen opiskeluajoiltani arvioijan kommentin, kun kerroin innoissani kuvan ottamiseen liittyneitä tunnelmia. Se kuului kaikessa lakoonisuudessaan: "Miten se näkyy kuvassa?". Sittemmin olen käyttänyt sitä useaankin kertaan, kun kuvaajat ovat kysyneet minulta arvioita kuvistaan pitkän ja vuolaan johdannon kera. Keskustelu on yleensä päättynyt siihen. 

Todettakoon tässä nyt vielä varmuuden vuoksi, että Erkki Salomaan kuvista välittyy ainakin minulle kuvissa vallitseva tunnelma. Niitä katsellessaan ei tunne myötähäpeää kuvaajaa kohtaan. Ne täyttävät hyvin katukuvauksen yhden keskeisen kriteerin, ratkaisevan hetken. 


Laterna Magica - Näyttelyt





sunnuntai 16. elokuuta 2020

Barysentri

Kuvakaappaus HS:n artikkelista

Lehtijutussa otsikon tarkoitus ei ole aina kertoa artikkelin keskeisestä sisällöstä, vaan houkutella lukijaa tarttumaan siihen. Tietämättä tämän taustoista sen enempää, omakohtainen kokemus on sellainen, että otsikko on usein eri henkilön laatima kuin itse artikkeli.


Hesarissa 7.7.2020 ollut artikkeli aurinkokunnan barysentrin eli massakeskipisteen (mkp) tarkasta määrittämisestä herätti vilkasta polemiikkia vanhojen fysiikan opettajien keskustelupalstalla. Juttu siis herätti kiinnostusta, mikä lienee hyvän lehtijutun tai ainakin aiheenvalinnan tarkoituskin. Artikkeli ei ollut toimituksen omaa tuotantoa, vaan pääosin käännetty alan julkaisuista. Ainakin tämä näyttää olleen yhtenä lähteenä, sen verran yhtenäisyyttä on sen ja Hesarin tekstien välillä

Itse julkaisu löytyy täältä. On selvää, että tiedetoimittaja, jolla on journalistinen, mutta ei fyysikon tai tähtitieteilijän koulutus takanaan, ei pysty oikein hyödyntämään alkuperäistä lähdettä. Ei ainakaan kaikilta osin. 

Valitettavasti toisen käden lähteissä olevat virheet ja epämääräisyydet tuppaavat siirtymään, kuten tässäkin on käynyt. Otan yhden esimerkiksi.

Ote yllä olevassa lehdessä

“Therefore, the precise gravitational centre (or barycentre) of the Solar System is not smack-bang in the middle of the Sun, but somewhere closer to its surface, just outside it.” 

Sama Hesarissa

"Aurinkokunnan tarkka painovoimien keskipiste ei ole lähellä valtavan Auringon ydintä. Sen paikka on juuri ja juuri Auringon pinnan ulkopuolelle."

Painovoimien keskipiste ei ole mielekäs fysikaalinen käsite. Homogeenisessa painovoimakentässä, kuten maapallon pinnalla olevien kappaleiden massakeskipiste ja painopiste ovat sama asia, mutta aurinkokunnassa tilanne on toinen. Jonkinlaisena ”painovoimien keskipisteenä” voisi pitää paikkaa, jossa aurinkokunnan kappaleiden, Auringon, planeettojen ja muun roinan painovoimien summa tässä pisteessä olevaan kappaleeseen on nolla. 

Joka tapauksella "painovoimien keskipiste" on eri asia kuin massakeskipiste.  Esimerkiksi Maan ja Kuun massakeskipiste, joka kiitos amerikkalaisten Kuuhun viemän etäisyysmittauspeilin tunnetaan hyvin tarkasti, on Maan sisällä.”Painovoimien keskipiste” sen sijaan on lähellä Kuuta, noin 350 000 km:n päässä Maan keskipisteestä. Todettakoon sivuhuomautuksena, että se on eri asia kuin Lagrangen pisteet , joilla on merkitystä mm. sellaisten satelliittien suhteen, joiden on tarkoitus pysyä paikoillaan avaruudessa.


Kaavakuva Maan ja Kuun barisentristä r ja "painovoimien keskipisteestä d, kumpikin mitattuna maapallon keskipisteestä. Maan ja Kuun keskipisteiden etäisyys on a. M ja m ovat taivaankappaleiden kappaleiden massat. r ja d ovat laskettavissa seuraavista yksinkertaisista yhtälöistä. Jätän laskemisen lukijan iloksi.



Aurinkokunnan massakeskipisteen paikka Aurinkoon nähden vaihtelee. Se on joskus lähellä Auringon keskipistettä, mutta välillä yli Auringon säteen päässä Auringon kehän ulkopuolella. Kuvassa massakeskipisteen rata Auringon suhteen noin 50 vuoden ajalta. ”Sen paikka on juuri ja juuri Auringon pinnan ulkopuolella” olisi vaatinut yhden tarkentavan sanan lisää, jotta lause olisi ollut paremmin ymmärrettävä tässä kontekstissa. "Sen keskimääräinen paikka on juuri ja juuri Auringon pinnan ulkopuolella."

Se, että aurinkokunnan mkp ja Auringon keskipiste poikkeavat toisistaan ja niiden välinen etäisyys vaihtelee, ei ole uutinen. Se on ollut tunnettu fakta jo vuosisatojen ajan. Kadunmies tulee tuskin koskaan pohtineeksi tätä seikkaa. Se kun ei tunnu arkisissa askareissa millään tavalla. Miksi sitten hurrata tulokselle, jonka mukaan aurinkokunnan massakeskipiste olisi saatu laskennallisesti selville 100 m:n tarkkuudella?

Syy on se, että monet astronomiset mittaukset pitää kiinnittää inertiaalikoordinaatistoon, jossa kappaleella on kiihtyvyyttä vain, jos siihen kohdistuu nettovoimia. Inertiaalikoordinaatisto on joko paikoillaan tai liikkuu tasaisella nopeudella. Auringon keskipisteeseen kiinnitetty koordinaatisto ei toteuta tätä ehtoa, mutta Aurinkokunnan massakeskipisteeseen sidottu koordinaatisto toteuttaa.  

Painovoima-aaltojen pitäisi teorian mukaan vaikuttaa pulsarien lähettämien pulssien havaittuun taajuuteen. Havaituilta taajuuseroilta putoaa tietyllä tavalla pohja pois, ellei niitä ole mitattu inertiakoordinaatistossa. Siksi aurinkokunnan mkp:n keskipisteen tarkan sijainnin tietäminen on tärkeää. Vasta sen koordinaatiston suhteen tehdyt mittaukset kertovat todelliset erot pulsarien taajuuksien poikkeamissa. Mitä tarkemmin tämä piste pystytään laskemaan, sitä tarkemmin pystytään sen avulla mittaamaan aikaan ja paikkaan liittyviä astronomisia suureita.  Ylläoleva kaavakuva antaa siinä mielessä väärän mielikuvan tilanteesta, että siinä on kuvattu Aurinko paikallaan olevana kappaleena ja massakeskipisten liikkuu sen suhteen. Inertiaalikoordinaatistossa mkp on paikoillaan ja aurinkokunnan kappaleet Aurinko itse mukaanlukien liikkuvat mkp:n suhteen.

Kyse on nimenomaan mkp:n paikan laskemisesta. Aurinkokunnan mkp inertiaalikoordinaatiston keskipisteenä on laskennallinen abstraktio, sen paikkaa ei voi mitata. Siksi tässä kohtaa Hesarin yksi artikkelin  lause iskeekin fyysikon silmin tekstiä luettaessa pahasti näpeille: ”AURINKOKUNNAN keskipisteen mittauksessa”. 

Ainakin minun kouluaikana ainekirjoituksen synneistä pahimpiin kuului tautologia. Tautologian saastuttamasta aineesta oli turha odottaa kiitettävää arvosanaa. Ehkä juuri siksi toimittajat pyrkivät välttämään tautologiaa kuin ruttoa. Väliin seurauksena vain voi olla, että käytetään synonyymeina ilmaisuja, jotka eivät olekaan sitä. Kuten laskeminen ja mittaaminen.

Tutkimusraportin alla olevassa tiivistelmässä itse asiassa on kerrottu kaikki oleelliset seikat siitä, mistä tässä on oikein kysymys. Miten näistä faktoista kasaa suurta yleisöä kiinnostavan tiedejutun, on toinen asia. Kun jo pelkästään sen perusasian tietäminen, että pulssien epäsäännöllisyyden tarkka mittaaminen vaatii inertiaalikoordinaatiston, tuskin kuuluu kovin monen Hesarin ”maallikkolukijan” yleissivistykseen. 

"Abstract

The regularity of pulsar emissions becomes apparent once we reference the pulses' times of arrivals to the inertial rest frame of the solar system. It follows that errors in the determination of Earth's position with respect to the solar system barycenter can appear as a time-correlated bias in pulsar-timing residual time series, affecting the searches for low-frequency gravitational waves performed with pulsar-timing arrays. Indeed, recent array data sets yield different gravitational-wave background upper limits and detection statistics when analyzed with different solar system ephemerides (taivaankappaleiden liikkeiden taulukko). Crucially, the ephemerides do not generally provide usable error representations."

Artikkelin varsinainen pihvi on siis siinä, että aurinkokunnan massakeskipiste on selvitetty laskemalla tilastomatemaattisin keinoin 100 metrin tarkkuudella taivaankappaleiden taulukoitujen liikkeiden avulla. Onko näin suureen tarkkuuteen todella päästy, se selviää vasta, kun tämän inertiakoordinaatiston avulla saadaan mittaustuloksia pulsareiden taajuuksien epäsäännöllisyyksistä. Niitä odoteltaessa tarkkuus on vain hypoteesi.

Tämän postauksen tarkoitus ei ole mitenkään irvailla tai besserwisseröidä Hesarin artikkelin suhteen, vaan esimerkin valossa tuoda esille, miten vaikeaa tehdä tiedejuttua, jossa toimittaja joutuu tasapainoilemaan syvällisen aiheen monimutkaisten faktojen, lukijoiden mielenkiinnon herättämisen ja tekstin yleistajuttavuuden kanssa. Aika usein vielä oman ymmärtämisensä äärirajoilla, jommalla kummalla puolella.  

Sekä Helsingin Sanomat että saman konsernin Tiede-lehti ovat minusta ansioituneita myös minun edustamani "kovien luonnontieteiden" kansantajuisessa uutisoinnissa.  Etenkin kun niiden herättämä yleinen mielenkiinto on sittenkin yleensä aika vähäistä. Mikäli jotain voi päätellä tämänkin artikkelin Hesarin sivuilla kirvoittaman keskustelun kommenttien määrästä ja keskustelun tasosta. Kiinnostus juuri tätä artikkelia kohtaan oli fysiikan opettajien keskutelupalstalla paljon suurempi. Edelleen mikäli jotain voi päätellä kommenttien määrästä ja keskustelun tasosta.

Itsekin artikkelia lukiessani tuskin olisin kiinnittänyt mitään huomiota näihin mainitsemiini asioihin, ellei entinen fysiikan opettajani professori Kaarle Kurki-Suonio olisi ottanut niitä esille kyseisellä fysiikan opettajien keskustelupalstalla. Kaarlen kommentit saivat minut kiinnostumaan aiheesta, joten siinä mielessä artikkeli puutteineen (tai ehkä juuri siksi) innosti minua ottamaan selvää jutun takana olevasta fysiikasta. Voiko tiedeartikkelilta lukijan suhteen enempää vaatia? Ei ainakaan minun kohdallani.

maanantai 20. heinäkuuta 2020

Näyttelykuvia säätämässä


Tarkoituksena on pitää entisellä kotipaikkakunnallani väritettyjen valokuvien näyttely ensi syksynä 2020. Idea on siis jotenkin sellainen, että miltä paikkakunta olisi näyttänyt viime vuosidan kahden ensimmäisen vuosikolmanneksen aikana värivalokuvissa, jos sellaisia olisi otettu. Toki niitä otettiin, mutta aika vähän. Suurin osa sen ajan kuvista on mustavalkoisia.

Vaikka värit eivät välttämättä ole kuvissa "oikeita", minulla on sama ongelma, kun digitaaliset kuvat muutetaan tulosteiksi. Miten saadaan kuvan värit ja sävyt tulosteissa samoiksi kuin ne ovat kuvaruudulla. Ihan tarkka toisto 1:1 ei ole edes periaatteessa mahdollista, koska kuvien syntytapa on erilainen. Kuvaruutu toimii additiivisella ja tuloste subtraktiivisella periaatteella.

Kuvaruudun kuvaa voidaan kuitenkin simuloida siten, että se on mahdollisimman paljon tulosteen kaltainen. Se tapahtuu ns. profiilin avulla, joka on jokaiselle tulostimelle omansa. Minä tulostan näyttelykuvani Color-Kolmiossa, jonka tulosteet ovat osoittautuneet minun tarpeisiini sopiviksi hinta/laatu-suhteen perusteella.

Color-Kolmion sivuilta voi käydä lataamassa heidän käyttämänsä tulostimen profiilin, jonka avulla voi Photoshop-ohjelman avulla arvioida kuvaruudulta, miltä itse tuloste tulee näyttämään. Kuvan väriarvoja ei siis muuteta profiilin mukaiseksi, vaan sen avulla voi simuloida tulostetta. Kuva lähetään tulostettavaksi sRGB-muodossa, josta on muodostunut tulostamisen standardi, vaikka se ei olekaan yhtä laaja väriavaruus kuin vaikka Adobe RGB.

Valitettavasti simulaation käyttö ei kuitenkaan ole aivan yksinkäsitteistä. Siinä on ainakin minulle liikaa valintoja, joiden suhteen minulla menee sormi suuhun. Mihin pitää laittaa pukki?



Simulaatiot ovat hieman erilaiset riippuen siitä, millaiset vaihtoehdot valitsee.

Silmä on varsin armelian värien suhteen ja hyväksyy mukisematta pienet poikkeamat, kunhan värit ovat jotenkin tolkulliset. Suurempi ongelma on yleensä sävyjen kanssa, siis akselilla tumma-vaalea. Kuvaruudut kun on usein säädetty siten, että niiden sekä kirkkaus että kontrasti on paljon suurempi kuin mitä tulostimet pystyvät tekemään. Tuloksena näkee väliin kuvia, jotka ovat varmaan olleet kuvaruudulla kirkkaita ja sävykkäitä, mutta tulosteena toivottoman tummia.

Minulla on vanha, mutta kohtuullisen laadukas ja aikoinaan kalibroitu näyttö. Sen värit ovat pitäneet minusta ihan hyvin, mutta koskaan ei voi olla varma, jos ei ole tulostetta vertailukuvana. Niinpä tilasin Color-Kolmiosta pari referenssiä, jotta voisin vertailla niitä kuvaruutukuvaan.

Miltä kuva näyttää, riippuu aivan oleellisesti katseluolosuhteista. Valon määrästä, väristä ja katseluympäristöstä. Työhuoneessani on kaksi osaa, joista toisessa on värilämpötilaltaan päivänvaloa vastaavat loistelamput. Toinen tila on sellainen, että voin työskennellä siinä hämärässä etenkin kuvia käsitellässäni.


Vasemmalla tuloste valaistuna, oikealla näkyy sama kuva kuvaruudulla. Silmin katsottuna näiden kuvien värit ja sävyt ovat lähempänä toisiaan kuin tässä kuvassa. Kamera "näkee" etenkin kuvaruudun kolmesta väristä koostuvan RGB-kuvan eri lailla kuin silmä.

Muissa näyttelytikoissa kuin varsinaisissa valokuvagallerioissa valaistus tuppaa olemaan vähän mitä milloinkin sattuu. Jostain pitää kuitenkin lähteä, joten oletin valaistusvoimakkuuden olevan samaa tasoa, mitä suositellaan tiloissa, joissa luetaan. Siis noin 500 luksia.



Vanha kunnon Lunasix valotusmittari on hyvä välinen valaistusvoimakkuuden mittaamiseen. Laitteen takana on taulukko, jolla mittarin antamat EV-arvot voidaan muuttaa lukseiksi. 


Saksalaisen normin mukaan EV-arvot muutetaan lukseiksi DIN 18 tai ASA 50 mukaan. Muuntotaulukosta näkee, että valaistusvoimakkuus mittauskohdassa on noin 500 luksia. Ei näiden arvojen kanssa ole niin millin tarkkaa, kunhan on sinne päin. Silmä korjaa.


Tulosteen valkoisen pinnan heijastavuus.



Tulosteen mustan pinnan heijastavuus on reilut 5 aukkoa pienempi kuin valkoisen pinnan. Se tarkoittaa sitä, että tulosteen sävyala on noin suuruusluokkaa 1:50. Valkoinen pinta heijastaa valoa 50 kertaa niin paljon kuin musta pinta. Kun kuvaruudulla suhde voi helposti olla jopa 1:1000, on aika selvää, että ollaan ihan eri tonteilla.  Tavanomaista tulostetta varten kuvaruudun dynamiikkaa pitää säätää sekä valon kirkkauden että kontrastin suhteen.





Kuvaruudun valoisuuden mittasin Photoshopin esikatselutilan ollessa päällä. Koska tulosteen sävyala on kapeampi kuin kuvaruudun, simulaatio kaventaa sitä sekä mustasta että valkoisesta päästä. Simulaatio siis alempana.




Valkoiselta kuvaruudulta tuli vähän vähemmän valoa kuin mitä heijastui tulosteen valkoiselta pinnalta.  Kuvan mustan osan mittaus antoi noin 5 aukkoa pienemmän tätä lukeman. Tästä päättelin, että kuvaruutuni on hieman laiskistunut sitten monen vuoden takaisen kalibroinnin. 


Nostin kirkkauden 40:stä 45:een ja kontrastin täyteen sataan prosenttiin. Värilämpötila sai olla entiset 6500 K, mikä on myös lamppujeni värilämpötila. Näillä toimenpiteillä kuvaruutukuvani ja tuloste olivat minun silmilleni hyvin samanlaiset. Se riittää minulle ja saa riittää muillekin niitä katsoville. 


Näytön luminanssin, eli "pinnan kirkkauden"  ohjearvo on 120 cd/m^2. Sen mittaamiseen pitäisi olla ihan omat mittalaitteensa, mutta valotusmittarilla saa suuruusluokkaa olevan arvon. EV-arvo 10 (100 ASA) heijastuvan valon metodilla (kupu pois) mitattuna vastaa kyseistä luminassin arvoa. Sama voidaan mitata kameralla. Kuvassa näkyy tätä vastaavat aika/aukko-yhdistelmät.

Minä käytän hieman himmeämpää monitoria. Kun työtilani on aika hämärä, luminassi-arvolla noin 90 
cd/m^2 olen saanut itseäni tyydyttäviä tuloksia tehdessäni kuvia painotuotteisiin.

Haluan vielä korostaa, että puhun vain omasta puolestani. Hienoja alasävyisiä taidekuvia tekeville minun speksini tuskin kelpaavat. Minun kuvani ovat arkisia käyttökuvia. Tulostuksen vaatimukset kannattaa mitoittaa tarpeiden mukaan. 





perjantai 22. toukokuuta 2020

Mv-kuvien värittämistä, osa 2

Lähtökohtana on mustavalkoinen valokuva. Negatiivi tai paperikopio pitään tietysti digitoida ensin. Puhelimen kännykälläkin se käy kotitarpeiksi. Tätä voi ruveta suoraan värittämään, mutta minä teen yleensä esivärityksen jollain netissä olevalla ohjelmalla. Niitä voi hakea hakusanalla "colorize".

Image Colorization API on osoittautunut varsin hyväksi. Ladataan mv-kuva ohjelman ohjeen mukaan. Tässä tapauksessa tulos on tällainen.


Ohjelma antaa väritetyn version, jonka pisin sivu on vain 800 pikseliä, mikä on yleensä selvästi vähemmän kuin alkuperäisen mv-kuvan sivun pituus pikseleinä. 

Ei haittaa.  Kuvankäsittelyllä asia hoituu. Sitä varten pitää olla kuitenkin kuvankäsittelyohjelma. Minä käytän Photoshoppia, mutta kaikki sellaiset ohjelmat, joissa voidaan käyttää tasoja, käyvät hyvin. Kuten vaikka ilmainen ohjelma Gimp. Tässä en ryhdy opettamaan kuvankäsittelyohjelmien käyttöä, vaan se oletaan osatuksi jollain tasolla.

Väritetyssä kuvassa on kaksi elementtiä. On väri ja on muodot. Väri on väritetyssä osassa ja muodot sen alla olevassa mv-kuvassa. Värikuva ja mv-kuva pitää saada päällekkäin, jossa värikuva on kuin läpinäkyvä kalvo mv-kuvan päällä.

Koska värikuva on vielä pienempi kuin mv-kuva, värikuvan koko on suurennettava samaksi kuin mv-kuvan. Sen jälkeen värikuva kopioidaan ja liitetään mv-kuvan päälle. Tässä on tärkeää, että mv-kuva on RGB-muodossa, vaikka se onkin mv-kuva tai oikeammin harmaasävykuva.




Kuvan tasorakenne. Alla mustavalkoinen kuva ja sen päällä juuri samankokoinen väriversio. Ylemmässä kuvassa vain ylempi taso on näkyvissä (silmä) ja alemmassa molemmat tasot ovat näkyvissä. Mv-kuva tuo kuvan yksityiskohdat esiin.


Sitten ruvetaan värittämää. Sitä varten luodaan vielä yksi taso,jonka tila on edelleen Color (Väri). Erikokoisella siveltimellä suditaan paletista väriä kuvaan. Tässä on väritetty paitaa siniseksi.

Jotkut tekevät useita väritasoja, joita voi sitten säätää tarpeen mukaan. Minä laitan yleensä samalle tasolle niin paljon kuin sinne vain mahtuu ja siten, että väritetyt kohteet ovat irrallisia. Tyylejä on monia.


Valittu värialue voidaan valita ja muuttaa sen väriarvoja monin eri tavoin. Tässä olen käyttänyt työkalua Sävy, värikylläisyys ja kirkkaus.


Kuvassa näkyy ylimmällä tasolla, miten kuvaan on laitettu väriä. Yleensä ihmisten ihot ja vaatteet joutuu värittämään uudestaan automaattivärityksen jäljiltä. Väritystaso on kuin maalarin paletti. Jos käyttää useita tasoja, ne kannattaa nimetä, muuten on kohta ihan sekaisin siitä, mitä on milläkin tasolla.



Lopullinen kuva. Kuvan laatu riippuu paljon myös siitä, miten tarkkaan ja paljon jaksaa hieroa yksityiskohtia. Tässä olen ollut aika laiskana sen suhteen.