每当你深情的看着你的狗狗,你有没有想过他们眼中的世界和你的不一样?
可能你已经知道狗狗视力不好,但是你不知道有多差。有一个网站可以根据原图生成狗狗的视角,比如下面这张烧烤照,在狗狗眼里是什么样子的?向左滑动就能看到。
向左滑动
如你所见,人类可以看到世界上各种各样的东西,而狗只能看到灰色、黄色、蓝色等简单的颜色,对光谱中红色、绿色等高色度的颜色没有真实的感觉。人类眼中的红绿对狗来说都是黑白分明的,所以一望无际的美丽草原对狗来说只是一片尘土飞扬的“草地”。
除了狗,其实世界上很多动物看世界和人很不一样。在这里,我为大家准备了几套对比。向左滑动,感受其他生物眼中的颜色。
麻雀
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猫
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蜜蜂
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奶牛
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地球上不同生物看到的“地球”是很不一样的。得益于先进的计算机算法,我们可以模拟麻雀、蜜蜂、奶牛眼中的世界。可见他们似乎都缺少一双“发现美”的眼睛。太“南”了,他们捕捉不到世界的多彩。
从这个角度来看,人眼就像一个设计精良的光学仪器,给人类一个可以按压动物界,捕捉自然界中最真实的色彩和光影表达的“好眼”。
但都是物种进化之手的杰作。为什么人眼比动物更能捕捉颜色的细节?
人眼是最复杂的光学仪器之一,
你怎么敢相信?
检测眼睛中光线的细胞被称为杆细胞,在黑暗中变得更加敏感,产生黑暗的视觉。人类眼睛中大约有1.2亿个这样的杆状细胞,使我们的眼睛感知到外界的明暗变化。研究表明,人眼甚至可以感觉到单个光子的经过,比世界上很多高端仪器都要精准。
眼睛视觉神经结构:中国数字科技馆
至于颜色,就看眼睛里的圆锥细胞了。锥细胞可以感受到强烈的光线和颜色,产生明亮的视觉,对物体的细节和颜色有很强的分辨率。人类有三种不同类型的锥体,而狗只有两种类型的锥体。另外,狗天生近视,所以狗只能看到刚才不完整的烧烤图。
正是因为天生较好的眼睛结构,我们才有了识别我们世界中暗场和亮场混合场景的奇异能力,也给了我们更多用眼睛探索世界多彩元素的机会。正是带着看清世界的热情,人类开始尽力保存美,于是人类开始了用自己的智慧“重刻色彩”的漫漫长路。
打真彩不容易
人类很早就开始在岩壁上绘画,记录他们部落的琐事。后来随着科技的发展,笔墨等工具逐渐有了,但无论是中国传统水墨画还是油画,都无法完全再现人眼所见的美好世界。
相机和摄像机的发明在一定程度上解决了我们的困扰。通过针孔成像的基本原理和化学感光材料的辅助,黑白摄影在19世纪盛行,逐渐推动了影视节目的发展。
第一代柯达相机拍摄的小象维基媒体
基本的黑白颜色已经不能满足人眼的需要,如果要做成彩色,需要手工给底片上色。为了让照片闪闪发光,人们尝试了很多方法,比如使用碳技术和重铬酸盐,或者在胶片乳剂中加入染料来呈现颜色,但手工操作总是不可靠的。如果工人不小心握手,颜色会变得夸张。
你一定听说过真正发明第一种商业彩印方法的人,就是发明电影的吕米埃兄弟。成像技术的发展也是人们通过屏幕记录现实生活,试图还原现实世界辉煌的过程。
事实上,为了不辜负像人眼这样的精密仪器,100多年来,越来越多的科技焦点被放在屏幕显示上,使屏幕显示更加清晰和丰富多彩。首先要解决的是画面显示的问题。最早的电视阴极射线管已经成功改造成电子枪,可以准确地打在屏幕的荧光粉上,从而呈现出亮或暗的点,就像墙面上的马赛克贴纸,组合成最早的黑白屏幕画面。
这就是阴极射线管成像gifer.com的方式
让屏幕显示颜色很重要,但也很难。在一个电子枪的基础上,要想实现彩色,需要三个电子枪来精确点亮能发出三原色的荧光粉。利用这个原理,英国人贝尔德终于在1946年把黑白屏幕改成了彩色。
阴极射线管彩色显示屏的内部结构是eeworld.com
1964年,发明了单色等离子屏幕。发现这种利用两个玻璃之间的离子发光的技术比CRT技术好很多——等离子屏幕的分辨率更好,颜色更均匀,对比度更高,屏幕显示技术又一次迎来了里程碑式的飞跃。随着等离子技术的出现,我们看到了更清晰更流畅的屏幕世界,CRT技术也逐渐衰落。
自20世纪70年代以来,液晶显示器的诞生带来了显示技术在许多方面的全面升级——更薄:以毫米计算的厚度;更大:70多寸;画质更精细:从720p到1080p,现在4K的分辨率……正式标志着CRT显像管时代的完美终结。
屏幕显示技术的进步不仅让人们看得更加生动,也给电视节目、游戏、图像处理软件等各个领域带来了更多的发挥空的机会和机遇。
屏幕的发展看似很励志,但现在你我面前的屏幕却如当初所希望的那样,真的是“打本色”了吗?其实不是。虽然很多科学家付出了很大的努力,让屏幕上的内容越来越清晰,但是现在人们面对的屏幕大多只能达到100 nits的亮度,达到很小的色域,仍然远远落后于人眼所能看到的五彩缤纷的世界。
直到QLED技术的出现,才最终满足了眼睛的需求。
QLED是“量子点发光二极管显示器”的缩写,中文翻译为量子点发光二极管。量子点不是“量子力学”的玄学。它们可以简单地认为是长、宽、高在100纳米以下的材料。贝尔实验室在1983年发现,这种微小的半导体晶体在激发后可以发光。
只要控制量子点的大小,就可以实现红、绿、蓝光的自由组合。起初,科学家们想利用量子点的这一特性来跟踪药物在人体内的位置。
不同大小的量子点在紫外线下可以发出不同颜色的光。波士顿大学
因为量子点激发的光源颜色更纯净,这意味着电驱动的量子点组成的图像比传统的LCD面板具有更宽的色域和更高的色彩精度。换句话说,你从屏幕上看到的东西更接近它自己的颜色。
QLED屏幕与传统屏幕的比较:playtech.com
如果能在屏幕上用量子点技术制作QLED屏幕,那么我们的眼睛就可以满足了。为了让纯色可见,我们还做了一个实验来测试。
华为智能屏幕的核心是屏幕本身——显示效果最大化,得益于华为智能屏幕的QLED量子点面板。华为Smart Screen的七重画质优化算法的七彩AI画质引擎,在量子点绚丽色彩的基础上,智能识别正在播放的内容,根据内容类型优化场景。无论是看最新一季的《七个世界,一个星球》,还是玩刺客信条里最宏大的场景,自然的色彩都能更生动的呈现在眼前。
然而,人类只是闭上了眼睛吗?没有。我们的最终目标是在用颜色满足眼睛的基础上,让屏幕更好地理解人类。
如果我有一个有脑子有眼睛的屏幕,怎么才能更好的理解你?
随着智能社会的正式到来,各种电子产品都被赋予了智能大脑,它们更懂得如何“取悦”人类。
经过近百年的迭代升级,屏幕已经配备了QLED技术,通过屏幕肉眼看到的世界变得异常清晰多彩。然而,仅仅“喂”眼睛远远不能满足人们对大屏幕设备的需求——如果这样的凝视不互动,那还是一个冰冷的机器世界。AI技术的引入,会给人脑带来更多的情感刺激。华为Smart Screen,一个有脑有眼、实时人机交互的智能枢纽,是未来大屏幕产品的发展方向。
华为Smart Screen通过增加更高端的AI算法和硬件,让我们一边看屏幕一边在另一端“看到”我们。在华为的智能屏幕顶部,有一个可升降的1080p全高清摄像头——“AI Goggles”。这个“眼”可以根据观众站立的位置自动跟踪聚焦,使人物始终处于屏幕中心,时刻清晰,保证AI眼不会出现“谁的小眼睛还没见过老师”的情况。
过去有一个“你站在桥上看风景,看风景的人在楼上看你”的精彩瞬间,现在却有无数个光子和亿万个视觉细胞在一个温暖的环境里,在这一刻相互交流,科技的魅力在一瞬间展现的淋漓尽致。
得益于洪湖芯片强大的大脑,华为智能屏幕还支持AI健身、1080P AI视频通话、AI Kids,让你的健身计划、父母的视频聊天、孩子的健康成长都能一一安排。华为智能屏幕将不仅是一个屏幕,也是您智能生活的物联网门户。
人类看世界的时候,世界也在回头看人类。
作为探索世界的利器,人类的眼睛在一百多年前就对记录美、不断呈现美提出了严格的要求。未来100年,随着智能社会的到来,我们的眼睛会有更多的机会和机遇相互交流,生物和机械会有更深层次的交流,那么智能生命会向什么方向发展呢?虽然脑洞可以无限,但华为智能屏肯定是变革的起点。
引用
[1]廷斯利,J. N .,莫洛佐夫,M. I .,普雷韦德尔,r .,沃特曼,d .,埃斯皮格雷-庞斯,j .,劳沃斯,m .,和瓦齐里,A. (2016年)。人类对单个光子的直接探测。自然通讯,7,12172
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