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【技不如人？中美轨道器拍火星：中国黑白更模糊，美国彩照更清晰】
目前 ， 我国的祝融号火星车已经在火星表面度过了一年多一点的时间 。 而天问一号轨道器自进入火星轨道以来 ， 已经绕着火星转了460多天 。 两个探测器都还在火星上正常运行 。
天问一号轨道器在环绕火星运动过程时 ， 位于火星地表之上几百公里的太空中 ， 拍摄了不少的火星表面照片 ， 其中包括美国宇航局（NASA）的毅力号火星车 ， 它比祝融号早了将近3个月登陆火星：
上图中 ， 我们可以看到毅力号火星车以及它的着陆点 。 同时 ， NASA也用自己的火星勘测轨道飞行器（MRO ， 于2006年抵达火星轨道）的高分辨率成像科学实验（HiRISE）相机拍摄了毅力号：
此外 ， 天问一号轨道器也拍摄了我们自己的祝融号火星车：
NASA的HiRISE也拍摄了祝融号火星车：
可以看到 ， HiRISE拍摄到的火星表面照片更加清晰 ， 火星车和地形看起来更有立体感 ， 而且还是彩色照片 。 那么 ， 为什么天问一号拍摄的是黑白照片 ， 而且还显得更加模糊呢？
在生活中 ， 我们无论是通过手机 ， 还是专门的照相机 ， 随手拍出来的照片都是彩色的 ， 就像人眼看到的那样 。 然而 ， 无论相机的感光元件或称图像传感器是CCD ， 还是CMOS ， 它们本质上拍摄到的都是黑白照片 ， 本身无法感知光的颜色 。
当光照射在感光元件上时 ， 感光元件能够感应光线 ， 并把光信号转换成电信号 ， 然后进一步转换成数字图像信号 。 光线越强 ， 电信号越强 ， 反之亦然 。 通过电信号的强弱 ， 就能反映出光线的强弱 。
但问题是 ， 光线强弱并不能反映出颜色 。 因为光的颜色取决于波长或者频率 ， 在可见光波段 ， 波长最长的为红光 ， 中间的为绿光 ， 波长最短的为紫光 。 也就是说 ， 即便感光元件接收到了来自物体反射或者发射的光线 ， 也只能得到灰度图像 ， 也就是我们俗称的黑白照片 。
人眼的三类视锥细胞对于红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）的光最为敏感 ， 通过RGB这三种颜色的混合 ， 我们就能看到五彩斑斓的世界 ， 这就是三原色原理 。
为了得到彩色照片 ， 最经典、最普遍的方法当属拜耳阵列 。 在感光元件前方设置RGB滤色器 ， 使得每个点只能接收R、G、B其中一种颜色的光 。 在滤色器中 ， G最多 ， 占到了一半 ， R和B各占25% ， 因为人眼对绿光最为敏感 。
根据一个像素点周围的RGB强度图 ， 通过拜耳猜色算法 ， 计算出每个像素点的RGB比例 ， 进而就能推测出像素点本来的颜色 。 也就是说 ， 彩色相机得到彩色照片 ， 需要经过猜色过程 ， 所以会导致彩色图像的分辨率下降 ， 不如直接用感光元件拍出的黑白照片 。
天问一号的黑白照片是由高分辨率相机拍摄到 ， 它并没有什么拜耳阵列 ， 它其实捕捉了整个可见光波段的光 ， 然后直接把光信号转换成数字图像信号 ， 这样有助于得到信息更加丰富、分辨率更高的火星地貌照片 。
而NASA的HiRISE配备了一个CCD照相机、一台口径500毫米的反射望远镜、三个波段滤镜（B-G、R、NIR） 。 滤镜能让整个CCD只接收到一种颜色的光 ， 然后把R、G、B三种滤镜拍摄到的光 ， 直接进行合成 ， 从而就能得到彩色照片 。 这种滤镜不同于拜耳阵列 ， 不需要进行猜色 ， 所以分辨率更高 。
HiRISE的拍摄方式与现在流行的业余深空天体摄影很像 ， 通过R、G、B滤镜拍摄到不同波段的光 ， 得到三种单色照片 ， 然后再对三个通道进行叠加 ， 就能得到RGB彩照 。 同时 ， 为了进一步提高图像的信噪比 ， 还需要拍摄明度通道（L）的光 。 这是笔者利用黑白CMOS+牛顿反射式望远镜+LRGB滤镜拍摄到的猎户座大星云（M42）照片：
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