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人眼是如何对焦和防抖的? 第1页

  

user avatar   LancetZhang 网友的相关建议: 
      

人眼自带N档防抖,少年时期自带变焦微距头,而后近摄能力逐渐退化,变成了58G这种远视眼(自己就是58G的用户 非黑

先说防抖是怎么回事儿吧。

补一点儿背景知识:

生理学上来说,人类的运动模式根据激活方式,可以分为三种

  • 简单反射,非自主,不需要高等神经中枢控制,比如膝跳反射,缩手反射。
  • CPG,有规律的运动,不需要意识控制,比如走路,摆臂
  • 复杂运动,自主,需要高等神经控制。

简单反射这种不需要高等神经中枢控制,能迅速,自动完成任务的运动模式,在生活中处处存在。

缩手反射,膝跳反射等等..“节省”了大量的脑力,使人们可以专注于”更高端“的任务。

今天这个问题,就和简单反射密切相关。

眼睛的防抖,是简单反射中的一种。和缩手反射一样,不用控制,全自动。学术的名字叫做Vestibulo-Ocular Reflex, 前庭视反射,简称VOR

我们现在做一个小测试,看起来可能很傻,请在没人的地方自行尝试 :)

盯着它的眼睛,来,左右摇晃脑袋。


画面糊了吗? 没有

这就是VOR的威力。

简单来说,当头往一侧运动的时候,VOR会使眼部朝相反方向运动,平衡头部运动带来的影响。

严谨来说,在头部做加速运动,位置改变,或者旋转性的变速运动时,内耳迷路中的前庭器官就会被激活,带动VOR系统,改变眼部周围肌肉的紧张强度,使眼球运动,进行代偿,以维持视网膜上图像的平衡。

如果VOR系统损坏(内耳迷路损坏,神经通路损坏,眼部肌肉损坏..for etc),就有可能造成现在高票答主

刘海马

所提到的症状,眼球震颤。--防抖系统过度活跃.

有人可能要问了,这防抖啥水平啊?算挤牙膏不?(感动常在

其实人类的人眼防抖,在动物界并不算"强",放到相机界可能是宾得的机身防抖水平。

有人又要问了,那奥巴,大法的五轴防抖在动物界对应着什么呢?

答案是,鸟类。

请参考:

为什么鸡头是个天然稳定器? - 生物学

和某品牌光学防抖的视频:

LG G2搞笑广告:光学防抖灵感来源于鸡?


关于人眼是如何对焦,



如图。

简单的眼生理常识大家都有所了解。

光透过角膜,晶状体,等一系列组织结构,最后投影在视网膜上,激活感光细胞,化为神经冲动,由视神经传输,通过LGN达到处理视觉信息的皮层--我们就看到了这个世界。

(更细节的视觉通路和映射信息,请参考

@Owl of Minerva

前辈的回答

人的大脑是如何识别某一物体并检测到运动的? - Owl of Minerva 的回答

其中,角膜,晶状体起到了调节焦距的作用,使视网膜上呈清晰,倒立实像

(注,这里有一个误区,实际上屈光作用最大的并不是晶状体,而是角膜。它承担了大约70%的屈光任务。晶状体是一个“变焦”组件,可以调节剩下的30%)

刚刚在开头,我们提到了简单反射的防抖作用。实际上,这个对焦的过程,也由简单反射控制。叫Accommodation Reflex, 调节反射

一句话来说,

当物体靠近时,瞳孔收缩,睫状肌收缩,使晶状体屈光度更大,让视网膜接受到清晰的实像。

晶状体改变焦距这个大家都懂,但是,为啥瞳孔要收缩呢?

懂摄影的朋友可能了解,光圈越大,景深越浅。

在接受图像的过程中,人的瞳孔,就起到了一个光圈的作用。

不严谨的说:

一个物体,如果落在了景深范围内,就可以认为它对上了焦,呈实像。

假设

瞳孔开大(大光圈),晶状体,角膜已经屈光100%的情况下,距人眼29-31cm处的物体,可以得到清晰的图像(30cm是对焦点所在位置,正负1是景深)。

那么

瞳孔缩小之后,由于景深增加,25-35cm的范围都呈实像。 一下子把最近对焦距离从29cm提升到了25cm.

以上就是瞳孔在这里的作用。增加景深,使”对焦“变得容易。

一些动物,比如鹦鹉螺,并没有晶状体的结构,”对焦“全靠瞳孔改变景深。

关于对焦的更多信息请参考:

请参考

人眼到底是定焦还是变焦? - 医学

著微

的回答。

关于为什么人眼是个变焦头,请参考

在一个成像系统中,视角和焦距的关系是什么?视角和空间分辨率的关系是什么? - 物理学

综上,人眼是一个无比高端的成像系统。自带两轴防抖,光圈联动对焦...还有裸眼3D

还在等什么,快往远处看看,让对焦组件休息一会儿吧。

Reference:

  1. Straka H, Dieringer N (2004). "Basic organization principles of the VOR: lessons from frogs". Prog. Neurobiol.73 (4): 259–309. doi:10.1016/j.pneurobio.2004.05.003
  2. Cannon, SC; Robinson, DA (May 1987). "Loss of the neural integrator of the oculomotor system from brain stem lesions in monkey."Journal of neurophysiology57 (5): 1383–409. PMID3585473
  3. Crawford, JD; Cadera, W; Vilis, T (Jun 14, 1991). "Generation of torsional and vertical eye position signals by the interstitial nucleus of Cajal.". Science252 (5012): 1551–3. doi:10.1126/science.2047862. PMID2047862



  

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