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Fringe(4)——從視網膜讀影像及其它

已有 1047 次閱讀2009-6-3 19:54 |個人分類:隨想錄|

在第二集中,還有一個情節是說通過視網膜『讀出』受害者最後的影像,然後通過這個倒像找出謀殺者的藏身處。

 於是,讓我又有了興趣再重新溫習一次人類的影像感受系統的特性:

  • 感光範圍:人眼對波長為380~780nm(nm為納米)之間電磁波的刺激有光亮的感覺,並且有彩色感覺。但對不同波長的光具有不同的敏感程度,其中對波長為555nm的光最敏感,小於或大於它的敏感度會逐步遞減,呈倒钟形变化。明視覺和暗視覺稍有區別,暗視覺的曲線會向波長短的方向稍作移動。以紅、黃色作為警示是因為紅色的波長最長,黃色次之,因此穿透力較強,而不是因為人眼的敏感度。人眼一共約能區分一千萬種顏色,不過這只是一個估計,因為每個人眼的构造不同,每個人看到的顏色也少許不同,因此對顏色的區分是相當主觀的。色弱是由于人的一種或多種錐狀細胞不能正常對入射的光反映而导致能夠區別的顏色比較少。所以,现在的电脑顯示卡一般显示24位元色,24位元色也被稱為真彩色,因它可以達到人眼分辨的極限,發色數是1677萬多色。而所謂的32位色其實也是1677萬多色,不過它增加了256階顏色的灰度,為了方便稱呼,就規定它為32位色。少量的顯示卡能達到36位色,它是24位發色數再加512階顏色灰度。
  • 亮度:人眼總的感光范圍极其寬廣,明視覺的亮度感覺范圍為量級,而暗視覺的感覺范圍為千分之几到几個 ,但人眼並不能同時感覺到亮度范圍的全體。人眼的主觀亮度感覺與周圍環境亮度有關。即適應某平均亮度后,感覺的最大亮度和最小亮度之比基本相同。在不同的亮度B值下,人眼能覺察的最小亮度變化並非定值。B大,也大;B小,也小,但是/B大致相同。可見,人眼的亮度感覺並非決定于絕對亮度變化,而是決定于相對亮度變化。
  • 視覺殘留(亦称为视觉滞留、视觉暂留、視覺惰性)現象:人體的影像感受系統,在看到的物象消失后,仍可暫時保留視覺的印象。視覺印象在人的眼中大約可保持0.1秒-0.4秒。如果兩個影像之間的時間間隔不超過0.1秒,那麼前一個視覺印象尚未消失,而后一個視覺印象已經產生,就會與前一個視覺印象融合在一起。儘管有的文獻上說是由比利時物理學家尤瑟夫·普拉托(Joseph Plateau)1835年在觀察太陽的實驗中發現的,然而最早發現的應該是中國人,走馬燈便是据曆史記載中最早的視覺暫留運用。宋時已有走馬燈 ,當時稱“馬騎燈”。
    所以,動畫構成就是利用了人的視覺殘留特性,根據上述特性,要達成最基本的視覺暫留效果至少需要10fps。因此,電影一般是24Hz頻率(在放映的時候,經過技朮處理,一般顯示為48Hz或72Hz)(現在藍光碟為了保持電影的原汁原味,也是沿用電影的24Hz)、電視是60HZ(NTSC)或50HZ(PAL)(但以前的電視系統一般都是隔行掃描,以減低傳輸容量),所以在電視播放上播放電影會用到3:2pulldown或者2:2pulldown技術,即對於60HZ的電視,電影的第一幅圖像,分配到電視節目的1-3幅圖像中,電影的第二幅圖像,分為為電視節目的4、5幅圖像,依此類推,對於50HZ的,電影的每幅圖像,在電視節目播出時,重復顯示一次,24幅電影圖像,在電視机上以每秒鐘48幅圖像顯示出來,因此PAL制電視播放的電影,播放速度要比真正電影膠片快4%,伴音的音高略高,但是普通觀眾難以察覺。
  • 閃爍感覺:如果周期性重復的脈沖光源作用到視網膜上,當脈沖光的重復頻率不夠高時,人眼會對之產生一明一暗交替變化的閃爍感覺。這是因為光源在有光和無光間斷變化時,人眼在亮度感覺上能辨識出它們的差异所致。  把不再引起閃爍感覺的光源的最低重復頻率稱為臨界閃爍頻率,常用表示。臨界閃爍頻率的值與很多因素有關。其中,脈沖光源亮度、背景亮度和明暗時間占空比三者的影響較為明顯。有如下經驗公式:
                
    式中,a和b是和許多因素有關的常數。對于電視熒光屏,經驗給出a=9.6, b=26.6,,得出=45.8Hz,即電視圖像不閃爍的最低重復頻率。所以這是電視以50Hz或60Hz的頻率的理論基礎。
  • 視角:觀看物體時,人眼對該物體的角度。能清晰的觀看出視場區域所對應的雙眼視角大約是:
           
    分辨角:人眼的分辨角指剛能看出兩黑點時,兩黑點對人眼的張角。在量值上,分辨角用表示。大致和可分辨的緊鄰兩點間距成正比,和觀看距離成反比。正常視力的人,在中等亮度和對比度下,約為1~1.5度。
  • 分辨力:人眼分辨圖像細節的能力稱為分辨力,也可以看作是人眼的解像度。可用分辨角來衡量,分辨角的倒數為分辨力。但同时分辨力也与人眼的視力、亮度及景物相對對比度有關。而人眼對運動景物的分辨力要低于對靜止景物的分辨力,其分辨角值約是靜止景物時的5倍,即=7.5度。另外,人眼对垂直的分辨度较敏感,所以所谓的高清、标清都是以垂直的线数来计算的。而即使是搞清,如果在静态下,在人眼看来,也还是很粗糙的。
  • 動態視力、立體視力、周圍視力。一般的視力檢查均以遠距裸眼視力作為視力的惟一標准。完整的視覺功能至少包括以遠距視力為代表的中心視力、以及周圍視力、動態視力、立體視力。周圍視力是指當眼睛注視某一目標時,非注視區所能見得到的范圍是大還是小,這就叫周圍視力,也即人們常說的“眼余光”。一般來說,正常人的周圍視力范圍相當大,兩側達90度,上方為60度,下方為75度。近視、夜盲患者的周圍視力比較差,一些眼底病也可致周圍視力喪失。動態視力是指眼睛在觀察移動目標時,捕獲影像、分解、感知移動目標影像的能力。整個視網膜的信息量估計為沒有顏色時5 × 105比特/秒,有顏色時為6 × 105比特/秒。這種能力伴隨著通過動態視力捕捉影像和短時間內大腦信息處理的過程以及机體的相應的反應過程。動態視力是可以鍛煉的,練功夫者,運動員,通常動態視力都比較好。日本築波大學教授家賀秀夫曾做過一項實驗,在一張唱片上作了一個記號,放在一個唱盤之上,把轉速加快,看在多少時間內能以手按住這個記號。一般人大約可以得到十分到三十分,而棒球手王貞治卻高達八十分。魔術很多時候是利用了人動態視力無法捕捉到的快速變化而騙過眼睛。立體視力是指在兩眼中心視力正常的基礎上,通過大腦兩半球的調和,使自己感覺到空間各物體之間的距離關系。有些人中心視力正常,但立體視力卻异常,這在醫學上稱之為立體盲。

回到電視的劇情上,真的可以從視網膜上取得影像嗎?視網膜上的感光細胞就好像數碼相機上的CCD,通過生物化學的方式,將光能轉換為神經電衝動,然後通過視神經傳入大腦,圖像是在大腦中顯示和存儲的,而感光細胞應該是儘可能快地恢復,再者人死後細胞會凋亡,因此從這點來看似乎不可能從視網膜上『讀出』最後看過的圖像。但也並非絕對沒有可能,因為視網膜上有1.3億多感光細胞,但是視神經只有約120萬軸突,因此大量前處理在視網膜上就完成了。因此有可能在視網膜上存在一格暫存的機制,或許可以從暫存的信息中讀出圖像,如果確實存在這一暫存而且死後仍能存在不變的話。

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6月7日修正:
應該還是不可以從視網膜上取得影像的。上述的第二種情況,其實也是不可能的,因為視錐細胞是神經細胞是1對1聯繫的,而視杆細胞才是多對1聯繫,因此,圖像應該還是在大腦中形成。

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發表評論 評論 (1 個評論)

回復 eruwu 2009-6-3 22:55
Kevin 越來越難了 已經有點頭暈 等腦袋清醒點 再回來研究 研究

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