กล้องที่ไกลที่สุดคืออะไร?

ใบหน้าไม่สามารถระบุระยะไกลได้โดยใช้กล้องอีกต่อไป? บุคคลใดที่ไม่สามารถจับภาพบุคคลในระยะไกลได้

หนึ่งคำตอบสำหรับคำถามนี้ไม่ใช่สิ่งที่เลนส์และเซ็นเซอร์ที่มีอยู่สามารถใช้ในทางปฏิบัติได้ แต่ในทางทฤษฎีแล้วระบบแสงสามารถทำอะไรได้บ้าง ที่นี่ 'ในทางทฤษฎี' หมายถึง 'ในสภาพการมองที่สมบูรณ์แบบโดยไม่มีการรบกวนจากบรรยากาศเลย' ฉันสงสัยว่า (แต่ไม่แน่ใจ) ว่าสำหรับระบบแสงที่ค่อนข้างเล็กเช่นเลนส์กล้องและสภาพบรรยากาศค่อนข้างดีบรรยากาศไม่ จำกัด มันมีข้อ จำกัด สำหรับระบบออพติคอลขนาดใหญ่เช่นกล้องโทรทรรศน์แม้ว่าจะมีเทคนิคที่น่าทึ่งอย่างมากซึ่งมีชื่อเรียกว่า 'adaptive optics' และเกี่ยวข้องกับแน่นอนเลเซอร์เลเซอร์ที่ติดกับกล้องโทรทรรศน์ซึ่งสามารถจัดการกับสิ่งนี้ได้ นอกจากนี้คุณยังสามารถอยู่ในอวกาศ

ดังนั้นคำตอบสำหรับสิ่งนี้คือข้อ จำกัด เกี่ยวกับความละเอียดเชิงมุมของระบบออพติคอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขององค์ประกอบด้านหน้า d ซึ่งทำงานที่ความยาวคลื่นλโดย

Δθ = 1.22 λ / d

ปัจจัยฟัดจ์ตัวเลขที่ 1.22 สามารถปรับได้เล็กน้อยขึ้นอยู่กับความละเอียดของภาพ แต่ไม่มาก ขีด จำกัด นี้เรียกว่าขีด จำกัด การเลี้ยวเบนสำหรับระบบแสง

หากΔθมีขนาดเล็ก (ซึ่งเป็นถ้าคุณมีเลนส์ชนิดใดที่เหมาะสม) จากนั้นเป็นระยะทางดังนั้นความยาวที่คุณสามารถแก้ไขคือ

Δl = 1.22 rλ / d

เราได้รับการจัดเรียงใหม่

r = Δl d / (1.22 λ)

นี่คือช่วงที่อุปกรณ์ออพติคอลที่มีองค์ประกอบด้านหน้าของเส้นผ่านศูนย์กลาง d สามารถแก้ไขΔlที่ความยาวคลื่นλ

ความยาวคลื่นของแสงสีเขียวนั้นอยู่ที่ประมาณ 500 นาโนเมตรและสมมติว่าคุณต้องการ =l = 1 ซม. เพื่อที่จะสามารถดูรายละเอียดใด ๆ บนใบหน้า (ฉันไม่รู้ว่าคุณสามารถระบุคนที่มีความละเอียดนี้ได้หรือไม่ แต่คุณรู้ได้ว่ามัน ใบหน้า).

การเสียบตัวเลขเหล่านี้เราจะได้ r = 16393 d โดยที่ r และ d อยู่ในหน่วยเซนติเมตร ถ้า d คือ 5 ซม. ดังนั้น r จะน้อยกว่า 1 กมเล็กน้อย สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรก็ตามการขยายที่ดีถ้าองค์ประกอบด้านหน้าของคุณมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 ซม. นี่คือขีด จำกัด ของความละเอียดที่ระยะทางนั้น: หากคุณขยายภาพมากขึ้นคุณจะขยายภาพเบลอ

ในอีกคำตอบหนึ่งมีคนพูดถึงการซูมซิกม่า 150-600 มม.: ดูเหมือนว่าจะมีขนาดองค์ประกอบด้านหน้าที่ 105 มม. สิ่งนี้ให้ค่า r = 1.7km ดังนั้นเลนส์นี้อาจอยู่ใกล้หรือ จำกัด การเลี้ยวเบนจริง: อยู่ใกล้กับความสามารถในการแก้ไขรวมทั้งเป็นไปได้ทางกายภาพที่จะทำเช่นนั้น

ยังกล่าวถึงนี้คือเลนส์ Canon 5200 มม. ที่เป็นตำนาน มันยากที่จะหารายละเอียดสำหรับสิ่งนี้ แต่ฉันพบว่ามีบางส่วนที่อ้างว่าขนาดโดยรวม 500 มม. โดย 600 มม. โดย 1890 มม.: ถ้าถูกต้ององค์ประกอบด้านหน้าจะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางไม่เกิน 500 มม. ดังนั้นเราจึงได้ประมาณ r = 8km สำหรับเลนส์นี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่มันจะไม่ยอมให้คุณเห็นคือห่างออกไปหลายสิบไมล์

คุณสามารถใช้สูตรนี้เพื่อจุดประสงค์ใด ๆ ก็ได้ตัวอย่างเช่นมันบอกคุณว่าทำไมคุณถึงไม่เห็น Apollo Landing sites บนดวงจันทร์จากโลกด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่น่าเชื่อถือถ้าคุณต้องการแก้ปัญหา 3m บนดวงจันทร์ซึ่งมีค่าประมาณ 250,000 คุณต้องใช้อุปกรณ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 80 เมตร มีกล้องโทรทรรศน์ที่กำลังก่อสร้างซึ่งจะมีกระจกยาวกว่า 30m แต่มันไม่ได้อยู่ใกล้ 80m โดยเฉพาะ

มีอีกแนวคิดหนึ่งที่ไม่เกี่ยวข้องกับ 'คุณจะมองเห็นไกลแค่ไหน' ซึ่งก็คือ 'คุณมองเห็นบางสิ่งบนโลกได้ไกลแค่ไหน' อีกครั้งมีคำตอบที่ธรรมดาเกินไปสำหรับคำถามนี้ ถ้าคุณคิดว่า

• โลกเป็นทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ
• ไม่มีการหักเหของแสงเนื่องจากบรรยากาศ
• ในความเป็นจริงแล้วบรรยากาศขาดหายไปหรือโปร่งใสอย่างสมบูรณ์

แล้วมีคำตอบง่ายๆสำหรับคำถามนี้

หากคุณอยู่ที่ความสูงh1เหนือพื้นผิว (ซึ่งจำได้ว่าเป็นทรงกลมเรียบอย่างสมบูรณ์แบบ) และคุณต้องการเห็นบางสิ่งบางอย่างที่ความสูงh2เหนือพื้นผิวจากนั้นระยะทางที่คุณสามารถเห็นได้จาก

d = sqrt (h1 ^ 2 + 2 * R * h1) + sqrt (h2 ^ 2 + 2 * R * h2)

เมื่อ R คือรัศมีของโลก 'sqrt' หมายถึงรากที่สองและระยะทางทั้งหมดควรอยู่ในหน่วยเดียวกัน (เมตรพูด) หาก R มีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับ h1 หรือ h2 (ซึ่งมักจะเป็น!) นี่จะเป็นค่าประมาณที่ดี

d = sqrt (2 * R * h1) + sqrt (2 * R * h2)

ระยะทางนี้คือความยาวของรังสีแสงซึ่งเพิ่งจะขอบฟ้าดังนั้นสูตรนี้ยังบอกคุณถึงระยะห่างจากขอบฟ้า: ถ้าคุณอยู่ที่ความสูง h เหนือผิวน้ำแล้วระยะทางถึงขอบฟ้าคือ

sqrt (h ^ 2 + 2 * R * h)

หรือถ้า h น้อยเมื่อเทียบกับ R (ปกติแล้วจะเป็นจริงเว้นแต่ว่าคุณอยู่ในพื้นที่ว่าง)

sqrt (2 * * * * * * * * R เอช)

ในการหักเหของบรรยากาศในชีวิตจริงมีความสำคัญ (ฉันคิดว่ามันทำให้เกิดเส้นขอบฟ้าไกลออกไปโดยทั่วไป) บรรยากาศไม่โปร่งใสอย่างสมบูรณ์แบบและในขณะที่โลกมีการประมาณที่ค่อนข้างดีสำหรับทรงกลมบนเกล็ดขนาดใหญ่ที่มีเนินเขาและอื่น ๆ

อย่างไรก็ตามเมื่อวานนี้ฉันใช้เวลาหนึ่งชั่วโมงในการดูหมู่เกาะค่อย ๆ หายไปใต้เส้นขอบฟ้าในขณะที่ฉันแล่นเรือจากพวกเขาดังนั้นฉันคิดว่าฉันจะเพิ่มสิ่งนี้ด้วยการทำสิ่งนี้เพื่อความสนุกของตัวเองบนเรือ

หากคุณต้องการตัวอย่างที่มองเห็นได้ด้วยเลนส์ที่มีอยู่ทั่วไปและความละเอียดของเว็บเพจ: " คำแนะนำในการระบุหรือจดจำใบหน้า: ความละเอียดความยาวโฟกัสและ Megapixels " มีตัวอย่างจำนวนหนึ่ง

Axis Communications มีสิ่งที่เรียกว่าแบบจำลองความหนาแน่นของพิกเซล :

_{ตัวอย่างของระยะทางสูงสุดสำหรับการระบุ (500 px / m หรือ 80 พิกเซล / หน้า) นิยามแกนของข้อกำหนดสำหรับการตรวจจับการรับรู้และการระบุ}

มีหลายปัจจัยในการคำนวณ: แสงด้านหน้าและด้านหลังแม้กระทั่งมุมหมอกหรือควันสีระยะทางซึ่งส่วนใดของเลนส์ที่ใบหน้าปรากฏใน (กึ่งกลางหรือมุม) คุณภาพของเลนส์คุณภาพของเซ็นเซอร์มุมกล้องการเคลื่อนไหวของบุคคล (หรือกล้องสั่น) การบีบอัดภาพ ฯลฯ นั่นคือเหตุผลที่ผู้ผลิตกล้องรักษาความปลอดภัยสร้างแผนภูมิที่รับประกันประสิทธิภาพการจดจำ

ภายใต้สภาพที่สมบูรณ์แบบคุณควรคาดหวังที่จะเห็นต่อไป นอกจากนี้หากมีรายชื่อของคนที่รู้จักเพื่อเปรียบเทียบภาพหนึ่งมักจะสามารถพูดได้ว่ามันเป็นคนคนหนึ่งมากกว่าคนอื่น ซอฟต์แวร์ที่ทันสมัยสามารถวิเคราะห์ภาพได้หลายภาพแม้ถ่ายในมุมที่ต่างกันและให้ภาพขั้นสุดท้ายพร้อมความละเอียดที่เพิ่มขึ้น ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้ทำให้การคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่แน่นอนมีประโยชน์น้อยกว่า

โปรดดูบทความ Luminous Landscape: " เซ็นเซอร์ทำการแก้ไขเลนส์ได้หรือไม่ " และคู่มือทรัพยากรการถ่ายภาพด้วยเลนส์ของ Edmond 4.3ซึ่งอธิบาย:

"ข้อสรุปที่ว่าระบบการถ่ายภาพไม่สามารถถ่ายภาพคุณลักษณะของวัตถุที่มีขนาด 12.4 inm ได้อย่างน่าเชื่อถือตรงข้ามกับสมการในแอปพลิเคชันของเราหมายเหตุการแก้ปัญหาแสดงให้เห็นว่าเป็นวัตถุทางคณิตศาสตร์ การคำนวณลำดับแรกและการประมาณนั้นไม่เพียงพอที่จะพิจารณาว่าระบบภาพสามารถบรรลุความละเอียดที่เฉพาะเจาะจงได้หรือไม่นอกจากนี้การคำนวณความถี่ Nyquist ไม่ใช่ตัวชี้วัดที่มั่นคงที่จะวางรากฐานของความสามารถในการแก้ปัญหาของระบบและควร ใช้เพื่อเป็นแนวทางของข้อ จำกัด ที่ระบบจะมีเท่านั้น ".

แม้จะมีการคำนวณทั้งหมด แต่ก็ไม่ได้สะท้อนผลลัพธ์ที่แท้จริง

หนึ่งในวัตถุที่ใหญ่ที่สุดที่เคยพบเห็นด้วยกล้องโทรทรรศน์คือ13.4 พันล้านปีแสง (อายุของโลกคือ4.54 ± 0.05 พันล้านปี ) แต่วัตถุที่มีขนาดใบหน้ามนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนจาก ไกลมาก.

ที่นี่มีการรวมรูปภาพทั้งหมด8000ภาพเพื่อให้สามารถซูมภาพได้อย่างมหาศาลโดยใช้ Canon 7D และเลนส์ 400 มม. f / 5.6 ซึ่งมีขนาดกว้าง 600,000 พิกเซลจะวัดได้ 50 เมตร 100 เมตรหากพิมพ์ด้วยความละเอียดภาพถ่าย:

มันเหมือนกับการมีเลนส์ซูมขนาดใหญ่และปรับปรุงภาพเพื่อปรับปรุงความละเอียด คุณแทบจะไม่สามารถมองเห็นอาคารที่ไกลที่สุดซึ่งถูกบดบังด้วยบรรยากาศ

เลนส์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีการขาย (ทำเพียง 3 ชิ้นเท่านั้น) ปรากฏในวิดีโอ: " เลนส์ Canon Super telephoto สุดยอดพลังมากที่สุดในโลก 5200mm EF FD (อัปโหลดที่อัปเดต) " อธิบายไว้ในบทความ Petapixel นี้: " เลนส์ Canon 5200mm Ginormous บน eBay " ระยะโฟกัสขั้นต่ำ 393ft / 120m และชั่งน้ำหนัก 220lb (100kg) โดยไม่มีขาตั้ง มันสามารถถ่ายภาพวัตถุที่อยู่ห่างออกไป 18 ถึง 32 ไมล์ (ห่างออกไป 30 กิโลเมตรถึง 52 กิโลเมตร) ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของวัตถุ

นี่คือภาพหน้าจอจากวิดีโอ:

 _{ในภาพถ่ายแรกด้านบนของอาคารมีขนาดใกล้เคียงกับมือของผู้หญิงในภาพถ่ายโคลสอัพล่าสุด}

ขึ้นอยู่กับเลนส์ที่คุณใช้

ฉันมีเลนส์ sigma 150-600mm บนกล้อง Nikon D850 และฉันสามารถระบุผู้คนได้อย่างปลอดภัยในระยะทาง 1.2 กม

มีเลนส์ CANON 5200 มม. ที่เข้าถึงได้นานกว่ามาก:

Prime 5200mm ซึ่งผลิตในญี่ปุ่นนั้นมีระยะการซูมที่บ้า มันถูกออกแบบมาเพื่อเน้นวัตถุที่อยู่ห่างออกไป 18 ถึง 32 ไมล์ โดยทั่วไปถ้า 5200mm Prime มีประสิทธิภาพมากกว่าความโค้งของโลกจะเริ่มส่งผลต่อผลลัพธ์

https://www.geek.com/gadgets/canons-5200mm-prime-lens-is-super-rare-and-quite-massive-1534367/

ตรวจสอบวิดีโอในลิงค์สำหรับ Demonstation สั้น ๆ

ฉันใช้มือถือนี้ (หรืออาจได้รับการสนับสนุนจากแท่นแบน แต่ไม่ใช่ขาตั้ง) กับ Nikon D750 และ Tamron 150 - 600 มม. ที่ 600 มม., f / 11, 1/2000 s และ ISO 1600 ฉันไม่คิดว่า ของการตั้งค่ามากเกินไปตั้งแต่ฉันเพิ่งสาธิตกล้องให้เพื่อน ISO ดูเหมือนจะอยู่ในจุดสิ้นสุดที่สูงขึ้นสำหรับเงื่อนไขเหล่านี้ แต่ฉากอื่น ๆ นั้นอยู่ในเงามืดมากขึ้น :)

ระยะทางดั้งเดิมอยู่ที่ประมาณ 430 เมตรดังนั้นฉันจึงลดขนาดของพืชนี้ลงเหลือ 43% ของขนาดดั้งเดิมเพื่อจำลองว่ามันจะมีลักษณะอย่างไรจาก 1 กม. ผลลัพธ์นี้มีความชัดเจนมากกว่าที่ควรจะเป็นเนื่องจากปัจจัยดังกล่าว

ถ้าฉันรู้จักคน ๆ นั้นและเธออาจจะไม่ได้สวมแว่น แต่พื้นที่ผิวของใบหน้ากว้างเพียง 14 พิกเซลหรือมากกว่านั้นเนื่องจาก D750 มีเพียง 24 Mpixels ด้วย D810 และเลนส์เดียวกันคุณสามารถจดจำใบหน้าเพื่อนได้อย่างง่ายดายจากระยะทาง 1.5 กม. หรือแม้กระทั่งจาก 2 กม. ฉันหวังว่าจะมีคนทำการทดสอบ :)

เพื่อดำเนินการสาธิตต่อ ... Nikon P900 มีเซ็นเซอร์ 16MP และซูม 83 เท่า พวกเขาทำการทดสอบบางอย่างไม่ตรงกับความต้องการของคุณ แต่ค่อนข้างใกล้เคียง ดูวิดีโอ: https://www.youtube.com/watch?v=mRp13pRzzWQ

ในระยะสั้นพวกเขาสามารถอ่านตัวอักษรขนาดใหญ่บนแผ่นกระดาษประมาณ 1 กิโลเมตร นอกเหนือจากนั้นสิ่งที่ผิดไปเล็กน้อยและระดับการซูมดูไม่เหมือนว่าคุณจะสามารถเลือกหน้าได้อย่างง่ายดายมาก พวกเขายังมีภาพของดวงจันทร์ที่ได้รับคำสั่งด้วยเช่นกัน

เลนส์กล้องเป็นกล้องโทรทรรศน์ชนิดหนึ่ง ดังนั้นมันจึงมีค่าจำกัดความละเอียดที่ทราบซึ่งมีค่าเท่ากับλ / D โดยที่ w คือความยาวคลื่นของแสงที่สังเกตได้และ D คือเส้นผ่านศูนย์กลางของวัตถุ ค่าที่ได้รับอยู่ในหน่วยเชิงมุมไม่ใช่เซนติเมตร

สำหรับแสงสีเหลืองที่มีความยาวคลื่น 580 nm กล้องที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 12 ซม. ควรมีความละเอียดประมาณ 1 อาร์คที่สอง

สมมติว่าคุณต้องไม่น้อยกว่า 50 พิกเซลทั่วใบหน้าสำหรับศิลปะภาพถ่ายที่เหมาะสมและใบหน้าประมาณ 24 เซนติเมตร (0.24 เมตร) ในเส้นผ่าศูนย์กลางแก้ไขนี้ประมาณ 1000 เมตรมีวุลแฟรม

ยากที่จะพูด แต่บางแห่งในภูเขาสูงอากาศอาจโปร่งใสพอที่จะเข้าใกล้ขีด จำกัด นี้