月亮只有60像素吗？

在进行视觉研究时，我了解到“ 20/20”视觉对应于能够分辨1弧分的细节的视敏度，大多数人的视力约为20/15，并且由于生理学的限制基本上没有人拥有比20/10视力更好的视力。这是解析大约0.5弧分钟的细节的上限。

根据维基百科，用肉眼观察时，月球的宽度约为30弧分。

将它们放在一起，似乎是说用肉眼看月亮时，没有人能看到比60×60的月球图像中可见的更多细节

，而且普通人看不到比这些东西更多的细节。 40×40版本

在我的显示器上，这些看起来很小。那真的是我用肉眼在月球上看到的所有细节吗？

在我看来，它似乎并不牵强。当然，由于人眼和计算机显示器之间的差异，您可能偏离了几个像素，但是数量级似乎是正确的-仔细观察图像中的细节，或多或少与我看到的图像相匹配看看满月。

当然，您可以自己轻松地对其进行测试：在漆黑的夜晚，月亮满月时出门，看看是否可以用肉眼发现缩放到图像中不可见的任何细节（即使在放大下）。符合您的视力。我怀疑您可能会看到一些额外的细节（尤其是在终结者附近，如果月亮没有完全充满的话），但是却看不到太多。

为了进行更客观的测试，我们可以尝试寻找望远镜发明之前天文学家制作的月球早期地图或草图，这大概代表了人眼可以分辨的极限。（在那段时间里，您必须拥有良好的视力才能成为天文学家。）

可惜的是，事实证明，尽管在1600年代早期望远镜的发明带来的月球图纸名副其实的洪水，每天文学家伽利略本人开始急于通过望远镜看月亮，绘制他们所看到的，非常少在此之前，人们已经知道了月球的天文（相对于纯艺术性）图画。显然，虽然那些早期的天文学家正忙着用肉眼编辑非常精确的星图并跟踪行星运动，但没有人真正地绘制出精确的月球图很重要，毕竟，如果您想知道月球的样子，您要做的就是亲自查看。

也许这种行为可能在某种程度上被当时流行的哲学观点所解释，在亚里士多德的影响下，这些思想认为天堂是秩序和完美的境界，而不是世俗的腐败和不完美。因此，月球表面清晰可见的“斑点”主要被认为是一种哲学上的尴尬—不是要研究或分类的东西，而只是要加以解释的东西。

实际上，威廉·吉尔伯特（William Gilbert，1540–1603年）绘制的第一个也是最后一个已知的“月球地图”，纯粹是用肉眼观察得出的，并将其包括在他的死后出版的作品《德蒙多·诺斯特罗·苏布鲁纳里》中。甚至与上图所示的40 x 40像素的微小图像相比，他的地图实际上几乎没有包含任何细节，这是非常值得注意的：

^{左：《伽利略计划》中威廉·吉尔伯特的月球图；右：满月的照片，其尺寸缩小到40像素，然后又缩小到320 px。}

的确，即使是伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）在1610年发表于著名的锡德勒乌斯·尼库乌斯（Sidereus Nuncius）中的月球草图，也因其望远镜观测而出名，也并不好。除了终结者附近，它们几乎没有显示任何细节，而且在幻想中，很少有细节是不准确的。相对于精确的天文描述，它们也许更被视为“艺术家的印象”：

^{伽利略（Galileo）的月球素描，基于早期的望远镜观测结果，取自Sidereus Nuncius（1610），通过Wikimedia Commons。几乎没有（如果有的话）所描绘的细节可以完全符合实际的月球特征。}

托马斯·哈里奥特（Thomas Harriott，1560年至1621年）大约在同一时间制作了更精确的月球图画，也基于早期的望远镜观测结果，但是直到他去世后很长一段时间他的作品才得以发表。实际上，哈里奥特（Harriott）的地图开始接近并且在某些方面超过了上面60像素照片的细节水平，例如相对准确地显示了玛丽亚的形状。但是要注意的是，它大概是基于在数个月球周期内使用望远镜进行的广泛观察（例如，使陨石坑在靠近终结者时更清晰可见）：

^{左：托马斯·哈里奥特（Thomas Harriott）的月球图，未注明日期，但可能是绘制的c。1610-1613年，基于早期的望远镜观测，引自Chapman，A。“一种新的感知现实：托马斯·哈里奥特的月球图”，《天文学与地球物理学》 50（1），2009年；右：与上述相同的满月照片，其尺寸缩小到60像素，然后又缩小到320 px。}

在此基础上的历史题外话，我们因此可以得出结论，月亮的40像素的图像，如图上面的问题，确实也相当准确地表示细节可见于独立的观察者的水平，而60像素图像甚至细节匹配从1600年代初期开始，使用原始望远镜的观察者就可以看到这一水平。

资料和进一步阅读：

• Kopal，Zdeněk（1969）。“月球的最早的地图”。月球，第1卷，第1期，第59-66页。由SAO / NASA天体物理学数据系统（ADS）提供。
• Van Helden，Al（1995）。“月亮”。伽利略计划（网站）。
• 维基百科有关月球和硒的文章。

是的，没有。

是的，月球的视在大小确实是30 arcmin。的确，大多数人的视敏度是1 arcmin。因此，如果您采用在月球上可以看到的最小细节的角度大小，然后将一堆直线排列成一排，就可以跨越月球直径，而实际上只有几十个。从这个意义上讲，您是正确的。

但是，当您尝试在计算机屏幕上重现这种情况时，比较会失败。首先，眼睛看不到“像素”。像大多数光学系统一样，它具有点扩展功能，该功能可以捕获非常小的细节并将其涂抹到更大的位置。眼睛的分辨率不是像素大小，而是点扩散函数产生的钟形曲线的大小，它具有柔和的边缘并且是圆形的，并且无处不在，并且不是固定的。

在比较中，您会将较大斑点的大小与数字屏幕上的像素大小同化。但这不一样。这些缩略图中的像素网格是固定的，因此像素之间的所有内容都会永远丢失。混叠会干预并创建原始图像中不存在的伪像。监视器的动态范围与眼睛的动态范围不同（眼睛要好得多）。监视器上的颜色和亮度级别是离散的，而眼睛将它们视为连续的。最后，大脑的视觉中心就像一台功能强大的计算机，将智能校正算法应用于实时图像。

清单不胜枚举。底线是-所有这些效果结合在一起，使您可以感知比您发布的那些死的，冻结的缩略图稍丰富的实时图像。并没有改善很多，但是却有所改善。并不是说眼睛可以“解决”局限性，而是当您将大图像缩小到计算机屏幕上的固定小像素网格中时，您损失太多。

在计算机屏幕上重现现实非常困难。更好的方法是拍摄2000px x 2000px的月球图像，将其放在大型超高清显示器上，然后将其移回到该图像的视在大小为30 arcmin的位置。我知道在您的原始查询的上下文中听起来并不令人满意，但这是一个更好的模拟。

每当您尝试将任何连续光学系统（例如望远镜）的分辨率映射到固定的数字网格（例如照相机）时，都会出现类似的问题。

假设您使用的像素大小为4微米的传感器。假设您的望远镜在主要焦点上的线性分辨率等于4微米。您可能会想说-太好了，传感器与望远镜匹配，对吧？

好吧，不是真的。发生这种情况时，您实际上会失去一点分辨率。图像不错，但比实际情况要柔和一些。下面是我前一段时间拍摄的月球图像，其系统具有上面指示的参数。

您可以说它有点软，并不是像素级的。湍流也起作用，但是部分问题是线性分辨率等于像素大小。

单击下面的图像，然后在新选项卡中打开；如果您的浏览器再次将其缩小以适合窗口，请在大图像上单击鼠标左键以放大至完整大小-您必须执行此操作才能查看全分辨率图像并注意到我在说的效果。在此小版本上看不到模糊性：

例如，解决该现象的一种方法是用增倍镜将望远镜中的图像放大，直到主要焦点的线性分辨率远大于相机像素的大小，也许大4倍。您进行了所有处理，然后将其缩小（如果需要），可以获得更清晰的图像。将其与堆叠多个框架结合使用，总体质量可以非常接近望远镜的理论性能的100％。

TLDR：连续光学系统和离散的像素网格是非常不同的事物，无法轻松比较。

当您凝视着月亮“活着”时，您看不到静止图像。您正在看到一个“视频”：您的视网膜随着时间的推移正在收集多个图像。这些像素必须考虑在内。它们等于多余的像素。

假设使用安装在三脚架上的照相机稍微抖动的场景来拍摄60x60像素的图像。从多个图像中，可以重建更高分辨率的图像。

您是否曾经注意到，停顿或逐帧显示时，清晰视频的效果会变得模糊吗？

顺便说一句，要记住的另一件事是，像素不是信息单位；它不是信息单位。除非您指定编码像素的位数。假设您采样了60x60点，但是具有连续的幅度分辨率和零噪声。这样，60x60像素的图像将包含无限的信息（当然，其解析相邻细节的能力仍然有限）。

在所有这些天文答案之后，我将添加一台计算机。

在所有显示器上像素都不相同。以1990年代的显示器为例，并以最新的智能手机屏幕为例，其60像素将不一样。

您如何根据视觉精度计算像素大小？