카메라가 가장 멀리있는 것은 무엇입니까?

더 이상 카메라를 사용하여 얼굴을 식별 할 수없는 거리는? 더 이상 어떤 인물의 인물을 포착 할 수 없습니까?

이 질문에 대한 답은 기존 렌즈와 센서가 실제로 할 수있는 것이 아니라 광학 시스템 이 이론적으로 할 수있는 것입니다 . 여기서 '이론상'은 '대기 방해가 전혀없는 완벽한 관찰 조건에서'를 의미합니다. 카메라 렌즈와 같은 비교적 작은 광학 시스템과 비교적 좋은 대기 조건에서는 대기가 제한적이지 않다고 생각합니다. 그것은 되는 이 처리 할 수있는 망원경에 묶여 일부 깊이 놀라운 물론, 이름이 '적응 광학'에 의해 이동 및 관련 기술, 레이저가 있지만 망원경과 같은 대형 광학 시스템에 대한 제한. 또한, 당신은 우주에있을 수 있습니다.

따라서 이에 대한 답은 λ의 파장에서 작동하는 전면 요소 직경 d를 갖는 광학 시스템의 각도 해상도에 대한 한계는 다음과 같이 주어진다는 것입니다.

Δθ = 1.22 λ / d

수치 퍼지 팩터 1.22는 해상도가 의미하는 바에 따라 약간 조정될 수 있지만 크게는 아닙니다. 이 한계를 광학 시스템 의 회절 한계 라고합니다 .

만약 Δθ가 작다면 (이것이 합리적인 렌즈를 가지고 있다면) 거리에서 당신이 해결할 수있는 길이는

Δl = 1.22 rλ / d

우리는 이것을 다시 정리

r = Δl d / (1.22 λ)

이것은 직경 d의 전면 요소를 갖는 광학 장치가 λ의 파장에서 Δ1을 분해 할 수있는 범위이다.

녹색 광선의 파장은 약 500nm이며 얼굴에서 모든 세부 사항을 볼 수 있으려면 Δl = 1cm가 필요하다고 가정합니다 (이 해상도에서 사람을 식별 할 수 있는지 모르겠지만 얼굴).

이 숫자를 꽂으면 r = 16393 d가되고 여기서 r과 d는 모두 cm입니다. d가 5cm이면 r은 1km 미만입니다. 이것이 의미하는 것은 확대율 은 크지 만 정면 요소의 지름이 5cm 인 경우 해당 거리에서의 해상도 한계입니다. 이미지를 더 확대하면 흐림 효과 만 확대됩니다.

또 다른 대답에서 누군가 시그마 150-600mm 줌을 언급했습니다. 이것은 전면 요소 크기가 105mm 인 것으로 보입니다. 이것은 r = 1.7km를 제공하므로,이 렌즈는 아마도 회절 제한에 가깝거나 실제로는 제한적입니다 : 그것은 물리적으로 가능할뿐만 아니라 해결할 수있는 것에 가깝습니다.

이 신화적인 Canon 5200mm 렌즈도 언급되어 있습니다. 이에 대한 사양을 찾기는 어렵지만 전체 치수가 500mm x 600mm x 1890mm 인 곳을 찾았습니다. 정확한 경우 전면 요소의 직경이 500mm 이하 이므로이 렌즈에 대해 r = 8km가됩니다. 특히, 당신이 할 수없는 것은 수십 마일 떨어진 얼굴을 보는 것입니다.

이 공식은 물론 어떤 목적 으로든 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 어떤 망원경으로 지구에서 달에 아폴로 착륙 지점을 볼 수 없는지 알려줍니다. 달에서 3m를 해결하려면 약 250,000 수 마일 떨어진 곳에 녹색 불빛이 들어 서면 직경이 약 80m 인 장치가 필요합니다. 30m 이상의 거울을 가진 망원경이 건설 중이지만, 특히 80m에 가깝지는 않습니다.

'지구에서 무언가를 얼마나 멀리 볼 수 있는가?'라는 '먼 거리를 볼 수 있는가'라는 또 하나의 관련없는 개념이 있습니다. 이 질문에 대해 지나치게 단순화 된 답변이 있습니다. 당신이 그것을 가정한다면

• 지구는 완벽한 구체입니다.
• 대기로 인한 굴절이 없습니다.
• 대기는 실제로 없거나 완전히 투명하다.

이 질문에 대한 간단한 답변이 있습니다.

표면 위의 높이 h1 (완전히 매끄러운 구임)을 기억 하고 표면 위의 높이 h2 에서 무언가를 보고자하는 경우 볼 수있는 거리는 다음과 같습니다.

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

여기서 R은 지구의 반경이며 'sqrt'는 제곱근을 의미하며 모든 거리는 동일한 단위 (미터) 여야합니다. R이 h1 또는 h2 (보통)에 비해 크면 다음과 같이 대략적으로 계산됩니다.

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

이 거리는 수평선을 방목하는 광선의 길이입니다. 따라서이 공식은 수평선까지의 거리도 알려줍니다. 만약 당신이 높이가 h보다 높으면 수평선까지의 거리는

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

또는 h가 R에 비해 작은 경우 (공간에 있지 않으면 일반적으로 true)

sqrt (2 * R * h)

실제로 대기의 굴절은 중요합니다 (일반적으로 수평선을 더 멀어지게한다고 생각합니다), 대기는 완벽하게 투명하지 않으며 지구는 언덕과 같은 큰 규모의 구체에 대한 근사치입니다.

그러나 어제 나는 섬에서 멀어 질 때 섬들이 수평선 아래 서서히 사라지는 것을 보면서 한 시간을 보냈습니다. 그래서 나는 이것을 추가하고 배에서 내 자신의 즐거움을 위해 이것을 해결했다고 생각했습니다.

일반적으로 사용 가능한 렌즈와 해상도로 시각적 인 예를 원한다면 " 얼굴 식별 또는 인식 가이드 : 해상도, 초점 거리 및 메가 픽셀 " 웹 페이지 에 여러 가지 예가 있습니다.

Axis Communications는 픽셀 밀도 모델이라고합니다 .

_{식별을위한 최대 거리의 예 (500px / m 또는 80 픽셀 / 얼굴). 탐지, 인식 및 식별을위한 요구 사항의 Axis 정의.}

계산해야 할 요소는 여러 가지가 있습니다 : 각도, 안개 또는 연기, 색, 거리, 얼굴이 렌즈의 어느 부분 (중앙 또는 모서리)에 나타나는지, 렌즈 품질, 센서 품질, 카메라 각도, 사람의 움직임 (또는 카메라 흔들림), 이미지 압축 등; 이것이 보안 카메라 제조업체가 인식 성능이 보장 된 차트를 만드는 이유입니다.

완벽한 조건에서 당신은 더 볼 것을 기대해야합니다. 또한 이미지를 비교할 알려진 사람들의 목록이 있다면 종종 다른 사람이 아니라 한 사람이라고 말할 수 있습니다. 최신 소프트웨어는 여러 각도로 촬영 한 여러 이미지를 분석하고 향상된 해상도로 최종 이미지를 제공 할 수 있습니다. 이러한 모든 요소는 정확한 수학적 계산에 도움이되지 않습니다.

Luminous Landscape 기사 : " 센서가 렌즈를 해결합니까? "및 Edmond 's Optics Imaging Resource Guide 섹션 4.3 을 참조 하십시오 .

"촬영 시스템이 12.4µm 크기의 물체 특징을 안정적으로 이미지화 할 수 없다는 결론 은 물체가 수학적으로 시스템의 능력에 속하기 때문에 해상도가 보여주는 애플리케이션 노트의 방정식과 반대 입니다.이 모순은 강조합니다. 이미징 시스템이 특정 해상도를 달성 할 수 있는지 여부를 결정하기에는 1 차 계산 및 근사치만으로는 충분하지 않으며, 나이키 스트 주파수 계산은 시스템의 해상도 기능의 기초를 놓을 수있는 확실한 지표가 아니며, "시스템이 가질 수있는 한계에 대한 지침으로 만 사용됩니다."

모든 계산에도 불구하고 실제 결과를 정확하게 반영하지는 않습니다.

멀리 지금까지 망원경으로 볼 오브젝트 (엄청난) 먼 중 하나는 134 억 광년 거리 (지구의 나이는 4.54 ± 0,050,000,000년 세)하지만, 객체는 인간의 얼굴의 크기는 볼 수없는 명확 에서 아주 멀리.

여기에 8000 개의 이미지 가 Canon 7D와 60 만 픽셀 너비의 400mm f / 5.6 렌즈를 사용하여 확대 / 축소 가능한 이미지를 만들기 위해 결합되었습니다. 사진 해상도로 인쇄하면 50 미터 x 100 미터입니다.

거대한 줌 렌즈를 사용하고 이미지를 향상시켜 해상도를 향상시키는 것과 매우 비슷합니다. 대기로 가려진 가장 먼 건물을 간신히 볼 수 있습니다.

"지금까지 판매 된 가장 큰 렌즈 (만 3 만들어졌다) 비디오에 표시됩니다 EF FD (업데이트 업로드) 망원 5,200mm 캐논 렌즈 세계에서 가장 강력한 슈퍼 "이 Petapixel 문서에서 설명하는 " 이베이에서 ginormous 한 5,200mm 캐논 렌즈 것으로" 최소 초점 거리는 393ft / 120m이며 무게는 220lb (100kg)이며 스탠드는 없습니다. 물론 물체의 크기에 따라 18 ~ 32 마일 (30km ~ 52km) 떨어져있는 물체의 사진을 찍을 수 있습니다.

동영상의 스크린 샷은 다음과 같습니다.

 _{첫 번째 사진에서 건물의 상단은 마지막 근접 촬영 사진에서 여성의 손과 거의 같은 크기입니다.}

사용중인 렌즈에 따라 다릅니다.

Nikon D850에 시그마 150-600mm 렌즈가 있으며 1.2km 거리의 ​​사람들을 안전하게 식별 할 수 있습니다

CANON 5200mm 렌즈가 있으며 훨씬 더 긴 범위를 가지고 있습니다 :

일본에서 제조 된 5200mm 프라임은 줌 거리가 미묘합니다. 18 ~ 32 마일 떨어진 물체에 초점을 맞추도록 설계되었습니다. 기본적으로 5200mm 프라임이 훨씬 강력하면 지구의 곡률이 결과에 영향을 미치기 시작합니다.

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

짧은 데모를 보려면 링크의 비디오를 확인하십시오.

600mm, f / 11, 1/2000 s 및 ISO 1600에서 Nikon D750 및 Tamron 150-600 mm로이 핸드 헬드 (또는 플랫 플랫폼에서 지원하지만 삼각대는 지원하지 않음)를 사용했습니다. 카메라를 친구에게 시연 한 이후 설정이 너무 많습니다. ISO는 이러한 조건에서 가장 높은 것으로 보이지만 다른 장면은 더 어두운 곳에 있습니다. :)

원래 거리는 약 430 미터 였으므로이 작물을 원래 크기의 43 %로 축소하여 1km에서 보이는 모습을 시뮬레이션했습니다. 의심 할 여지없이이 결과는 이러한 홀수 스케일 인자로 인한 것보다 더 흐릿합니다.

당신이 그 사람을 알았고 아마도 그녀가 안경을 쓰고 있지 않았다면 그것은 꽤 잘 보입니다. 그러나 D750의 "24Mpixel"만 있기 때문에 얼굴의 스킨 영역은 14 픽셀 정도에 불과합니다. D810과 동일한 렌즈를 사용하면 1.5km 떨어진 곳에서 2km 떨어진 곳에서 친구의 얼굴을 쉽게 인식 할 수 있습니다. 누군가가 테스트를하기를 바랍니다 :)

시연을 계속하려면 ... Nikon P900에는 16MP 센서와 83 배 줌이 있습니다. 그들은 정확히 당신의 요구 사항에 맞지 않지만 아주 가까운 몇 가지 테스트를 수행했습니다. 비디오 참조 : https://www.youtube.com/watch?v=mRp13pRzzWQ

한마디로 그들은 약 1KM의 종이에 큰 글자를 읽을 수있었습니다. 그 외에도 상황이 약간 잘못되어 확대 / 축소 수준이 얼굴을 아주 쉽게 고를 수없는 것처럼 보입니다. 그들은 또한 달의 의무적 인 샷을 가지고 있지만 슬프게도 카메라를 잘 장착하지 못했습니다.

카메라 렌즈는 일종의 망원경입니다. 따라서 λ / D와 같은 알려진 해상도 제한 이 있습니다. 여기서 λ는 관측 된 빛의 파장이고 D는 대물 렌즈의 직경입니다. 얻은 값은 센티미터가 아닌 각도 단위입니다.

파장이 580 nm 인 황색 광의 경우, 12 cm 직경 대물 렌즈는 약 1 arc second 해상도를 가져야합니다.

합리적인 사진 예술을 위해 얼굴 위에 최소 50 픽셀이 필요하고 얼굴의 지름이 약 24cm (0.24m)라고 가정하면 Wolfram의 경우 약 1000 미터로 해석됩니다 .

말하기는 어렵지만 높은 산 어딘가에서 공기가이 한계에 도달하기에 투명 할 수 있습니다.