分辨率与视觉时代

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1、分辨率与分辨率与视觉时代视觉时代的娱乐的娱乐中山大学传播与设计学院新闻传播学系中山大学传播与设计学院新闻传播学系 杨小彦杨小彦 博士博士伽利略的观察与新世界的确立伽利略的观察与新世界的确立oo我们不能想象没有望远镜的世界。今天所有人都熟悉了透镜及其效果，但我们不能想象没有望远镜的世界。今天所有人都熟悉了透镜及其效果，但 是，当我们把回到是，当我们把回到16091609年的某一天，当意大利人、天文学家伽利略用他年的某一天，当意大利人、天文学家伽利略用他 自制的望远镜对准天空时，当时究竟有多少人意识到世界已经开始改变？自制的望远镜对准天空时，当时究竟有多少人意识到世界已经开始改变？ 只有一个人意识

2、到，那就是伽利略本人。只有一个人意识到，那就是伽利略本人。 oo16091609年，伽利略创制了天文望远镜（后被称为伽利略望远镜），并用来年，伽利略创制了天文望远镜（后被称为伽利略望远镜），并用来 观测天体，他发现了月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。观测天体，他发现了月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。 16101610年年1 1月月7 7日，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确日，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确 凿的证据，标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜，伽利略还先凿的证据，标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜，伽利略还先

3、后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月 球的周日和周月天平动，以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟球的周日和周月天平动，以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟 了天文学的新时代。了天文学的新时代。 oo望远镜和显微镜所改变的，其实只是分辨率。人类终于不依从于自己眼睛望远镜和显微镜所改变的，其实只是分辨率。人类终于不依从于自己眼睛 的分辨率来认识世界。的分辨率来认识世界。伽利略（伽利略（GALILEOGALILEOGALILEIGALILEI）意大利）意大利 物理学家、天文学家物理学家、天文学家

4、和哲学家，近代实验和哲学家，近代实验 科学的先驱。科学的先驱。分辨率分辨率：从木星及其卫星去看：从木星及其卫星去看分辨率带来了一个视觉时代分辨率带来了一个视觉时代oo分辨率带来了一个视觉时代。首先，透镜原理导致了摄影机的出现。摄影分辨率带来了一个视觉时代。首先，透镜原理导致了摄影机的出现。摄影 术其实就是化学感光材料和透镜原理的结合。术其实就是化学感光材料和透镜原理的结合。 oo从摄影术发明的那一天开始，我们就开始进入视觉的时代。从摄影术发明的那一天开始，我们就开始进入视觉的时代。 oo视觉时代最重要的特征是，图像可以被大量复制，机器之眼和机器之手可视觉时代最重要的特征是，图像可以被大量复制，

5、机器之眼和机器之手可 以轻而易举地制造符合视觉要求的图像和影像。以轻而易举地制造符合视觉要求的图像和影像。 oo所有视觉图像和影像，都可以还原为所有视觉图像和影像，都可以还原为“ “视觉符号视觉符号” ”来加以认识。来加以认识。 oo我们今天就生活在一个如此明显的视觉时代，其特征是：我们今天就生活在一个如此明显的视觉时代，其特征是： oo我们被各种视觉符号包围着。我们被各种视觉符号包围着。 oo我们每天都在消费各种类型的视觉符号。我们每天都在消费各种类型的视觉符号。 oo我们甚至开始被这些由视觉符号所组成的空间所迷惑，所控制。我们甚至开始被这些由视觉符号所组成的空间所迷惑，所控制。 oo而且，

6、绝大部分的视觉符号都具有虚拟性，都是经过充分设计而产生的。而且，绝大部分的视觉符号都具有虚拟性，都是经过充分设计而产生的。 也就是说，视觉符号本身是一种产品，通过交易而产生利润。也就是说，视觉符号本身是一种产品，通过交易而产生利润。 oo这就是视觉时代的根本特征。这就是视觉时代的根本特征。视觉时代的三个问题视觉时代的三个问题oo第一个问题：视觉是什么？第一个问题：视觉是什么？ oo第二个问题：视觉的分辨率是什么？第二个问题：视觉的分辨率是什么？ oo第三个问题：视觉的市场在哪里？第三个问题：视觉的市场在哪里？视觉是什么？视觉是什么？oo凡是用眼睛来观看的对象，都可以称之为视觉。视觉就是我们所看

7、见的存凡是用眼睛来观看的对象，都可以称之为视觉。视觉就是我们所看见的存 在。在。 oo而且，视觉的历史要比文字的历史漫长。而且，视觉的历史要比文字的历史漫长。 oo更严重的是，人类长期生活在视盲的阶段。由于文化的原因，我们往往对更严重的是，人类长期生活在视盲的阶段。由于文化的原因，我们往往对 许多东西视而不见。中国古代的艺术家看不到许多东西视而不见。中国古代的艺术家看不到“ “明暗明暗” ”，西方的艺术家对，西方的艺术家对“ “ 意境意境” ”不甚了了。不甚了了。 oo人类长期以来生活在文字的时代。视觉扮演着一个二等的角色。人类长期以来生活在文字的时代。视觉扮演着一个二等的角色。视觉历史的转折

8、视觉历史的转折oo从文明的发展来说，从文明的发展来说，18391839年是视觉发展的重要转折点。年是视觉发展的重要转折点。 oo这一年，法国摄影家达盖尔申请摄影专利成功，摄影成为一门光的艺术而这一年，法国摄影家达盖尔申请摄影专利成功，摄影成为一门光的艺术而 为人类所拥有。为人类所拥有。 oo从技术上来说，摄影是针孔原理和化学材料结合的产物。但从美学上说，从技术上来说，摄影是针孔原理和化学材料结合的产物。但从美学上说， 摄影第一次把光学原理转换成视觉产品。摄影第一次把光学原理转换成视觉产品。 oo随之而来的就是电影和电视。随之而来的就是电影和电视。左：达盖尔式摄影机。右：达盖尔式照片，佚名，约左

9、：达盖尔式摄影机。右：达盖尔式照片，佚名，约18571857年。年。佚名，家庭合照，约佚名，家庭合照，约18401840年代。年代。视觉的第二次转折视觉的第二次转折oo19491949年，美国的香农博士在贝尔实验室建立了一种新的传送方式，就是年，美国的香农博士在贝尔实验室建立了一种新的传送方式，就是 今天广为人知的数字化方式，用以取代传统的摸拟方式。今天广为人知的数字化方式，用以取代传统的摸拟方式。 oo此后，人类进入了数字化时代。此后，人类进入了数字化时代。 oo数字化方式彻底更新了视觉的概念。颠覆了长期以来人们对图像的认识。数字化方式彻底更新了视觉的概念。颠覆了长期以来人们对图像的认识。

10、oo也就是说，从这一年开始，数码成像日益成为视觉世界的潮流。也就是说，从这一年开始，数码成像日益成为视觉世界的潮流。香农的香农的“ “信息理论信息理论” ”oo19481948年香农在年香农在Bell System Technical JournalBell System Technical Journal上发表了上发表了A A Mathematical Theory of Communication Mathematical Theory of Communication 。论文由香农和威沃共同。论文由香农和威沃共同 署名。前辈威沃署名。前辈威沃(Warren Weaver(Warren W

11、eaver，1894-1978)1894-1978)当时是洛克菲勒基金会当时是洛克菲勒基金会 自然科学部的主任，他为文章写了序言。后来，香农仍然从事技术工作，自然科学部的主任，他为文章写了序言。后来，香农仍然从事技术工作， 而威沃则研究信息论的哲学问题。顺便提一句，该论文刚发表时，使用的而威沃则研究信息论的哲学问题。顺便提一句，该论文刚发表时，使用的 是不定冠词是不定冠词A A，收入论文集时改为定冠词，收入论文集时改为定冠词TheThe。 oo这篇奠基性的论文是建立在香农对通信的观察上，即这篇奠基性的论文是建立在香农对通信的观察上，即“通信的根本问题是通信的根本问题是 报文的再生，在某一点与另

12、外选择的一点上报文应该精确地或者近似地重报文的再生，在某一点与另外选择的一点上报文应该精确地或者近似地重 现现”。这篇论文建立了信息论这一学科，给出了通信系统的线性示意模型。这篇论文建立了信息论这一学科，给出了通信系统的线性示意模型 ，即信息源、发送者、信道、接收者、信息宿，这是一个新思想。此后，即信息源、发送者、信道、接收者、信息宿，这是一个新思想。此后， 通信就考虑为把电磁波发送到信道中，通过发送通信就考虑为把电磁波发送到信道中，通过发送1 1和和0 0的比特流，人们可的比特流，人们可 以传输图像、文字、声音等等。今天这已司空见惯，但在当时是相当新鲜以传输图像、文字、声音等等。今天这已司空

13、见惯，但在当时是相当新鲜 的。他建立的信息理论框架和术语已经成为技术标准。他的理论在通信工的。他建立的信息理论框架和术语已经成为技术标准。他的理论在通信工 程师中立即获得成功，并刺激了今天信息时代所需要的技术发展。程师中立即获得成功，并刺激了今天信息时代所需要的技术发展。oo香农考虑的信息源，产生由有限符号组成的词。它们通过信道进行传输，香农考虑的信息源，产生由有限符号组成的词。它们通过信道进行传输， 每个符号开销有限的信道时间。这里涉及到统计学问题，如果每个符号开销有限的信道时间。这里涉及到统计学问题，如果xnxn是第是第n n个个 符号，它是由固定随机过程源符号，它是由固定随机过程源xnx

14、n产生的，香农给出一个分析信号误差序产生的，香农给出一个分析信号误差序 列的方法，它是传输系统固有的，可以通过设计相应的控制系统控制它。列的方法，它是传输系统固有的，可以通过设计相应的控制系统控制它。 oo在这篇论文中，香农首次引入在这篇论文中，香农首次引入“比特比特”(bit)(bit)一词，如果在信号中附加额外一词，如果在信号中附加额外 的比特，就能使传输错误得到纠正。按照物理学的习惯，把电流单位叫做的比特，就能使传输错误得到纠正。按照物理学的习惯，把电流单位叫做 “安培安培”，如果给，如果给“比特流比特流”一个单位名，那么叫做一个单位名，那么叫做“香农香农”是比较合适是比较合适 的。的。

15、oo通信的数学理论是香农在数学与工程研究上的顶峰。他把通信理论的解释通信的数学理论是香农在数学与工程研究上的顶峰。他把通信理论的解释 公式化，对最有效地传输信息的问题进行了研究。香农的文章立即被世界公式化，对最有效地传输信息的问题进行了研究。香农的文章立即被世界 各国的通信工程师和数学家采用，大家详细地论述它、扩展它、完善它。各国的通信工程师和数学家采用，大家详细地论述它、扩展它、完善它。 这个学科立刻繁荣起来，成为科学史上光辉灿烂的一页。后来，香农感到这个学科立刻繁荣起来，成为科学史上光辉灿烂的一页。后来，香农感到 由他扮演重要角色而开始与通信革命走得有些过远。他写道：由他扮演重要角色而开始

16、与通信革命走得有些过远。他写道：“ “信息理论信息理论 可能像一个升空的气球，其重要性超过了它的实际成就可能像一个升空的气球，其重要性超过了它的实际成就” ”，真是大师的气，真是大师的气 魄。魄。oo熵的概念熵的概念 oo香农理论的重要特征是熵香农理论的重要特征是熵(entropy)(entropy)的概念，他证明熵与信息内容的不确的概念，他证明熵与信息内容的不确 定程度有等价关系。熵曾经是波尔兹曼在热力学第二定律引入的概念，我定程度有等价关系。熵曾经是波尔兹曼在热力学第二定律引入的概念，我 们可以把它理解为分子运动的混乱度。信息熵也有类似意义，例如在中文们可以把它理解为分子运动的混乱度。信息熵也有类似意义，例如在中文 信息处理时，汉字的静态平均信息熵比较大，中文是信息处理时，汉字的静态平均信息熵比较大，中文是9.659.65比特，英文是比特，英文是 4.034.03比特。这表明中文的复杂程度高于英文，反映了中文词义丰富、行比特。这表明中文的复杂程度高于英文，反映了中文词义丰富、行 文简练，但处理难度也大。信息熵大，意味着不确定性也大。因此