摄像头是怎么把光,变成屏幕上会动的你的?
上节课我们知道,互联网把声音和画面拆成数字发出去。可这些数字——一开始是谁写下来的?是你面前那颗小得像针尖的摄像头。
照在你脸上的光,去了哪里?
你坐在屏幕前面。屏幕顶上的那颗小摄像头,正对着你的脸。
屋里开着灯,灯光照到你脸上。你的脸又把光弹回来——有一些光,刚好弹进了那颗摄像头的镜头里。
这些光,带着你脸上的所有信息:眉毛在哪儿、鼻子有多高、嘴巴是闭着还是张着、你刚才笑了一下——全在这些光里。
摄像头要做的,就是把这一刻的光,变成一个你朋友能在屏幕上看到的你。怎么做?
不是"拍"一张照。是量——把你的脸,一格一格地量过去。
你打开摄像头,其实是在开一台"光量器"
摄像头里面,藏着一块很小的芯片。有多小?还没有你小拇指的指甲大。可这块芯片上面,整整齐齐地排着几百万个极小的光量器。
每一个光量器,只管一件事——它正对着的那一小块地方,有多亮。很亮,它记一个大数;比较暗,它记一个小的数;全黑,它记一。
几百万个光量器,排成一个巨大无比的方阵——就像一张方格纸,每一个格里有一个小人,小人抬头看一眼,"我这格有多亮",然后低下头,在本子上写一个数。
这张方格纸有多大?拿你的手机摄像头来说,它大概有四千乘三千——也就是一千两百万个格。每一个格,对应你脸上的一个极其微小的点——小到你用放大镜都看不见。
所以摄像头不是在"看你"。它看不了"你"——它只能看见一小格一小格的光。
每一格记一个数,一秒记几十次
好,几百万个光量器,每个人都记了一个数。这些数摆在一起,就是一个巨大的数字方阵。
可这只是一眨眼的事。如果你站着不动,它记一次就够了。可你在动——你在笑、你歪了一下头、你举起了手。所以摄像头不能只记一次——它要不停地记。
一秒钟,记多少次?三十次。每三十分之一秒,几百万个光量器就集体看一次,记一轮数。
所以你朋友看到的你,不是"一张一张照片翻过去"——是一秒三十轮数字方阵,屏幕照着这些数字,一轮一轮地把光拼回来。快到你分不出是一张一张的——你只觉得"他在动"。
颜色从哪来?一种光量器的巧妙设计
你可能想问:那不都是黑白的吗?颜色呢?
问得好。光量器本身确实只能量"多亮"——它分不出红、绿、蓝。
工程师想了一个很巧妙的办法。他们不做一个"能辨色的光量器"——而是在每四个光量器上面,分别盖一层颜色膜:一个只让红光过去、一个只让绿光过去、一个只让蓝光过去(第四个也盖绿的,因为人眼对绿色最敏感)。
这四层膜,就像四副不同颜色的墨镜——同一个东西,戴红墨镜看一个样,戴蓝墨镜看另一个样。最后把三个颜色合在一起——红的数是这么多、绿的是这么多、蓝的是这么多——你的皮肤颜色就算出来了。
所以颜色也不是"拍"出来的。是算出来的——用三组数字,拼出一种颜色。每一个小格,都存着三个数:红、绿、蓝。
所有这一切,只为了你朋友看到的那一眼
现在我们把全过程串起来。
你坐在屋里,灯光照在你脸上。你的脸把光弹进了摄像头。摄像头里的芯片上,几百万个光量器,一秒三十次,每一次都量一遍自己这格有多亮——盖上不同颜色的膜,红、绿、蓝分开量。量出来的一千两百万组数字,顺着网络——切成数据包——飞到服务器——再转发到你朋友的电脑上。
他屏幕上的每一个小点,都照着收到的数字,亮起对应的颜色和亮度。一千两百万个小点,一秒更新三十次。他看到的"你"——从头到尾,都是数字在画。
所以你照镜子看到的自己,和别人屏幕上看到的你——其实是同一个你。只不过照镜子用的是光,屏幕用的是数。
光→数→光。从头到尾,都是同一个东西在变模样。
你看到的你,和你朋友看到的你
说到这里,有一个小秘密。
你知道你自己打开摄像头的时候,看到的自己是反的吗?你在预览小窗里举起左手——小窗里,那个人举的是右边的手。像在照镜子。
可你朋友那边看到的——你举起的,就是左边。正的。跟你真人一样。
为什么会这样?是摄像头故意的。它拍下来的时候是正的——可你自己看预览的时候,它给你左右翻了一下。为什么?因为我们人类从小就习惯了照镜子——看到镜子里反过来的自己,觉得正常。看到正的,反而觉得别扭。所以预览反着给你看,是为了让你不别扭。
你朋友那边就不翻了——他看的是"真的你"。
同一个摄像头,同一个画面,给了你们两个人看——却给了两种"方向"。不是摄像头分不清左右,是它故意这样做的,因为它是为你服务的。
你的脸,是一串会动的数字
所以,下一次你打开摄像头的时候,你就不会只看到"我的脸在里面"。
你会看到:灯光照在你脸上——你脸上的光弹进了那颗小镜头——几百万个光量器,一秒三十次,量着每一格的亮度——红一层、绿一层、蓝一层,拼出颜色——变成一串你数不清有多长的数字——切成数据包——飞到远方——变成了别人屏幕上,活生生的你。
你的脸,从头到尾,都是一串数字。一串会动的数字。
你每天看屏幕上的画,看别人会动的脸——可你知不知道,屏幕上这些光,到底是怎么从数字变回来的?
——那就是下一次,我们要拆开的东西:一格一格的光——它有一个名字,叫像素。