【冷知识】人的眼睛有5亿多像素,我们真的需要120Hz的显示屏吗?

1、32亿像素的镜头,拍一张要需要1个G

我们先来统计一个数据,岂止而今,最高像素的镜头是什么?

美国斯坦福直线加速器中心的科学家们经过几年时间的不懈努力,成功制造了一个拥有32亿像素的天文望远镜镜头。这个巨型的望远镜镜头是目前世界上像素率最高的镜头,将被用于正在建造中的智利天文台。

【冷知识】人的眼睛有5亿多像素,我们真的需要120Hz的显示屏吗?

这个拥有32亿像素的镜头在观测过程中产生的数据量也令人叹为观止,其一年的观测数据将需要600万GB的存储空间!这个数据量相当于用一款800万像素的数码相机每天拍摄80万张照片,并整整拍摄一年。并且这个镜头拍摄的照片内存也较大,普通拍摄一张32亿像素的照片,需要使用接近1个G的大小。大伙可以算下,你的手机可以拍几张这样的照片?

目前该望远镜的镜头部分已经基本制作完成,但是整个望远镜还正在建造之中。据悉,这个望远镜将由189个传感器和接近3吨重的零部件组装完成。建造完成后的天文望远镜将被安置在位于智利北部山脉的一个天文台上。

2、像素、分辨率和清晰度的关系

现在的手机一般都具有较强大的拍照功能,摄像头像素可以高达几千万像素,甚至上亿的像素,单反相机的像素也一般在几千万以内,在这种条件下能够拍出清晰的照片。通常来说,像素与分辨率成正比,像素越大分辨率越高图片越清晰可以放大的面积也就越大。但是,由于成像分辨率是传感器分辨率和镜头分辨率共同的结果,而且分辨率与画质之间还有个信噪比等指标,如果信噪比指标差,像素再高(分辨率再高)也没用。

比如有的1/2.3卡片机传感器有1800万像素,传感器分辨率足够高,但信噪比很差,镜头也不行,图片一旦放大,画质一塌糊涂,就是这个道理。所以,不是像素越高照片越清楚;但是实际上人的眼睛秒杀绝大多数相机,因为人眼睛的像素大概是5亿多!

照相机拍照是否足够清楚?像素只是其中一个选项,但不是绝对项。高像素成像必须与单个像素点面积、像素密度、传感器面积、信噪比指标等相契合,如果仅仅像素高,而其他指标差,不仅照片不会清楚,反而会比低像素的更差。就就是人眼看到的五彩斑斓的世界与机器反向成像最根本的差距,相机或者视频总是在模拟人眼的成像感,却忽略了人眼自身自动纠正识别的过程。换句话说就是人眼始终知道它看到的是虚幻的屏幕,而非真实的世界。

3、神秘的人眼

关于人的眼睛一些主要的数据如下:

1、人眼能够分辨率的最小细节折合0.59角分

2、人眼拥有大概650万个视锥细胞

3、人眼用欧大概1.2亿个视杆细胞

4、人眼的视野大概为向外95° 向内60° 向上60° 向下75°

5、人眼只能够清晰的分辨出中央10°范围的物体

6、人眼的分辨率越往外越低

7、人眼看到低于24帧的物体时会有明显的卡顿感

8、人眼最高大约可以分辨到75帧的高速度物体(现在手机宣布的12HZ屏幕,其实没有太多的用处,最大的用处就是欺骗眼睛)

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其实像素并不是一个足够客观的数字,因为像素本身有一个很大的局限性,那就是每个像素的尺寸是一样的,而且像素对应出来的分辨率是均匀的。简单来说,像素这种东西只适合显示器(类显示设备)的平面产品,用来描绘人眼这种高、精、尖的"设备"实在是太过于简单粗暴了。眼睛无论什么角度什么位置看什么东西都是一样清晰的。好吧,这样的人铁定是不存在的,但是按照人类的观察习惯来讲,我们可以确定一个事情,如果我们真的用这么高像素的相机拍出来的照片,我们用尽所有力气也是看不到颗粒的。

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那么人眼5亿多像素是怎么计算得到呢?

一个线对是0.59角分,为了方便好算,我们给他约成0.6角分;

线对是2个像素,所以一个像素是0.3角分;

人眼的横向视角是124°,为了方便好算,我们给他约成120°;

120°里边有24000个0.3角分,也就是对应24000个像素;

如果人眼视野是方形的,那么他的像素就是24000x24000;

也就是传说中的576000000像素;

5.76亿像素也就由此而来。(大致算法,非精准)

4、人眼如何工作?

那么2只人眼是怎么工作的呢,那首先就要来说说一只眼睛,单眼最小工作视角为25°,最大工作视角为156°(注意这种变化的原因可不是"变焦",而是人眼的最大扫描与最小扫描),而双眼重合目前认为的普遍数字为124°(这个我们在上文中已经提到过一次)而在极限状态下人眼可以分离出188°的视角(但是同时也基本看不清楚任何东西)。这个情况我们依旧是以一张图来给大家表述出来。

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5、为何不同人间的像素差距大 每人各不同

我相信我们从很小岁数的时候就感受到了我们每个人看物体的能力千差万别,更不要说是测试数据了。而且我们测试出的像素数字其实并不是真正意义上的像素,而是所谓的视同像素,他并不代表你一定看不清楚,而是你的人眼整体+校正设备(眼镜等等)的综合数据,也许你换换眼镜(一般来说隐形眼镜效果更好)就能看的更加清楚。

人的单眼静态分辨率的确不太高,起码从我们的观察结果上来看,5.76亿其实也是一个可以参考的数字。视力会很大程度上影响分辨率,一个人如果视力好,不仅能代表他能看的更远,也代表着他能看的更细。需要注意的是,这样的数据是多次采样结合的结果,要知道我们的人眼如果只有650万个视锥细胞,那么一次成像的像素绝不可能超过这个数量,能得到如此的结果,不得不说人脑的强大之处。

但是诸多消费电子厂商也用了一个比较模糊但是好听的概念来解释人眼像素的问题,那就是Retina视网膜屏幕,始作俑者就是我们最"伟大"的苹果公司。狡猾的苹果公司在刚开始的时候拿出来了PPI超过300才算视网膜平这个概念,稍后又随着自己产品不断的推陈出新,修改了多次标准。当然在这里笔者必须要说苹果其实做的并没有错,事实上这也隐藏了一个非常重要的点,那就是对于人来说,单纯的屏幕PPI并没有意义,以最小分辨率角来讨论才是最实在的东西。最后科普一下PPI的计算方法:用你自己的手机测算一下就知道,将自己手机的分辨率相乘,得到一个数值,再将此数值除以手机屏幕的尺寸。

PPI=指每英寸所拥有的像素(Pixel)数目;

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以4英寸分辨率为960x640的iPhone4为例,下面我们来计算一下iPhone6的PPI,通过计算,可以看到,iPhone4的屏幕PPI精度为326PPI,有兴趣的朋友,还可以去计算一下小米4、iPhone6等手机的屏幕PPI。


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