人眼相当于多少 mm 的镜头?

人眼相当于多少 mm 的镜头?

黄一凯,数码胶片XX法师群群成员(17/74)

已有的回答都不是太全面,因为人类视觉本身是一个复杂的系统,而人和人之间又存在个体差异,再加上我们在讨论视觉的时候会因为目的的不同而做出不同的定义,所以我们很难关于人眼相当于多少 mm 的镜头给一个准确的结论。这儿我分几个层面来讨论这个问题。

首先从生理层面上来说,人眼是一枚 17mm 左右的镜头,这是牛津大学出版社出版的《人体生理学》中的结论,这个结论是根据人眼的测量屈光度反算出来的,详见原书第八章:

或者也可以参考美国眼科学会的Optical Properties of the Eye一文。

如果直接根据人眼的解剖尺寸看的话,人眼的前焦距大约为 17.2mm,后焦距大约为 22.9mm

但是这显然并不足以解答题主的问题。当我们讨论人眼相当于多少 mm 的镜头时,往往是放在 135 系统下讨论等效焦距。首先如果我们简单粗暴的按照对角线长度来计算的话,视网膜占据直径 22-24mm 眼球大约 72-75%之间的面积,捋直了算视角大约在 120-130 度之间,大概相当于 11-12mm 左右的镜头。

当然了,这不用验算大家凭直觉也知道是错误的。实际上人眼的视觉由于受到眼球活动界限以及眉毛、脸颊、鼻子的遮挡,并非一个理想的圆形,而是一个相当不规则的形状。下面这张图同样来自《人体生理学》,大家可以看到一个标准的人眼视野实际上形状有多么的不标准。

当然,上图只考虑了右眼的情况,如果我们将左眼加进来的话结果是这样的:

换句话说,人的双眼在水平方向上视角大约为 180-220 度,垂直上方的视角大约为 120-140 度。顺嘴一提,135 系统或者电影的 16:9 画面比例,就是根据这个确定的。

另外大家也可以通过一个小实验实际感受一下这张图。把你的双手放在你的耳朵两侧,手掌向前,然后慢慢水平展开双臂,如果我们的视野恰好是 180 度的话那么现在手掌在眼睛后面,理论上我们应该是看不到的。但是你会发现随着手臂张开,你的余光能意识到手掌的存在。当你的余光可以看到掌心之后,双手慢慢上举,你就会发现你开始看不到自己的掌心了,这是因为我们的上视野更窄一些。而双手向下移动,你会发现更容易看到自己的掌心,这是因为我们的下视野更宽一些。

说到这里是不是反而更乱了?而且离所谓的标准镜头焦距 50mm 越来越远。这是因为我们漏掉了一个重要的问题,眼睛里面的感光细胞并不是均匀分布的,而是越远离中心越稀疏。

上图中的蓝线代表对颜色更加敏感的锥状体,红线代表几乎没有色彩视觉只对光线明感的杆状体,可以看到在超出 40 度的视野范围后便急剧下降。

当我们把上面的知识点结合到一起,就有了如下所示的视觉范围区域。

从上方看是这样的

这两张图片来自维基百科的周边视觉词条:

en.wikipedia.org/wiki/P

一般来说我们把近周边视觉,也就是 60 度范围之内的内容视作人类的常规视野,从这个范围开始就进入了我们双眼共同可视、拥有空间感的视觉区域;40 度左右的范围作为人类的关注视野,这是视觉细胞密度最高的一部分区域;25 度左右的范围作为焦点视野,在这里我们可以同时感知到画面的色彩和明暗变化。这三档也就分别对应了 135 系统下 35mm 镜头、50mm 镜头、85mm 镜头的视野范围。

最后,我作为一个搞色彩学的,我们这个行业其实主要关心的是 2 度和 10 度这两个视野范围,前者是最初的色彩学家们根据解剖学结果简单粗暴的认为既然感知色彩的锥状体只在视野的中心位置最密集,那么我们就应该只考察这一部分颜色,所以得出了一个 2 度观察者的模型。但三十多年后大家发现人类在视野更广的时候对于色彩的感知会发生一些变化,尤其是对于蓝、绿色的感知会发生偏差,所以于是又有了一个 10 度观察者。

还有,题主提到的“大概调到 70mm 的时候两只眼睛看到的物体一样大”,这个并不是因为镜头焦距的原因,而是受到了取景器放大倍率的影响,关于这一点知乎上有篇不错的科普文章,我就不再赘述:

玩机小胖:轻科普:闲聊相机取景器的设计