人的眼睛堪稱自然界的“高清攝像頭”,能捕捉五彩繽紛的世界,讓我們看清從遠處的山川到近處的書頁。
但如果把眼睛比作相機,它到底相當于多少萬像素?
要回答這個問題,先得搞清楚“像素”,在相機中,是感光元件(如CMOS傳感器)上的最小感光單位,決定圖像的分辨率。比如一個1200萬像素的相機,能生成一張約4000×3000像素的照片,像素越多,細節越豐富。
但人眼不是相機,沒有固定的“像素點”,人眼的視網膜上有約1.2億個感光細胞(視桿細胞)和600萬個感光細胞(視錐細胞),視桿細胞負責暗光下的黑白視覺,視錐細胞處理色彩和細節。理論上,這1.26億個感光細胞似乎能對應1.26億像素,相當于1.26億萬像素的超高清相機。
但事情沒這么簡單!
人眼的“像素”不能直接用感光細胞數量衡量,因為視覺處理遠比相機復雜,視網膜的感光細胞分布不均,中央凹區域視錐細胞密集,負責高分辨率視覺,直徑僅約0.3毫米,卻能看清細微文字,而周邊區域視桿細胞為主,分辨率較低,主要捕捉運動和輪廓。
科學家通過角分辨率估算人眼的“像素”,人眼的最佳分辨率約1角分(1/60度),相當于能區分1米外0.3毫米的細節,2023年,劍橋大學神經科學家約翰·莫蘭估算,如果把人眼的視野(約120度×60度)換算成平面圖像,中央凹的清晰區域約相當于700萬像素(5760×1080像素),整個視野(包括低分辨率周邊視覺)則高達1.2億像素。
但這1.2億像素只是理論值,實際中,大腦只處理中央凹的細節,周邊信息被“壓縮”,類似相機用高像素拍全景圖,但只放大中心區域看清細節。
人眼和相機的“像素”差異,不只在數量,還在工作方式,人眼通過眼球運動(掃視)和瞳孔調節,實時“掃描”場景,像一臺自動對焦的相機,2024年,麻省理工學院研究顯示,人眼每秒可處理10-15次圖像更新,遠超相機快門速度。
視覺信號經視神經傳到大腦后,被“后處理”,填補盲點、增強對比度。相機則需后期軟件模擬這種“智能渲染”,人眼只有中央凹高清晰,周邊模糊;相機傳感器像素均勻分布。試想,你盯著手機屏幕時,能看清文字,但余光里的墻壁細節模糊,這就是人眼的“選擇性高清”。
因此,直接說人眼是“700萬像素”或“1.2億像素”都不準確。700萬像素更接近中央凹的實際效果,1.2億像素則是理論上限。
人眼與相機的比較,始于19世紀,1839年,攝影術發明后,科學家嘗試用相機模擬人眼。法國物理學家路易·達蓋爾的銀版攝影法,堪稱早期“低像素”相機,分辨率僅幾十萬像素,20世紀,柯達膠片相機達到千萬像素級別,接近人眼中央凹的清晰度,2024年,佳能發布1億像素無反相機EOS R1,但仍無法復制人眼的動態范圍和色彩感知。
中國古代對眼睛的認識也充滿哲理,《黃帝內經》稱目為“心之使”,強調視覺的智能處理。宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中記錄了“視差”現象,預示了人眼的雙目立體視覺,遠超單鏡頭相機的平面成像。
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