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为何现在仍造不出精密如人眼的光学镜头?

来源:http://www.gdsqdz.com/news695609.html │ 发表时间:2021/10/9 16:44:00 

眼球的确是精密的光学镜头,但我却不能无脑吹......因为单纯从光学角度看,眼球真的算不上什么了不起的装置,现代光学技术造出来的东西分分钟可以吊打。

所以与大家的固有印象可能有些出入,大家这么牛逼的人眼成像效果,眼球这个光学系统只起到了一部分作用,还有一部分要归功于视网膜等生物电装置,除此之外还有相当大一部分归功于大脑的信息处理。

如视网系统,由巨量的视锥细胞和视杆细胞组成。这两种细胞构造差导很大,因此对光的响应也差异很大。视锥细胞集群能够实现高清晰度、高饱和度的成像,因此你才能看到这个细节无比丰富、色彩无比绚烂的世界。视杆细胞的特点是,感光间值极低,让你在月光下也能够看到周围的环境,但代价是细节和色彩感知能力很差。这两种细胞配合使用,才能够让你的眼睛在白天和夜晚都能正常工作。

更绝的是,视网膜上这两类细胞不是均匀分布的。能够分辨细节和色彩的视锥细胞主要集中在"黄斑”区域(即“中央凹”),其他区域基本都是视杆细胞。因此人眼聚焦的地方看得最清楚,周围反而只是模糊感受到,无法识别细节。不信你可以做个实验,正视前方,注视前方的物体,然后保持眼睛不动,把书本什么的向视野边缘移动,你会发现不需要移开多远,书上的字就一片模糊看不

清了,时时你能够敏锐的差距到书本的移动,但是对书本上的细节却看不清了。这是因为书本的像

从黄斑区移开了。鹰眼和人眼是类似的构造,学术上把这类成像系统叫做“中央凹成像系统”,可以兼顾大视野和高清晰度。比如一只鹰在天空翱翔,哪里有兔子在跑,可以很敏锐的感受到。然后把眼球转向这个方向,就可以观察猎物的细节对捕猎、逃避危险之类的非常合适

至于大脑的信息处理能力,那就更牛逼了,细说一下的话会感觉像魔法差不多。

比如成像的方向,人眼在视网膜上明明成的是倒立的实像,但我们却从来没感觉这个世界是颠倒的,就是因为大脑硬是给你把方向“拧了过来”。曾经有科学家做过实验1,实验人员佩戴上一副特殊的眼镜,这个眼镜唯一的功能就是把世界的方向颠倒过来。刚开始实验人员非常不适应,甚至无法正常行走。但经过一段时间后,大脑就适应了反而是摘下眼镜后出现了不适感

再比如色彩的感知问题。人生活的环境光照条件会出现大范围的变化,但是周围物体的颜色却基本保持不变。可是按照严格的物理规律,这是绝无可能的。因为当光照条件发生改变的时候,物体反射的光谱信息也会产生改变视锥细胞对光谱的响应也会发生改变,所以环境光改变时,物体色彩应该会明显变化才对。

之所以有这种现象,很大程度是是因为人眼对色彩信息的处理。学术上我们把这种现象称为"色彩恒常性”,意思就是一个物体本身若是不发生变化那么当环境光改变时,大脑会自动话应这种改变,并月根据周用的环境光及时调整,使得人眼对同一物体颜色的感知基本保持不变

因此眼对一个物体的颜色感知,不仅取决于该物体真实的光谱响应,还取决于该物体所处的环境。比如我们对一张图片某个位置的色彩感知,不仅取决干这个位置的RBG值,还取决干周围像素的RBG值


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