人眼是如何對焦和防抖的?

如題
有些答主指出人眼不防抖,為什麼人運動時看到的畫面不抖動而手持攝像則會出現畫面抖動???


人眼自帶N檔防抖,少年時期自帶變焦微距頭,而後近攝能力逐漸退化,變成了58G這種遠視眼(自己就是58G的用戶 非黑

先說防抖是怎麼回事兒吧。

補一點兒背景知識:
生理學上來說,人類的運動模式根據激活方式,可以分為三種

  • 簡單反射,非自主,不需要高等神經中樞控制,比如膝跳反射,縮手反射。
  • CPG,有規律的運動,不需要意識控制,比如走路,擺臂
  • 複雜運動,自主,需要高等神經控制。

簡單反射這種不需要高等神經中樞控制,能迅速,自動完成任務的運動模式,在生活中處處存在。
縮手反射,膝跳反射等等..「節省」了大量的腦力,使人們可以專註於」更高端「的任務。

今天這個問題,就和簡單反射密切相關。

眼睛的防抖,是簡單反射中的一種。和縮手反射一樣,不用控制,全自動。學術的名字叫做Vestibulo-Ocular Reflex, 前庭視反射,簡稱VOR

我們現在做一個小測試,看起來可能很傻,請在沒人的地方自行嘗試 :)

盯著它的眼睛,來,左右搖晃腦袋。

畫麵糊了嗎? 沒有
這就是VOR的威力。

簡單來說,當頭往一側運動的時候,VOR會使眼部朝相反方向運動,平衡頭部運動帶來的影響。

嚴謹來說,在頭部做加速運動,位置改變,或者旋轉性的變速運動時,內耳迷路中的前庭器官就會被激活,帶動VOR系統,改變眼部周圍肌肉的緊張強度,使眼球運動,進行代償,以維持視網膜上圖像的平衡。

如果VOR系統損壞(內耳迷路損壞,神經通路損壞,眼部肌肉損壞..for etc),就有可能造成現在高票答主劉海馬 所提到的癥狀,眼球震顫。--防抖系統過度活躍.

有人可能要問了,這防抖啥水平啊?算擠牙膏不?(感動常在
其實人類的人眼防抖,在動物界並不算"強",放到相機界可能是賓得的機身防抖水平。

有人又要問了,那奧巴,大法的五軸防抖在動物界對應著什麼呢?
答案是,鳥類。

請參考:為什麼雞頭是個天然穩定器? - 生物學
和某品牌光學防抖的視頻:LG G2搞笑廣告:光學防抖靈感來源於雞?

關於人眼是如何對焦,

如圖。

簡單的眼生理常識大家都有所了解。
光透過角膜,晶狀體,等一系列組織結構,最後投影在視網膜上,激活感光細胞,化為神經衝動,由視神經傳輸,通過LGN達到處理視覺信息的皮層--我們就看到了這個世界。
(更細節的視覺通路和映射信息,請參考 @Owl of Minerva 前輩的回答
人的大腦是如何識別某一物體並檢測到運動的? - Owl of Minerva 的回答)

其中,角膜,晶狀體起到了調節焦距的作用,使視網膜上呈清晰,倒立實像
(注,這裡有一個誤區,實際上屈光作用最大的並不是晶狀體,而是角膜。它承擔了大約70%的屈光任務。晶狀體是一個「變焦」組件,可以調節剩下的30%)

剛剛在開頭,我們提到了簡單反射的防抖作用。實際上,這個對焦的過程,也由簡單反射控制。叫Accommodation Reflex, 調節反射

一句話來說,
當物體靠近時,瞳孔收縮,睫狀肌收縮,使晶狀體屈光度更大,讓視網膜接受到清晰的實像。

晶狀體改變焦距這個大家都懂,但是,為啥瞳孔要收縮呢?
懂攝影的朋友可能了解,光圈越大,景深越淺。

在接受圖像的過程中,人的瞳孔,就起到了一個光圈的作用。

不嚴謹的說:
一個物體,如果落在了景深範圍內,就可以認為它對上了焦,呈實像。

假設
瞳孔開大(大光圈),晶狀體,角膜已經屈光100%的情況下,距人眼29-31cm處的物體,可以得到清晰的圖像(30cm是對焦點所在位置,正負1是景深)。

那麼
瞳孔縮小之後,由於景深增加,25-35cm的範圍都呈實像。 一下子把最近對焦距離從29cm提升到了25cm.

以上就是瞳孔在這裡的作用。增加景深,使」對焦「變得容易。

一些動物,比如鸚鵡螺,並沒有晶狀體的結構,」對焦「全靠瞳孔改變景深。

關於對焦的更多信息請參考:
請參考
人眼到底是定焦還是變焦? - 醫學中著微的回答。
關於為什麼人眼是個變焦頭,請參考
在一個成像系統中,視角和焦距的關係是什麼?視角和空間解析度的關係是什麼? - 物理學

綜上,人眼是一個無比高端的成像系統。自帶兩軸防抖,光圈聯動對焦...還有裸眼3D
還在等什麼,快往遠處看看,讓對焦組件休息一會兒吧。

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

我有一言,請諸位靜聽。

有種病叫雙眼球水平震顫。
是個遺傳病。
應該是X染色體隱性遺傳。
我恰巧是這種。

表現就是兩個眼球會左右水平方向同步震動,振幅1毫米左右吧。頻率大約2-3次每秒。

看到這你可能會以為我看東西是這樣的吧

其實不然。

這時候,人腦的強大就體現出來了。
由於我的眼睛在動,相當於攝像機在動,按理說拍出來的影像應該是模糊的。
可是此時我的大腦會無意識的控制我的頭輕微的晃動,頻率和眼球震顫的頻率一樣,
也就是說,攝影師連同攝像機連同大屏幕一起移動……
問題就這麼解決了。
而且,頭晃動的時候我完全意識不到,一直以為自己頭沒動。只有當有意識地控制頭不要去動他才會不動,而一會兒無意識了又開始動……

所以

尼瑪在別人眼中我看書的時候彷彿一目十行啊有木有!!
從小到大理髮師每推2下就要把我的頭扶正好嗎!!
而且近視度數越大晃動越厲害啊!!!!!
相親對象坐我對面都會好奇的問我晃啥啊!!!

小學四年級時醫生說手術效果並不理想,所以我一直沒做。對於視力基本沒有影響。偶爾看一些LED或霓虹燈啥的會看到上面的字在左右抖動。

好了,吐槽完了,他們都說人眼沒有防抖。我就是告訴你們,人眼真的抖了的時候大腦就站出來防抖了。


對焦的事情我不太懂,說說如何防抖吧!在眼腦間有一個反射機制,叫做前庭眼反射,前庭是內耳負責協調平衡的一個器官,先說說人類的三個平衡感受器吧!分別是眼、前庭、本體肌肉,三者所接受的信息也就是視覺、前庭覺、本體覺,三者共同負責將人的運動信息傳給大腦,由大腦做出最終的位置判斷。這也就是為什麼有些怪屋通過改變房屋陳設的角度就會讓人產生身體傾斜的錯覺。 對焦和防抖是攝像辭彙,攝像機攝像時必須保證平穩才能拍出清晰的圖像,而人為什麼在運動時也能保持看東西清楚呢?是因為人有一個攝像機所沒有的構造,就是前庭器,人會通過前庭感受身體運動,通過大腦處理後形成穩定圖像,所以眼球不會因身體活動為了穩定圖像而眼球活動。這就是前庭眼反射的防抖功能,還有一個有趣的試驗可以體現出前庭的這個功能,在自己面前晃動書本你會看不清書上的字,而反過來書本不動,晃動自己的頭部你卻發現自己還能看清書本上的字。這就是前庭處理後的結果,但如果自己頭部晃動速度過快後你會發現自己還會看不清書本上的字,這是因為前庭的處理運動頻率是有上限的,一旦超過這個上限大腦就處理不了。


還記得那個雞頭防抖的視頻么?其實哺乳動物和鳥類就是科技樹點了不同的分支,原理差不多。
鳥類眼球運動能力比較弱,所以主要靠頸部肌肉,頭部防抖。哺乳動物眼球運動能力強一些,所以只動眼球就可以了。


不知道沒有人跟我一樣可以主動調整對焦的位置。就比如面前空無一物,但是你可以對焦在任意距離的空氣上。會這個你可以做出很多眼球的特技↖(^ω^)↗


人眼+人頭=軟體防抖

雞眼+雞頭=光學防抖


人體的所有功能都是在不斷適應環境的過程中逐漸積累下來的。所有生物生存的前提是""恐懼"",對生命威脅的恐懼,表現為生物的趨利避害性。人類作為生物,因為對自身安全的擔心,需要不斷的觀察周圍的環境,所以視覺對一個人來說是非常重要的,設想一下當你眼睛被蒙上,什麼也看不到,被放在一個陌生的地方,你的第一感覺是什麼?當然是恐懼,非常的恐懼!這個時候大腦就會想了,我擦,到底發生了什麼?我在哪裡?周圍會不會有什麼怪物正盯著我?啊啊啊,好可怕!
所以假設你的眼睛一開始沒有對焦好,看到的東西很模糊,這個時候大腦是惶恐的,怎麼辦那?各種嘗試,拉拉這塊肌肉,鬆鬆那根筋。突然,誒,我擦,貌似拉拉睫狀肌能看的更清楚,這下大腦高興了 ,反覆的去拉扯睫狀肌,最後,嗯就這樣,別動,這樣最清楚了。大腦樂了。可是沒高興多久,該死的腦袋轉了個方向,瞬間我擦,又看不清了。大腦一緊張,連滾帶爬的跑去繼續調節睫狀肌,沒一會,又可以看清楚了。可是慢慢大腦煩了,這樣天天拉睫狀肌去了,還能不能去把妹了? 大腦突然靈機一現,還是得找個大臣專門去干這活,於是大腦找了自家的一個小兄弟來,對他說:兄弟,你看我平時日理萬機,照顧著全國上下這麼多人的生計問題,實在是忙不過來呀!這樣,你來幫我掌管眼球對焦吧,我按月給你發俸祿,來,先看看我是怎麼做的,你就把我的方法記下來照著做就是了,如果遇到解決不了的問題再來找我。然後,大腦就過上了幸福的生活,省去了不少煩惱,可是有一天,掌管眼球對焦的小夥伴說,大哥,不好了,眼球最近病了,老是自個在那亂動,說他也不聽,我都沒法對焦了,怎麼辦呀? 大腦一拍後腦勺,沒事,兄弟你放心,我去找其他兄弟兄弟商量一下,結果大腦找到了控制腦袋轉動的肌肉,說,兄弟,幫個忙,我最近老是看不清,可能是眼球得了多動症,這樣,以後眼球動的時候你就讓腦袋向想反的方向轉動,這樣我就能看清楚了。那哥們一聽,大哥既然發話了,這忙我一定幫,只是你每次都得告訴我怎麼動才行啊!大腦一想,我擦,這麼麻煩啊,哎,這樣吧!我去教一下控制眼球對焦的兄弟,讓他來告訴你怎麼去動吧!於是那哥們又多學了一項新技能,同時也多了很多瑣事,心裡暗罵,大腦你大爺的,自己在那裡過得快活,讓我在這裡受累,真是禽獸不如! ,大腦很無辜的回了一句,我還有更重要的事情要做,要不你們怎麼死的都不知道!!!此後五百年大家都相安無事,大腦過上了幸福的生活。

全劇終!

以上內容純屬扯淡,結合了其他答友的答案以及自己的理解。大家勿噴!


人眼應該是不防抖的,靠腦補,腦補這個詞用在這太合適了。

所以帶上視頻眼鏡實現真的防抖了反倒不適應。


防抖是不需要的。
第一,以人眼視網膜上視桿細胞的換能速度,每一幀成像都不會有拖動的「虛影」,也就不會影響視覺。有個答主說只有偶爾看led或霓虹燈的時候有拖影,這正是由於昏暗條件下「成像」時間增長。
第二,由於「再內導原則」,人眼在自身抖動時會向感覺系統發送信號,抵消自身產生的抖動,形成穩定的視覺。看電影的抖動鏡頭時仍能看清,就是一個例子。


我可以主動抖瞳孔的。

記得那會兒給妹紙表演,簡直驚呼哈哈哈。

不故意抖的話和常人無異。


防抖這點我講不上,但對焦我是可以說的

我右眼350+度近視,

左眼遠視、、、、

兩眼視力相差350+

是因為小時候左眼低程度弱視沒有發現,結果拖累了右眼,簡單來說就是我左眼功能有限,看近處的東西對焦困難,所以近看時幾乎都用右眼,看看書看看電視看看電腦,右眼就越來越近視,而我的左眼既然近處對焦都不行,就更不可能晶狀體變厚變成近視了、、、

所以,就像你萌想得那樣!我兩隻眼看到的是兩幅畫面!

其實並不是、、大腦對於圖像的調節簡直驚人,作為一個近視眼,遠處我也能看得到,不用戴眼鏡,作為一個遠視眼,近處我也能看得清、、、


唯一的缺點就是,坐在座位上看黑板時,

「尼瑪!頭偏一點,擋住我左眼了!(?_?)」


《重口味心理學2》中有提及,摘錄片段:
如果把眼睛看作一個簡單的攝像機,因為它需要不停地「掃描」,會使機身顫動,這種情況下「錄下來」的東西根本模糊得沒法看。但是大腦,具體說是潛意識,會默默地幫助它做剪輯和調整,來彌補眼睛抖動造成的畫面混亂。 當眼睛傳遞數據時,還存在另一個問題,就是「周邊視覺」。當你伸出手,看大拇指的 指甲,你會發現視線集中在指甲蓋,或者是指甲邊緣。哪怕你有再好的視力,指甲外區域的視覺清晰度,大概也跟一個重度近視患者看到的沒什麼兩樣!
圖片左邊是經過潛意識修飾的,右邊是意識直接反應的。


人眼搭載Human 2015全新鏡頭,支持約0秒對焦,看到哪自動對焦到哪。

支持動態追焦→所以防抖

(已根據評論修改)


我覺得從出生開始抖到現在,眼鏡和大腦應該已經適應和自動屏蔽了吧


突然想起來一種情況。

你坐在一輛很顛簸的車子上,這個時候你看東西是抖的嗎?頂多只是隨著搖晃的很厲害的身體晃吧。

如果你把腦袋靠在車窗上呢?


鐘擺式眼球震顫是不受控制的抖眼球,有一些人可以控制眼球抖,就跟抖耳朵一樣,是部分被選中的孩子的技能,我就會抖眼球,從小到大也僅遇到過一個同學會,挺神奇的。
技巧是先失焦再抖眼球,效果和拚命來回晃動的鏡頭差不多。


記得海上鋼琴師里那個吹喇叭的胖子還想有眼抖病吧


http://www.guokr.com/article/441322/


仔細想想,人眼沒有防抖功能。


晃腦袋的頻率和物體抖動頻率一致,可防


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