Re: [問題] 為什麼相機的動態範圍比人眼還弱？
作者: jhangyu (jhangyu) 2017-08-20 18:15:12
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：
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這張解釋了視網膜感光層內含視錐細胞和視桿細胞
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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)
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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
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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
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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=====
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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
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：
這張解釋了視網膜感光層內含視錐細胞和視桿細胞
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)
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
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
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=====
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
作者: CREA (黒髪ロング最高！) 2017-08-20 18:19:00
專業推
作者: lvlvlv2g (可悲生活的落魄人生) 2017-08-20 18:20:00
這篇需要被看見
作者: GPX2000 (阿忠) 2017-08-20 18:24:00
推
作者: twfroggen (小庸) 2017-08-20 18:25:00
嗯 跟我想的一樣
作者: Parodius (NLS.TW) 2017-08-20 18:28:00
專業推
作者: rugger5566 (Lady) 2017-08-20 18:38:00
推
作者: aztec1234 (調適生活) 2017-08-20 18:40:00
這就是隔行如隔山...
作者: tukry (托奇) 2017-08-20 18:47:00
推推！
作者: AXby (A紙) 2017-08-20 19:00:00
快推不然別人以為我看不懂
作者: Worker (禿鷹) 2017-08-20 19:03:00
一類組只能跪著推了XD
作者: pooldodo (破渡渡) 2017-08-20 19:06:00
同是生科推
作者: canandmap (地圖上的流浪者) 2017-08-20 19:08:00
不能只有我看到&推文!原po可否借分享到FB呢?
作者: jhangyu (jhangyu) 2017-08-20 19:11:00
一朝生科人，終身科科人，QQTo C大：OK~ (希望內文不要出錯><)
作者: h2894675 (邊邊) 2017-08-20 19:16:00
跪著推文Orz
作者: PF30 2017-08-20 19:20:00
所以就是一個很厲害的生物減光機制嗎 @@
作者: angel5566 (56天使) 2017-08-20 19:21:00
cis-是順式，trans-是反式
作者: canandmap (地圖上的流浪者) 2017-08-20 19:23:00
To 原po:感謝!
作者: jhangyu (jhangyu) 2017-08-20 19:26:00
抱歉17樓我智障了，修正一下><To 16樓：感覺如果稱為「減訊」機制比較符合？
作者: jasonher (jasonher) 2017-08-20 19:35:00
推專業文 (愛生物的二類組
作者: LoveBea (德川田信秀) 2017-08-20 19:46:00
推
作者: EF1635mm (f4L IS USM) 2017-08-20 19:48:00
看不懂也要跪著看完補推
作者: atony8155 (shoster) 2017-08-20 19:59:00
既然人類已經非常了解人眼感光的原理，想請問相機是有機會追上人眼的嗎？謝謝
作者: yankae (kerker) 2017-08-20 20:02:00
優文 推推!
作者: bowbowthru (bowbowthru) 2017-08-20 20:08:00
推
作者: cft104 (cft104) 2017-08-20 20:23:00
您幹嘛這麼專業......
作者: hawk920412 (慢鷹飛) 2017-08-20 20:27:00
我只看得懂最後一段XDD
作者: yenchieh1102 (香蕉史塔克) 2017-08-20 20:28:00
回樓上：有機會，看看iphone的HDR就知道了
作者: TarokoSam (太魯閣天空) 2017-08-20 20:44:00
好強啊(跪)
作者: mattjhang (matt) 2017-08-20 21:03:00
那個其實rod cell是含rhodopsin(視紫),主要負責低光的視覺，cone cell含iodopsin(碘視紫),負責高亮度的視覺跟顏色
作者: ll796462 (Liz) 2017-08-20 21:06:00
推專業‼ 完全沒印象曾在胞生學過XD
作者: allanex (大孟) 2017-08-20 21:10:00
快推免得被發現看不懂
作者: Laviathan 2017-08-20 21:14:00
快推不然別人以為我看不懂
作者: a910115 2017-08-20 21:21:00
同為生科人推個
作者: loverossi46 (湯瑪士迴旋) 2017-08-20 21:23:00
反正我是信了
作者: s04416 (秋羽) 2017-08-20 21:28:00
推推
作者: anandydy529 (AndyAWD) 2017-08-20 21:35:00
好險我只看的懂第一行在寫什麼
作者: morgan1011 (摩根) 2017-08-20 21:40:00
釣到高手惹
作者: fiiox3 (飆速宅男) 2017-08-20 22:08:00
太神惹
作者: unojazz (Uno是一的意思) 2017-08-20 22:10:00
推
作者: jeff7691 (ANAN) 2017-08-20 22:25:00
我還覺得人眼的對焦性能超強大的，對近對遠隨心所欲突然想到，那有些明暗的視覺錯覺也是因為這個原因嗎?![]()
" target="_blank" rel="nofollow">
![]()
" target="_blank" rel="nofollow">作者: ferrinatice (Fervent Apprentice) 2017-08-20 22:53:00
推
作者: Liangsr1 (BANANA) 2017-08-20 22:53:00
專業推
作者: rjhowmanyo (RJ) 2017-08-20 23:18:00
看不懂 但是好像不推又不行 XD
作者: PF30 2017-08-20 23:41:00
另外很好奇大腦怎麼知道要把變形修正
作者: jhangyu (jhangyu) 2017-08-20 23:52:00
視網膜不是平的喔～是貼在眼球一側成球體的一個拋物面要修正的變形量應該比較少吧？(嗎？
作者: mattjhang (matt) 2017-08-21 00:10:00
人眼的對焦調整結構就真的只有睫狀肌，它收縮或舒張會調整水晶體的曲率，所以就可以對焦在近或遠處，正常的眼睛聚焦有兩個，角膜(屈光度52.9D)，水晶體(最大約7D)，所以焦距大概是1m/60=17mm
作者: jhangyu (jhangyu) 2017-08-21 00:12:00
推樓上專業啊我不能推，QQ
作者: mattjhang (matt) 2017-08-21 00:13:00
至於瞳孔，就相當於光圈，可是我忘記它的大小了XD
作者: likeyousmile 2017-08-21 00:14:00
推
作者: mattjhang (matt) 2017-08-21 00:16:00
然後那個錯覺應該只是大腦內的判斷，為了辨別顏色遠近立體之類做出的判斷結果。我認為跟眼睛應該沒有關係(吧？
作者: eson031545 (羊羊) 2017-08-21 00:18:00
文組看不懂嗚嗚
作者: mazmaitag56 2017-08-21 00:31:00
快推不然別人以為我看不懂
作者: jeff7691 (ANAN) 2017-08-21 00:52:00
感恩專業解說推
作者: dcdc (redflag) 2017-08-21 02:56:00
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~?
作者: k13223344 (EJ) 2017-08-21 03:42:00
推推推推！！！！！！！！！
作者: strike5566 (好球56) 2017-08-21 05:50:00
優質好文
作者: erasdfer (~飛翔~) 2017-08-21 07:28:00
推
作者: boy78125 (秋風) 2017-08-21 08:04:00
專業推!!
作者: wangleo ( Dark Side...) 2017-08-21 08:17:00
很佩服這麼細緻的研究,對治療盲人視力一定也很有幫助!
作者: drink0206 (簡單) 2017-08-21 08:27:00
跪著看文…
作者: l17 (Alpha ILCE-7s) 2017-08-21 08:56:00
Campbell生物課本有寫這段XDD
作者: zack2004 (~夜晚的星空~) 2017-08-21 09:01:00
我的天鵝啊！我跪著看完！
作者: attdave (用盡一生的愛) 2017-08-21 10:08:00
有神快拜看到Retinal這個字我直覺想到Retina螢幕，或許iphone9真的可以把HDR作到完美
作者: aaa123867 (弒夜暗殺) 2017-08-21 10:47:00
我的天啊好猛喔…
作者: peterkuok (澳門台GG) 2017-08-21 10:57:00
太神啦
作者: minipc (Toybox) 2017-08-21 11:37:00
可以簡化說成眼睛有雙感光元件搭配自動ISO嗎？再配合腦補處理器,當然超威
作者: Jmoe (Rin0moe) 2017-08-21 13:55:00
多點科普知識XD
作者: tienchunhung (小田田) 2017-08-21 15:08:00
推！精華區了啦！
作者: lantieheuser (lanti) 2017-08-21 16:10:00
推
作者: gwofeng (宮山洋行) 2017-08-21 18:43:00
我也是這麼認為
作者: jackeighteen (拍感動人心的照片) 2017-08-21 19:07:00
幫推
作者: lexptt (路路) 2017-08-21 21:10:00
生科推一個ww
作者: jimmy0930 (小蘇) 2017-08-21 21:20:00
同是科科人淚推~QQ
作者: Bohm (xxx) 2017-08-22 10:31:00
專業推
作者: justblackJ (...) 2017-08-22 13:02:00
雖然看不懂 但是我先跪了
作者: archon (內湖流川楓) 2017-08-22 14:48:00
\⊙▽⊙/
作者: kiffy (kk) 2017-08-22 15:54:00
好文推
作者: Tsukiinu (狗月) 2017-08-22 15:57:00
推了 我的頭好痛
作者: kblover (聖貓天使) 2017-08-22 20:41:00
這篇在公沙小 不對 我是說 跟我想的一樣!
作者: insect7913 (insect) 2017-08-22 21:20:00
推
作者: lfjames2003 (狗俊) 2017-08-22 23:13:00
太神了
作者: user1120 (使用者) 2017-08-23 00:38:00
只能推了......
作者: loveadu (Aimer) 2017-08-23 07:57:00
精闢
作者: zaqxswcde88 (NEMO) 2017-08-23 10:37:00
推推~
作者: MSRT 2017-08-23 20:38:00
還沒看先推 超帥
作者: smallbear (小小熊) 2017-08-24 12:24:00
推
作者: alger1026 (歐這) 2017-08-26 17:30:00
你是在專業什麼啦！XD
作者: kgbb (一抹綻放千年的微笑) 2017-08-27 10:43:00
它深奧了啦
作者: vdfoty 2017-08-29 22:09:00
專業 給推
作者: aquaslove 2017-09-02 13:03:00
推，真的謝謝分享。