【冷知識】人的眼睛有5億多像素,我們真的需要120Hz的顯示屏嗎?

1、32億像素的鏡頭,拍一張要需要1個G

我們先來統計一個數據,豈止而今,最高像素的鏡頭是什麼?

美國斯坦福直線加速器中心的科學家們經過幾年時間的不懈努力,成功製造了一個擁有32億像素的天文望遠鏡鏡頭。這個巨型的望遠鏡鏡頭是目前世界上像素率最高的鏡頭,將被用於正在建造中的智利天文臺。

【冷知識】人的眼睛有5億多像素,我們真的需要120Hz的顯示屏嗎?

這個擁有32億像素的鏡頭在觀測過程中產生的數據量也令人歎為觀止,其一年的觀測數據將需要600萬GB的存儲空間!這個數據量相當於用一款800萬像素的數碼相機每天拍攝80萬張照片,並整整拍攝一年。並且這個鏡頭拍攝的照片內存也較大,普通拍攝一張32億像素的照片,需要使用接近1個G的大小。大夥可以算下,你的手機可以拍幾張這樣的照片?

目前該望遠鏡的鏡頭部分已經基本製作完成,但是整個望遠鏡還正在建造之中。據悉,這個望遠鏡將由189個傳感器和接近3噸重的零部件組裝完成。建造完成後的天文望遠鏡將被安置在位於智利北部山脈的一個天文臺上。

2、像素、分辨率和清晰度的關係

現在的手機一般都具有較強大的拍照功能,攝像頭像素可以高達幾千萬像素,甚至上億的像素,單反相機的像素也一般在幾千萬以內,在這種條件下能夠拍出清晰的照片。通常來說,像素與分辨率成正比,像素越大分辨率越高圖片越清晰可以放大的面積也就越大。但是,由於成像分辨率是傳感器分辨率和鏡頭分辨率共同的結果,而且分辨率與畫質之間還有個信噪比等指標,如果信噪比指標差,像素再高(分辨率再高)也沒用。

比如有的1/2.3卡片機傳感器有1800萬像素,傳感器分辨率足夠高,但信噪比很差,鏡頭也不行,圖片一旦放大,畫質一塌糊塗,就是這個道理。所以,不是像素越高照片越清楚;但是實際上人的眼睛秒殺絕大多數相機,因為人眼睛的像素大概是5億多!

照相機拍照是否足夠清楚?像素只是其中一個選項,但不是絕對項。高像素成像必須與單個像素點面積、像素密度、傳感器面積、信噪比指標等相契合,如果僅僅像素高,而其他指標差,不僅照片不會清楚,反而會比低像素的更差。就就是人眼看到的五彩斑斕的世界與機器反向成像最根本的差距,相機或者視頻總是在模擬人眼的成像感,卻忽略了人眼自身自動糾正識別的過程。換句話說就是人眼始終知道它看到的是虛幻的屏幕,而非真實的世界。

3、神秘的人眼

關於人的眼睛一些主要的數據如下:

1、人眼能夠分辨率的最小細節摺合0.59角分

2、人眼擁有大概650萬個視錐細胞

3、人眼用歐大概1.2億個視杆細胞

4、人眼的視野大概為向外95° 向內60° 向上60° 向下75°

5、人眼只能夠清晰的分辨出中央10°範圍的物體

6、人眼的分辨率越往外越低

7、人眼看到低於24幀的物體時會有明顯的卡頓感

8、人眼最高大約可以分辨到75幀的高速度物體(現在手機宣佈的12HZ屏幕,其實沒有太多的用處,最大的用處就是欺騙眼睛)

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其實像素並不是一個足夠客觀的數字,因為像素本身有一個很大的侷限性,那就是每個像素的尺寸是一樣的,而且像素對應出來的分辨率是均勻的。簡單來說,像素這種東西只適合顯示器(類顯示設備)的平面產品,用來描繪人眼這種高、精、尖的"設備"實在是太過於簡單粗暴了。眼睛無論什麼角度什麼位置看什麼東西都是一樣清晰的。好吧,這樣的人鐵定是不存在的,但是按照人類的觀察習慣來講,我們可以確定一個事情,如果我們真的用這麼高像素的相機拍出來的照片,我們用盡所有力氣也是看不到顆粒的。

【冷知識】人的眼睛有5億多像素,我們真的需要120Hz的顯示屏嗎?

那麼人眼5億多像素是怎麼計算得到呢?

一個線對是0.59角分,為了方便好算,我們給他約成0.6角分;

線對是2個像素,所以一個像素是0.3角分;

人眼的橫向視角是124°,為了方便好算,我們給他約成120°;

120°裡邊有24000個0.3角分,也就是對應24000個像素;

如果人眼視野是方形的,那麼他的像素就是24000x24000;

也就是傳說中的576000000像素;

5.76億像素也就由此而來。(大致算法,非精準)

4、人眼如何工作?

那麼2只人眼是怎麼工作的呢,那首先就要來說說一隻眼睛,單眼最小工作視角為25°,最大工作視角為156°(注意這種變化的原因可不是"變焦",而是人眼的最大掃描與最小掃描),而雙眼重合目前認為的普遍數字為124°(這個我們在上文中已經提到過一次)而在極限狀態下人眼可以分離出188°的視角(但是同時也基本看不清楚任何東西)。這個情況我們依舊是以一張圖來給大家表述出來。

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5、為何不同人間的像素差距大 每人各不同

我相信我們從很小歲數的時候就感受到了我們每個人看物體的能力千差萬別,更不要說是測試數據了。而且我們測試出的像素數字其實並不是真正意義上的像素,而是所謂的視同像素,他並不代表你一定看不清楚,而是你的人眼整體+校正設備(眼鏡等等)的綜合數據,也許你換換眼鏡(一般來說隱形眼鏡效果更好)就能看的更加清楚。

人的單眼靜態分辨率的確不太高,起碼從我們的觀察結果上來看,5.76億其實也是一個可以參考的數字。視力會很大程度上影響分辨率,一個人如果視力好,不僅能代表他能看的更遠,也代表著他能看的更細。需要注意的是,這樣的數據是多次採樣結合的結果,要知道我們的人眼如果只有650萬個視錐細胞,那麼一次成像的像素絕不可能超過這個數量,能得到如此的結果,不得不說人腦的強大之處。

但是諸多消費電子廠商也用了一個比較模糊但是好聽的概念來解釋人眼像素的問題,那就是Retina視網膜屏幕,始作俑者就是我們最"偉大"的蘋果公司。狡猾的蘋果公司在剛開始的時候拿出來了PPI超過300才算視網膜平這個概念,稍後又隨著自己產品不斷的推陳出新,修改了多次標準。當然在這裡筆者必須要說蘋果其實做的並沒有錯,事實上這也隱藏了一個非常重要的點,那就是對於人來說,單純的屏幕PPI並沒有意義,以最小分辨率角來討論才是最實在的東西。最後科普一下PPI的計算方法:用你自己的手機測算一下就知道,將自己手機的分辨率相乘,得到一個數值,再將此數值除以手機屏幕的尺寸。

PPI=指每英寸所擁有的像素(Pixel)數目;

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以4英寸分辨率為960x640的iPhone4為例,下面我們來計算一下iPhone6的PPI,通過計算,可以看到,iPhone4的屏幕PPI精度為326PPI,有興趣的朋友,還可以去計算一下小米4、iPhone6等手機的屏幕PPI。


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