如今手机配备多摄像头现象 ， 究其原因 ， 增加摄像头数量确实是提高照片画质的一大捷径 。 可以说每个镜头都有自己特定而单一的适用范围 ， 单个镜头难以同时在色彩还原、细节把控、视角宽幅等多个维度同时实现提升 。 看似简单粗暴的数量堆砌 ， 却能实现分工协作 ， 从而得到满意的成像效果 。
这个现象背后也揭示了一个问题——分辨率和视场角 ， 是摄影永恒的矛盾 ， 而讲究高精尖的天文成像 ， 更是将这个矛盾凸显到了极致 。 为了完成任务需要 ， 大部分的火星环绕探测器均搭载了两种类型的相机 ， 常见的方案是多光谱成像+全色成像 。
以天问一号环绕器为例 ， 它搭载了一台多光谱CCD相机和一台全色面阵CMOS相机 。 天问一号环绕器搭载的两台相机参数对比多光谱CCD相机也就是高分辨率相机 ， 配置了全色（灰）、彩色（红绿蓝）与近红外五个成像谱段 ， 可以同时推扫出全色图像、RGB 彩色图像、近红外图像 。 天问一号在距火星表面约330～350千米高度拍摄的0.7米分辨率全色图像 ， 便是应用多光谱相机推扫拍摄的 。 它的特点是分辨率高（特别是在全色波段下的黑白照片） ， 细节充足 。 多光谱相机所拍的火星地表（0.7米分辨率） ， 成像区域内的环形坑、山脊、沙丘等地貌清晰可见而全色面阵CMOS相机则是中分辨率相机 ， 它既可实现画幅面阵成像 ， 又可实现视频成像 。 天问一号在距离火星约220万千米处拍摄的首幅火星图像 ， 就是全色面阵CMOS相机的杰作 。 它的特点是画幅宽广 ， 而且体积小巧 ， 功耗低 。 可以看出二者的成像原理存在明显差异 ， 针对不同需求的任务目标 ， 例如对火星表面重点区域精细观测、对着陆区域高分辨率观测、长期覆盖观测、对火星天气现象动态观测等 ， 在成像相机的应用选择上也不尽相同 。
【火星|呆萌如鹅的祝融号，是如何拍摄火星照片的？】03赤红天地似铁锈 ， 地表成像更讲究
至于火星地表巡视车 ， 也流行采用多摄分工模式 ， 一部火星车上往往集成了多个相机 。 勇气号、机遇号、好奇号、祝融号火星车均采用了在桅杆顶端配置导航与地形全景相机的设计方案 。
祝融号（上图）与好奇号（下图）
各自的全景相机所拍的火星地表为了尽可能模拟人类在火星上所见的真实效果 ， 火星车地形全景相机的许多设计均向人眼靠拢 ， 包括光谱成像范围、焦距范围 ， 甚至连距离地面的高度都向人类身高看齐 。 外表呆萌的祝融号 ， 那一对眼睛是导航与地形相机 ， 功能与人眼类似而多光谱相机看起来像是鼻子除此之外 ， 祝融号还搭载了功能强大的多光谱相机 。
它的9个成像谱段主要用于探测几种固定的目标 ， 例如铁氧化物、含铁硅酸盐等与火星水环境和地质演化紧密相关的矿物 。 多光谱相机的外形 ， 以及各种目标矿物的谱段响应而火星上的环境又与太空存在极大的差异 ， 摄影成像有着另一番讲究 。 火星地表的颜色不仅来自自身的铁氧化物 ， 也来自笼罩四野的大气层所映衬的背景色 。 我们所见的焦糖色的天空和土锈色的岩石 ， 主要是由火星特殊的大气散射效应所决定的 。 反射、入射、折射、散射的区别 。 右下角即为散射示意图火星大气极为稀薄 ， 气体成分微不足道 ， 而尘埃颗粒较多 ， 这些尘埃尺寸达到了微米量级 ， 尘埃在大气层的光线散射中占据主导地位 ， 这种效应称为米氏散射 ， 散射的光子波长接近自身颗粒大小 ， 对应于电磁波谱中的红光 ， 火星天空的红色正是来源于此 。
好奇号拍摄的火星日落
至于有趣的火星日落 ， 你会发现日落时太阳中央主体是白色的 ， 因为光线在穿过火星大气层时不会改变颜色；太阳周围蒙上一层蓝色的光圈 ， 因为蓝光的散射角度不大；再往外看 ， 天空则微微泛红 ， 因为红光的散射角度较大 。
小Tips：散射是一种较为复杂的光线效应 ， 在分层明显的行星大气垂直结构上 ， 不同的散射成分在各自的波长范围内 ， 散射规律也不尽相同 。 如果你有机会前往别的行星看日落 ， 会发现天王星的天空从蓝色逐渐变为蓝绿色 。 而在土卫六上 ， 日落的天空则会从黄色变为橙色 ， 直至变为棕色 。
另外需要指出的是 ， 颜色只是人的主观感受 ， 不是物体的客观属性 。 物体的不同颜色对应着不同的电磁波频率 ， 而任何两个频率相加是无法合成另一个频率的 。 所以说红光和绿光混合 ， 得到包含两种频率的“黄光”只是人眼的感觉 ， 和单一频率的黄光本质不同 ， 只是人眼无法区分 。
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