“在太空中僅憑肉眼能否看到長城”科學公案的由來，似乎要追溯到人類第一次進入太空之日起。宇航員 “看到長城” 的隨意一句話，立刻傳遍世界。在人們尤其是十幾億中華兒女心中扎下了根，而且根深蒂固。
在六年制小學語文課本第七冊課文《長城磚》中有這樣一段文字:“一位宇航員神采飛揚地說，‘我在宇宙飛船上，從天外觀察我們的星球，用肉眼觀察出兩個工程:一個是荷蘭的圍海大堤，另一個就是中國的萬里長城！’”2000 年語文高考試卷要求閱讀理解的《長城》一文中就如此表述:“外層空間能看到的地球上惟一的人工痕跡，就是你呵，長城！”
這種說法在國外也頗流行。美國出的麥片包裝盒上經常寫一些給小孩看的小知識，其中就有 “你知道中國的長城是太空惟一肉眼可見的人造物嗎？” 甚至有人說長城是月球上惟一肉眼可見的人造物。
但無論在學術界還是民間，“肉眼看長城” 始終存在爭議，而且長久以來沒有定論；而西方宇航員在太空看到過長城的說法也從來沒有得到過證實。
1. 像素 & 分辨率
也許有人會問，我們的眼睛最小能看到多細的物體呢？
有關研究資料說，人的眼睛最小能看到0.02到0.01毫米粗細的小點。也就是1270到2540PPI。
以頭發來打個比喻吧！
我們的頭發大約是0.05毫米粗。在光線充足和視力非常好的條件下，且放置頭發的背景是白色情況下。在2米遠應該能看得到頭發的，你能在5米外看得到嗎？假設是剛好可以看得到吧！還是假設長城處處都有10米寬！
則5X（10/0.00005）=100萬米=1000公里，也就是說在1000公里遠處看到的長城就象一根頭發線一樣。對於在340多公里高空飛行的航天器來說，宇航員能看得到的長城，0.00005（340000/10）=1.7，相當於你看着1.7米遠處的一根頭發而已。你說有可能看得到嗎？
1.1. 什么是PPI
這個每英寸長度上的像素數個數叫做影像分辨率，簡稱PPI（pixels per inch）。如每英寸長度上有82個像素點，即用82PPI來表示。
攝像頭也和我們人類的單個眼睛一樣，當然了，人單個眼睛左右有160度的視野范圍，上下有120度的視野范圍。而現在最大的超廣角數碼相機也很難達到這個范圍。據說魚眼鏡頭相機的視角范圍可以達到220至230度。但無論是其視角有多大，在左右的長度和上下的寬度方向上的比例是和人眼睛一樣的，即 160:120=4:3 。所以所成圖片的尺寸也是采用這個比例的居多，如:
- 15萬像素480X320=153600
- 20萬像素640X320=204800
- 30萬像素640X480=307200
- 50萬像素800X600=480000
- 80萬像素1024X768=786432
- 100萬像素1140X900=1026000
- 130萬像素1280X960=1228800
- 200萬像素1600X1200=1920000
- 300萬像素2048X1536=3145728
- 500萬像素2576X1932=4976832
或2592X1944=5038848
或2560X1920=4915200 - 800萬像素3264X2448=7990272
- 1000萬像素3648X2736=9980928
- 1200萬像素4000X3000=12000000
- 1400萬全線4228X3264=13800192
也有采用16:9，如
- 900萬像素4000X2256=9024000
更有采用3:2的呢！如
- 600萬像素3000X2000=6000000
- 1100萬像素4000X2664=10656000
還有采用5:4的，如
- 130萬像素1280X1024=1310720
當然還有采用黃金分割系數的，即16:10=1.6:1=1:0.618，如
- 100萬像素1280X800=960000
1.2. 像素點里面還有些什么？
像素組成的圖像叫位圖或者光柵圖像，點陣圖，像素圖形，網格圖（光柵一詞源於模擬電視技術，我們的電視信號就是模擬信號）。
在一般情況下，像素是一塊正方形，帶有高度、色調、色相、色溫、灰度等的顏色信息，一定數量的顏色有別的正方形小塊排列組合，用以表示一幅點陣圖像，也就是位圖圖像。通過數碼相機拍攝、掃描儀掃描或位圖軟件輸出的圖像都是位圖。
一張位圖，顏色信息越是豐富，則圖片的容量就越大。在光線充足的環境下所得的圖片，其容量往往都很大。
研究表明超過300ppi（像素點0.085毫米）人眼就察覺不出顆粒感。
當圖片的分辨率大於顯示屏的分辨率時，顯示屏會把圖片按比例相對的宿小。相當於把圖片的兩個或多個像素在顯示屏上以一個像素顯示出來。所以我們的圖片分辨率越大，看到的圖片就越清晰細膩逼真。
2. CMOS: 像素的物理載體
CMOS是一種“特殊的半導體器件”，上面有很多微小光敏物質感光元件，每個感光元都稱作一個像素（Pixel）。
也就是說同一尺寸的CMOS，可以包含不同的像素。
很明顯CMOS有很多種尺寸：
- 1000C: 1/4CMOS
- Z5C: 1/3CMOS
- EX1R: 1/2CMOS
- DVCPRO: 2/3CCD
- AF103: 3/4CMOS
- 5D2: 35mm全畫幅
一塊CMOS上包含的像素數越多，其提供的畫面分辨率也就越高。
通過上面的論述，我們已經明確了像素數是指CMOS上感光元件的數量。
攝像機拍攝的畫面可以理解為由很多個小的點組成，每個點就是一個像素。
顯然，像素數越多，畫面就會越清晰，如果CMOS沒有足夠的像素的話，拍攝出來的畫面的清晰度就會大受影響，因此,理論上CCD的像素數量應該越多越好。
但實際情況是，在同一個電視標准下（例如：高清格式），像素數增加到某一數量后，再增加對拍攝畫面清晰度的提高效果變得不明顯。而且CMOS像素數的增加會使制造成本。
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CMOS能安裝的像素數量有上限
CMOS片兒的尺寸限制了像素的數量。我們沒有見到1/4CMOS超過100萬像素，1/3CMOS超過150萬像素。
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單位像素的大小
單位像素就越大，就可以收集更多的光線，提高了低照度、信噪比，有利於提高畫質。
| 格式 | 寬度 | 長度 | 對角線 | 面積 | 焦距系數 | 代表機型 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 中畫幅 | 33.0 | 44.0 | 55.0 | 1452 | 0.7 | 賓得645D |
| 全畫幅 | 24.0 | 36.0 | 43.4 | 864 | 1.0 | 全畫幅單反 |
| APS-C | 15.6 | 23.5 | 28.3 | 368 | 1.5 | 尼康及其他APS-C格式單反 |
| APS-C | 14.9 | 22.3 | 27.3 | 329 | 1.6 | 佳能APS-C格式單反 |
| 2/3" | 6.6 | 8.8 | 11.0 | 58 | 4.0 | 富士X1 |
| 1/2" | 4.8 | 6.4 | 8.0 | 31 | 5.4 | 攝像頭 |
| 1/2.5" | 4.3 | 5.8 | 7.2 | 25 | 6.0 | 低端便攜相機 |
| 1/3" | 3.6 | 4.8 | 6.0 | 17 | 7.2 | 攝像頭 |
2.1. 工業相機 vs 手機鏡頭
手機相機，例如2019年大賣的索尼IMax586，已經達到了4800w像素，但其cmos尺寸不過1/2"。而工業相機的cmos尺寸是和手機差不多的，一般是1/3"或1/2"。那么為什么工業相機的像素低很多？
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工業相機一般需要長時間工作，發熱量不是手機那種小模塊能hold住的，然后就是鏡頭，機器視覺要求圖像畸變小，以及對不同像平面的物體放大率相同，還有較深的景深，這些手機鏡頭沒一個能滿足。
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快門模式的不同。手機的相機全部是卷簾快門，價格便宜。而工業相機一般需要全局快門，所有在價格上會貴很多。
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工業相機的幀率遠遠地高過普通相機。比如智能相機的30萬像素照相機，能夠輕松達到兩百幀。
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智能相機與普通相機光譜差異
智能相機通常情況下輸出的是裸數據信息，其光譜區域也往往較為寬，較為適用進行高品質的圖像處理算法 ，比如機器視覺技術應用。
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掃描方式差異
智能相機的圖像傳感器是逐行掃描的，而普通相機的圖像傳感器是隔行掃描的，逐行掃描的圖像傳感器生產工藝流程較為復雜，產出率低，銷售量少，並且價格比較貴 。
2.2. CCD 對比 CMOS
CMOS價格比CCD便宜，圖像質量相比CCD來說要低一些。
CMOS針對CCD最主要的優勢就是非常省電，不像由二極管組成的CCD，CMOS 電路幾乎沒有靜態電量消耗，只有在電路接通時才有電量的消耗。這就使得CMOS的耗電量只有普通CCD的1/3左右，這有助於改善人們心目中數碼相機是"電老虎"的不良印象。
CMOS主要問題是在處理快速變化的影像時，由於電流變化過於頻繁而過熱。暗電流抑制得好就問題不大，如果抑制得不好就十分容易出現雜點。
2.3. 怎么看4800萬的手機像素
自2018年以來，智能手機的攝像頭就開始了新一輪的“數字大戰”——4000萬像素、4800萬像素、6400萬像素……
早在2018年2月，我們就曾經針對這種“超高像素風潮”提出過疑問，並認為其在傳感器尺寸並未明顯增大的情況下，僅靠縮小像素尺寸（降低感光能力）換取名義上的更高像素，未必就能帶來相比大底大像素設計更好的畫質水准。
不要說智能手機的小傳感器，就算是旗艦全畫幅單反的大底，由於傳感器的尺寸本身是固定的，增加像素數量就必然意味着減小每個像素的感光面積，而這就必然帶來感光能力的下降，導致畫面出現更多噪點。如此一來，對於一般手機（相機）用戶來說，他們會覺得更多的像素其實並沒有帶來更優秀的畫質；而對於那些有專業需求的用戶來說，這更意味着設備投資的一種浪費。
讓我們一起來開一下腦洞：在面前放一塊毛玻璃、一塊正常的玻璃，大家都會覺得正常的玻璃“清晰度高”，而毛玻璃則是模糊的。毛玻璃為什么是模糊的？這是因為它的表面凹凸不平。然而，如此一來，問題就來了——在我們肉眼看來正常透光的透明玻璃，其表面就一定是完全平滑的么？
另一個層面——不是只有數碼感光元件才有“分辨率”，玻璃鏡片本身也有。
稍有物理常識的人都知道，玻璃的表面不可能完全平滑，只不過是我們的肉眼看不到那些細小的缺陷罷了。可是，如果將玻璃的大小縮小到芝麻那么大，將觀察它的對象從相隔幾十公分的肉眼、換成了相距幾毫米的，數千萬像素的CMOS感光元件呢？
沒錯，此時哪怕是表面上看起來再完美無缺的玻璃，其微觀結構上的瑕疵、不必要的折射與反射等等，在CMOS看來都會被放大，成為阻礙透光率，降低實際成像清晰度的負面因素。如此一來，就意味着對於一個完整的相機系統來說，其鏡頭中所使用的透鏡都必須要進行特殊的表面處理、有時甚至要運用一些稀有材料來制造，以保證最終入射到CMOS表面的光學影像的清晰度要至少大於等於CMOS自身的物理分辨率，只有這樣，CMOS才不會相當於是透過“毛玻璃”來拍照，其本身的感光元件分辨率才有意義。
2.4. 單反相機 vs 微單
單反，即數碼單鏡頭反光相機（Digital Single Lens Reflex, DSLR）的反光板的去除已經是大勢所趨。在膠片時代，由於存儲影象的介質——膠片，在取景時必須嚴格保護不能漏光，而單反巧妙地利用反光鏡既解決了取景的視差問題，又避免了膠片在取景過程中漏光。膠片時代，單反相機把相機技術推到了頂峰。然而，進入數碼時代，情況有了根本性的變化——CCD不怕漏光。它既可以用來取景，也可以在清零后再用於成像，它的工作原理，決定了反光鏡取景不適合數碼攝影，在完全可以實現全電子化的數碼相機上，沒有必要再保留反光鏡。隨着電子取景技術的日臻完善，有朝一日，電子取景的清晰度與明亮度遲早會好到足以取代反光鏡。
所以，理論上來說，單電相機可以擁有單反相機幾乎所有的一切優點——畫質更好、景深更大、可換鏡頭，唯一的對焦速度目前還不及單反，這是因為電子對焦尚處於幼兒期，現在市售同等價位單電的畫面表現效果與單反相比還是太差了，等待需求一旦爆發，這類問題肯定會迎刃而解，而單電的體積則是單反永遠無法追趕的優勢。