人類眼睛有5.76億像素看不清 _人類

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眾所周知，人類在大自然競爭中勝出很大一部分原因要歸功于大腦，我們的大腦大約只占身體重量的2.5%左右，但它卻消耗了人體25%左右的氧氣，這意味著大腦是我們?nèi)梭w“能耗”最高的器官。
然而，讓人感到意外的是，我們大腦大約65%的腦力是用于處理眼睛收集的信息，如果把大腦比作人體的CPU，那么我們的眼睛就占用了它65%的內(nèi)存。

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之所以眼睛這么占內(nèi)存，其實原因也就像一些電腦軟件一樣——功能越強大越占用內(nèi)存。
那么，我們的眼睛到底有多強大呢？
關(guān)于眼睛的奇怪事實
毫不夸張地說，人類的眼睛是人體第二強大的器官——僅次于大腦，其中一部分體現(xiàn)在眼睛的發(fā)育上，從我們出生那一刻起，眼球的大小就已經(jīng)發(fā)育結(jié)束了。

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圖源：che
為了配合強大的眼睛工作，人體中最強大的肌肉就是那些移動眼球的肌肉，這些肌肉的控制能力幾乎是其他肌肉的100倍。
我們平時經(jīng)常會說眼睛累了需要休息，事實上，我們的眼睛從來沒有休息過，無論白天還是晚上，它都在不停地工作，需要休息的只是肌肉。
關(guān)于眼睛的“硬件事實”還有很多，但是相較于它的功能，這些硬件就顯得不值一提了！
眼睛的主要功能就是成像，它以圖像的形式把周圍的信息傳入大腦，然后經(jīng)過大腦的分析，并調(diào)動身體其它部分作出反應(yīng) 。

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圖注：凸透鏡成像原理
眼睛如何成像的？
眼睛的成像原理有點像凸透鏡成像，只是它不是簡單的一面凸透鏡，而是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng) 。
當(dāng)光線進入眼睛后，會經(jīng)過角膜、晶狀體等一系列眼部結(jié)構(gòu)的折射和調(diào)節(jié)，最終在視網(wǎng)膜上形成圖像。
這種由實際光線匯集形成的圖像被稱為實像，它有一個最重要的特點就是圖像是倒立的，所以我們眼睛實際上給我們大腦輸入的是倒立的世界。

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之所以我們不認(rèn)為自己活在一個倒立的世界上，原因就在于我們的大腦適應(yīng)了這種倒立。事實上如果我們把頭倒過來看世界的話，要不了幾周時間，我們的大腦也可以適應(yīng)“倒著看世界” 。

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圖注：凸透鏡的成像規(guī)律
凸透鏡成像的另一大應(yīng)用是照相機，所以人們經(jīng)常拿眼睛和相機做對比。
雖然兩者基本沒有可比性，但是為了體現(xiàn)眼睛的強大，我們可以簡單做個像素上的對比（可能并不公平）。
一張數(shù)碼圖像的分辨率（Resolution-數(shù)碼圖像分辨率）經(jīng)常會用像素數(shù)量來表示，比如現(xiàn)在的一些手機可以拍出分辨率為12032*9024的圖像，那么這張圖片就超過1億像素（乘積），這意味著手機攝像頭就是1億像素了。

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那么人的眼睛可以“拍出”多少像素圖像呢？
據(jù)科學(xué)家兼攝影師——羅杰·克拉克（Roger Clark）博士的說法，人眼的數(shù)碼圖像分辨率為5.76億像素[1] 。
他的算法其實很簡單，根據(jù)人類的視力，在光線良好的情況下我們的眼睛可以區(qū)分0.6角分的間隔，所以他給出了0.3角分（垂直方向0.3 ，水平方向也0.3）的等效像素。
然后，人的每只眼睛水平視野角度都在120°到180°之間，而垂直視野角度在60°左右，這意味著我們兩只眼睛一起最少可以拍出分辨率為120 * 120 * 60 * 60的照片。

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像素大小可以任意定義，源：小7的背包
而上面我們已經(jīng)得到每個像素是0.3角分，所以兩只眼睛“拍出”的圖像像素數(shù)量就是120 * 120 * 60 * 60 / (0.3 * 0.3) ，它的答案是5.76億
我們平時經(jīng)常可以看到人眼達到5.76億像素的說法，就是出自這位科學(xué)家的這個數(shù)據(jù) ，但這個答案其實是有許多誤導(dǎo)性的。
由于進化的局限性，我們的眼睛雖然看得很廣，但其實它只能注意到中心部分的細節(jié)，而周圍的細節(jié)其實只對運動物體有效。

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這個在進化方面的解釋是，這種進化有利于我們把注意力集中在中心位置——一般而言是盯緊獵物，而周圍視野我們是用來防止獅子等捕食者靠近我們的，所以它不需要太清晰，能捕捉運動的物體就好了。
在國外論壇上，有一位大神根據(jù)人眼看到的視角制作了一張人眼“拍出”的照片，它大概是這樣子的：

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眼睛拍出的圖像大概是這樣，源：cambri
我們的眼睛在距離中心20°之后，圖像就變得不清晰，所以實際上我們眼睛的像素要比5.76億低得多，大約只有500萬到1500萬像素之間。
像素說明不了什么，重要的是我們的眼睛能分辨出0.6角分的間隔；另外我們還可以分辨出500大約種灰度，而在一些計算機屏幕上，RGB 顏色模型只可以顯示256種不同的灰色陰影。

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圖注：兩只眼睛創(chuàng)造了深度
兩只眼睛配合的奇跡
雖然，我們的眼睛成像能力十分驚人，但是它并不是制造了3D圖像，我們眼睛捕捉到的圖像也是平面的，或者說是2D的。
毫無疑問，我們是生活在三維世界中的生物，但我們的眼睛確實和相機一樣，只能向我們展示兩個維度。
【人類眼睛有5.76億像素看不清】之所以我們能感受到另一個維度——“深度” ，其實還是要歸功于大腦，以及兩只眼睛的配合使用。

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對于許多捕食者而言，它們的眼睛一般都和人類一樣長在前方，這種進化方向其實就是有利于創(chuàng)造立體視覺，我們可以通過這樣兩只眼睛同時向大腦傳輸圖像來推算出距離。
由于眼睛在臉上存在一些距離，所以每個視網(wǎng)膜產(chǎn)生的圖像略有不同，大腦根據(jù)這種不同推算出“深度” 。
這種立體視覺對 5米以內(nèi)的距離最為有效，超過這個距離，我們的大腦就開始使用相對大小和運動來確定“深度” 。

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歐洲野牛的眼睛，源：Michael G?bler
大多數(shù)食草動物的眼睛是在兩側(cè)，所以現(xiàn)在許多人認(rèn)為食草動物沒有多少能力辨別“深度” ，至少沒法像我們這樣看到豐富的世界。
不難發(fā)現(xiàn)，眼睛收集的許多行星都需要大腦“深加工”，所以它占“內(nèi)存”也就合情合理了。

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最后
對于動物來說，眼睛的進化就是個奇跡，對生物進化深信不疑，撰寫了《物種起源》的達爾文也對眼睛的進化感到困惑，并且承認(rèn)人眼通過自發(fā)突變和自然選擇進化的說法是“荒謬的” 。
當(dāng)然，達爾文只是在說人眼的進化很難，但是自然界就是這么的神奇！
參考資料：
[1]clarkvision.Notes on the Resolution and Other Details of the Human Eye