了解人类的眼睛:人眼像素高达5.76亿,这究竟意味着什么?
文:答案在这儿
人类的身体上的所有器官都是在长时间的生物进化中,经受了自然选择的结果,其中经常被称为是人类心灵之窗的正是我们的眼睛。经常有一些说法,指出有许多社会经验的人可以通过观察一个人的眼神得出他内心的想法。当演讲者上台参与重要的演讲前,协助他训练的老师也会告诉他,上台后最重要的是眼神坚定,绝对不可以飘忽不定。由此可见,眼睛似乎真的藏着打开心灵的秘钥。
也许是我们每天都在使用它,所以并不觉得眼睛是一个多么神奇的器官,抛开残障人士来说,每个人生来都有着一双健康的眼睛,这种人人都有、上天赐予的东西,在人们看来并不稀奇。人类有时候还会烦恼自己看得不够远或者可以看到的光线太少了,就创造出了各种望远镜以供自己观察世界。但是大家知道吗?其实人类眼睛的像素高达5.76亿,对比之下现在智能机吹嘘的几千万像素好像不值一提。走进本文,让我们来好好了解自己的眼睛有多么“神奇”。
人类的眼睛
眼睛是人用来观察世界的视觉器官,它能够有效地感知到光线的明暗。可以说它算得上是人体感觉器官里面作用最关键的一个,因为我们往往需要先用眼睛看到,然后这些信息会传回大脑分析,得出结果促使我们进行下一步动作。就像盲人出门就极不方便,正常生活也很麻烦,如果在没有人帮助的情况下,则必须带一条导盲犬,用来充当自己的“眼睛”。
人的眼睛结构可以分解为4大类,分别是眼球壁、眼内腔、视路和眼副器。这是以眼睛的主体眼球来看的。成年人的眼球的垂直径约为23mm,前后直径约为24mm,按照数据来看我们的眼球虽然不是一个端正的球体,但是也没有差距很大。
我们的瞳孔在明暗光线之下,会有轻微的变化,但是不会像蛇或者猫这类动物,直接变成竖瞳,想象一下如果一个人是竖瞳,那么看起来就让人冒冷汗。
眼球壁可以分为内、中、外三层。其中我们常提到的视网膜,是位于内层的。它看起来就是一层又薄又清透的膜,不少人以为不同人种的眼睛颜色不同就是因为视网膜的颜色有所不同,这是一个错误的看法。人眼的颜色是由中层的虹膜来决定的,和眼角膜没有关系。所以关于眼角膜移植,假如一位亚洲人接受了一位欧洲人的视网膜移植,他醒来之后眼睛也不会变成蓝色。可见眼睛颜色是与生俱来的,很难在后天进行改变,除非佩戴美瞳等。
最为重要的眼角膜有着独立的代谢功能和生理功能,在上面布满了感觉神经,但是却没有血管。它能够自己从人们的泪液当中获取营养成分,也能从空气中获得氧气。这也是为什么大家在长时间的哭泣之后,会觉得眼睛又干又涩。需要提示的是,频繁地流泪对眼睛伤害很大,甚至会患上干眼症。
眼内腔则主要包括玻璃体腔和前房后房,其中的晶状体起着双凸透镜的作用,玻璃体则可以撑起视网膜。眼副器就是比较外部的了,我们大多能直接看见,如眼睫毛、泪器、眼睑等等。
像素是什么?
大家现在在购买电子产品时,经常会提到像素,尤其是现在全球的各大智能手机经销商,都会用手机超高的像素作为噱头。作为消费者,我们只能听他们说从几百万提升到了几千万,多数人实际上对像素并不是很了解,只知道像素越高拍出来的照片就越清晰。
像素是指由图像的小方格组成的,这些小方块都有一个明确的位置和被分配的色彩数值,小方格颜色和位置就决定该图像所呈现出来的样子。
根据这一定义我们可以把像素理解为图像里面的最小单位,这些像素有序的排列组合在一起,构成了我们最后看见的图像,就像是密密麻麻的拼图一样,像素决定了图像呈现时的大小。
电子产品既定的几千万像素其实指的是像素值,也可以叫做最大像素或者最大分辨率。其实日常的各种电子屏幕也有像素,比如说电脑分辨率,就是通过电脑的操作系统进行调节。数码相机的像素值则跟它里面装的光敏元件有关,光敏元件一般是在光电传感器上面,元件越多则像素就越高。而原材料的增多就意味着价格会升高,像现在的单反相机像素就在2000万以上。
总之,像素和成像之间有着密切的关系,在我们借助相机等电子产品进行拍摄时,一定想不到人类的眼睛其实本身也有着超高的像素。之前有人指出人类的视网膜当中可供感光的锥体细胞数量大约是600万个,将其数量类比于人眼像素,发现人类的眼睛相当于像素值600万的相机。其实人类眼睛的像素要比500万高得多,高达5.76亿,这意味着什么呢?
人眼像素5.76亿
单纯用锥体细胞的数量来作为人眼像素的测量依据显然是不科学的,因为在人眼当中还有许多其它的细胞,比如说棒体细胞,它的数量就有1.2亿个,它的主要功能就是用来分辨光线的亮度,对明暗的感触比较敏感。它能够与前面提到的椎体细胞在共同作用之下引起视觉。
不过一定会有人疑惑,即使将这二者加在一起也不到5.76亿啊。这是因为计算眼球的像素还需要考虑别的因素,毕竟我们的眼球是活动的,而不是像手机相机一样一直被固定在后盖固定的位置。在眼球转动的过程中我们能看到更广的地方。
假设我们的眼睛横向纵向都为120°,而每个像素点为0.3角分,经过计算就可得出人眼分辨率约为5.76亿像素。
因此人眼的像素如此高,其实是基于我们的眼球可以不断地转动,这就导致我们能够看到的区域更广,大脑在接收到这些零碎的图像之后再进行合成,组成画面。更不用说与普通的相机相比了,即使相机的像素再高,它也只能瞄准面前的一块区域,如果想拍全景势必要进行移动并且拍摄多张照片拼凑。但是人眼却不一样,两只眼睛可以轻易地看到全景。
所以将人眼单纯定义成相机其实有些偏颇,毕竟它能够一直捕捉动态场景,比摄像机更加准确一些。这台超级摄像机不仅能够一直按快门对附近的景象进行拍照,还能迅速传递到大脑当中进行分析,像是被智能操控的相机,从拍摄到成像再到分解,和相机比起来实在是高级更多。
并且需要知道,这个5.76亿像素的数值是在相对保守的估计之下计算出来的。可以说大家虽然都有眼睛,但是视力其实还是有很大的差异,很难说视力更好的人眼睛的像素会不会也更高。
比如飞行员,他们就能凭借自己优秀的视力观察到一些常人看不到的东西。因此这一数值,还有继续上升的余地。不管怎么说,5.76亿已经很厉害了,按照普通单反相机1000万像素来计算,大家的眼睛可以等同于一次性塞进去了50多台单反。
人眼与相机
前文提到了眼球壁的构造主要分为了三层,外层的巩膜部分其实就可以理解为相机外壳,是保护我们“视网膜”镜头的第一道屏障。而中层当中有许多色素细胞,可以阻止弥漫性的光线进入眼睛,营造出一种暗室效应,其功能和相机的暗箱类似。
内层的视网膜当然就是成像的屏幕了,其中的玻璃体、晶状体则有着凸透镜的效果,所以视网膜其实就是相机的镜头,而附着在上的泪水是最后一层保护膜。
人的眼睛就像实验室当中制作的透镜系统一样,外界物体反射出的光线依次经过 眼内这组透镜—类似相机的镜头—发生曲折, 最后才成像于视网膜中心凹上。
不过还是需要指出,人眼的生理光学还是有自己的特点的,因此我们不能将相机的成像原理直接套在人眼上,毕竟在人眼的背后还有大脑这种超高“智能”的存在。而面对术业有专攻的“相机”,人眼的视网膜成像还是存在诸多缺陷的,不过自动调节焦点、明暗度方面还是甩了相机几条街。
保护眼睛
随着科技的发展和互联网的大范围普及,人们的日常已经离不开大大小小的电子屏,上班时面对电脑,回家后面对着手机或者电视,用眼的时间特别长。近视眼的群体可谓是急速上升,全国至少有30%的人患有近视。
眼睛是我们唯一的视觉器官,所以保护眼睛显得尤为重要。大家在日常工作、学习时,一定要注意用眼时间,每隔一段时间活动一下,望一望远方,都可以缓解眼睛的疲劳。日常中多吃一些明目的食物,比如胡萝卜和猪肝等等。即使已经近视了,也不该自暴自弃放任度数快速上升,在平时用眼时要更加注意。
总之,生活中多做做眼保健操,不要长时间地对着电子屏幕,定时给眼睛休息和舒缓的时间。也不要太依赖眼药水,眼睛本身是具有代谢功能和生理功能的,不要经常从外界“灌”营养液进去,这会影响其内部的平衡。
结语
看完本文,大家就不要再埋怨自己的眼睛比不上相机了,毕竟单从像素而言,它可是比相机高多了。相机更多时候只是为了拍照,但是眼睛可是我们生活中必不可少的器官,不少地方在世界爱眼日时都会推出“一小时盲人”或者“一日盲人”的体验活动,体验之后的人们都意识到了眼睛的重要性。
并且眼睛作为心灵之窗,也是与人沟通交流的重要途径,即使它并不会说话,但是总能表达含蓄的感情,像是情人眼神之间的含情脉脉,长辈对晚辈总是施以慈祥的眼神。爱作为一种很模糊的概念,不存在任何的实体,内向含蓄的人更多时候都会用行动和眼神来表达爱意,千万不要忽略这种隐藏在深处的“爱意”。