Работает ли человеческий глаз как фотокамера?

Свет - это физическое явление, которое внутри человеческих глаз ведет себя так же, как и в фотоаппарате. Камеры нуждаются в той же сборке, что и наши глаза, чтобы обрабатывать свет. Вот почему между ними интересно провести параллель. В статье фотограф Лили Якобовитс (Lili Jakobovits) сравнивает поле зрения человека с фотокамерой.

Что такое свет? 

Чтобы понять, как работают зрение и фотокамеры, нам нужно понять природу поведения света. Свет - это электромагнитное излучение, которое может обнаружить человеческий глаз. Другими словами, это видимая часть спектра электромагнитного излучения. Люди могут определять длины волн от 380 до 700 нанометров. Согласно концепции дуальности волна-частица, свет - это частица (фотон) или волна. Это означает, что он ведет себя одновременно как фотоны и как волны. Он состоит из крошечных частиц, но распространяется в пространстве волной. 

Для человеческого зрения и камеры характерны обе формы.

Как глаза и камеры улавливают свет? 

И глаза, и камеры чувствительны к свету. Это означает, что они реагируют на передаваемые им сигналы. Они работают аналогично друг другу, но устроены по-разному. В глазах свет сначала проходит через роговицу. Это передний слой глаза, как и передний элемент вашей камеры. Оба играют важную роль в преломлении света и защите других частей глаза или хрусталика. 

Радужка представляет из себя кольцевидную мембрану позади роговицы. В центре есть регулируемое отверстие: зрачок. Он контролирует количество проходящего света. В объективах фотоаппаратов диафрагма выполняет ту же функцию. 

За радужной оболочкой находится линза. Это прозрачная кристаллическая структура, гибкая и меняющая форму для фокусировки. В объективах фотоаппаратов обычно больше элементов. Фокус можно изменить, переместив эти линзы ближе или дальше от сенсора камеры.

Внутри глаза находится светочувствительный слой, называемый сетчаткой. Сетчатка принимает и преобразует свет в электрические сигналы. Эти сигналы затем передаются нейронами. Таким образом, через зрительный нерв сетчатка отправляет сообщения в мозг. «Сетчатка» камеры - это сенсор. 

Изображение, появляющееся на сетчатке или сенсоре, перевернуто вверх ногами и в стороны. Человеческий мозг далее переворачивает эту картинку. 

Какое разрешение имеет человеческий глаз?

Основное различие между сетчаткой и датчиком состоит в том, что первый изогнут, так как он является частью глазного яблока. Кроме этого содержит больше ячеек, чем количество пикселей в датчике камеры. В нем около 130 миллионов клеток, 6 миллионов чувствительных к цвету (колбочек). В сенсоре камеры плотность пикселей ровная. В глазу в середине сетчатки больше клеток.

Допустим, разрешение глаза составляет 130 МП. Из-за быстрого и постоянного движения глазного яблока на самом деле она составляет около 576 МП. Не говоря уже о том, что разрешение глаза необязательно должно учитывать разрешающую способность линзы. 

Также необходимо отметить, что светочувствительные клетки выключены по яркости. Они помогают зрению в условиях низкой освещенности. При слабом освещении все наоборот, потому что тогда активны только палочки. Вот почему мы не можем видеть цвета в сумерках. 

Кроме того, с возрастом глаза теряют часть этих клеток, и мозг к этому приспосабливается. Таким образом, глазу не нужно значение разрешения, так как зрение зависит от многих других вещей. Итак, из-за большого количества клеток в сетчатке, мы можем сказать, что человеческий глаз имеет примерно 576MP. Это не то же самое, что в фотографии, но сравнение интересное. Таким образом, мы можем увидеть мощные возможности человеческих глаз с фотографической точки зрения.

Понимание поля зрения человека 

Мы часто слышим, что 50-миллиметровый объектив полнокадровой камеры ближе всего к полю зрения человека. 50 мм называют стандартным объективом, потому что фокусное расстояние равно диагонали его сенсора. Фокусное расстояние глаз человека составляет примерно 22 мм. Таким образом, это не стандартный объектив, потому что он имеет такое же фокусное расстояние или угол обзора, что и глаз. 

Поскольку у человека чаще всего два глаза, поле зрения составляет примерно 210 градусов по горизонтальной дуге. Это не означает, что люди могут видеть с одинаковой резкостью при 210 градусах, так как в это включается и периферическое зрение. Мы не можем сосредоточить внимание на всем, что нас окружает - только по краям можем обнаруживать движение и формы. Вот почему человек постоянно двигает глазами (саккадическое движение глаз). 

Объектив 50 мм имеет угол обзора 46 градусов. Центр поля зрения человека, около 40-60 градусов, - это то место, где мы получаем большую часть информации. Это означает, что наше восприятие зависит от этой части. Это близко к углу обзора 50 мм. 

Что такое динамический диапазон человеческого глаза? 

Динамический диапазон - интересная тема, когда мы сравниваем фотокамеры с глазами. Камеры не могут уловить все детали сцены при слишком ярком свете. Либо самые яркие области превратятся в белые пятна, либо самые темные области станут черными без деталей. Динамический диапазон объясняет, почему именно это происходит.

Сенсор цифровой камеры (или полоса пленки) может улавливать только ограниченный диапазон света. Это и есть динамический диапазон. Ограничения динамического диапазона часто проявляются в ярких сценах с большим контрастом. В пасмурный день большинство фотоаппаратов может захватывать самые темные и самые яркие области изображения. Корректная экспозиция на одном кадре. Добавьте яркий, направленный свет, и это совсем другая история. Сюда входят портреты с подсветкой или пейзажные сцены. 

Под динамическим диапазоном в фотографии понимается диапазон света, который камера может уловить за одну экспозицию. Человеческий глаз может видеть детали в свете с динамическим диапазоном около 20 стопов. DSLR и беззеркальные камеры зачастую могут запечатлеть только половину этого. Камеры не могут видеть такой же динамический диапазон, как глаз человека. Сияющее голубое небо, которое вы видите глазами, на камеру становится переэкспонированной белой массой. Или вы получите полностью темный передний план. 

Когда мы смотрим на сцену, глаза больше похожи на видеокамеру. Они как бы постоянно подстраивается под условия освещения. Это означает, что мы не только «экспонируем» светлые или темные участки сцены. Это обусловлено быстрыми движениями глаз. Глаз всегда движется, что позволяет человеку измерять свет во всех частях сцены. Таким образом, мы можем приспособить зрачок к условиям освещения. Эта разница видна, когда мы снимаем объект, освещенный сзади. С помощью фотокамеры мы можем запечатлеть силуэт, но глаза по-прежнему будут видеть детали в темных местах. 

Что такое ISO глаза? 

ISO можно измерить относительно стопами выдержки. Шкала ISO камеры похожа на выдержку в том смысле, что при ее увеличении вдвое удваивается и экспозиция. Стоп в ISO означает вдвое больше или вполовину меньше света по сравнению с предыдущим. Они пропорциональны друг другу. Низкое значение ISO даст «темную» экспозицию, а высокое ISO даст «яркую». 

Чаще всего ISO начинается со значения ISO 100. Это самый низкий, самый темный параметр, также называемый базовым ISO. Следующая точка ISO 200, будет вдвое ярче, а ISO 400 – еще вдвое ярче. Таким образом, есть две ступени между ISO 100 и 400, четыре ступени между 100 и 1600 и так далее.

Мы не можем измерить чувствительность человеческого органа точно так же, как чувствительность искусственной пленки или сенсора. Если все же сравнивать их, ISO глаза оценивается примерно в 1 при ярком свете. И около 500–1000 в условиях более темного освещения.

Заключение

Понятно, почему мы проводим параллель между человеческими глазами и фотокамерами. Но нужно признать, что мы не можем скопировать точный механизм нашего видения. Цифровые камеры не могут конкурировать со сложностью глаза и мозга. Не забывайте, что наше зрение зависит от мозга. Даже психологические факторы влияют на восприятие видимой картинки.