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眼睛異常
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人的眼睛有多少像素?

2014-09-13 09:09:11      家庭醫(yī)生在線

用人眼和相機或者顯示器來對比,多少是有些不合適的。像素是構成影像的最小單位,在相機上指的是底片上單獨的感光顆?;蛘吒泄馄骷系膯蝹€感光單元,在顯示器上則指能夠顯示的最小的染色點。對于相機或者顯示器來說,像素是固定大小的,而且平鋪在一個平面上,每一個角落里的任何一個像素都沒有太大區(qū)別。

而人眼并非如此。人眼內的感光細胞分布在球面上,視野中心區(qū)域對細節(jié)的辨認能力和視野邊緣相差很大,再加上在千百萬年的進化過程中,人眼和大腦的協(xié)同工作讓大腦早就適應了對視覺做出修正和補償,更讓人眼有多少像素這一問題變得撲朔迷離。我們只能估算一下,看看如果人眼是一部相機,能夠產(chǎn)生多少像素的圖片。這就涉及到人眼能夠分辨的最小單位的問題。

對于這一問題,早在1894年,德國醫(yī)生阿瑟·康尼錫在一本著作里就提出了比較精確的答案。人的視覺有幾個有趣的特點:人眼對于不同強度光照下分辨率會變低,當目標運動時,分辨率也會變低,甚至當視覺目標顏色不同時,分辨率也會有所不同。因此康尼錫醫(yī)生采用了一種標準化的實驗方式:測試在光強大于每平方厘米1/10π燭光的情況下——換言之,在一個標準化的照明狀況下,人能夠分辨的、距離最小的平行線段中,兩根線段與瞳孔正中所形成的夾角。測量結果是0.59角分。這也就是說,人眼的視網(wǎng)膜能夠識別的最小像素應該是0.3角分,因為兩根線段如果要被人分辨出來,最少需要兩個像素。

如果硬要把人眼像素數(shù)取值的話,只能取人眼中視錐細胞和視桿細胞數(shù)了,不過這又不太準確,因為并不是一個細胞就能代表一個像素點的。

普通人的視網(wǎng)膜擁有500萬個錐形細胞,這些錐形細胞是用來感受視覺色彩的,可以把人的眼睛想像成等同于500萬像素。但是,在眼睛里面還有一億個棒狀細胞,它們是用來感受單色對比度、明暗的,在你眼睛所示畫面的銳利程度方面扮演著重要的角色。而且,就算是把眼睛像素當成1.05億,仍然低估了它們,因為它畢竟不是一臺相機。

那么,人的眼睛有多少像素?有回答是:人眼有5.76億像,但這個數(shù)據(jù)不是很準確。關于5.76億這個略顯夸張的像素值,計算過程是這樣的。

先了解一下人眼分辨率這個概念。目前一般認為,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(另一種說法,1角分是正常視力分辨率)。因為一個明暗相間的線對至少需要兩個像素,那么換算一下,人眼上的一個像素相當于0.3個角分(1 度=60角分=3600角秒)。

然后再結合人眼視角數(shù)據(jù),就可以計算像素值了。假設人眼視角最中間的120度具有最高的分辨率,那么人眼就相當于一個(120×60/0.3)^2=5.76億像素的相機。

其實這個數(shù)據(jù)可以更高,因為人的視角并不止120度,雙眼結合的話大概能接近180度。(余光也算……)

也有說法認為肉眼有“視覺中心”一說,只有眼睛中央10度左右的范圍最清晰,也就是視黃斑部分,到了周圍的分辨率就會大大下降,不過這個說法很難說是準確的,因為人眼畢竟是能轉的,而且模糊部分按理說也是有“像素”。

補充說明人的眼睛有多少像素:只有黃斑中心凹附近的范圍內有1分的分辨率(1.0視力),離開中心凹以后,視力下降到0.1,單眼的視野水平方向大約150度,只有中間10度是1分的分辨率,其他140度都只有10分的分辨率。 另外,0.59分,應該是指線分辨,可以認為是一組視細胞協(xié)同計算后的結果。兩點分辨率還是應該按照1分來計算。

那么這樣算的話人的眼睛有多少像素?結果就只有百萬級了,遠低于5.76億,甚至比細胞總數(shù)1.2億還要小不少。

人的兩個眼睛持續(xù)地抓取著周圍的景象,希望能夠獲取比視野更大的可視區(qū)域,然后把這些區(qū)域在大腦中拼合起來,就像拼接照片一樣,獲得了全景圖。在光線好的情況下,只要兩個細線分開的距離不少于0.6弧度(0.01度),我們眼睛可以把它們分辨出來。就是說等效像素大小是0.3弧度。保守估計眼睛的水平可視角度是120度,垂直可視角度是60度,換算下來等于5.76億像素的圖像數(shù)據(jù)。


(責任編輯:付子顏 )

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