您当前位置:首页-科学休息室-详情

如果我们的眼睛是一台相机,它的规格是多少?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-07-17 20:46:32

这是一个非常难回答的问题——如果你回答这个问题,结果会很不一样。

分辨率(像素数):我们大约有9100万个杆状细胞和450万个锥状细胞。杆细胞只能捕捉单色图像——所以你可以说我们有一个惊人的高分辨率91百万像素的黑白相机。但是对于颜色,我们需要一个红色、绿色和蓝色的锥细胞来捕捉一个颜色像素——所以我们的颜色相机只有可怜的150万像素的颜色。

但事情并没有那么简单——当我们的眼睛没有被主动移动时,它们开始以比这些细胞直径还小的量(微眼跳)持续晃动。随着时间的推移,我们将得到的图像加在一起,得到的图像比杆状细胞和锥状细胞的数量更清晰——所以当我们专注于某事时,分辨率会提高!

这种技术经常被NASA用于火星探测器等项目,以在需要时获得更好的分辨率。所以分辨率有点适应我们的需要——我们可以在较低的分辨率下快速地看到物体——然后在一小段时间内,分辨率会变得更好。我们是下意识地这样做的,所以很难说。

我们也非常擅长利用高分辨率的单色图像来增强低分辨率的彩色图像。当你在你的电脑上加载(例如)一个压缩的JPEG图像时——图像以低分辨率的彩色和高分辨率的单色存储,以使文件更小——知道我们的大脑不会关心!

视野:这也相当复杂。我们眼睛中央的细胞密度比周围的细胞密度大,这意味着我们只能在视野的中心获得最高的分辨率。在中心区域,锥细胞(颜色)的密度比杆状细胞(单色)的密度大。

这意味着我们只能在我们看到的东西的中心的一个小视野中有真正好的质量感知——这逐渐降低到较低的分辨率,在我们的周边视觉中没有颜色感知。有人在猫身上做过实验(在人们对动物实验感到不安之前)——他们拦截视神经,观察单个细胞的活动。他们没有发现的是一种类似于数码相机的东西,它可以将场景的每个像素的颜色传输回大脑。

他们发现(例如)一个特定的神经元会对以特定速度从左向右移动的45度线做出反应。把这些独立的杆状和锥状信号从像素变成物体的过程,显然发生在视网膜细胞中——返回到大脑的并不是正常意义上的图像。这是有道理的,因为视神经没有足够的数据带宽来传输所有高速像素数据。

帧率:这也很难与电子相机相比。我们的眼睛不断地捕捉图像,但当我们看到闪烁的图像时,我们能够抑制闪烁(有不同程度的成功)。所以在每秒76帧的速度下,运动是完全平滑的,在每秒60帧的速度下,有些人可以看到闪烁,尤其是我们的周边视觉,在每秒50帧的速度下,有趣的事情发生了。看50Hz电视长大的人(例如在英国)仍然看不到太多闪烁,但看60Hz电视的人(例如在美国)更有可能受到干扰!

一旦你将帧数降到每秒30帧,每个人都能看到闪烁,但移动的物体开始看起来有点不稳定。以每秒10帧的速度下降——事情看起来肯定不那么流畅了。

平移和倾斜速度:在数码或胶片相机上——如果你快速移动相机,你会得到模糊的图像。我们的眼睛不是这样工作的。如果你从一个房间或其他地方快速扫视,那么我们的眼睛实际上在高速运动中根本不会产生图像(扫视——不要与我前面讨论的微扫视混淆)。

但在意识层面上,当我们这样做时,我们并没有意识到一切都变黑了。正在发生的事情(这是非常奇怪的)是一些潜意识过程在猜测我们应该在扫视开始和结束之间看到什么。它是根据记忆和猜测来填写的!

那盲点呢?出于一些真正奇怪的进化原因,我们的视网膜是由内而外形成的!你可能会期望一个智能设计师拥有一层杆状细胞和锥状细胞来捕捉光线——将光线送入视网膜后方的一层神经元,收集和处理数据——将光线送入一束通信线路,将其送回大脑。

然而:如果有一个创造者——他/她/它/他们真的是糟糕的工程师!在我们的眼睛里,光敏感细胞在数据处理细胞的后面,所以光必须通过数据处理神经元才能到达光传感器。这会导致各种各样的其他问题,比如让血液流到所有这些细胞,而不挡住光线。

更糟糕的是,来自数据处理细胞的一束导线必须经过光传感细胞。发生这种情况的地方没有杆状细胞或锥状细胞——所以在视网膜上有一个补丁,我们根本没有得到任何图像数据!我们称之为盲点,你可以用各种各样的技巧来辨别它的实际位置。但是在日常的观察中,你的视野中并没有漂浮着一个黑点,那么这个问题是如何解决的呢?

事实证明,这和大脑在扫视时避免看到昏迷是一样的。它用它能记住的或能猜到的东西填补空白!实验证明了这种方法的局限性。因此,大脑可以填入简单的重复模式——它在这方面做得非常完美。直线和类似的东西也很好用。但也有限制。其中之一就是文本。如果你学会注视在一个页面上的一本书,知道盲点——你可以看到,潜意识尝试最好把看起来有点像文本图像中进洞里,但它不知道字母表——所以你有点胡言乱语信件在那里,也许像一个o与横梁有点像一个e或者之间的一种混合的x和k。

在正常情况下,我们不关心这个盲点,因为盲点不在你用来阅读的视野的中央高分辨率部分。低光照水平:单色的杆状细胞比锥状细胞在较低的光线水平下工作——所以当事物变暗时,我们开始失去对颜色的感知能力。但你可能已经注意到,东西在晚上会变得有点蓝。这是因为在低光条件下,视锥细胞会沿着蓝色视锥细胞使用的相同的神经通路反馈“亮度”信息——所以我们的大脑认为世界在低光下看起来有点蓝色。

颜色质量:正如我之前所说的,我们有三种锥细胞——对红色、绿色和蓝色敏感。这就产生了各种奇怪的人工制品。例如,我们有所有这些奇怪的信仰(在学校的艺术课上教)关于混合颜色。所有这些都是扯淡。例如,电脑屏幕只能产生红色、绿色和蓝色的光,因为它被设计得很便宜,(例如)不能产生纯黄色的光。如果你用放大镜观察电脑、电话或电视屏幕,你会发现它只产生这三种颜色。

我们的眼睛不在乎,因为我们只能看到这三种颜色。

如果我们的眼睛是一台相机,它的规格是多少

摄像头(和我们的眼睛)看不见黄色——但红色和绿色传感器/锥细胞都有一定程度的激活——这就是我们所学到的与黄色联系在一起的东西。但是,尽管这盏灯发出的光在颜色上是纯黄色的——这盏灯的照片只是红色和绿色的混合物。因为我们已经设计了相机和电脑屏幕来廉价地匹配我们眼睛所能看到的东西——这很好。

但也有一些动物,比如常见的金鱼或皮皮虾,它们不仅只有红/绿/蓝受体。所以金鱼可以分辨真黄和假黄,电脑屏幕会产生假黄,让我们误以为自己看到的是黄光。螳螂虾有几十个不同的锥细胞,可以看到我们只能想象的颜色。与金鱼和螳螂虾相比,人类实际上是色盲。

结论:这只是人类视觉系统古怪之处的冰山一角。关于各种光学错觉如何揭示其他奇怪的局限性,我还可以继续写十几篇文章。但将我们拥有的东西与相机进行比较是不可能的。我们的眼睛既比照相机好,也比照相机差——而支持这一点的潜意识智能层的能力要复杂得多,并且积极地隐藏它自身的不完美。进化已经把我们从混合能力相机中提取信息的能力推到了极限,相机使用处理技巧和纯粹的猜测!
D相关下载
Z最新攻略更多+
热门文章更多+
近期大作更多+