和霍比特人一起聊科學：你們真實存在過嗎

文章來源：蝌蚪五譜

霍比特人真的存在過嗎？

一路追隨《魔戒》和《霍比特人》三部曲走來的你，對影片中的形色各異的“霍比特小矮人”一定印象深刻，那麼，你是否想過：“霍比特小矮人”有沒有可能在地球的某一個地方真實存在呢？

英國倫敦帝國學院進化動物學家林德爾·布朗厄姆和馬塞爾·卡爾迪洛在2007年4月出版的《生物學通訊》上發表文章，電影中出現的“霍比特人”，也許是原始人類的一支，由於進化壓力才演變成矮小體型。也就是，影片中的小矮人在人類進化史上確實存在過。

澳大利亞和印度尼西亞的科學家於2003年在印尼所屬的偏遠熱帶島嶼——弗洛勒斯島，發現了大約生活在1.8萬年前的史前“小矮人”人類化石，其身高僅為1米左右。

起初，科學家判斷它可能是一個古代兒童的殘骸。但是，他們很快注意到化石的牙齒磨損很嚴重。隨后的三維成像顯示，這名女性死亡時至少已有30歲。此化石的腦容量類似葡萄柚大小，僅相當於現代人的三分之一，結合其身高判斷，科學家認為這是此前從未被發現的一個新人種，並將這個新發現的人類族群稱為“弗洛勒斯人”，他們大約在8萬年前到達這個島嶼。

2004年10月，科學家在《自然》雜誌上報告了此項發現，有專家認為，這是過去50年間古人類學中最重要的一項發現，這一突破性發現將使科學界重新思考人類進化的過程。

與“霍比特人”同為小矮人的弗洛勒斯人長什麼樣？

澳洲龍崗大學的人類面部研究專家s.hayes博士根據一位女性弗洛勒斯人的頭骨，使用法醫學上的面部近似複原方法，複原了“她”的面部形態。女性弗洛勒斯人有高顴骨、長形的耳朵和寬闊的鼻子。從骨骼特徵上看，弗洛勒斯人比較原始，像兩三百萬年前的早期人類，可是複原出的長相卻更像現代人。

是真正的“小矮人”，還是“小腦畸形症”患者？

此化石屬於新人種——“弗洛勒斯人”這一研究成果一經公佈，便引發了學術界的巨大爭議。一些持懷疑態度的科學家認為，這具女性化石可能是一個矮人部落成員的遺骸，而這位女性可能是一名“小腦畸形症”患者，因此腦容量偏低。

據《自然》雜誌報導，美國多個研究機構的科學家與化石發現者利用計算機X射線斷層攝影術對化石顱骨進行了掃描，然后根據掃描圖像製造出“弗洛勒斯人”的腦部模型。接，科學家又將該模型與黑猩猩、直立人、矮人、智人以及一個“小腦畸形症”患者的腦部模型進行了比較。從大腦結構判斷，該化石的主人不是“小腦畸形症”患者，從而證明了“弗洛勒斯人”化石的科學價值。

一些研究人員認為，“弗洛勒斯人”有可能是從附近爪哇島上遷徙來的“直立人”后裔。不過，他們為何變得如此矮小是令科學家一直疑惑的難題。澳大利亞新英格蘭大學的彼得·布朗認為：這可能是因為弗洛勒斯島面積只有31平方英裏，資源十分有限，身材變小不僅可以消耗較少的能量，也容易散熱，這樣使他們更適應當地濕熱的氣候。

2004年年底，東南亞人類學家卡蒂·哈斯本茲曾經向美國媒體披露：最后一批印尼“小矮人”在幾百年前才滅，並且是被當地村民設下圈套用火活活燒死的。她：“當地的村民將這些‘小矮人’稱作伊布·戈戈，他們身材矮小、長髮長臂，並且會簡單的語言。”

經過科學的考證，一些科學家認為，人類歷史進化過程中出現過像電影“霍比特小矮人”一樣的新人種——“弗洛勒斯人”，幾萬年前曾生活在印尼所屬的偏遠熱帶島嶼——弗洛勒斯島，而至於現在“弗洛勒斯人”還是否存在，還有待進一步的科學考察和研究。

最近熱映的《霍比特人3：五軍之戰》，讓大家又一次將目光聚焦到片中的矮小生物——“霍比特人”。

霍比特人與侏儒象和科摩多龍共同生活在印度尼西亞巴厘島東部的弗洛勒斯島上，該島嶼位於亞洲和澳洲之間。這個迷你的人類物種現在被科學的定義為弗洛瑞斯人，大約10多年前曾因在該島嶼某洞穴裏發現他們的骨骼而成為新聞頭條。一直以來，科學家都對他們的大腦究竟有多大而困惑不已——目前先進的掃描顯示它們比之前預想的略微大一點。最新的研究建立了一個新的進化模型，表明弗洛瑞斯人是直立人的侏儒版本。弗洛瑞斯人是第一個能夠利用雙腿直立行走的早期人類，大約200萬年前生活在非洲。研究認為弗洛瑞斯人最初來自於臨近的爪哇島。考古學記錄顯示他們傳遍了整個亞洲，覆蓋的區域從土耳其到中國。他們比我們(智人)體積略微大一點且更強壯，但他們的大腦沒有我們這麼複雜。

盡管島上還居住巨型蜥蜴和鸛，但並沒有其它食肉動物的存在，這意味小型生物並不需要進化成較大體積的大腦而存活下來。另外，弗洛瑞斯人可能經歷了“神經重組”，使得盡管大腦整體體積變小，但大部分功能仍很健全。島上較稀缺的食物來源使得身形巨大反而變成一種負擔。在亞洲內陸島上，劍齒象有時候比非洲象還大，但是在弗洛勒斯島，它們僅僅比現代水牛體積略微大一點。354千米長的弗洛勒斯島從未通過陸橋與亞洲或澳洲相連。

現代人類將動物，例如猴子、豬、狗運到島上之前(大約4000年前)，唯一能夠到達島上的哺乳動物是劍齒象、已經滅的大象祖先和嚙齒動物——前者通過游到島上，而后者是搭海上(失事船只的)漂浮殘骸來到島上。

直立人大約生活在150萬年前的爪哇島，但不知何故它們跨越了海洋來到了弗洛勒斯島。在島上附近考古學家發現了一具大約1.8萬年前生活在該島的女性弗洛瑞斯人的完整骨骼。遺骸包括頭骨頂部、下巴、骨盆和一副腿骨。考古學家在重達400公斤的劍齒象殘骸附近還發掘了薄片狀的石尖。

這些石尖很可能是作為矛頭使用，這暗示這些矮小的早期人類祖先是經驗豐富的工具製造者和精明的狩獵者。盡管這些霍比特人大腦體積較小，但很明顯他們具有複雜精良的工藝技術。在他們遺骸附近發現的壁爐、被燒焦的骨頭和上千個石器工具一定是他們製造的工藝品。研究人員估計弗洛瑞斯人大約在9.5萬至1.3萬年前生活在弗洛勒斯島上。

作為中土傳奇的完結篇，電影《霍比特人3：五軍之戰》目前全球票房已經高達7.8億美元，這部電影將於2015年1月23日在中國大陸上映。

我們都知道，電影被稱之為“24幀的藝術”，但《霍比特人》系列卻採用了每秒48幀的技術來拍攝和放映。48幀版的《霍比特人》能帶給觀什麼？會有更多的電影採用每秒48幀的技術來拍攝和放映嗎？

回答這兩個問題前，我們先電影中的幀率和刷新頻率。

對電影有所了解的同學都知道，電影得以存在的基礎是人腦的視覺殘留，當一秒內閃現的靜幀面足夠多，人眼就會生運動圖像的幻覺。幀率指的就是每秒出現了多少幀靜止的面，用單位FPS(英文Frames Per Second的縮寫)來表示。

那麼每秒要出現多少幀靜止的面，人眼才會生運動圖像流暢的幻覺，不會覺得面一卡一卡的？

知名影評人Magasa這樣解釋這個問題：

人的雙眼及其數據傳輸系統每秒可以識別10-12幀面，大腦的視覺處理中心會將每幀面保留1/15秒。如果在前一幀面尚且保留的1/15秒內大腦又收到一幅新的面，那麼就生了面在連續運動的感覺。放映幀率達到了16-24FPS，人眼看到的基本是流暢的面。

幀率達到16-24FPS面已經可以流暢播放，但由於人眼對連續面中細微的變化是非常敏感的，所以面上亮度的變化會被人眼察覺到，生閃爍感。亮度變化越大，閃爍越明顯。

實驗室研究證明，人眼能夠區分多達每秒48次閃光，如果繼續提高閃光頻率，亮度的變化人眼基本無法察覺。我們用Hz(赫茲)這個單位來表示每秒周期性變動重覆次數的計量。人造燈的閃爍頻率一般要高於48Hz，譬如50Hz交流電下運作的檯燈閃爍，人眼基本上是無法察覺的。

這個研究結果也用在了解決人眼看連續面會生閃爍感的問題上。舉個例子：電影現行放映幀率的標準是24FPS，那麼如果每格面都閃現了2次，一秒內就總共閃現了48次面，，即刷新頻率為48Hz，已經達到了消除閃爍的底線。

而我們經常看到電視和顯示器上有60Hz、120Hz或240Hz的標識，指的是該硬件設備每秒最多能閃現多少次面。

上面了，現在電影放映採用的幀率標準是24FPS，可為什麼是24這個數字？電影24FPS的放映標準其實是由歷史因素決定的，這是一個最經濟的方式，而不一定是最適合人眼視覺的方式。

在默片時代，拍攝和放映都沒有一個固定的幀率標準，從12格、16格、18格到24格都有。后來1926年有聲電影製作技術成熟，人們開始把音頻信息印在膠片上製作有聲電影，而放映幀率上的不同可能會導致膠片上音頻信息丟失，電影製片公司不得不規定一個放映的幀率標準。

而之所以選擇24FPS作為電影放映的標準幀率，僅僅是因為在35mm膠卷上支持播放音頻的最低幀率就是24FPS。電影製片公司們為了節省經費，乾脆把24FPS規定為電影放映的幀率標準。(下圖右邊的波形圖就是打印在膠卷上的音頻信息)

然而，《霍比特人》系列的導演彼得·傑克遜卻認為24FPS的拍攝和放映幀率並不能帶給觀最好的觀影體驗。2011年他曾在Facebook上道：

90多年來，我們一直採用24FPS來拍攝和放映電影，不是因為它最好，而是因為它最便宜！

採用48FPS拍攝和放映的好處是，看起來面上的速度還是正常的，但面的流暢度和動作清晰度都大大增強了。你看24FPS的電影也許覺得還行，但其實這樣的影片中每一幀都會有模糊，尤其是在快速運動的鏡頭中。如果電影鏡頭快速搖移，圖像就會有抖動、頓挫或者閃爍。

以48FPS的幀率來拍攝和放映電影會非常有助於擺脫這些問題。它會讓電影看起來更逼真，觀看起來也更輕鬆，尤其是在3D電影方面。

使用48FPS拍攝的《霍比特人1：意外之旅》2011年上映了24幀和48幀不同的版本。而因為放映技術和成本的關係，全球只有1000塊熒幕進行了48幀版本的放映，而且市場反應並不理想。看了48幀版的電影后，部分觀抱怨道：太沒有電影感了。

這是因為，讓運動圖像看起來真實還有一個重要的因素是運動模糊。在真實的世界，當人們在看一個快速移動的事物或者眼睛快速轉動時，我們看到的事物是模糊不清的。而正如彼得·傑克遜自己所，24FPS拍攝和放映的電影會有模糊、抖動、頓挫和頻閃這些問題，所以看起來更加接近現實的觀感。

我們可以通過在電腦上播放24FPS的影片來感知：通過軟件逐幀查看影片中的運動物體，可以發現運動物體是虛的。(如果希望進一步了解不同幀率之間的區別，可科學訪問Frames Per Second。)

而48幀版本《霍比特人1：意外之旅》面更加流暢，運動物體更加清晰，甚至可能清晰得有點過分！觀這麼多年來看的都是24FPS放映的電影，已經習慣了模糊、抖動、頓挫和閃爍這些所謂的“電影感”，突然轉換到流暢度和動作清晰度大大增強的面，自然難以適應。

面對各種的壓力，彼得·傑克遜回應道：“沒有人會停下前進的腳步，科技也將持續經歷變革。”《霍比特人》系列的后兩部同樣採用了48FPS的拍攝技術。

48FPS拍攝和放映的《霍比特人》系列背后，其實是動態圖像製作向高幀率(High Frame Rate,一般簡稱HFR)發展的趨勢。

微軟高級科技小組的Simon Cooke認為，幀率毫無疑問是越高越好。他的理由是：

即使聚焦在一個固定的點上，人類的眼睛也會像布丁一樣慣性地輕微抖動，平均頻率大約是84Hz。在這些抖動的影響下，人眼視網膜裏的視錐細胞會對同一個物體形成兩個輕微不重合的圖像，以幫助大腦更好地識別運動物體的邊緣。

由於現實環境中有很多干擾信息，人眼會每秒進行2次信息采樣，每次只傳輸很少的有效信息給大腦。

以48FPS放映的電影，經過人眼每秒2次信息采樣后，超過了人眼輕動的平均頻率84Hz。觀得到了兩倍於預期的信息，能更好地識別運動物體的邊緣。

而24FPS放映標準的電影在人眼2次信息采樣后，頻率也只是48Hz，遠遠達不到人眼輕動的平均頻率。雖然已經能流暢播放，但觀在觀看電影中的運動物體或場景時會有模糊感。

Cooke從人眼運動規律的角度解釋了，高幀率放映的電影能讓觀更好地識別運動物體的邊緣。而從電影業的角度來看，推廣高幀率拍攝和放映電影同樣具有重要意義。

Extremetech的David Cardinal認為高幀率能提高家庭影院時代實體院的競爭力：

現今越來越多的家庭已經配置了家庭影院，而且你可以很容易地在網上看到自己想看的電影。這種情況對傳統電影行業是一個很大的衝擊。各大院需要找到一個突破口，才能在這種窘境中涅槃重生。3D和IMAX電影給大家提供了一個走進電影院觀影的理由。

而48FPS的拍攝和放映幀率不僅能讓3D電影亮度更高(亮度是3D電影觀影體驗的一個重要因素)，還因為其運動清晰度大大降低了3D電影帶給觀的眩暈感，提供一種沉浸式的觀影體驗。

著名攝影機廠商Red則解釋了高幀率對IMAX放映的好處：

24FPS放映的情況下，IMAX50英尺大熒幕上一個快速運動的物體會出現2英尺左右的變形，而在高幀率放映的情況下，變形的程度就會小很多。

這麼看來，無論從人眼運動規律的角度來考慮，還是為電影業的未來想，發展高幀率電影都是利大於弊。但正如上面提到，部分觀現階段對高幀率電影並不買賬，一些電影原教旨主義者更是直指高幀率電影“過分渲染而使得面過假、人造感十足”。

除此之外，高幀率電影無論是拍攝還是放映，都增大了製作成本。製作人員要處理兩倍於24FPS拍攝電影的素材，而影院則要花費額外的預算來購買支持48FPS放映的電影放映機和媒體處理單元。以上這些都成為了高幀率電影發展的負面因素。

高幀率在電影行業發展的並不順利，但在民間卻掀起了波瀾。

許多消費級影像設備廠商和視頻網站很早就開始把注意力放在了高幀率的拍攝和放映上。佳能(Canon)生的消費級單反和攝影機基本都配備了60FPS或50FPS的可選拍攝幀率，“著名相機廠商”蘋果公司從iPhone 5S開始也具備了用120FPS拍攝以製作慢動作鏡頭的功能。GoPro Hero 3更是在1280x720的分辨率下提供了高達120FPS的拍攝幀速率，進一步推廣了高幀率拍攝在民間的普及。

而在高幀率放映方面，繼提供4K播放功能后，YouTube於上一年10月份也開啟48FPS與60FPS影片播放功能，強化了對高幀率視頻的支持。

48幀版的《霍比特人》能帶給觀更加流暢和清晰的面。尤其在看3D和IMAX版的時候，高幀率能帶給觀更好的視覺效果。但由於我們長久以來看的都是24FPS放映的電影，固有的觀影經驗和美學判斷讓部分觀還適應不了48幀版電影帶來的視覺效果。

詹姆斯？卡梅隆正在計劃用48FPS甚至更快的幀率去拍攝和放映《阿凡達》系列的第2部，但並不是每個導演都像彼得·傑克遜和詹姆斯·卡梅隆一樣是個技術狂，加之成本上的考慮，暫時還沒有看到太多的電影有用48FPS的技術來拍攝和放映的計劃。

最后，由於各種原因，大陸主流院一直沒有引進48幀版的《霍比特人》系列，所以想要體驗一下的同學唯有另想辦法了。

電影院並沒有放棄改進的步伐。近日IMAX Corp.公司的行政總裁Rich Gelfond透露，該公司將在今年12月17日上映的IMAX版《霍比特人：五軍之戰》中應用全新的激光投影技術。

雖然如今才正式使用，但是IMAX已經為此付出整整3年的努力。早在2011年，IMAX就以1000萬美元的代價取得了柯達的激光投影技術授權，並於次年與Barco公司展開合作，一起開發IMAX激光投影儀。

究竟是怎樣的一項技術值得IMAX公司花非如此大的力氣去研發呢？它相較於現有投影技術有怎樣的提高？刨除那些專業術語，這項技術實際上就是提供更大的亮度和清晰度以及寬廣的色域和更深的黑度，並且還會大幅降低消耗功率，使設備擁有更長的使用壽命。

對於新的技術Rich Gelfond認為：

激光投影技術所呈現的影像十分壯觀，而且面更為明亮，它和膠片一樣好，甚至在某些方面表現更好。

激光投影技術除了在面的呈現方面表現優異，它最大的優點是大幅降低影院運行成本。至於影院的運營成本有多大，從此前寧財神就曾在微博上吐槽許多影院為了節省成本，故意調暗3D放映機燈泡亮度的事件中不難感受到動輒上萬元的燈泡與較短的使用壽命的確為影院帶來了巨大的負擔。

不過並非所有人都認同這項技術，他們或站在藝術角度或站在經紀角度上反對。

這其中態度最為鮮明的就是《低俗小》和《落水狗》的導演昆汀·塔倫蒂諾，他表示數字技術的出現意味“電影的死亡”。此前在獲得新貝佛利電影院的全部經營權時他也曾表示：

我想讓新貝佛利影院成為35毫米膠片電影的堡壘。當你在新貝佛利看電影時，你不用問是用數字投影還是35毫米膠片機放映。你知道肯定是35毫米膠片，因為這是在新貝佛利。我將在這裏上映大部分老舊影片，大部分會是我的個人收藏，我始終覺得這是一個時代的終結。

像是《黑暗騎士》系列電影導演克里斯托弗·諾蘭持也有類似意見，他表示將要堅持拍攝膠片電影。

而且在今年早些時候，部分工作室和製片人談判達成了協議將繼續沿用膠片拍攝。而且此前也有知情人士透露，在昆汀·塔倫蒂諾、克里斯托弗·諾蘭、J·J·阿布拉姆斯等多位名導演聯名服下，好萊塢同意與柯達洽談合作。因此對於一些公司而言，盲目地採用此類技術，似乎並不是一個最經濟的選擇。

雖然如此IMAX還是加快了激光投影技術的推廣腳步，因為據Bloomberg之前報導，IMAX已近在這項技術上投入超過5000萬美元。而且在2013年7月IMAX就與萬達電影院簽訂協議，未來將有40座影院會安裝激光放映系統。

而且華納公司也曾表示，即將上映的《星際穿越》將會是最后一部以70mm膠片格式發行的IMAX商業電影。

所以從上面可以感覺到，雖雖然互聯網很大程度上代表了最先進的發展方向，但是在電影這一塊，傳統影院也沿自己的技術路線前進，這其中或許並不存在你死我活式的矛盾，這對於消費者而言只不過是不同的選擇罷了。

實踐派：如何縮小霍比特人？

在《霍比特人》系列電影中，大部分出鏡的女矮人都有一把很長的鬍子。有些網友專門將電影中的女矮人進行截圖，認為矮人族婦女有以下幾大外貌特徵：體型粗壯，腦袋大，臉部粗獷多肉，毛髮旺盛，眉毛較濃，鼻子高，鼻頭肥大，兩腮長鬍子，但下巴尖上沒鬍子。這樣一看，不止是有鬍子，女矮人全身上下都非常爺們兒。

其實，《魔戒》和《霍比特人》的原著裏對女矮人的長鬍子都是含糊其辭，沒有一個確定的法。在原著的介紹中，矮人女性在矮人族中非常稀少。性格和體格都非常強悍的女矮人出門之前會將自己打扮成男矮人的樣子（比如貼鬍子），這樣外人就很難確定女矮人們的鬍子是天生長的，還是後天貼上去的。

另外，由於性格和外貌都和男矮人非常接近，魔戒世界中不少人都以為根本沒有女矮人，矮人們全都是“從石頭裏蹦出來的”。

霸王的大陸：如果女矮人應徵出戰，平均戰鬥力應該不會差。

繞個線圈：我記得原著設定是，你不是矮人就分不出矮人的男女。

夏哲藤仁：DND（《龍與地下城》）就是從《魔戒》來的。DND的女矮人一直有鬍鬚設定，只不過近年因為普遍的審美觀，不提這事情，還在游戲化中人為忽視了這個設定而已。