420178月

人眼的光圈、感光度、焦距、像素是多少?

摄影  早自习 

第457期 2017年3月18日

人眼瞳孔大小随光线强弱在f/2.1至f/8.3之间变化,感光度最高约ISO15000,焦距约为16mm(135相机等效焦距),可视角度110度(双眼180度),中央凹部像素约1000万焦距(动态像素5亿7000万)。

深蓝同学提问:

老师,人眼相当于什么样的焦段、什么样的光圈的镜头?……人眼好像能做到视野很大,但远处的月亮看上去也不小……


 
叶梓老师回答:

(请倾听语音)




(以下为根据上述录音整理的文字)

叶梓:
   首先我来给大家摆一些数据,人眼的瞳孔大小也会随着光线强弱变化,跟光圈是一样的。或者说光圈其实就是一个人眼的仿生学原理。光线强时候,人眼可以把瞳孔缩到最小,相当于F/8.3左右的中等光圈。在光线很弱的时候,人眼最大能放大到F/2.1左右的大光圈。人眼的视网膜也能根据光线强弱调整自己的敏感程度,它的感光度最高能达到ISO15000左右。
  有人可能会说,瞳孔居然只有F/2.1d到F/8.3之间的变化,连小光圈都没有,F/1.4这样的大光圈也没有,那是不是它还不如我们的相机?眼球的感光度最高居然只有ISO15000,现在很多相机都能到达ISO25600甚至ISO512000了,是不是也不如相机了呢?
  其实不是这样子的。因为人的视觉系统由眼球、知觉系统和大脑共同构成,而人的眼球又分为瞳孔和视网膜两个部分,它们是配合起来运作的。看上去瞳孔大小变化不多,感光度最高也不会特别的高,但是知觉系统会帮助你做信号的放大或缩减处理,然后大脑又可以再度的去理解它。信号不足的时候,大脑会自动去补足这些信号。所以事实上人眼能看到的范围远比你现在看到的数据要大得多,在很亮或很暗时都能看清物体。当然,人眼也不能说是很强,比起猫头鹰这种动物来说,人眼在弱光下的信息处理能就弱爆了。
  接下来我们再来回答深蓝同学的一个问题。他说为什么人眼看上去像是个广角的视野范围,但是我们看远处的月亮又不小,感觉像长焦镜头那样呢?原因是这样的。人眼确实是一个广角镜头,而且是个超广角,它相当于135相机等效焦距的16mm的超广角镜头。也就是说人眼的可视角度差不多相当于有∠110°,两只眼睛合起来可视角度接近∠185°。
  大家可以把两只手的手掌冲前,像投降那样,但是不举过头顶,而是举在左眼和右眼的两侧太阳穴的位置。这个时候两只手之间的距离实际上已经差不多∠180°。然后动一动两只手的手指头,你会发现当眼睛直直地平视前方的时候,其实你是能看得到两个手指头在动的,只是看不太清楚而已。这个小实验就说明了两只眼睛共同组成视觉的广阔程度,视野范围差不多相当于有∠180°,就像是鱼眼镜头一样。
  一只眼睛差不多∠110°,相当于16mm超广角镜头。我们都知道在广角镜头里面拍月亮,月亮应该是一个小点。为什么我们会把它看得很清楚呢?因为我们的眼睛不是所有的可视范围都能看清楚物体的。大家可以看一下手机里今天微信公众号“摄影早自习”顶端的那个小红标,咔图摄影教育中心的logo。当你看到这个logo的时候,你手机屏幕上其他部分的事物都是看不太清的。你可以想象手机只有那么大,当你盯着一个点看的时候,其它地方都看不清楚。这就证明了我们的人眼一次性只能看清一个点的物体。这个范围到底是多大呢?差不多∠5°,就只有这∠5°能看得清楚。为什么会这样呢?因为整个视网膜中间有一个小小的凹处,这个凹处里面几乎聚集着所有的感光锥细胞。而偏偏是感冒锥细胞能够细致地分辨事物。这个结构就决定了我们人眼一次性只能看清一个∠5°的事物,要看清下一个字,你就必须要转过去看第二个字,第三个字,第二行字,第三行字。
  为什么我们平时没有注意到这个现象呢?因为我们平时的注意力基本上就只集中在那∠5°范围内,没有人是一目十行的。知道这个原理我们就知道看月亮时会发生什么。月亮差不多就是∠5°的范围。当你看月亮时,事实上你的整个的视网膜能看清的部分就只有那个月亮,而你的整个注意力也全部集中在月亮上。视网膜中央凹处那一千万像素基本上都把它用来观察月亮了,它当然是清楚的。不过平时生活中我们不会像盯月亮那样去看这个世界,我们会转动眼球去扫描,去打量这个周围的一切信息。这个时候你的眼球就好像是个扫描仪了,它从头扫描到尾,整个画面会有多少像素呢?差不多是五亿七千万像素。从这一点上来说,它确实远远强于我们的现在的数码相机。
  深蓝同学有一点说的是对的,我们之所以把50mm的相机的焦段叫做标准镜头。原因是在50mm的镜头里面看到的世界和人眼看到的立体透视效果最类似,也就是说近大远小的效果最类似。大家要注意,不是说可视角度最类,可视角度人眼有∠110°,但是50mm焦段的镜头只有∠46°左右,这个差异是非常大的。

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