超级军网知乎：为啥相机才400万像素
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/29 10:42:37
http://www.zhihu.com/question/22284413/answer/20871784
感谢周世元的回答：
首先举几个例子：
发射年份 名称 CCD 分辨率
2011 Curiosity (rover) 1600×1200（192万像素）
2011 Juno (probe) 1600×1200（192万像素）
2006 New Horizons (probe) 1024×1024（100万像素）
2003 Opportunity (rover) 1024×2048（210万像素）
2003 Spirit (rover) 1024×2048（210万像素）
1997 Cassini-Huygens (probe) 1024×1024（100万像素）
(2000-11) Galileo (probe) 800×800（100-36万像素）
[ rover - 探测车 / probe - 空间探测器 ]
（说明一下，这些成像系统使用单色 CCD 配合各种滤色镜，可以获得比彩色 CCD 更多的数据）
为什么相机、甚至手机都可以做到上千万像素，而空间探测器里还要使用数百万像素分辨率的 CCD 呢？有以下几个原因：
太空中的环境很严酷，阳光直射的高温、背阴面的低温、真空、太阳和气体巨行星附近的强磁场、尤其是宇宙射线辐射，都对 CCD 的工作有巨大的影响，为太空探测器制造的 CCD 必须要在这样的条件下保证正常工作。
发射时的振动和加速度等也要考虑，CCD 的结构必须能够承受住发射的过程。
探测器里的 CCD 通常不仅可以采集可见光，也可以接收红外线或紫外线等，感光的波长范围更大。
探测器里的 CCD 是为科学目的所制，其响应曲线必须保证精确及稳定，不像数码相机，不同牌子的成像效果可以相差甚远。（比方说可以通过一颗卫星在图像中所占像素的数量来计算其体积，通过总亮度计算其亮度等）
在相同感光元件尺寸的前提下，分辨率越大，每个传感器的大小越小，则接收到的光线越弱，使得最终成像的噪声增强、动态范围、色彩还原等均减弱。（消费类相机和手机也同理，不是分辨率越大越好，要参考感光元件的尺寸）
探测器可以通过不同角度拍摄多张图片拼接得到高分辨率图片。（我们看到的很多太空摄影都是拼接图，比较著名的有 Hubble 拍的马头星云、Mariner 拍的水星等等）
数据的量不能过大，否则处理和回传都是问题（可以参考一下 Curiosity 火星车，它直接和地球联络的带宽是可怜的 32 kbit/s，所以它在 Mars Reconnaissance Orbiter 和 2001 Mars Odyssey 经过其上空时把数据传给它们，再由它们传回地球，它们之间联络的带宽分别为 2 Mbit/s 和 256 kbit/s，也不是很大）。
分辨率小，每个传感器的大小变大，会相应削弱抖动带来的误差。
最后吐槽一句：航天工程中的每一个细节都是经过精心计算和设计的，哪国航天局都不傻。
参考：
Wikipedia - Curiosity (rover) / Juno (spacecraft) / New Horizons / Opportunity (rover) / Spirit (rover) / Cassini-Huygens / Galileo (spacecraft) /
Quora - Why does my phone take better pictures than NASA probes?
好奇号是通过“火星侦察轨道器”（Mars Reconnaissance Orbiter, MRO）和“2001火星奥德赛”（2001 Mars Odyssey）两个轨道器来转发数据的，好奇号与MRO的通讯带宽有2Mb/s，与Odyssey只有256kb/s（注意以上单位里用的是bit不是Byte，进制是1000不是1024）；MRO与地球之间的带宽有6Mb/s，Odyssey还要窄得多，每次与火星车通讯后要花20个小时才能把数据全部转发回地球。而在一天之内，每个轨道器又只有两次掠过好奇号头顶与之通信的机会，每次时长只有8分钟，只能传回数百M的数据。http://www.zhihu.com/question/22284413/answer/20871784
感谢周世元的回答：
首先举几个例子：
发射年份 名称 CCD 分辨率
2011 Curiosity (rover) 1600×1200（192万像素）
2011 Juno (probe) 1600×1200（192万像素）
2006 New Horizons (probe) 1024×1024（100万像素）
2003 Opportunity (rover) 1024×2048（210万像素）
2003 Spirit (rover) 1024×2048（210万像素）
1997 Cassini-Huygens (probe) 1024×1024（100万像素）
(2000-11) Galileo (probe) 800×800（100-36万像素）
[ rover - 探测车 / probe - 空间探测器 ]
（说明一下，这些成像系统使用单色 CCD 配合各种滤色镜，可以获得比彩色 CCD 更多的数据）
为什么相机、甚至手机都可以做到上千万像素，而空间探测器里还要使用数百万像素分辨率的 CCD 呢？有以下几个原因：
太空中的环境很严酷，阳光直射的高温、背阴面的低温、真空、太阳和气体巨行星附近的强磁场、尤其是宇宙射线辐射，都对 CCD 的工作有巨大的影响，为太空探测器制造的 CCD 必须要在这样的条件下保证正常工作。
发射时的振动和加速度等也要考虑，CCD 的结构必须能够承受住发射的过程。
探测器里的 CCD 通常不仅可以采集可见光，也可以接收红外线或紫外线等，感光的波长范围更大。
探测器里的 CCD 是为科学目的所制，其响应曲线必须保证精确及稳定，不像数码相机，不同牌子的成像效果可以相差甚远。（比方说可以通过一颗卫星在图像中所占像素的数量来计算其体积，通过总亮度计算其亮度等）
在相同感光元件尺寸的前提下，分辨率越大，每个传感器的大小越小，则接收到的光线越弱，使得最终成像的噪声增强、动态范围、色彩还原等均减弱。（消费类相机和手机也同理，不是分辨率越大越好，要参考感光元件的尺寸）
探测器可以通过不同角度拍摄多张图片拼接得到高分辨率图片。（我们看到的很多太空摄影都是拼接图，比较著名的有 Hubble 拍的马头星云、Mariner 拍的水星等等）
数据的量不能过大，否则处理和回传都是问题（可以参考一下 Curiosity 火星车，它直接和地球联络的带宽是可怜的 32 kbit/s，所以它在 Mars Reconnaissance Orbiter 和 2001 Mars Odyssey 经过其上空时把数据传给它们，再由它们传回地球，它们之间联络的带宽分别为 2 Mbit/s 和 256 kbit/s，也不是很大）。
分辨率小，每个传感器的大小变大，会相应削弱抖动带来的误差。
最后吐槽一句：航天工程中的每一个细节都是经过精心计算和设计的，哪国航天局都不傻。
参考：
Wikipedia - Curiosity (rover) / Juno (spacecraft) / New Horizons / Opportunity (rover) / Spirit (rover) / Cassini-Huygens / Galileo (spacecraft) /
Quora - Why does my phone take better pictures than NASA probes?
好奇号是通过“火星侦察轨道器”（Mars Reconnaissance Orbiter, MRO）和“2001火星奥德赛”（2001 Mars Odyssey）两个轨道器来转发数据的，好奇号与MRO的通讯带宽有2Mb/s，与Odyssey只有256kb/s（注意以上单位里用的是bit不是Byte，进制是1000不是1024）；MRO与地球之间的带宽有6Mb/s，Odyssey还要窄得多，每次与火星车通讯后要花20个小时才能把数据全部转发回地球。而在一天之内，每个轨道器又只有两次掠过好奇号头顶与之通信的机会，每次时长只有8分钟，只能传回数百M的数据。
感谢周世元的回答：
首先举几个例子：
发射年份 名称 CCD 分辨率
2011 Curiosity (rover) 1600×1200（192万像素）
2011 Juno (probe) 1600×1200（192万像素）
2006 New Horizons (probe) 1024×1024（100万像素）
2003 Opportunity (rover) 1024×2048（210万像素）
2003 Spirit (rover) 1024×2048（210万像素）
1997 Cassini-Huygens (probe) 1024×1024（100万像素）
(2000-11) Galileo (probe) 800×800（100-36万像素）
[ rover - 探测车 / probe - 空间探测器 ]
（说明一下，这些成像系统使用单色 CCD 配合各种滤色镜，可以获得比彩色 CCD 更多的数据）
为什么相机、甚至手机都可以做到上千万像素，而空间探测器里还要使用数百万像素分辨率的 CCD 呢？有以下几个原因：
太空中的环境很严酷，阳光直射的高温、背阴面的低温、真空、太阳和气体巨行星附近的强磁场、尤其是宇宙射线辐射，都对 CCD 的工作有巨大的影响，为太空探测器制造的 CCD 必须要在这样的条件下保证正常工作。
发射时的振动和加速度等也要考虑，CCD 的结构必须能够承受住发射的过程。
探测器里的 CCD 通常不仅可以采集可见光，也可以接收红外线或紫外线等，感光的波长范围更大。
探测器里的 CCD 是为科学目的所制，其响应曲线必须保证精确及稳定，不像数码相机，不同牌子的成像效果可以相差甚远。（比方说可以通过一颗卫星在图像中所占像素的数量来计算其体积，通过总亮度计算其亮度等）
在相同感光元件尺寸的前提下，分辨率越大，每个传感器的大小越小，则接收到的光线越弱，使得最终成像的噪声增强、动态范围、色彩还原等均减弱。（消费类相机和手机也同理，不是分辨率越大越好，要参考感光元件的尺寸）
探测器可以通过不同角度拍摄多张图片拼接得到高分辨率图片。（我们看到的很多太空摄影都是拼接图，比较著名的有 Hubble 拍的马头星云、Mariner 拍的水星等等）
数据的量不能过大，否则处理和回传都是问题（可以参考一下 Curiosity 火星车，它直接和地球联络的带宽是可怜的 32 kbit/s，所以它在 Mars Reconnaissance Orbiter 和 2001 Mars Odyssey 经过其上空时把数据传给它们，再由它们传回地球，它们之间联络的带宽分别为 2 Mbit/s 和 256 kbit/s，也不是很大）。
分辨率小，每个传感器的大小变大，会相应削弱抖动带来的误差。
最后吐槽一句：航天工程中的每一个细节都是经过精心计算和设计的，哪国航天局都不傻。
参考：
Wikipedia - Curiosity (rover) / Juno (spacecraft) / New Horizons / Opportunity (rover) / Spirit (rover) / Cassini-Huygens / Galileo (spacecraft) /
Quora - Why does my phone take better pictures than NASA probes?
好奇号是通过“火星侦察轨道器”（Mars Reconnaissance Orbiter, MRO）和“2001火星奥德赛”（2001 Mars Odyssey）两个轨道器来转发数据的，好奇号与MRO的通讯带宽有2Mb/s，与Odyssey只有256kb/s（注意以上单位里用的是bit不是Byte，进制是1000不是1024）；MRO与地球之间的带宽有6Mb/s，Odyssey还要窄得多，每次与火星车通讯后要花20个小时才能把数据全部转发回地球。而在一天之内，每个轨道器又只有两次掠过好奇号头顶与之通信的机会，每次时长只有8分钟，只能传回数百M的数据。http://www.zhihu.com/question/22284413/answer/20871784
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首先举几个例子：
发射年份 名称 CCD 分辨率
2011 Curiosity (rover) 1600×1200（192万像素）
2011 Juno (probe) 1600×1200（192万像素）
2006 New Horizons (probe) 1024×1024（100万像素）
2003 Opportunity (rover) 1024×2048（210万像素）
2003 Spirit (rover) 1024×2048（210万像素）
1997 Cassini-Huygens (probe) 1024×1024（100万像素）
(2000-11) Galileo (probe) 800×800（100-36万像素）
[ rover - 探测车 / probe - 空间探测器 ]
（说明一下，这些成像系统使用单色 CCD 配合各种滤色镜，可以获得比彩色 CCD 更多的数据）
为什么相机、甚至手机都可以做到上千万像素，而空间探测器里还要使用数百万像素分辨率的 CCD 呢？有以下几个原因：
太空中的环境很严酷，阳光直射的高温、背阴面的低温、真空、太阳和气体巨行星附近的强磁场、尤其是宇宙射线辐射，都对 CCD 的工作有巨大的影响，为太空探测器制造的 CCD 必须要在这样的条件下保证正常工作。
发射时的振动和加速度等也要考虑，CCD 的结构必须能够承受住发射的过程。
探测器里的 CCD 通常不仅可以采集可见光，也可以接收红外线或紫外线等，感光的波长范围更大。
探测器里的 CCD 是为科学目的所制，其响应曲线必须保证精确及稳定，不像数码相机，不同牌子的成像效果可以相差甚远。（比方说可以通过一颗卫星在图像中所占像素的数量来计算其体积，通过总亮度计算其亮度等）
在相同感光元件尺寸的前提下，分辨率越大，每个传感器的大小越小，则接收到的光线越弱，使得最终成像的噪声增强、动态范围、色彩还原等均减弱。（消费类相机和手机也同理，不是分辨率越大越好，要参考感光元件的尺寸）
探测器可以通过不同角度拍摄多张图片拼接得到高分辨率图片。（我们看到的很多太空摄影都是拼接图，比较著名的有 Hubble 拍的马头星云、Mariner 拍的水星等等）
数据的量不能过大，否则处理和回传都是问题（可以参考一下 Curiosity 火星车，它直接和地球联络的带宽是可怜的 32 kbit/s，所以它在 Mars Reconnaissance Orbiter 和 2001 Mars Odyssey 经过其上空时把数据传给它们，再由它们传回地球，它们之间联络的带宽分别为 2 Mbit/s 和 256 kbit/s，也不是很大）。
分辨率小，每个传感器的大小变大，会相应削弱抖动带来的误差。
最后吐槽一句：航天工程中的每一个细节都是经过精心计算和设计的，哪国航天局都不傻。
参考：
Wikipedia - Curiosity (rover) / Juno (spacecraft) / New Horizons / Opportunity (rover) / Spirit (rover) / Cassini-Huygens / Galileo (spacecraft) /
Quora - Why does my phone take better pictures than NASA probes?
好奇号是通过“火星侦察轨道器”（Mars Reconnaissance Orbiter, MRO）和“2001火星奥德赛”（2001 Mars Odyssey）两个轨道器来转发数据的，好奇号与MRO的通讯带宽有2Mb/s，与Odyssey只有256kb/s（注意以上单位里用的是bit不是Byte，进制是1000不是1024）；MRO与地球之间的带宽有6Mb/s，Odyssey还要窄得多，每次与火星车通讯后要花20个小时才能把数据全部转发回地球。而在一天之内，每个轨道器又只有两次掠过好奇号头顶与之通信的机会，每次时长只有8分钟，只能传回数百M的数据。
受教，航天的特殊环境和要求和民品是没法比的！