既然理论上胶片分辨率无限大，那如果天文观测用胶片照下来然后显微镜看会怎么样? 第1页

serenayu 网友的相关建议:

胶片是不是连续的？胶片不是连续的。冲洗产物银结晶颗粒是离散的。

胶片的分辨率是不是无限的？胶片的分辨率甚至不如大部分专业级数码照相机。

只说说底片本身。

感光乳剂是 1-20 µm尺度的卤化银微晶在明胶溶液中的悬浮体，是个胶体分散相，胶核必须有一定的尺寸才能满足合适的双电层梯度，保证分散系的稳定性，而且小了以后感光能力就很差，ISO 太低。这个尺寸已经接近物理极限了。

底片在冲印后，卤化银以感光产生的微量银原子为核心进一步分解结晶，形成一小团一团的金属银晶格。在曝光核心周围的结晶速率也是不均匀的，而且产生的金属银小颗粒也是一个胶体分散相，天生有一种聚集结晶的倾向，最终的银结晶颗粒一定是远大于未曝光的乳剂的，可以达到 10-20 µm 大小。以 36×24 mm 全画幅计算，分辨率也就是 10 MP 的量级，相当于16年前的专业级单反相机 Canon EOS 5D或Nikon D700，而2019年发布的Sony A7R IV已经是61 MP了。

你可以用无限高的分辨率去扫描胶片，但胶片本身的物理结构就已经决定了承载的信息，胶片扫描仪不可能"重新发明"未被记录的信息。同样，很多人津津乐道的胶片色彩，很大一部分其实是扫描仪的偏色。

相比硅晶格光刻工艺，银盐乳剂的分散、涂布，以及冲印时还原、结晶误差要大四五个数量级。半导体技术已经做到十纳米级别了，没有应用到感光技术上是因为单个像素需要接收到足够的光子才能工作，以现在的量子转换效率，进一步提高像素密度没有意义，只会增加噪声。

胶卷的微观结构^[1]

Kodak 160VC

Kodak TMAX400

Kodak Gold 100

Konica 160

Fujifilm RVP

Fujifilm Superia 100

冲印后胶片上的银颗粒^[2]

Kodak TriX (@ 400ISO) in Rodinal 1:50

Fuji Acros (@ 80ISO) in Spur SD2525

Ilford FP4+ (@ 125ISO) in Rodinal 1:25

Ilford Delta400 (@ 800ISO) in Rodinal 1:25

天文观测的瓶颈在于物镜端接收的光线强度太弱，目镜端的关键不在于感光元件的分辨率，而在于信噪比。天文观测都是多张拼接，多重曝光，单张底片分辨率没有意义。天文观测早就数字化了，在民用单反相机还没有普及之前，数码感光元件就开始用于天文观测了，因为数码技术对多张合成、多重曝光、数据传输、容灾备份的优势太大了，而且还允许智能巡天等黑科技。

参考

veritata 网友的相关建议:

先放个小视频放松下，视频没有字幕，所以要听声音。

有本书叫实测天体物理学。上个世纪出版的。关于胶片部分写的很详细。

我等会回家找找这本书哦。

显微镜看就是卤化银微粒。

还有这个理论是错的。我读了这么多年书，教了这么多年天文，我没听说过这种理论。

我记忆中商业胶卷有过800线的。更高的，没专门查。哪怕是400线的解析度，相对CCD，像素大小只有2.5micron，CCD像元太小的话量子效率就低了。不过天文底片，我最后一次放冰箱是2003年了，柯达为数不多，在中国遗留的。ebay上好像还有古董卖。

回到显微镜。光罩的哈特曼的试验，用照相干版，成像后，用工业显微镜来测星密度，星斑。不过现在没人做这个事情了，都是直接上干涉仪了。以前做天文测光的时候，确实有不少器材都到显微镜那个量级，比如光瞳光度计，用来测底片星象密度，最后得到星等。这个器材两个人工作，一个小时处理40颗星。1970年代后，就有自动底片处理了（配合计算机）能到0.1星等。想想那个时代，非CCD时代，百分之一的量子效率，还要用特殊的暗房技术，得到一条线性关系图（也就是星像越密，星等越亮，要把关系找到），天文学家就这样，探索着宇宙秘密。而今天的大部分人，用以前可以做科研的设备（2000元望远镜+数码相机），看着对面的女生。人心，世道啊！

hu-yiming-71-55 网友的相关建议:

理论上胶片的分辨率并不是无限大的。尽管胶片的成像可以当作是连续的，但其真正记录下来的是它平面上的光场的强度，与胶片响应点扩散函数的卷积。一般来说，这种点扩散函数对于高频信息的传递都是不怎么友好的，所以那些细节该看不清楚还是看不清楚。正是这个点扩散函数限制了分辨率。

以上的分析还是没考虑到成像系统的固有缺陷的。事实上，成像系统也是有点扩散函数的。一般常见的透镜组，其透镜都不是无穷大的，口径有限，这本身就限制了一些信息的传递，从而就算你有完美的胶片，也是无法得到完美的像的。所谓“光的衍射极限”就是指的这种东西。

这个世界上没有免费的午餐，也不存在一个东西能把无穷大的信息量完整无误地完全传递到远方。当你引入了“连续的完美的胶片”这个假设时，本质上就是在妄想在这个有限大小的胶片上能承载无限大的信息量，而这目前是不可能的。目前信息论并没有令人满意的连续情形下的理论，而妥协方案要引入“相空间的体积元”，而这种修正主义——跟像素化、离散化区别有限。现有的信息理论只允许我们能完整地传递有限的信息量到远方，只要你想传递的信息量小于信道容量就可以。

quan787 网友的相关建议:

目前的答案都是说胶片的，那我从天文角度解释一下。

即使有无限分辨率的底片也没用，落在底片上的像本来就已经是是模糊的了，这受到光学系统的限制。

镜头很小（手机镜头和单反镜头），主要受光学设计和造价限制，因为像素相对镜头来说比较大，没必要把镜头设计得非常理想。
100cm以下的天文望远镜主要受光的衍射极限限制，口径越大衍射极限越小，重点说这个。
100cm以上的大型望远镜主要受大气抖动限制，与台址有关与望远镜本身无关。采用自适应光学技术或者太空望远镜是例外。

光线经由镜头远镜汇聚之后，并不是形成一个点，而是形成一个光斑，这称为艾里斑。也就是说，你拍到的图像最清楚也就是艾里斑的大小。艾里斑的角大小取决于波长和镜头口径，镜头口径越大波长越短，艾里斑的角直径越小，也就是分辨率越高。那么落在底片上的大小就是这个乘以焦距：

那么这里可以看出这个艾里斑的尺寸跟焦距和口径的比值F有关，F值其实就是摄影中所说的光圈值，以及天文中所说的焦比。

带入一般的可见光波长500nm和摄影镜头的光圈F2.8，可以算出艾里斑的直径是3.4μm。所以底片再怎么好也没用，照片是不会比3.4μm清晰的。而越大的天文望远镜通常焦比也会很大，比如F20，这时候艾里斑直径就是24.2μm，（考虑到采样定理，像素需要小于艾里斑直径的一半），天文用的CCD或CMOS常见的像素大小差不多也是这个量级。

艾里斑的大小是成像清晰度的上限，也就是所谓的衍射极限。望远镜口径达到米级以后，艾里斑直径就开始小于大气抖动的幅度，这时候分辨率就不再上升了，像斑会越来越大。而数码相机的镜头通常因为各种像差达不到衍射极限，也不一定需要非常小的像素，消费级CMOS的像素大小也是在微米级，先进的手机CMOS会做到微米以下。

（看了其他答案才知道胶片的量子效率才百分之零点几，这让量子效率90%+的CCD和背照CMOS情何以堪）

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