ดวงจันทร์มีเพียง 60 พิกเซลหรือไม่?

ในการทำวิจัยเกี่ยวกับการมองเห็นฉันได้เรียนรู้ว่าการมองเห็น "20/20" สอดคล้องกับความสามารถในการมองเห็นที่สามารถแก้ไขรายละเอียดขนาด 1 อาร์คมินิตที่คนส่วนใหญ่มีวิสัยทัศน์ประมาณ 20/15และเนื่องจากขีด จำกัด ของสรีรวิทยา โดยพื้นฐานแล้วไม่มีใครมีวิสัยทัศน์ที่ดีไปกว่าวิสัยทัศน์ 20/10 นี่เป็นขีด จำกัด สูงสุดของการแก้ไขรายละเอียดเกี่ยวกับ 0.5 arcminutes ในขนาด

ตามที่วิกิพีเดียดวงจันทร์มีความกว้างประมาณ30 อาร์คนาทีเมื่อมองด้วยตาเปล่า

รวบรวมสิ่งเหล่านี้เข้าด้วยกันและดูเหมือนว่าเมื่อมองดวงจันทร์ด้วยตาเปล่าก็ไม่มีใครสามารถดูรายละเอียดได้มากกว่าที่จะปรากฏในภาพดวงจันทร์ 60 × 60

และคนทั่วไปไม่สามารถมองเห็นรายละเอียดได้มากกว่า ในรุ่น 40 × 40

มันดูเล็กมากบนหน้าจอมอนิเตอร์ของฉัน นั่นเป็นรายละเอียดทั้งหมดที่ฉันสามารถเห็นบนดวงจันทร์ด้วยตาเปล่าได้หรือไม่?

ดูเหมือนว่าจะไม่สามารถเรียกฉันได้ แน่นอนว่าคุณอาจถูกปิดด้วยพิกเซลไม่กี่อันเนื่องจากความแตกต่างระหว่างสายตามนุษย์กับจอคอมพิวเตอร์ แต่ลำดับความสำคัญดูเหมือนจะถูกต้อง - รายละเอียดในภาพของคุณดูใกล้เคียงมากขึ้นหรือน้อยลงตรงกับที่ฉันเห็นเมื่อฉัน มองไปที่พระจันทร์เต็มดวง

แน่นอนว่าคุณสามารถทดสอบด้วยตัวเองได้อย่างง่ายดาย: ออกไปข้างนอกในคืนที่มืดเมื่อดวงจันทร์เต็มและดูว่าคุณสามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าด้วยรายละเอียดใด ๆ ที่ไม่สามารถมองเห็นได้ (แม้จะอยู่ภายใต้การขยาย) ในภาพ ตรงกับสายตาของคุณ ฉันสงสัยว่าคุณอาจเห็นรายละเอียดเพิ่มเติมบางอย่าง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งใกล้กับจุดจบถ้าดวงจันทร์ไม่เต็มสมบูรณ์) แต่ไม่มากนัก

สำหรับการทดสอบที่มีวัตถุประสงค์มากขึ้นเราอาจลองมองหาแผนที่ต้นหรือร่างของดวงจันทร์ที่สร้างโดยนักดาราศาสตร์ก่อนการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ซึ่งน่าจะเป็นตัวแทนของขีด จำกัด ของสิ่งที่มนุษย์มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า (คุณต้องมีสายตาที่ดีในการเป็นนักดาราศาสตร์ในสมัยนั้น)

อนิจจาปรากฎว่าในขณะที่การประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ในช่วงต้นทศวรรษ 1600 ทำให้เกิดภาพวาดบนดวงจันทร์ที่เต็มไปด้วยนักดาราศาสตร์ทุกคนที่เริ่มต้นจากกาลิเลโอเองก็รีบมองดูดวงจันทร์ผ่านกล้องโทรทรรศน์และวาดภาพที่เห็นน้อยมากดาราศาสตร์ (เมื่อเทียบกับงานศิลปะล้วนๆ) ภาพวาดของดวงจันทร์เป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่ก่อนสมัยนั้น เห็นได้ชัดว่าในขณะที่นักดาราศาสตร์ยุคแรกกำลังยุ่งอยู่กับการรวบรวมแผนภูมิดาวที่แม่นยำอย่างน่าทึ่งและการติดตามการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ด้วยตาเปล่า แต่ก็ไม่มีใครรู้จริง ๆ ว่าการวาดภาพดวงจันทร์ให้ถูกต้องนั้นเป็นสิ่งสำคัญหากคุณต้องการทราบว่า สิ่งที่คุณต้องทำคือดูด้วยตัวคุณเอง

บางทีพฤติกรรมนี้อาจอธิบายได้บางส่วนจากความคิดเห็นทางปรัชญาที่มีอยู่ในขณะนั้นซึ่งได้รับอิทธิพลจากอริสโตเติลทำให้สวรรค์เป็นอาณาจักรแห่งระเบียบและความสมบูรณ์แบบซึ่งตรงกันข้ามกับการทุจริตและความไม่สมบูรณ์ของโลก "จุด" ที่มองเห็นได้อย่างชัดเจนบนใบหน้าของดวงจันทร์จึงถูกมองว่าเป็นสิ่งที่น่าอับอายทางปรัชญาไม่ใช่สิ่งที่ต้องศึกษาหรือจัดทำแคตตาล็อก แต่เป็นสิ่งที่ต้องอธิบาย

ในความเป็นจริงเป็นครั้งแรกและครั้งสุดท้ายที่รู้จักกัน "แผนที่ดวงจันทร์" วาดหมดจดตามข้อสังเกตตาเปล่าก็ถูกดึงโดยวิลเลียมกิลเบิร์ (1540-1603) และรวมอยู่ในการทำงานของเขาตีพิมพ์De Mundo Nostro Sublunari มันค่อนข้างน่าทึ่งที่รายละเอียดของแผนที่รวมถึงรายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ แม้จะเปรียบเทียบกับภาพขนาดเล็ก 40 x 40 พิกเซลดังที่แสดงด้านบน:

^{ซ้าย: แผนที่ดวงจันทร์ของวิลเลียมกิลเบิร์ตจากโครงการกาลิเลโอ ; ขวา: รูปพระจันทร์เต็มดวงลดขนาดลงเหลือ 40 พิกเซลสำหรับข้ามและสำรองได้สูงสุด 320 พิกเซล}

อันที่จริงแม้กระทั่งภาพร่างของดวงจันทร์ที่ตีพิมพ์โดยกาลิเลโอกาลิเลอีในSidereus Nuncius ที่มีชื่อเสียงของเขาในปี 2153 โดดเด่นในเรื่องการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ พวกเขาแสดงรายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ ยกเว้นที่อยู่ใกล้กับจุดสิ้นสุด บางทีพวกเขาอาจถูกมองว่าเป็น "การแสดงผลของศิลปิน" ได้ดีกว่าการแสดงภาพทางดาราศาสตร์ที่แม่นยำ:

^{ภาพร่างของดวงจันทร์ของกาลิเลโอขึ้นอยู่กับการสำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์ตั้งแต่ต้นโดยSidereus Nuncius (1610) ผ่านวิกิมีเดียคอมมอนส์ รายละเอียดที่ปรากฎเพียงไม่กี่คนสามารถจับคู่กับคุณลักษณะทางจันทรคติที่เกิดขึ้นจริงได้อย่างมั่นใจ}

ภาพวาดของดวงจันทร์มีความแม่นยำมากขึ้นเช่นเดียวกันกับการสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์แบบต้น ๆ ถูกผลิตขึ้นในเวลาเดียวกันโดย Thomas Harriott (2103-2167) แต่งานของเขายังไม่ถูกตีพิมพ์จนกระทั่งหลังจากการตายของเขา จริง ๆ แล้วแผนที่ของ Harriott เริ่มเข้าใกล้และในบางแง่มุมเกินกว่าระดับรายละเอียดของภาพถ่าย 60 พิกเซลข้างต้นแสดงให้เห็นเช่นรูปร่างของมาเรียค่อนข้างแม่นยำ อย่างไรก็ตามเป็นที่น่าสังเกตว่ามันน่าจะขึ้นอยู่กับการสำรวจอย่างกว้างขวางโดยใช้กล้องโทรทรรศน์เหนือวงจรทางจันทรคติหลายรอบ (ทำให้หลุมอุกกาบาตที่เห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นเมื่อพวกมันอยู่ใกล้กับจุดสิ้นสุด):

^{ซ้าย: แผนที่ทางจันทรคติของ Thomas Harriott ไม่ระบุวันที่ แต่อาจจะวาด ค.ศ. 1610-1656 อ้างอิงจากการสังเกตการณ์ทางไกลด้วยกล้องโทรทรรศน์โดยอ้างจากแชปแมน, A. "ความจริงใหม่ที่รับรู้: แผนที่ดวงจันทร์ของโทมัสแฮเรียต" , ดาราศาสตร์ & ธรณีฟิสิกส์ 50 (1), 2009; ขวา: รูปถ่ายของพระจันทร์เต็มดวงเหมือนด้านบนปรับลดขนาดเป็น 60 พิกเซลสำหรับข้ามและสำรองได้สูงสุด 320 พิกเซล}

ขึ้นอยู่กับการพูดนอกเรื่องประวัติศาสตร์นี้เราจึงอาจสรุปได้ว่าภาพที่ 40 พิกเซลของดวงจันทร์ดังแสดงในคำถามข้างต้นจริงไม่เป็นธรรมต้องเป็นตัวแทนของระดับของรายละเอียดปรากฏแก่ผู้สังเกตการณ์ลำพังในขณะที่ภาพ 60 พิกเซลแม้จะตรงกับรายละเอียด ระดับที่ผู้สังเกตการณ์มองเห็นได้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ดั้งเดิมตั้งแต่ต้น 1600s

แหล่งที่มาและอ่านเพิ่มเติม:

• Kopal, Zdeněk (1969) "การได้เร็วที่สุดแผนที่ของดวงจันทร์" The Moon , เล่มที่ 1, ฉบับที่ 1, pp. 59–66 ความพร้อมของ SAO / NASA Astrophysics Data System (ADS)
• Van Helden, Al (1995) "ดวงจันทร์" โครงการกาลิเลโอ (เว็บไซต์)
• บทความวิกิพีเดียบนดวงจันทร์และselenography

ใช่และไม่.

ใช่มันเป็นความจริงที่ว่าขนาดของดวงจันทร์นั้นชัดเจนคือ 30 อาร์คมิน มันเป็นความจริงที่การมองเห็นที่ชัดเจนของคนส่วนใหญ่คือ 1 อาร์คมิน ดังนั้นถ้าคุณใช้ขนาดเชิงมุมของรายละเอียดที่เล็กที่สุดที่คุณสามารถเห็นได้บนดวงจันทร์และคุณวางกลุ่มของมันที่เรียงกันเป็นเส้นตรงคุณสามารถขยายเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงจันทร์ด้วยจำนวนโหลเพียงไม่กี่ตัว ในแง่ที่ว่าคุณถูกต้อง

อย่างไรก็ตามเมื่อคุณพยายามสร้างสถานการณ์ขึ้นมาใหม่บนหน้าจอคอมพิวเตอร์ ก่อนอื่นตาจะไม่เห็นเป็น "พิกเซล" เช่นเดียวกับระบบออพติคอลส่วนใหญ่มีฟังก์ชั่นกระจายจุดซึ่งให้รายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ ความละเอียดของดวงตาไม่ใช่ขนาดพิกเซล แต่ขนาดของเส้นโค้งกระดิ่งออกมาจากฟังก์ชั่นกระจายจุดและที่มีขอบนุ่มและกลมและมันอยู่ทุกหนทุกแห่งและไม่ได้รับการแก้ไข

คุณผสานขนาดของจุดที่ใหญ่กว่านั้นด้วยขนาดของพิกเซลบนหน้าจอดิจิตอลในการเปรียบเทียบของคุณ แต่นั่นไม่เหมือนกัน กริดพิกเซลในรูปขนาดย่อเหล่านั้นได้รับการแก้ไขดังนั้นสิ่งที่อยู่ระหว่างพิกเซลจะหายไปตลอดกาล การใช้นามแฝงจะแทรกแซงและสร้างสิ่งประดิษฐ์ที่ไม่ได้อยู่ในภาพต้นฉบับ ช่วงไดนามิกของจอภาพไม่เหมือนช่วงไดนามิกของดวงตา (ดวงตาดีกว่ามาก) ระดับสีและความสว่างของจอภาพไม่ต่อเนื่องในขณะที่ดวงตามองว่าเป็นสิ่งที่ต่อเนื่อง ในที่สุดศูนย์ภาพในสมองของคุณก็เหมือนกับคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่ใช้อัลกอริธึมการแก้ไขอัจฉริยะกับภาพสด

รายการไปบนและบน. บรรทัดล่างคือ - เอฟเฟกต์ทั้งหมดนี้รวมและอนุญาตให้คุณรับรู้ภาพสดที่มีความสมบูรณ์มากกว่าภาพขนาดย่อที่ตายแล้วและแข็งที่คุณโพสต์เล็กน้อย ไม่ค่อยดีเท่าไหร่ แต่ก็ดีขึ้นนิดหน่อย มันไม่เหมือนตาที่สามารถ "จำกัด " แต่มันก็เหมือนคุณสูญเสียมากเกินไปเมื่อคุณลดขนาดรูปภาพลงในตารางพิกเซลคงที่เล็ก ๆ บนหน้าจอคอมพิวเตอร์

มันยากมากที่จะสร้างความเป็นจริงบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ วิธีที่ดีกว่านี้คือการถ่ายภาพดวงจันทร์ 2000px คูณ 2000px วางไว้บนจอภาพ HD ขนาดใหญ่สุดและย้ายกลับไปยังจุดที่ขนาดภาพที่ชัดเจนของภาพนั้นคือ 30 อาร์มินนาที ฉันรู้ว่าไม่น่าพอใจในบริบทของข้อความค้นหาต้นฉบับของคุณ แต่เป็นการจำลองที่ดีกว่ามาก

ปัญหาที่คล้ายกันจะปรากฏขึ้นทุกครั้งที่คุณพยายามแมปความละเอียดของระบบออปติคอลต่อเนื่องใด ๆ (เช่นกล้องโทรทรรศน์) กับกริดดิจิทัลคงที่ (เช่นกล้อง)

สมมติว่าคุณกำลังใช้เซ็นเซอร์ขนาดพิกเซล 4 ไมครอน สมมติว่ากล้องโทรทรรศน์ของคุณมีความละเอียดเชิงเส้นในการโฟกัสที่สำคัญเท่ากับ 4 ไมครอน คุณอาจถูกล่อลวงให้พูด - เยี่ยมมากเซ็นเซอร์จับคู่กับกล้องใช่มั้ย

ก็ไม่ได้จริงๆ เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้นคุณจะเสียความละเอียดสักเล็กน้อย ภาพดี แต่มันเบากว่าที่ควรจะเป็นเล็กน้อย ดูภาพดวงจันทร์ใต้ภาพที่ผ่านมาโดยที่ระบบมีพารามิเตอร์ตามที่ระบุไว้ด้านล่าง

คุณสามารถบอกได้ว่ามันเบาไปหน่อยมันไม่ได้ลงไปที่พิกเซลจริงๆ ความวุ่นวายยังมีบทบาท แต่ส่วนหนึ่งของปัญหาคือความละเอียดเชิงเส้นเท่ากับขนาดพิกเซล

คลิกที่ภาพด้านล่างและเปิดในแท็บใหม่ หากเบราว์เซอร์ของคุณย่อขนาดอีกครั้งเพื่อให้พอดีกับหน้าต่างให้คลิกซ้ายที่ภาพใหญ่เพื่อขยายเป็นขนาดเต็ม - คุณต้องทำเช่นนี้เพื่อดูภาพความละเอียดเต็มและสังเกตเห็นผลกระทบที่ฉันพูดถึง ความเลือนลางไม่สามารถมองเห็นได้ในรุ่นเล็กนี้ที่นี่:

ตัวอย่างทางหนึ่งที่ปรากฎการณ์ดังกล่าวคือการระเบิดภาพในกล้องโทรทรรศน์ด้วยบาร์โลว์จนความละเอียดเชิงเส้นในโฟกัสที่สำคัญนั้นใหญ่กว่าขนาดพิกเซลของกล้องอาจใหญ่กว่า 4x คุณทำการประมวลผลทั้งหมดของคุณจากนั้นย่อขนาดกลับมาหากคุณต้องการและคุณจะได้ภาพที่คมชัดยิ่งขึ้น รวมเข้ากับการซ้อนหลายเฟรมและคุณภาพโดยรวมสามารถรับประสิทธิภาพทางทฤษฎีของกล้องโทรทรรศน์ได้เกือบ 100%

TLDR:ระบบออพติคอลต่อเนื่องและกริดที่แยกจากกันเป็นสิ่งที่แตกต่างกันมากและไม่สามารถเปรียบเทียบได้ง่าย

เมื่อคุณจ้องมองดวงจันทร์ "สด" คุณจะไม่เห็นภาพนิ่ง คุณกำลังเห็น "วิดีโอ": เรตินาของคุณรวบรวมภาพหลายภาพในช่วงเวลาหนึ่ง ต้องคำนึงถึงพิกเซลเหล่านั้นด้วย พวกเขามีจำนวนพิกเซลพิเศษ

สมมติว่าภาพ 60x60 พิกเซลถูกถ่ายจากฉากหนึ่งโดยใช้กล้องที่ติดตั้งกับขาตั้งกล้องซึ่งสั่นเล็กน้อย จากภาพหลายภาพสามารถสร้างภาพความละเอียดสูงขึ้นได้

คุณเคยสังเกตไหมว่าวิดีโอที่ดูคมชัดสามารถปรากฏพร่ามัวเมื่อหยุดชั่วคราวหรือก้าวทีละเฟรม?

สิ่งที่ควรจดจำอีกอย่างหนึ่งคือพิกเซลไม่ได้เป็นหน่วยของข้อมูล ไม่ใช่เว้นแต่คุณจะระบุจำนวนบิตที่เข้ารหัสพิกเซล สมมติว่าคุณสุ่มตัวอย่างคะแนน 60x60 แต่มีความละเอียดแอมพลิจูดต่อเนื่องและไม่มีสัญญาณรบกวน ภาพพิกเซลขนาด 60x60 นั้นมีข้อมูลไม่ จำกัด (แน่นอนว่าความสามารถในการแก้ไขรายละเอียดที่อยู่ติดกันนั้นยังมี จำกัด )

หลังจากคำตอบทางดาราศาสตร์ทั้งหมดนี้ฉันจะเพิ่มคอมพิวเตอร์หนึ่งเครื่อง

พิกเซลไม่เหมือนกันในทุกจอภาพ ใช้จอภาพในปี 1990 และใช้หน้าจอสมาร์ทโฟนรุ่นล่าสุดพิกเซล 60 พิกเซลจะไม่เหมือนกัน

คุณคำนวณขนาดพิกเซลตามความแม่นยำในการมองเห็นอย่างไร