KAMERAT vs. IHMISSELÄMÄ

Miksi en voi vain kohdistaa kameraani siihen, mitä näen ja tallentaa sen? Se on näennäisen yksinkertainen kysymys. Se on myös yksi monimutkaisimmista vastattavista, ja se vaatii syventymistä paitsi siihen, miten kamera tallentaa valoa, myös siihen, miten ja miksi silmämme toimivat niin kuin ne toimivat. Tällaisten kysymysten käsittely voi paljastaa yllättäviä oivalluksia jokapäiväisestä käsityksestämme maailmasta – sen lisäksi, että se tekee ihmisestä paremman valokuvaajan.

JOHDANTO

Silmämme pystyvät katsomaan ympärilleen ja mukautumaan dynaamisesti kohteen mukaan, kun taas kamerat tallentavat vain yhden still-kuvan. Tämä ominaisuus selittää monet yleisesti ymmärretyt etumme kameroihin nähden. Silmämme voivat esimerkiksi kompensoida, kun keskitymme alueisiin, joiden kirkkaus vaihtelee, voivat katsoa ympärilleen kattaakseen laajemman kuvakulman tai voivat vuorotellen keskittyä eri etäisyyksillä oleviin kohteisiin.

Lopputulos muistuttaa kuitenkin videokameraa – ei still-kameraa – joka kokoaa relevantteja tilannekuvia mielikuvaksi. Silmiemme nopea vilkaisu voisi olla oikeudenmukaisempi vertailu, mutta viime kädessä näköjärjestelmämme ainutlaatuisuus on väistämätön, koska:

Mitä me todella näemme, on mielemme rekonstruktio esineistä silmiemme antaman syötteen perusteella – ei varsinainen silmiemme saama valo.

Skeptinen? Useimmat ovat – ainakin aluksi. Alla olevat esimerkit osoittavat tilanteita, joissa mieli voidaan huijata näkemään jotain muuta kuin silmät:

Väärät värit: Siirrä hiiresi kuvan nurkkaan ja tuijota keskimmäistä ristiä. Puuttuva piste pyörii ympyrän ympäri, mutta hetken kuluttua tämä piste näyttää vihreältä – vaikka kuvassa ei todellisuudessa ole vihreää.

Mach Bands: Siirrä hiirtä kuvan päälle ja pois. Kukin kaistale näyttää hieman tummemmalta tai vaaleammalta ylä- ja alareunansa lähellä – vaikka kukin kaistale on tasaisen harmaa.

Mutta tämän ei pitäisi lannistaa meitä vertailemasta silmiämme ja kameroitamme! Monissa olosuhteissa oikeudenmukainen vertailu on edelleen mahdollista, mutta vain jos otamme huomioon sekä sen, mitä näemme, että sen, miten mielemme käsittelee tätä tietoa. Seuraavissa jaksoissa nämä kaksi asiaa pyritään erottamaan toisistaan aina kun se on mahdollista.

YLEISKATSAUS VERTAILUIHIN

Tässä opetusohjelmassa vertailut ryhmitellään seuraaviin visuaalisiin luokkiin:

1. Katselukulma
2. Resoluutio & Yksityiskohtaisuus
3. Tarkkuus & Dynaaminen alue

Edellä mainittujen ymmärretään usein olevan ne kohdat, joissa silmämme ja kameramme eroavat toisistaan eniten, ja ne ovat yleensä myös ne kohdat, joissa erimielisyyksiä on eniten. Muita aiheita voivat olla esimerkiksi syväterävyys, stereonäkö, valkotasapaino ja väriskaala, mutta niihin ei keskitytä tässä oppaassa.

NÄKÖKULMA

Kameroissa tämä määräytyy objektiivin polttovälin mukaan (yhdessä kameran kennon koon kanssa). Esimerkiksi teleobjektiivilla on pidempi polttoväli kuin tavallisella muotokuvaobjektiivilla, ja se käsittää siten kapeamman kuvakulman:

Valitettavasti silmämme eivät ole yhtä suoraviivaisia. Vaikka ihmisen silmän polttoväli on noin 22 mm, tämä on harhaanjohtavaa, koska (i) silmiemme takaosa on kaareva, (ii) näkökenttämme periferia sisältää asteittain vähemmän yksityiskohtia kuin keskusta, ja (iii) havaitsemamme kohtaus on molempien silmiemme yhteistulos.

Kummallakin silmällä on yksittäin 120-200°:n katselukulma riippuen siitä, kuinka tiukasti määritellään kohteet ”nähdyksi”. Vastaavasti molempien silmien päällekkäisalue on noin 130° – eli lähes yhtä leveä kuin kalansilmälinssi. Evoluutioon liittyvistä syistä äärimmäinen ääreisnäkömme on kuitenkin hyödyllinen vain liikkeen ja suurikokoisten kohteiden havaitsemisessa (kuten leijona, joka hyökkää sivusta). Lisäksi näin laaja kuvakulma näyttäisi erittäin vääristyneeltä ja luonnottomalta, jos se kuvattaisiin kameralla.

Keskimmäinen kuvakulmamme – noin 40-60° – vaikuttaa eniten havaintokykyymme. Subjektiivisesti tämä vastaisi sitä kulmaa, jonka yli voisit muistella kohteita liikuttamatta silmiäsi. Tämä on muuten lähellä 50 mm:n ”normaalia” polttovälin objektiivia täyskuvakamerassa (tarkalleen ottaen 43 mm) tai 27 mm:n polttoväliä kamerassa, jossa on 1,6X crop-kerroin. Vaikka tämä ei toista koko kuvakulmaa, jolla näemme, se vastaa hyvin sitä, mikä on mielestämme paras kompromissi erityyppisten vääristymien välillä:

Liian suuri kuvakulma ja kohteiden suhteelliset koot ovat liioiteltuja, kun taas liian kapea kuvakulma tarkoittaa, että kaikki kohteet ovat lähes samankokoisia suhteessa toisiinsa nähden ja syvyyden tuntu häviää. Äärimmäisen laajoilla kuvakulmilla on myös taipumus saada kuvan reunojen lähellä olevat kohteet näyttämään venytetyiltä.

(jos kuva on otettu tavallisella/suoralinjaisella kameran linssillä)

Vertauksena tähän, vaikka silmämme tallentavat vääristyneen laajakulmaisen kuvan, rekonstruoimme sen uudelleen muodostaaksemme kolmiulotteisen psyykkisen mielenmaisemakuvan, joka on näennäisesti vääristymätön.

RESOLUUTIO & DETAIL

Useimmissa nykyisissä digitaalikameroissa on 5-20 megapikseliä, mikä usein mainitaan jäävän kauas omasta näköjärjestelmästämme. Tämä perustuu siihen, että ihmissilmä pystyy 20/20-näköisyydellä erottamaan 52 megapikselin kameraa vastaavan resoluution (olettaen 60°:n katselukulman).

Tällaiset laskelmat ovat kuitenkin harhaanjohtavia. Ainoastaan keskeinen näkökykymme on 20/20, joten emme todellisuudessa koskaan ratkaise niin paljon yksityiskohtia yhdellä vilkaisulla. Keskipisteestä kauempana näkökykymme heikkenee dramaattisesti niin, että jo 20°:n etäisyydellä keskipisteestä silmämme havaitsevat vain kymmenesosan yksityiskohdista. Periferiassa havaitsemme vain suuren kontrastin ja minimaalisen värin:

Kun otetaan huomioon edellä mainitut seikat, silmiemme yhdellä silmäniskulla pystymme näin ollen hahmottamaan vain sellaisia yksityiskohtia, jotka ovat verrattavissa 5-15 megapikselin kameran yksityiskohtiin (näkökyvystä riippuen). Mielemme ei kuitenkaan itse asiassa muista kuvia pikseleittäin, vaan se tallentaa mieleen jäävät tekstuurit, värit ja kontrastit kuvakohtaisesti.

Tietoisen mielikuvan kokoamiseksi silmämme keskittyvät siksi useisiin kiinnostaviin alueisiin nopeasti peräkkäin. Tämä maalaa tehokkaasti havaintomme:

Lopputuloksena on mentaalinen kuva, jonka yksityiskohdat on tehokkaasti priorisoitu kiinnostuksen perusteella. Tällä on tärkeä mutta usein unohdettu seuraus valokuvaajille: vaikka valokuva lähestyisi kameran yksityiskohtien teknisiä rajoja, tällaisilla yksityiskohdilla ei loppujen lopuksi ole paljon merkitystä, jos kuva itsessään ei ole mieleenpainuva.

Muita tärkeitä eroja siihen, miten silmämme ratkaisevat yksityiskohtia, ovat:

Asymmetria. Kumpikin silmä pystyy havaitsemaan yksityiskohtia paremmin näkökenttämme alapuolella kuin yläpuolella, ja niiden ääreisnäkö on myös paljon herkempi nenästä poispäin suuntautuvissa suunnissa kuin sitä kohti. Kamerat tallentavat kuvat lähes täydellisen symmetrisesti.

Hämärässä näkeminen. Äärimmäisen hämärässä, kuten kuun- tai tähtivalossa, silmämme alkavat itse asiassa nähdä yksivärinä. Tällaisissa tilanteissa myös keskeinen näkymämme alkaa kuvata vähemmän yksityiskohtia kuin aivan keskipisteen ulkopuolella. Monet astrokuvaajat ovat tietoisia tästä ja käyttävät sitä hyväkseen tuijottamalla himmeän tähden sivulle, jos he haluavat nähdä sen ilman apuvälineitä.

Hienovaraiset portaat. Hienoimpiin erotettaviin yksityiskohtiin kiinnitetään usein liikaa huomiota, mutta myös hienovaraiset sävyerot ovat tärkeitä – ja ne sattuvat olemaan se kohta, jossa silmämme ja kameramme eroavat toisistaan eniten. Kameralla suuremmat yksityiskohdat ovat aina helpommin erotettavissa – mutta vastoin intuitiota suuremmat yksityiskohdat saattavat itse asiassa näkyä silmillemme huonommin. Alla olevassa esimerkissä molemmissa kuvissa on tekstuuri, jonka kontrasti on yhtä suuri, mutta se ei näy oikeanpuoleisessa kuvassa, koska tekstuuri on suurennettu.

SENSITIIVISYYS & DYNAAMINEN ALUE

Dynaaminen alue* on yksi alue, jossa silmällä katsotaan usein olevan valtava etu. Jos tarkastellaan tilanteita, joissa pupillimme aukeaa ja sulkeutuu eri kirkkausalueilla, niin kyllä, silmämme ylittävät reilusti yhden kameran kuvan kyvyt (ja niillä voi olla yli 24 f-stopin alue). Tällaisissa tilanteissa silmämme kuitenkin säätyy dynaamisesti videokameran tavoin, joten tämä ei luultavasti ole oikeudenmukainen vertailu.

Jos sen sijaan tarkasteltaisiin silmämme hetkellistä dynaamista aluetta (jossa pupillin avautuminen ei muutu), niin kamerat pärjäävät paljon paremmin. Tämä vastaisi sitä, että katsoisimme yhtä aluetta kohtauksessa, antaisimme silmiemme mukautua ja emme katsoisi minnekään muualle. Tällöin useimmat arvioivat, että silmämme pystyvät näkemään 10-14 f-stopin dynamiikka-alueen, mikä ylittää selvästi useimmat kompaktikamerat (5-7 stoppeja), mutta on yllättävän samanlainen kuin digitaalisten järjestelmäkameroiden dynamiikka-alue (8-11 stoppeja).

Toisaalta silmämme dynamiikka-alue riippuu myös kirkkaudesta ja kohteen kontrastista, joten edellä mainittu pätee vain tyypillisiin päivänvalo-olosuhteisiin. Hämärässä tähtien katselussa silmämme voivat lähestyä vieläkin suurempaa hetkellistä dynaamista aluetta, esimerkiksi.

*Dynaamisen alueen kvantifiointi. Yleisimmin käytetty yksikkö dynaamisen alueen mittaamiseen valokuvauksessa on f-stop, joten pitäydymme tässä yhteydessä siinä. Se kuvaa kuvauskohteen vaaleimpien ja tummimpien kuvattavien alueiden välistä suhdetta kahden potensseina. Kohtauksessa, jonka dynaaminen alue on 3 f-stoppia, valkoinen on siis 8 kertaa niin kirkas kuin musta (koska 23 = 2x2x2 = 8).

Vasemmanpuoleisen kuvan (tulitikut) on ottanut lazlo ja oikeanpuoleisen kuvan (yötaivas) on ottanut dcysurfer.”

Sensitiivisyys. Tämä on toinen tärkeä visuaalinen ominaisuus, ja se kuvaa kykyä erottaa hyvin himmeät tai nopeasti liikkuvat kohteet. Kirkkaassa valossa nykyaikaiset kamerat pystyvät paremmin erottamaan nopeasti liikkuvia kohteita, mistä esimerkkinä ovat epätavallisen näköiset suurnopeuskuvaukset. Tämä on usein mahdollista, koska kameran ISO-nopeus on yli 3200. Ihmissilmän vastaavan päivänvalon ISO-arvon uskotaan olevan jopa vain 1.

Hämärissä olosuhteissa silmämme ovat kuitenkin paljon herkempiä (olettaen, että annamme niiden sopeutua yli 30 minuuttia). Astrokuvaajat arvioivat tämän usein olevan lähellä ISO 500-1000; se ei ole vieläkään yhtä korkea kuin digitaalikameroiden, mutta lähellä. Toisaalta kameroiden etuna on se, että ne pystyvät ottamaan pidempiä valotusaikoja tuodakseen esiin myös himmeämpiä kohteita, kun taas silmämme eivät näe lisää yksityiskohtia tuijoteltuamme jotakin yli 10-15 sekuntia.

YHTEENVETO & LISÄTIETOJA

Voidaan väittää, että sillä, kykeneekö kamera päihittämään ihmissilmän, ei ole merkitystä, koska kamerat vaativat toisenlaista vaatimustasoa: niiden on saatava aikaan realistiselta näyttäviä vedoksia. Tulostettu valokuva ei tiedä, mihin alueisiin silmä keskittyy, joten kohtauksen jokaisen osan olisi sisällettävä mahdollisimman paljon yksityiskohtia – siltä varalta, että keskitymme juuri niihin. Tämä pätee erityisesti suurikokoisiin tai läheltä katsottaviin tulosteisiin. Voidaan kuitenkin myös väittää, että on silti hyödyllistä asettaa kameran kyvyt asiayhteyteen.

Kaiken kaikkiaan suurin osa näköjärjestelmämme eduista johtuu siitä, että mielemme pystyy älykkäästi tulkitsemaan silmiemme antamaa informaatiota, kun taas kameran kohdalla meillä on käytettävissämme vain raaka kuva. Silti nykyiset digitaalikamerat pärjäävät yllättävän hyvin, ja ne ylittävät omat silmämme useiden visuaalisten ominaisuuksien osalta. Todellinen voittaja on valokuvaaja, joka pystyy älykkäästi kokoamaan useita kamerakuvia – ja siten ylittämään jopa oman mielikuvamme.

Katsokaa seuraavasta aiheesta lisää:

• High Dynamic Range. Miten digikameroiden dynaamista aluetta laajennetaan käyttämällä monivalotuksia. Tulokset voivat jopa ylittää ihmissilmän.
• Graduated Neutral Density (GND) -suodattimet. Tekniikka suurikontrastisten kohtausten ulkonäön parantamiseen samalla tavalla kuin muodostamme mielikuvamme.
• Digitaalisten panoraamakuvien ompeleminen. Yleistä keskustelua useiden valokuvien käyttämisestä kuvakulman parantamiseksi.