數字化的眼睛
全景科學
作者:王駿波
無論濃眉大眼還是丹鳳小眼,雙眼皮還是單眼皮,人類眼睛堪稱是全球最強大的攝影利器之一。為什麼是“之一,’呢?因為人類眼睛比起鷹什麼的,還是弱爆了。
什麼?眼睛和相機有半毛關係?對,你沒看錯,眼睛作為一種強大的成像器,再高端的單反相機也沒法比。如果你的眼睛是一台照相機
目前,除了“光場相機”等少數幾種特殊相機外,絕大多數的照相機都是模仿動物限睛的成像原理製造的,兩者的結構當然也極為相似。簡單說來,如果你的眼睛是一台照相機,那麼:(眼睛請往右上瞅)
它的參數是?
這年頭,各種相機都在追求強大的性能和極致的參數,既然眼睛也可以是相機,那麼它的性能和參數又是否足夠給力呢?十九世紀的德國生理學家赫爾曼馮·亥姆霍茲曾經說:人眼有粗製濫造的嫌疑。自從他下此結論之後,也有不少學者做出了類似的評斷,但他們的評斷依據都是以實驗中動物的眼睛與照相機鏡頭的成像結果比較。但這樣得出的結論顯然是不全麵、不靠譜、不太科學的,我們還是要以數據說話。
關於5.76億這個略顯誇張的像素值,我們有必要來解釋~下。首先我們要了解一下人眼分辨率這個概念。目前科學界一般認為,人眼的極限分辨率是能夠分辨0.59角分的線對,也就是說人眼可以分辨張角為0.59角分的明暗相間的線條對。為何要用角度而不是像素或點數來表示分辨率呢?大家知道,無論是人眼還是相機都會遵循“遠小近大”的透視定律,同樣大小的物體距離人眼不同的時候,在視網膜上成的像的大小是不一樣的,利用角度來表達這個問題就會簡單很多。因為表示一個陰暗相問的線對至少需要兩個像素,那麼換算一下,人眼上的一個像素相當於0.3個角分(1度=60角分=3600角秒)。
知道了人眼的分辨率,再結合人眼視角數據,我們就可以計算像素值了。假設人眼中間的1 20。具有最高的分辨率,那麼人眼中央部分就相當於一個(120×60/0.3)2=5.76億像素的相機。(也有說法認為肉眼有“視覺中心”一說,隻有眼睛中央10°左右的範圍最清晰,周圍的分辨率會大大下降,本文中取更被廣泛認可的說法。)
所以目前來看,所有相機在綜合性能上距離我們的眼睛都還有很大一段差距。加點配件
今天要是在哪個學校附近倒了一塊廣告牌,砸到的十個人裏保守估計也得有六個戴著眼鏡,兩個戴著美瞳,一個戴著太陽鏡,剩下那個包裏還藏著一副鏡框。那麼,給眼睛這台生物相機加的這些“配件”又意味著什麼呢?
為了拍攝時調整光線的需要,攝影師往往會在相機鏡頭上加裝各種各樣的濾光鏡,來拍攝到更好的畫麵。我們的眼睛也一樣,可以通過佩戴不同功能的鏡片來幫助眼睛視物。
現在大多數同學在配眼鏡時都會選擇“防輻射鏡片”,為的是能盡量保護自己的眼睛不被電腦顯示屏帶來的輻射所影響。其實,對於這種能過濾掉大部分有害紫外線的防輻射鏡片,它的作用與相機配件中的UV鏡非常相似。許多人給鏡頭裝UV鏡是為了保護嬌貴的鏡頭鍍膜,不過這僅僅是它的一項附屬功能,UV鏡(Ultra Vioief)又叫做紫外線濾光鏡,顧名思義,在膠片相機時代,UV鏡的最主要功能是減弱紫外線進入鏡頭而影響畫質,隻不過到了數碼時代,電子感光元件不再像膠片那樣容易被紫外線所幹擾,人們才更多地將其用於保護鏡頭。
太陽鏡也是很常見的眼鏡種類,除了比較傳統的棕灰色墨鏡,現在熱愛時尚的人們又製造出了各種彩色太陽鏡。這些不同色彩的太陽鏡都可以叫做眼睛的“彩色濾光鏡”——可以改變某種色彩對比度的濾光鏡。彩色濾光鏡主要有紅、黃、橙、綠、黃綠和藍色六種較常見的分類,裝上什麼顏色的鏡片,其他顏色就會被鏡片吸收,鏡片僅通過同色的光線。如果在相機鏡頭上裝了藍色濾光鏡,那麼我們拍攝到的照片中景物就都會偏藍一些。