謊言: “太空能看到的惟一的人工痕跡，長城！”
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“在太空中僅憑肉眼能否看到長城”科學公案的由來，似乎要追溯到人類第一次進入太空之日起。宇航員 “看到長城” 的隨意一句話，立刻傳遍世界。在人們尤其是十幾億中華兒女心中紮下了根，而且根深蒂固。
在六年制小學語文課本第七冊課文《長城磚》中有這樣一段文字:“一位宇航員神采飛揚地說，‘我在宇宙飛船上，從天外觀察我們的星球，用肉眼觀察出兩個工程:一個是荷蘭的圍海大堤，另一個就是中國的萬里長城！’”2000 年語文高考試卷要求閱讀理解的《長城》一文中就如此表述:“外層空間能看到的地球上惟一的人工痕跡，就是你呵，長城！”
這種說法在國外也頗流行。美國出的麥片包裝盒上經常寫一些給小孩看的小知識，其中就有 “你知道中國的長城是太空惟一肉眼可見的人造物嗎？” 甚至有人說長城是月球上惟一肉眼可見的人造物。
但無論在學術界還是民間，“肉眼看長城” 始終存在爭議，而且長久以來沒有定論；而西方宇航員在太空看到過長城的說法也從來沒有得到過證實。
1. 從PPI分析問題
也許有人會問，我們的眼睛最小能看到多細的物體呢？
有關研究資料說，人的眼睛最小能看到0.02到0.01毫米粗細的小點。也就是1270到2540PPI。
以頭髮來打個比喻吧！
我們的頭髮大約是0.05毫米粗。在光線充足和視力非常好的條件下，且放置頭髮的背景是白色情況下。在2米遠應該能看得到頭髮的，你能在5米外看得到嗎？假設是剛好可以看得到吧！還是假設長城處處都有10米寬！
則5X（10/0.00005）=100萬米=1000公里，也就是說在1000公里遠處看到的長城就象一根頭髮線一樣。對於在340多公里高空飛行的航天器來說，宇航員能看得到的長城，0.00005（340000/10）=1.7，相當於你看著1.7米遠處的一根頭髮而已。1(340/10)=34(公里)，也就是說和你看著34公里遠處有個1米高的小孩子一樣。你說有可能看得到嗎？
1.1. 什麼是PPI
這個每英寸長度上的畫素數個數叫做影像解析度，簡稱PPI（pixels per inch）。如每英寸長度上有82個畫素點，即用82PPI來表示。
攝像頭也和我們人類的單個眼睛一樣，當然了，人單個眼睛左右有160度的視野範圍，上下有120度的視野範圍。而現在最大的超廣角數碼相機也很難達到這個範圍。據說魚眼鏡頭相機的視角範圍可以達到220至230度。但無論是其視角有多大，在左右的長度和上下的寬度方向上的比例是和人眼睛一樣的，即 160:120=4:3
- 15萬畫素480X320=153600
- 20萬畫素640X320=204800
- 30萬畫素640X480=307200
- 50萬畫素800X600=480000
- 80萬畫素1024X768=786432
- 100萬畫素1140X900=1026000
- 130萬畫素1280X960=1228800
- 200萬畫素1600X1200=1920000
- 300萬畫素2048X1536=3145728
- 500萬畫素2576X1932=4976832
或2592X1944=5038848
或2560X1920=4915200 - 800萬畫素3264X2448=7990272
- 1000萬畫素3648X2736=9980928
- 1200萬畫素4000X3000=12000000
- 1400萬全線4228X3264=13800192
也有采用16:9，如
- 900萬畫素4000X2256=9024000
更有采用3:2的呢！如
- 600萬畫素3000X2000=6000000
- 1100萬畫素4000X2664=10656000
還有采用5:4的，如
- 130萬畫素1280X1024=1310720
當然還有采用黃金分割係數的，即16:10=1.6:1=1:0.618，如
- 100萬畫素1280X800=960000
1.2. 畫素點裡面還有些什麼？
畫素組成的影象叫點陣圖或者光柵影象，點陣圖，畫素圖形，網格圖（光柵一詞源於模擬電視技術，我們的電視訊號就是模擬訊號）。
在一般情況下，畫素是一塊正方形，帶有高度、色調、色相、色溫、灰度等的顏色資訊，一定數量的顏色有別的正方形小塊排列組合，用以表示一幅點陣影象，也就是點陣圖影象。通過數碼相機拍攝、掃描器掃描或點陣圖軟體輸出的影象都是點陣圖。
一張點陣圖，顏色資訊越是豐富，則圖片的容量就越大。在光線充足的環境下所得的圖片，其容量往往都很大。
研究表明超過300ppi（畫素點0.085毫米）人眼就察覺不出顆粒感。
當圖片的解析度大於顯示屏的解析度時，顯示屏會把圖片按比例相對的宿小。相當於把圖片的兩個或多個畫素在顯示屏上以一個畫素顯示出來。所以我們的圖片解析度越大，看到的圖片就越清晰細膩逼真。
2. CMOS: 畫素的物理載體
CMOS是一種“特殊的半導體器件”，上面有很多微小光敏物質感光元件，每個感光元都稱作一個畫素（Pixel）。
也就是說同一尺寸的CMOS，可以包含不同的畫素。
很明顯CMOS有很多種尺寸：
- 1000C: 1/4CMOS
- Z5C: 1/3CMOS
- EX1R: 1/2CMOS
- DVCPRO: 2/3CCD
- AF103: 3/4CMOS
- 5D2: 35mm全畫幅
一塊CMOS上包含的畫素數越多，其提供的畫面解析度也就越高。
通過上面的論述，我們已經明確了畫素數是指CMOS上感光元件的數量。
攝像機拍攝的畫面可以理解為由很多個小的點組成，每個點就是一個畫素。
顯然，畫素數越多，畫面就會越清晰，如果CMOS沒有足夠的畫素的話，拍攝出來的畫面的清晰度就會大受影響，因此,理論上CCD的畫素數量應該越多越好。
但實際情況是，在同一個電視標準下（例如：高清格式），畫素數增加到某一數量後，再增加對拍攝畫面清晰度的提高效果變得不明顯。而且CMOS畫素數的增加會使製造成本。
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CMOS能安裝的畫素數量有上限
CMOS片兒的尺寸限制了畫素的數量。我們沒有見到1/4CMOS超過100萬畫素，1/3CMOS超過150萬畫素。
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單位畫素的大小
單位畫素就越大，就可以收集更多的光線，提高了低照度、信噪比，有利於提高畫質。
2.1. 怎麼看4800萬的手機畫素
自2018年以來，智慧手機的攝像頭就開始了新一輪的“數字大戰”——4000萬畫素、4800萬畫素、6400萬畫素……
早在今年二月，我們就曾經針對這種“超高畫素風潮”提出過疑問，並認為其在感測器尺寸並未明顯增大的情況下，僅靠縮小畫素尺寸（降低感光能力）換取名義上的更高畫素，未必就能帶來相比大底大畫素設計更好的畫質水準。
不要說智慧手機的小感測器，就算是旗艦全畫幅單反的大底，由於感測器的尺寸本身是固定的，增加畫素數量就必然意味著減小每個畫素的感光面積，而這就必然帶來感光能力的下降，導致畫面出現更多噪點。如此一來，對於一般手機（相機）使用者來說，他們會覺得更多的畫素其實並沒有帶來更優秀的畫質；而對於那些有專業需求的使用者來說，這更意味著裝置投資的一種浪費。
讓我們一起來開一下腦洞：在面前放一塊毛玻璃、一塊正常的玻璃，大家都會覺得正常的玻璃“清晰度高”，而毛玻璃則是模糊的。毛玻璃為什麼是模糊的？這是因為它的表面凹凸不平。然而，如此一來，問題就來了——在我們肉眼看來正常透光的透明玻璃，其表面就一定是完全平滑的麼？
另一個層面——不是隻有數碼感光元件才有“解析度”，玻璃鏡片本身也有。
稍有物理常識的人都知道，玻璃的表面不可能完全平滑，只不過是我們的肉眼看不到那些細小的缺陷罷了。可是，如果將玻璃的大小縮小到芝麻那麼大，將觀察它的物件從相隔幾十公分的肉眼、換成了相距幾毫米的，數千萬畫素的CMOS感光元件呢？
沒錯，此時哪怕是表面上看起來再完美無缺的玻璃，其微觀結構上的瑕疵、不必要的折射與反射等等，在CMOS看來都會被放大，成為阻礙透光率，降低實際成像清晰度的負面因素。如此一來，就意味著對於一個完整的相機系統來說，其鏡頭中所使用的透鏡都必須要進行特殊的表面處理、有時甚至要運用一些稀有材料來製造，以保證最終入射到CMOS表面的光學影像的清晰度要至少大於等於CMOS自身的物理解析度，只有這樣，CMOS才不會相當於是透過“毛玻璃”來拍照，其本身的感光元件解析度才有意義。
作者：三姨君
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來源：知乎
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3. CCD 對比 CMOS
CMOS價格比CCD便宜，影象質量相比CCD來說要低一些。
CMOS針對CCD最主要的優勢就是非常省電，不像由二極體組成的CCD，CMOS 電路幾乎沒有靜態電量消耗，只有在電路接通時才有電量的消耗。這就使得CMOS的耗電量只有普通CCD的1/3左右，這有助於改善人們心目中數碼相機是"電老虎"的不良印象。
CMOS主要問題是在處理快速變化的影像時，由於電流變化過於頻繁而過熱。暗電流抑制得好就問題不大，如果抑制得不好就十分容易出現雜點。