作者jhangyu (jhangyu)
看板DSLR
標題Re: [問題] 為什麼相機的動態範圍比人眼還弱？
時間Sun Aug 20 18:15:12 2017
抱歉要回答這個問題，可能會解釋到細胞生物學相關的東東
如果想直接看結論的可以直接拉到最後一頁看結論 :)
這邊引用一下之前上課用的投影片：
http://i.imgur.com/JoGN2Oh.png
這張解釋了視網膜感光層內含視錐細胞和視桿細胞
http://i.imgur.com/OfIWh3J.png
無論是視錐細胞或是視桿細胞內都含有堆疊多層的感光層
以增加捕捉光子的效率
感光層是類似細胞膜的延伸，上面富含視感光蛋白 (rhodopsin)
http://i.imgur.com/WZSvMPj.png
感光蛋白內部含有一個關鍵元素：Retinal
在沒有光線刺激時，Retinal呈現一個彎曲的結構(cis-form|順式)
當吸收到特定能階的光線後，Retinal產生異構化，變成trans-form|反式
這個構型的改變會推動感光蛋白結構上的一個"開關"(某個residue)
使感光膜蛋白產生形變，推動下游的反應
http://i.imgur.com/JdopCHq.png
Rhodopsin可和Gαβγ蛋白組成GPCR (G Protein Couple Receptor)複合體
形成感知光線->傳遞化學訊號的巨大機器
http://i.imgur.com/4zdnWV3.png
這張是完整的訊息傳遞路徑圖
視細胞上面的感光層上面的Rhodopsin裡面的Retinal接受到光訊號 (嗯，多層嵌套)
Retinal產生異構化->推動Rhodopsin產生形變->推動Gβγ蛋白將GTP去磷酸化
高濃度的GDP將PDE活化->活化後的PDE將Cyclic GMP代謝成GMP->PDE將納鉀離子通道關閉
膜上原本維持的靜止膜電位被破壞->中斷的電訊號產生
最後大腦將中斷的電訊號解釋成視覺訊號
======以下開始解釋人眼HDR效果的來源=====
http://i.imgur.com/tIn4ICL.png
Rhodopsin與Gαβγ蛋白組成的GPCR Complex形成了感知->化學訊號傳遞的機構
但這個機構產生訊號的過程為一個負回饋的模式：
Rhodopsin產生訊號->Gβγprotein在將GTP去磷酸化時造成自己本身磷酸化
(磷酸根從GTP身上轉到G protein身上)
而Gβγprotein本身可供磷酸化的磷酸結合位是有限的
當所有磷酸位都被磷酸化之後，該GPCR Complex便喪失了傳遞訊號至下游的能力
因此，在G protein傳遞訊號的同時也降低了往後傳遞訊號的能力
(也就是該GPCR Complex "感光度"的下降)
而若在所有磷酸位都被磷酸化之後，繼續給予高強度的光訊號刺激
細胞便會啟動保護機制，派遣Arrestin將G protein上的磷酸位"蓋住"
此時，該GPCR Complex正式宣佈暫時報廢，無法在短時間內傳遞出任何訊號
這也是為何人眼在直視強光之後，即使回頭望向不那麼明亮的區域
依然會在視野上留下一個原本強光源形狀的"暗班"
因為此視網膜區域視細胞上的感光複合體都暫時性的"報廢"了
需要等待細胞將所有被異構化的Retinal重新轉成Cis-form
並讓Arrestin離開G protein解除對其的保護管束 (需要比較長的時間)
該區域內的感光細胞才能重新恢復作用
==========總結，懶得看細胞內部生理機制的可以直接看這邊==========
人類眼球視網膜上的感光細胞會動態、迅速的調整對光線的敏感度
使視網膜上各區域的感光度不同 ---- 亮區感光度低、暗區感光度高
產生所謂的"人眼HDR"效果
以上如果有錯誤請各位大大不吝情指正
謝謝大家 ><
--
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1F：推 CREA: 專業推 08/20 18:19
2F：推 lvlvlv2g: 這篇需要被看見 08/20 18:20
3F：推 GPX2000: 推 08/20 18:24
4F：推 twfroggen: 嗯 跟我想的一樣 08/20 18:25
5F：推 Parodius: 專業推 08/20 18:28
6F：推 rugger5566: 推 08/20 18:38
7F：→ aztec1234: 這就是隔行如隔山... 08/20 18:40
8F：推 tukry: 推推！ 08/20 18:47
9F：推 AXby: 快推不然別人以為我看不懂 08/20 19:00
10F：推 Worker: 一類組只能跪著推了XD 08/20 19:03
11F：推 pooldodo: 同是生科推 08/20 19:06
12F：推 canandmap: 不能只有我看到&推文!原po可否借分享到FB呢? 08/20 19:08
13F：→ jhangyu: 一朝生科人，終身科科人，QQ 08/20 19:11
14F：→ jhangyu: To C大：OK~ (希望內文不要出錯><) 08/20 19:12
15F：推 h2894675: 跪著推文Orz 08/20 19:16
16F：推 PF30: 所以就是一個很厲害的生物減光機制嗎 @@ 08/20 19:20
17F：推 angel5566: cis-是順式，trans-是反式 08/20 19:21
18F：→ canandmap: To 原po:感謝! 08/20 19:23
19F：→ jhangyu: 抱歉17樓我智障了，修正一下>< 08/20 19:26
20F：→ jhangyu: To 16樓：感覺如果稱為「減訊」機制比較符合？ 08/20 19:30
21F：推 jasonher: 推專業文 (愛生物的二類組 08/20 19:35
22F：推 LoveBea: 推 08/20 19:46
23F：→ EF1635mm: 看不懂也要跪著看完 08/20 19:48
24F：→ EF1635mm: 補推 08/20 19:48
25F：推 Yifong: 08/20 19:51
26F：推 atony8155: 既然人類已經非常了解人眼感光的原理，想請問相機是有 08/20 19:59
27F：→ atony8155: 機會追上人眼的嗎？謝謝 08/20 19:59
有喔！之前板上有一篇提到「餘數相機」的
#1Lr29SSX (DSLR)
應該就有機會解決這個問題了
28F：推 yankae: 優文 推推! 08/20 20:02
29F：推 bowbowthru: 推 08/20 20:08
30F：推 cft104: 您幹嘛這麼專業...... 08/20 20:23
31F：推 hawk920412: 我只看得懂最後一段XDD 08/20 20:27
32F：推 yenchieh1102: 回樓上：有機會，看看iphone的HDR就知道了 08/20 20:28
33F：推 TarokoSam: 好強啊(跪) 08/20 20:44
34F：推 mattjhang: 那個其實rod cell是含rhodopsin(視紫),主要負責低光的 08/20 21:03
35F：→ mattjhang: 視覺，cone cell含iodopsin(碘視紫),負責高亮度的視覺 08/20 21:03
36F：→ mattjhang: 跟顏色 08/20 21:03
感謝補充，我們系的課都偏分生不太偏生理，iodopsin這個就沒學到 O3O
37F：推 ll796462: 推專業‼ 完全沒印象曾在胞生學過XD 08/20 21:06
38F：推 allanex: 快推免得被發現看不懂 08/20 21:10
39F：推 Laviathan: 快推不然別人以為我看不懂 08/20 21:14
40F：推 a910115: 同為生科人推個 08/20 21:21
41F：推 loverossi46: 反正我是信了 08/20 21:23
42F：推 s04416: 推推 08/20 21:28
43F：推 anandydy529: 好險我只看的懂第一行在寫什麼 08/20 21:35
※ 編輯: jhangyu (122.116.126.155), 08/20/2017 21:40:08
44F：推 morgan1011: 釣到高手惹 08/20 21:40
45F：推 fiiox3: 太神惹 08/20 22:08
46F：推 unojazz: 推 08/20 22:10
47F：推 jeff7691: 我還覺得人眼的對焦性能超強大的，對近對遠隨心所欲 08/20 22:25
48F：推 jeff7691: 突然想到，那有些明暗的視覺錯覺也是因為這個原因嗎? 08/20 22:44
別這樣你讓老花眼的人情何以堪XDDD
其實人眼的"光圈"沒有很大，對焦行程比相機短很多XD
如果要討論眼球對焦結構的話我大概只學到高中睫狀肌什麼的
更細部的要請學過解剖學的大大解釋XDD
是說那個圖我覺得還是大腦的錯覺比較多，即使有視網膜的影響應該也不大
畢盡光源的亮暗度差異不是到非常的明顯
50F：推 ferrinatice: 推 08/20 22:53
51F：推 Liangsr1: 專業推 08/20 22:53
52F：推 rjhowmanyo: 看不懂 但是好像不推又不行 XD 08/20 23:18
※ 編輯: jhangyu (122.116.126.155), 08/20/2017 23:31:17
53F：推 PF30: 另外很好奇大腦怎麼知道要把變形修正 08/20 23:41
54F：→ jhangyu: 視網膜不是平的喔～是貼在眼球一側成球體的一個拋物面 08/20 23:52
55F：→ jhangyu: 要修正的變形量應該比較少吧？(嗎？ 08/20 23:52
56F：推 mattjhang: 人眼的對焦調整結構就真的只有睫狀肌，它收縮或舒張會 08/21 00:10
57F：→ mattjhang: 調整水晶體的曲率，所以就可以對焦在近或遠處，正常的 08/21 00:10
58F：→ mattjhang: 眼睛聚焦有兩個，角膜(屈光度52.9D)，水晶體(最大約7D) 08/21 00:10
59F：→ mattjhang: ，所以焦距大概是1m/60=17mm 08/21 00:10
60F：→ jhangyu: 推樓上專業 08/21 00:12
61F：→ jhangyu: 啊我不能推，QQ 08/21 00:12
62F：推 mattjhang: 至於瞳孔，就相當於光圈，可是我忘記它的大小了XD 08/21 00:13
63F：推 likeyousmile: 推 08/21 00:14
64F：→ mattjhang: 然後那個錯覺應該只是大腦內的判斷，為了辨別顏色遠近 08/21 00:16
65F：→ mattjhang: 立體之類做出的判斷結果。我認為跟眼睛應該沒有關係(吧 08/21 00:16
66F：→ mattjhang: ？ 08/21 00:16
67F：推 eson031545: 文組看不懂嗚嗚 08/21 00:18
68F：推 mazmaitag56: 快推不然別人以為我看不懂 08/21 00:31
69F：推 jeff7691: 感恩專業解說推 08/21 00:52
70F：推 dcdc: 不過把暗的區域看成亮的要用什麼訊息傳遞機制解釋比較好啊~ 08/21 02:56
71F：→ dcdc: ? 08/21 02:56
72F：推 k13223344: 推推推推！！！！！！！！！ 08/21 03:42
73F：推 strike5566: 優質好文 08/21 05:50
74F：推 erasdfer: 推 08/21 07:28
75F：推 boy78125: 專業推!! 08/21 08:04
76F：推 wangleo: 很佩服這麼細緻的研究,對治療盲人視力一定也很有幫助! 08/21 08:17
77F：推 drink0206: 跪著看文… 08/21 08:27
78F：推 l17: Campbell生物課本有寫這段XDD 08/21 08:56
79F：推 zack2004: 我的天鵝啊！我跪著看完！ 08/21 09:01
80F：→ attdave: 有神快拜 08/21 10:08
81F：推 attdave: 看到Retinal這個字我直覺想到Retina螢幕，或許iphone9 08/21 10:10
82F：→ attdave: 真的可以把HDR作到完美 08/21 10:10
83F：推 aaa123867: 我的天啊好猛喔… 08/21 10:47
84F：推 peterkuok: 太神啦 08/21 10:57
85F：推 minipc: 可以簡化說成眼睛有雙感光元件搭配自動ISO嗎？ 08/21 11:37
86F：→ minipc: 再配合腦補處理器,當然超威 08/21 11:38
87F：推 Jmoe: 多點科普知識XD 08/21 13:55
88F：推 tienchunhung: 推！了啦！ 08/21 15:08
89F：推 lantieheuser: 推 08/21 16:10
90F：推 gwofeng: 我也是這麼認為 08/21 18:43
91F：推 jackeighteen: 幫推 08/21 19:07
92F：推 lexptt: 生科推一個ww 08/21 21:10
93F：推 jimmy0930: 同是科科人淚推~QQ 08/21 21:20
94F：推 Bohm: 專業推 08/22 10:31
95F：推 justblackJ: 雖然看不懂 但是我先跪了 08/22 13:02
96F：推 archon: \⊙▽⊙/ 08/22 14:48
97F：推 kiffy: 好文推 08/22 15:54
98F：推 Tsukiinu: 推了 我的頭好痛 08/22 15:57
99F：推 kblover: 這篇在公沙小 不對 我是說 跟我想的一樣! 08/22 20:41
100F：推 insect7913: 推 08/22 21:20
101F：推 lfjames2003: 太神了 08/22 23:13
102F：推 user1120: 只能推了...... 08/23 00:38
103F：推 loveadu: 精闢 08/23 07:57
104F：推 zaqxswcde88: 推推~ 08/23 10:37
105F：推 MSRT: 還沒看先推 超帥 08/23 20:38
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107F：推 alger1026: 你是在專業什麼啦！XD 08/26 17:30
108F：推 kgbb: 它深奧了啦 08/27 10:43
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110F：推 aquaslove: 推，真的謝謝分享。 09/02 13:03
111F：推 johnson35762: 朝聖推 06/03 14:47