来源：经济日报-中国经济网
用你的闪光眼闪瞎我
用你的闪光眼闪瞎我
你知道我已经无处可藏
你知道我一无所有
对,我一无所有
——《闪光眼》
我们经常会听到“分辨率”这个字眼——高分辨率的电视机、DVD、蓝光光碟、手机摄像头……那么,人眼有分辨率吗?要回答这个问题,我们必须首先解决另外两个问题:什么是分辨率?人的眼球是怎么工作的?
分辨率是光学领域的一个概念,指的是某种仪器在一个图像中识别并分离两个物体的能力。举个例子,想象一下天空里有两颗看起来距离很近的星星,位置足以混淆我们的视线。如果你用低分辨率的望远镜可能只会看到一颗星星,或者一块光斑。相反如果你用有很高分辨率的望远镜,那你将清晰地看到两颗独立的星星。
其他光学仪器也和望远镜一样,如摄像机。数码照片都是由一颗颗彩色的像素点构成的(可以将像素点认作照片的“原子”,是组成照片的最小单位)。
所以,一张照片的像素点越多,看起来就越清晰,也就是说,这张照片的分辨率越高。一张超高分辨率的图片即使在经放大无数倍后打印出来,也不会变得模糊。
假设我们用一台照相机拍摄一张长方形的照片,有序排列的像素点在照片上排成1600列、1200行,那么分辨率就是这张照片上所有的这些像素点的数量。所以,我们可以把纵横的数字相乘(1600×1200),会得到1920000,即192万像素(平时我们使用的智能手机也就这么多像素,对我们来说足够了)。
但购买手机时,我们也得考虑其他会影响手机相机质量的参数,比如传感器的大小、镜头特性以及照片处理软件的质量。
那我们的眼睛呢?人眼有像素吗?首先,让我们先弄清楚人眼大致的工作过程:光线穿过我们的角膜,然后穿透我们的瞳孔(瞳孔会根据眼球接受光线的强弱自行收缩或放大)和眼球晶状体(晶状体有点像照相机的镜头,它可以调节远近物体的形象,然后把物像反映在视网膜上)。最终的图像会形成于视网膜上,视网膜位于眼球最内部,类似于屏幕的作用。落在视网膜上的光线会产生一系列化学反应和电流反应,刺激我们的视网膜神经元,然后再被传递到大脑皮层,大脑就会开始自动分析处理视网膜上的图像。
科学逸事:
人眼是非常复杂的器官,既要接受并聚焦外来光线,还要将光线转化为电信号。同时,大脑也要对肉眼接收到的图像信息进行同步分析处理。真是高科技啊!这个过程被那些不相信达尔文进化论的“创世主义者”当作“上帝用七天创造万物”的例证,他们认为这种复杂的过程只有神才能做到,而绝非进化过程中的偶然产生。那些人工智能的拥护者也持类似看法,只不过他们把前者的宗教色彩换成了一种更高级巧妙的说辞。
幸好,科学家(如著名生物学家理查德·道金斯)已经证实人的眼睛是如何在自然选择中一步一步进化的,眼睛并非一开始就是非常完美的器官,它的进化显示了由于进化的随机性而产生的各种缺点和不完美。
就连人类的超级器官——大脑,也充满了进化上的缺陷。如果人类是被预先设计好再创造出来的,那就不会存在累赘之物(毕竟没有人会认为上帝是个差劲的设计师)。
回到我们的主题上来。人眼中有大量的感光细胞,其中视锥细胞大约为六百万个,视杆细胞大约有一亿个。视锥细胞位于视网膜中部,负责感受光的颜色,识别出蓝光、红光和绿光;视杆细胞位于视网膜外围部分,负责感受光的强弱。所以说,在黑暗的环境中,有时通过眼角的一瞥,我们只能瞧见非常微弱的一点光线。这时,就是位于我们视网膜边缘的视杆细胞在起作用。
我们已经可以回答一开始提出的问题了——什么叫人眼的分辨率?显然,分辨率这个说法是我们自己做的一个类比罢了,毕竟人眼和数码相机还是不一样的。人眼随时随地都在接收外在的光线并形成图像,没有一刻处于休息状态。而且,截至目前,从我们的肉眼捕获光线信息到在大脑中形成图像的整个过程,都不能被任何相机或者人工智能复制。所以说,相对于“相机”而言,人眼其实更像个“摄像机”。
但我们能够计算出人眼大致的分辨率数值。人眼中大约有六百万个视锥细胞,如果我们把这些细胞比作像素点,那人眼就有600万像素的分辨率。但我们也不能忘记还有一亿个左右的视杆细胞,所以加起来,分辨率大概就是1.06亿像素。
同时,我们还要考虑到眼球会转动的情况。眼球的转动使得我们能够看到非常广阔的外部环境。假设我们的视角为横向120°、纵向120°,如果每个像素点为0.3角分(又称弧分,符号为“ ′”,是量度角度的单位),那么我们最后可以得出肉眼的分辨率大约为5.76亿像素。这是美国地质局的罗杰·克拉克博士(Dr. Roger Clark)通过计算得出的数据。
手机相机的分辨率最高可达1600万像素。世界上分辨率最高的相机是著名的“暗能量相机”(由美国能源部费米国家加速器实验室在伊利诺伊州巴达维亚市建造的),一共有5.7亿像素,这项工程花费了35亿美元。由此可见,人的眼球还是有很高的内在价值的啊。
经济日报-中国经济网摘自《那些听过却从未搞明白的问题》四川文艺出版社
