老生常談：人眼真的比相機牛X非常多麼？

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這是一個古老但依然有很多人在討論的話題，大多數人的直覺都是我們的眼睛遠強於相機，但直覺顯然還不夠靠譜，今天小胖就跟大家從視角、解析度和感光度/動態範圍度來簡單對比一下吧。

首先是視角，相機的視角取決於所採用的鏡頭，所以相機的第一個優勢出現了，一台相機可以有很多不同的視角，而人眼就是「變焦只能靠走」。但人眼有自己的特點：第一，人眼是球體，視細胞（上圖Retina組成部分之一）是弧形分布，所以嚴格來說不能按平面感測器來定義焦距（但順便解決了場曲的問題）；第二，遠離中央凹窩（上圖Fovea）之外的視覺銳度會急劇下降，餘光覆蓋範圍的解析度其實很低，比如你很難用餘光來讀書，甚至都很難看清餘光里走來的人長什麼樣子，頂多能知道有個人來了，可能可以分辨出性別，僅此而已；第三，人眼是雙眼成像，而相機是「單眼」。

每一隻眼睛包含餘光的視角是120-200度，雙眼同時覆蓋的區域是130度左右，但我們只靠轉動眼球就能直接看到的範圍在40-60度左右，這就是為什麼總有人說人眼視角在約等於標準定焦鏡頭（43-50mm左右）的原因，而全畫幅11mm鏡頭視角是126度左右。

因為人眼是雙眼成像，再加上有「腦補」，所以人眼沒有畸變，晶狀體的進化也已經基本抹除了球差，不過人眼存在比較明顯的色差，但大腦這個強勁的「機內處理器」把它給腦補掉了。而相機鏡頭幾乎沒有辦法避免各種像差的影響，機內修正也是路漫漫其修遠兮，廣角鏡頭的邊緣還會有明顯的拉伸，當然，可以通過拼接等方式來改善。所以雙眼再加大腦，在相同的廣角視野上人眼有著無可比擬的性能優勢。

其次是解析度，人眼的解析度其實並不高，而且不少人都存在散光、近/遠視等病變問題，即便是最佳狀態下的人眼，也不可能完全記錄所有的場景細節，比如我凌亂的書桌上擺了一瓶飲料，如果只看個1/100秒或者擺得太遠，我是看不清配方表的。人眼處理細節的方式依然取決於大腦對場景自動產生的興趣區域，比如這張照片：

男性看臉看身材，女性看髮型眉形唇綵衣服包包，當然大家也都會注意到左下角的品牌LOGO，這時候我再問你「她戴的配飾有蝴蝶樣式么？」你一定會回過頭去放大照片來找，而這個對比其實就是人眼與相機在解析度和細節上的呈現方式差異：人眼會根據興趣來關注重點區域，大多數時候回忽略很多細節，視覺只是我們思維的起點，看同一個場景每一個人都會萌生出不同的情感和想法。而相機則是忠實記錄場景，通過相機我們可以還原現場非常多的細節，甚至是人眼無法直接觀測的細節，比如微距、比如長焦。

第三是動態範圍，很多人都覺得人眼在動態範圍上遠高於感測器，這裡借用 @AIRPHOTO定義新視覺 大神一張照片來說明好了，侵刪：

左側是RAW原片，右側是最終調整後，人眼的效果雖然沒有辦法直接呈現，但並不會是右圖的效果，注意：右圖並沒有二次創作，而是純粹從原片中調整而來。所以，在討論人眼與相機的動態範圍問題時，很多人都犯了「過於直觀」的錯誤，比如出隧道時，外面強烈的陽光和昏暗的隧道內部的對比，瞳孔會在觀察不同位置時自動縮放，直接與單次曝光的照片來對比並不公平（而且人眼動態範圍非常主觀，甚至因人而異，所以很難量化，容易造成誤解）。

目前的全畫幅相機動態範圍可以做到近15檔，就像上面的對比圖，通過後期處理，相機同樣可以強吃動態範圍，在強力顯示器下非常出色地還原現場（其實這時候顯示器依然是瓶頸），並且根據主觀喜好來改變色調風格，所以我並不認為相機在這方面會輸。

理論上來說，目前主流規範的色域覆蓋遠遠不如可見光譜，即便是Rec.2020，也只覆蓋了可見光譜的57.3%，照片處理常用的sRGB/Adobe RGB甚至只有33.3%/38.8%，所以理論上人眼對顏色的識別度會明顯更寬，但目前在圖像處理上也有一些相對專業處理方式，比如在RAW處理時，第一步就把色彩空間設置為ProPhoto 16bit/通道：

可以看到，ProPhoto色彩空間在綠色和藍色端甚至部分超出了可見光譜的範疇，事實上不少感測器的光譜響應範圍也是如此（如下圖，超過可見光譜的800nm波長也依然有超40%的量子效率），換句話說就是RAW文件的色彩覆蓋是很充裕的，所以RAW處理的一個大前提是盡量在最後才轉換為sRGB等色域，以免從開頭就把色深限制到了8bit，也就限制了調整空間，產生雜色和斷層，影響細節。

但對於人眼來說，顏色的敏感度又是一個「人人皆有不同」的實際問題，人眼對絕對色調的判斷是非常不準的（尤其是男性，所以別掏支口紅出來問我這是啥色號的），不過用作色調對比倒是很敏感，一般來說1~2nm的波長人眼都能觀察出來（如果把2個哪怕顏色極為接近的口紅擺在一起，也還是能看出區別的），而且每個人的情況還不太一樣（色盲色弱），因此在照片後期處理得當的情況下，很多人並不能看出兩者的區別。

最後說說靈敏度，在弱光的環境下，人眼會主動降低解析度（黑漆漆的屋子裡你沒辦法閱讀），會丟掉色彩（黑漆漆的屋子裡看啥都是黑白），只能模糊辨識物體，在自己熟悉的環境里還可以根據記憶來輔助判斷。而感測器的優勢在於可按需定製，靈敏度閾值（信噪比超過1的電信號所需的光子數）可以通過增大像素麵積來降低，而且曝光時長可控，所以即便是在極弱光環境下，只要控制好暗電流，相機依然有辦法照度0.01lux以內（沒有月光的晚上），實現黑白或彩色內容的輸出。比如博世的IP Starlight 8000MP監控攝像機，彩色3K/全高清解析度可以0.0121lux/0.00825lux，黑白3K/全高清甚至可以低至0.004lux/0.00275lux，在這種照度下可以輸出30p幀率視頻，而且這只是一顆1/1.8英寸前照式CMOS而已。

PS：說到這就順便插個話題，低像素總數/單個像素大面積的優勢是單像素阱容更大，靈敏度閾值下限更低，有利於極弱光環境（比如森林防火、庫房監控、深水/深空遙感等等），但在靈敏度閾值以上的光照環境下，相同尺寸感測器採用高像素總數的設計可以通過縮圖來彌補信噪比/動態範圍差距，並且解析度與銳度更具優勢。所以什麼「A7S系列弱光強於A7R系列」就屬於純吹水，強調過多次，遇到過許多木工米青，就不再多回復這類評論了。

總結來說，相機產生的照片是以滿足視覺美感而來的，人眼的性能並不一定強於相機，兩者的比較其實難以做到公平，兩者也都會受到不少的客觀限制，或許這個話題永遠都難以有一個服眾的定論，但我現在的理解就是今天這樣，歡迎理性討論。