Какие приспособления к глазам млекопитающих позволили бы им хорошо видеть большие контрасты и какие другие эффекты они имели бы?

У нас это уже есть. Человеческий глаз может видеть очень широкий динамический диапазон. Вот почему сцены могут выглядеть красиво, но когда мы делаем снимок, мы обнаруживаем, что изображение сильно насыщено. Динамический диапазон человеческого глаза составляет около 10-14 ступеней кадра, или соотношение около 1 000 000:1. Эквивалентный уровень чувствительности для осязания был бы в состоянии поднять автомобиль, а затем осознать падение пера на него!

Динамический диапазон общего назначения очень трудно достичь, потому что вам нужен очень чувствительный датчик и очень широкий канал для передачи данных. Обычно животные приспосабливаются к сценам с высоким динамическим диапазоном, в которых, по их мнению, им придется работать. Одним из основных примеров этого является необходимость иметь возможность видеть ярко освещенное солнцем поле и при этом видеть предметы, находящиеся в тени. Чтобы поддержать это, человеческие глаза (и все глаза, которые я знаю) имеют фильтр верхних частот, встроенный в сетчатку. Когда на фоторецептор попадает свет, он подавляет близлежащие рецепторы, поэтому наша сетчатка действительно показывает разницу в освещении по всей сцене. Затем мозг сшивает это вместе. Вы можете увидеть этот эффект, глядя прямо в точку, не позволяя глазу двигаться. В конце концов все ваше зрение станет серым, поскольку ваш мозг перестанет отслеживать общую яркость изображения. На самом деле ваши глаза регулярно немного дрожат, просто чтобы освежить изображение, на которое вы смотрели! Глаза - удивительная вещь.

Другим подходом будет окклюзия. На самом деле это используется в некоторых наших телескопах, чтобы скрыть яркую звезду, чтобы исследовать тусклые звезды или экзопланеты вокруг нее. В этом случае конструкторы телескопа знали, что, как правило, будет один круглый яркий объект и куча тусклых вещей вокруг него, поэтому они установили физический барьер, чтобы свет яркой звезды не попадал на датчик.

Вы могли бы сделать то же самое, если бы у нашего зрительного нерва был обратный путь к сетчатке, который мы могли бы использовать. Ваш мозг мог бы «нарисовать» окклюзию, посылая сигналы частям сетчатки, чтобы те ослабили их. Конечно, это будет работать только в сценах, где мозг может точно предсказать, какие области сетчатки нуждаются в окклюзии, но было бы несложно разработать сценарий, в котором ваш пример с фонариком был бы реалистичным.

Наши глаза имеют динамическое усиление, и им требуется несколько минут, чтобы приспособиться. Таким образом, яркий свет будет перекрывать ночное зрение и сбрасывать диапазон, чтобы испортить ночное зрение.

Адаптация, обеспечивающая одновременное зрение при разных уровнях яркости, будет заключаться в том, чтобы разные пиксели постоянно устанавливались для разных уровней, а пиксели темного диапазона не страдали от передержки.

У нас уже есть отдельные палочки и колбочки, и палочки игнорируются, когда они выходят за пределы максимально возможной яркости. Таким образом, было бы усовершенствованием этой системы, если бы палочки оставались только в более темных условиях, а колбочки настраивались бы на самые яркие просматриваемые элементы. Восприятие двух разных входных каналов как разных добавит визуального контраста точно так же, как если бы они были разных цветов: пальцы «стержневого цвета» были бы ясно видны на фоне яркого (нормального цвета) света, а только блики не позволяли бы видеть края пальцы (шириной в один пиксель) непосредственно прилегают к источнику света.

Вы конкретно спрашивали об адаптации к настоящему глазу млекопитающего. Дальнейшее разделение палочек и колбочек, кажется, способ продвинуться вперед с тем, что у нас уже есть. Если вы хотите спроектировать оптический прибор с нуля, у вас есть более широкий спектр возможностей.