черная дыра
Feb. 29th, 2020 11:46 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
sab123В ИЕЕЕшном журнале нпечатали статью про картинку черной дыры. Особенно Денису, который интересовался вопросами калибрации, наверное будет интересное чтение:
http://spectrum.ieee.org/blackhole-feb2020
Ну, и перескажу вкратце:
Во-первых, что бы там ни писали в fake news, это картинка не черной дыры, а ТЕНИ от черной дыры на фоне свечения позади нее. Но дыра эта посреди галактики, как так получается, что картинка не заслоняется телом галактики и прочим межзвездным газом? Для этого они выбрали для наблюдения длину волны, на которую все это хозяйство слабо влияет.
Для имитации очень большого телескопа они взяли несколько телескопов на поверхности Земли, получив в результате подобие телескопа размером с Землю. Но поскольку площадь собственно телескопов очень мелкая по сравнению с площадью сечения Земли, сигнал получается очень слабый. Его надо отфильтровывать от шума. Отфильтровали. Теперь чтобы получить единую картину, надо с большой точностью синхронизировать время наблюдения. Поставили высокоточные часы и синхронизировали их по GPS. Но это еще не все: на распространение этих волн влияет атмосфера Земли. Как ее толщина так и параметры - плотность и концентрация водяного пара. Поэтому параллельно наблюдениям поставили измерители состояния атмосферы и скорректировали данные на эти измерения. В статье про это подробно не говорится, но я про такое читал: наблюдают некий известный стабильный объект неподалеку и смотрят как меняется изображение.
Но тут еще пока ничего особо необычного нет. Теперь начинается самое интересное. После всех этих усилий телескоп размером в Землю дает изображение размером в 8 пикселей поперек (вот это световое пятно на картинке - это изначально 8 пикселей впоперек, а чернота вокруг - это то, что не попало в объектив). То есть даже не квадрат 8x8, а круг диаметром 8 пикселей. Хочется получить изображение с более высоким разрешением. Как? Земля у нас вращается и движется в пространстве. Поэтому если сделать не один снимок а много подряд, границы пикселей на этих снимках будут смещаться. Из разницы между снимками можно вытащить суб-пиксельную информацию и повысить разрешение, типа как из записи видеокамеры наблюдения вытащить номер машины с высоким разрешением.
Теперь специально для Дениса, в чем заключалась калибрация: для тестирования алгоритмов, они брали изображение известного объекта и имитировали движение по нему 8-пиксельной камеры. После чего на результат напускался алгоритм и смотрели, получится ли что-нибудь похожее на изначальный объект в высоком разрешении. Получилось. Я так понимаю, что аналогичные наборы использовались для тренировки. Алгоритмов использовали несколько.
В итоге они взяли изображения, полученные тремя алгоритмами (они получились похожие) и усреднили.
http://spectrum.ieee.org/blackhole-feb2020
Ну, и перескажу вкратце:
Во-первых, что бы там ни писали в fake news, это картинка не черной дыры, а ТЕНИ от черной дыры на фоне свечения позади нее. Но дыра эта посреди галактики, как так получается, что картинка не заслоняется телом галактики и прочим межзвездным газом? Для этого они выбрали для наблюдения длину волны, на которую все это хозяйство слабо влияет.
Для имитации очень большого телескопа они взяли несколько телескопов на поверхности Земли, получив в результате подобие телескопа размером с Землю. Но поскольку площадь собственно телескопов очень мелкая по сравнению с площадью сечения Земли, сигнал получается очень слабый. Его надо отфильтровывать от шума. Отфильтровали. Теперь чтобы получить единую картину, надо с большой точностью синхронизировать время наблюдения. Поставили высокоточные часы и синхронизировали их по GPS. Но это еще не все: на распространение этих волн влияет атмосфера Земли. Как ее толщина так и параметры - плотность и концентрация водяного пара. Поэтому параллельно наблюдениям поставили измерители состояния атмосферы и скорректировали данные на эти измерения. В статье про это подробно не говорится, но я про такое читал: наблюдают некий известный стабильный объект неподалеку и смотрят как меняется изображение.
Но тут еще пока ничего особо необычного нет. Теперь начинается самое интересное. После всех этих усилий телескоп размером в Землю дает изображение размером в 8 пикселей поперек (вот это световое пятно на картинке - это изначально 8 пикселей впоперек, а чернота вокруг - это то, что не попало в объектив). То есть даже не квадрат 8x8, а круг диаметром 8 пикселей. Хочется получить изображение с более высоким разрешением. Как? Земля у нас вращается и движется в пространстве. Поэтому если сделать не один снимок а много подряд, границы пикселей на этих снимках будут смещаться. Из разницы между снимками можно вытащить суб-пиксельную информацию и повысить разрешение, типа как из записи видеокамеры наблюдения вытащить номер машины с высоким разрешением.
Теперь специально для Дениса, в чем заключалась калибрация: для тестирования алгоритмов, они брали изображение известного объекта и имитировали движение по нему 8-пиксельной камеры. После чего на результат напускался алгоритм и смотрели, получится ли что-нибудь похожее на изначальный объект в высоком разрешении. Получилось. Я так понимаю, что аналогичные наборы использовались для тренировки. Алгоритмов использовали несколько.
В итоге они взяли изображения, полученные тремя алгоритмами (они получились похожие) и усреднили.
