視覺的科學
視覺的科學 昆蟲、甲殼、脊椎以上的高等動物都有眼睛,眼睛用來感知自己的生存環境,尋覓食物、躲避敵人、繁衍發展。眼睛的視覺功能對我們至關重要。 昆蟲與甲殼類動物有複眼,提供上下左右更廣闊的視野,並可以有效的計算自身與所觀察物體的方位、距離,從而有利於複眼類昆蟲作出更快速的判斷和反應。某些昆蟲的複眼甚至能夠分辨光的 偏振 。昆蟲的腦容量小,但是複眼佔了整個頭部很大的面積。複眼的分辨率受到像點的限制,一般來說,其影像 分辨率 比人類的 眼睛 低。但其瞬時的分辨率比人類的要高 10 倍。人類的眼睛每秒能分辨 24 幅圖畫,昆蟲的複眼則可達 240 幅左右。複眼的視野接近全方位,這也可以解釋我們徒手抓蜻蜓、蝴蝶時時,無論我們從哪個方向下手,它們都會快一步飛走。 大部分魚類與鳥類的眼睛分別在頭的左右兩側,用來應對廣大生存環境的天敵。但是貓頭鷹與哺乳類動物,眼睛都能往前看,兩眼的視角域交叉才能聚焦,測定物體的距離,建構 3D 的視覺。也因此貓頭鷹能在昏暗的環境中精準的捕獲獵物。 人類的眼睛是很好的照相機,具有望遠、近照、聚焦、廣角等功能。而且視覺可以儲存於記憶,或者將情境聯想推理做出決策。機器人或自動駕駛的汽車,正是模擬人類的視覺,以攝像頭感知環境,經過記憶資料庫與程序處理,驅動行動或不行動。 當我們的眼睛主動尋找有用的資訊時,我們的眼睛受體需要持續的聚焦,甚至需要身體配合追蹤移動的目標。根據視覺資訊做出反應是短期記憶和長期記憶相互作用的結果。 光與色彩頻譜 嚴格說來,自然界中並不存在「色彩」,只存在的不同波長的光波。就像三稜鏡能夠折射紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫不同顏色的光波,被眼球的視網膜接收,感知到顏色。人類感知紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫這個範圍稱為可見光。紅色頻率最低、波長最長;紫色頻率最高、波長最短。波長越長,信號損失衰減小,可以在更遠距離的地方被看見;波長越短,能量愈大,穿透能力越強,可被看見的距離更短,但是貫穿能力強,紫外線可以殺菌, X 光射線還可以貫穿人體,看透器官。 很多鳥類、魚類、爬蟲類、昆蟲類不僅本身色彩鮮艷,也對色彩光波很敏感,,甚至可以感知紅外線光、紫外線光。但是大部分的哺乳類動物都對色彩不敏感,或者對紅、綠色盲,據說與哺乳類動物祖先是老鼠,在恐龍時代與隕石撞地球大滅絕,都生活在地下洞穴,晝伏...