为何现在仍造不出精密如人眼的光学镜头？第1页

gua-niu-97 网友的相关建议:

谢谢邀请。

眼球的确是精密的光学镜头，但我却不能无脑吹……因为单纯从光学角度看，眼球真的算不上什么了不起的装置，现代光学技术造出来的东西分分钟可以吊打。

所以与大家的固有印象可能有些出入，大家这么牛逼的人眼成像效果，眼球这个光学系统只起到了一部分作用，还有一部分要归功于视网膜等生物电装置，除此之外还有相当大一部分归功于大脑的信息处理。

比如视网膜系统，由巨量的视锥细胞和视杆细胞组成。这两种细胞构造差异很大，因此对光的响应也差异很大。视锥细胞集群能够实现高清晰度、高饱和度的成像，因此你才能看到这个细节无比丰富、色彩无比绚烂的世界。视杆细胞的特点是，感光阈值极低，让你在月光下也能够看到周围的环境，但代价是细节和色彩感知能力很差。这两种细胞配合使用，才能够让你的眼睛在白天和夜晚都能正常工作。

更绝的是，视网膜上这两类细胞不是均匀分布的。能够分辨细节和色彩的视锥细胞主要集中在“黄斑”区域（即“中央凹”），其他区域基本都是视杆细胞。因此人眼聚焦的地方看得最清楚，周围反而只是模糊感受到，无法识别细节。不信你可以做个实验，正视前方，注视前方的物体，然后保持眼睛不动，把书本什么的向视野边缘移动，你会发现不需要移开多远，书上的字就一片模糊看不清了，此时你能够敏锐的差距到书本的移动，但是对书本上的细节却看不清了。这是因为书本的像从黄斑区移开了。鹰眼和人眼是类似的构造，学术上把这类成像系统叫做“中央凹成像系统”，可以兼顾大视野和高清晰度。比如一只鹰在天空翱翔，哪里有兔子在跑，可以很敏锐的感受到。然后把眼球转向这个方向，就可以观察猎物的细节，对捕猎、逃避危险之类的非常合适。

至于大脑的信息处理能力，那就更牛逼了，细说一下的话会感觉像魔法差不多。

比如成像的方向，人眼在视网膜上明明成的是倒立的实像，但我们却从来没感觉这个世界是颠倒的，就是因为大脑硬是给你把方向“拧了过来”。曾经有科学家做过实验^[1]，实验人员佩戴上一副特殊的眼镜，这个眼镜唯一的功能就是把世界的方向颠倒过来。刚开始实验人员非常不适应，甚至无法正常行走。但经过一段时间后，大脑就适应了，反而是摘下眼镜后出现了不适感。

再比如色彩的感知问题。人生活的环境光照条件会出现大范围的变化，但是周围物体的颜色却基本保持不变。可是按照严格的物理规律，这是绝无可能的。因为当光照条件发生改变的时候，物体反射的光谱信息也会产生改变，视锥细胞对光谱的响应也会发生改变，所以环境光改变时，物体色彩应该会明显变化才对。

之所以有这种现象，很大程度是是因为人眼对色彩信息的处理。学术上我们把这种现象称为“色彩恒常性”，意思就是一个物体本身若是不发生变化，那么当环境光改变时，大脑会自动适应这种改变，并且根据周围的环境光及时调整，使得人眼对同一物体颜色的感知基本保持不变。

因此人眼对一个物体的颜色感知，不仅取决于该物体真实的光谱响应，还取决于该物体所处的环境。比如我们对一张图片某个位置的色彩感知，不仅取决于这个位置的RBG值，还取决于周围像素的RBG值……

再举个例子。

先讲个故事吧，不过我没有考证过此故事的真假……美国有一位警察在追捕罪犯，过程中路过另一起案件的案发现场，距离只有几米。但是被询问口供时，这位警察表示完全没有看到案发现场的一切。按照日常经验，只能认为这个警察在撒谎，毕竟他曾经路过此处，不可能看不见的。事实究竟如何呢？事实就是，案发现场的一切真的进入了他的眼睛，但他真的没看到。

矛盾吗？一点都不矛盾。不信看一下这个实验：

这个实验叫做“看不见的大猩猩”，非常有名。实验者被要求在看视频时记录传球次数，但在实验过程中，一只穿着猩猩服的工作人员会从实验区域走过，甚至背景的颜色也在变化。但实验者会把这些都忽略掉，只会专心计算传球次数。几乎每一个第一次做这个实验的人都会中招，但在知情后，重新观看时却很难忽略大猩猩的存在了。学术上称这个现象为“非注意盲视”^[2]，意思是当人专注于一件事时，会对视野中出现的其他视觉刺激选择性忽视。

上面说到的这些现象可不是通过光学手段完成的，而是彻彻底底的大脑信息处理。所以每次听到别人说什么“眼见为实”，我都在心里呵呵笑两声。

我们已在Matrix之中，却没人可以给一颗红色药丸。

说了这么多，我想我真的要完。