¿Cuántos píxeles se necesitaría para tomar una foto de la ISS y poder acercarse a personas individuales en una foto?

Answer 1

Basado en el círculo de visibilidad en satflare.com, parece que el transbordador espacial puede ver un círculo de aproximadamente 2500 millas de diámetro. Voy a adivinar que para hacer zoom en personas individuales (o en la parte superior de sus cabezas) necesitaría alrededor de 1 píxel por pulgada.

Eso funciona bastante fácilmente a 158400000 píxeles a través del círculo. Probablemente querrá que la cámara capture algo cerca de un cuadrado que incluya todo el círculo, por lo que tendría que cuadrar ese número para obtener el número total de píxeles. Eso funciona a 25090560000 Megapixels o 2.5 x 10 ^ 16 píxeles. Esto ignora algunos problemas bastante básicos:

• Solo verías la parte superior de las cabezas de los que están directamente debajo de ti, pero las personas en el borde del círculo se verían ocultas por los árboles, los edificios, las montañas o incluso otras personas. ¿Con qué frecuencia puedes ver el horizonte?
• Tendrías un problema serio de enfoque. La profundidad de campo requerida para tener a todos enfocados sería increíble.
• ¿Qué tan grande sería el sensor? Si los píxeles tuvieran el mismo tamaño que en la cámara de mi teléfono móvil, el sensor sería de 250 metros x 250 metros.
• ¿Qué tan grande sería la lente? A menos que la lente sea correspondientemente grande, entonces la cantidad de luz se reduciría. Tendría que ser una lente increíble para capturar 140 grados de gran angular, capturar suficiente luz para alimentar ese enorme sensor, y tener la calidad de imagen y el poder de resolución para manejar todo ese detalle.
• Hay mucho aire (y polvo) en el camino. Creo que su imagen sería de muy baja calidad incluso si resolviera todos esos problemas.
• Esto todavía no habla realmente de la mitad de la tierra. Para ver algo cerca de “el lado que mira hacia la estación espacial”, la estación tendría que ser mucho más alta.

Digamos que en lugar de resolver los problemas de física con una cámara de este tipo, decidiste unir un montón de imágenes y querías cubrir la tierra con 1 píxel por pulgada cuadrada. Dado que el área de superficie de la tierra es de aproximadamente 197,000,000 millas cuadradas, tendrías que tomar aproximadamente 31 x 10 ^ 12 imágenes (25 megapíxeles).

Edición: para tomar esas fotos con un sensor de cámara normal de la estación espacial, necesitaría un lente de focal de 114,000 mm (o un zoom de 3000x) para obtener esta vista. Desafortunadamente, necesitaría una abertura frontal de 25 metros en esa lente para obtener una cantidad de luz razonable. Y la calidad de la imagen aún sería horrible debido a la turbulencia del aire y la calidad del aire.

En resumen: la tierra es grande

Answer 2

No estoy muy seguro de cómo hacer las matemáticas en este caso, pero de manera realista, no solo depende de los píxeles. Claro, tendrías que tener un número de megapíxeles para distinguir a una persona en una foto perfecta, pero eso también dependería de cosas como el nivel de zoom óptico. Tener muchos megapíxeles simplemente te permite acercarte más digitalmente, reduciendo la calidad de la foto a medida que te acercas más y más.

Debido a eso, una foto muy alta en megapíxeles de algo borroso todavía estará borrosa. La cámara debería estabilizarse de alguna manera para contrarrestar tanto la velocidad a la que viaja la ISS como la velocidad a la que gira la Tierra, todo lo cual sería muy notable al intentar fotografiar algo tan pequeño en el campo de visión.

Muchas de esas fotos ‘gigapixel’ de calidad súper alta que ves no son realmente una sola foto, sino una combinación de muchas fotos, tomadas con el zoom máximo y bien expuestas, luego unidas (en su mayoría) a la perfección después del hecho.

Creo que una forma de averiguar la cantidad de píxeles necesarios para hacer esto con un zoom bajo en una situación ideal sería estimar la distancia a la que puedes ver a alguien claramente en una de esas fotos compuestas, averiguar cuánto más lejos usted sería de ellos si estuviera en el IDS, y ajuste la cantidad de píxeles en consecuencia.

Si especificaste un campo de visión, alguien probablemente podría hacer algunos cálculos matemáticos con la cantidad de grados que una persona en el suelo tomaría en el FOV de las cámaras, y relacionar eso con la cantidad de píxeles que necesitarías para verlos, pero lo dejaré. Eso a las personas más experimentadas con ese tipo de problemas que yo.

Estoy bastante seguro de que, con un zoom bajo (amplio campo de visión) se necesitarían muchos, muchos gigapixeles. Por cierto, un gigapixel es de 1000 megapixeles, por lo que sé, esto no será factible en el corto plazo. Hay muchos otros aspectos para una buena foto que los megapíxeles, como la calidad del vidrio y el tamaño del sensor, en los que vale la pena centrarse por ahora.

Edit: Nex Osurasshu tuvo una buena respuesta matemática aquí, necesita muchos más píxeles de los que esperaba.

Answer 3

Sería bastante ridículo en términos de conteo de píxeles. Echa un vistazo a la ISS ahora [1] en ese sitio. Son 250 millas en el aire. Cuando la ISS esté sobre tu patio trasero, imagina cuántos píxeles necesitaría tu cámara digital o imagina cuánto zoom necesitarías para fotografiar la estación espacial, ¡y mucho menos a los astronautas que están dentro!

La mejor respuesta es la de una servilleta, pero me gustó la pregunta. Siempre trato de averiguar cuánto zoom necesitaría porque el ancho de píxel de los sensores realmente no es muy bueno y es solo una parte de la “imagen”. Perdone el juego de palabras. Hay que considerar la longitud focal y el campo de visión. No pude encontrar detalles específicos sobre los $ 7M que gastaron en cámaras y carcasas de la NASA, pero hay cuatro cámaras para su proyecto HD.

¡Es un dinero bastante impresionante, pero no hay posibilidad de que te vean sacar una foto!

Notas al pie

[1] Experimento ISS HD Earth Viewing con Superposición

Answer 4

La ISS no es muy alta en comparación con el diámetro de nuestro planeta, por lo que en un instante, sus ocupantes ven más como una sección de la Tierra que como un lado. Un rápido cálculo de la parte posterior del sobre (no estoy dentro del alcance de una PC; espero que alguien revise mis matemáticas) me muestra que el área de esta sección es algo así como 16 millones de kilómetros cuadrados. (Este es un promedio aproximado; la altitud de la ISS varía muy significativamente con el tiempo.) Eso es aproximadamente el 3% de todo el planeta.

Vamos a hacer una imagen circular cuyo perímetro representará el horizonte de la Tierra visto desde la estación espacial. Si imagina este horizonte como un anillo tendido en el suelo, centrado debajo de la ISS, ese anillo tiene un diámetro de aproximadamente 4300 km y su distancia de la ISS es de aproximadamente 2300 km. El campo de visión es aproximadamente 140 °; necesitaremos una lente de ángulo muy amplio y debemos pensar en corregir las distorsiones que harían que diferentes píxeles de la imagen cubran cantidades muy variables de área de superficie.

Ahora, ¿cuántos píxeles se requieren para formar una imagen de un humano? Dado que esto es bastante arbitrario, asumiré que un píxel es suficiente y le permitiré escalar el resultado usted mismo. Es difícil determinar la cantidad de área que ocuparía una persona proyectada en un plano; depende de su tamaño, postura y desde qué ángulo los estamos viendo. Estoy estimando 1/3 de un metro cuadrado.

Entonces, ¿cuántas veces un píxel del tamaño de una persona entra en el área rodeada por nuestro anillo de horizonte? Alrededor de 50 billones de veces. Entonces, si una imagen que tiene millones de píxeles es una imagen de megapíxeles, estamos creando una imagen de terapixel.