CAMERE contro l’OCCHIO UMANO

Perché non posso semplicemente puntare la mia telecamera su ciò che vedo e registrarlo? È una domanda apparentemente semplice. Ma è anche una delle più complicate a cui rispondere, e richiede di approfondire non solo come una macchina fotografica registra la luce, ma anche come e perché i nostri occhi funzionano in questo modo. Affrontare queste domande può rivelare intuizioni sorprendenti sulla nostra percezione quotidiana del mondo – oltre a rendere un fotografo migliore.

VS.

INTRODUZIONE

I nostri occhi sono in grado di guardare intorno a una scena e adattarsi dinamicamente in base al soggetto, mentre le macchine fotografiche catturano una singola immagine fissa. Questa caratteristica spiega molti dei nostri vantaggi comunemente intesi rispetto alle telecamere. Per esempio, i nostri occhi possono compensare mentre ci concentriamo su regioni di luminosità variabile, possono guardarsi intorno per abbracciare un angolo di vista più ampio, o possono alternativamente concentrarsi su oggetti a varie distanze.

Tuttavia, il risultato finale è simile a una videocamera – non a una macchina fotografica – che compila istantanee rilevanti per formare un’immagine mentale. Un rapido sguardo da parte dei nostri occhi potrebbe essere un paragone più giusto, ma alla fine l’unicità del nostro sistema visivo è inevitabile perché:

Quello che vediamo veramente è la ricostruzione della nostra mente degli oggetti basata sull’input fornito dagli occhi – non la luce effettiva ricevuta dai nostri occhi.

Scettici? Molti lo sono – almeno inizialmente. Gli esempi qui sotto mostrano situazioni in cui la mente può essere ingannata nel vedere qualcosa di diverso dagli occhi:

Colore falso

Bande di Mach

Colore falso: sposta il mouse sull’angolo dell’immagine e fissa la croce centrale. Il punto mancante ruoterà intorno al cerchio, ma dopo un po’ questo punto sembrerà essere verde – anche se nessun verde è effettivamente presente nell’immagine.

Mach Bands: Muovi il mouse sopra e fuori l’immagine. Ciascuna delle bande apparirà leggermente più scura o più chiara vicino ai suoi bordi superiore e inferiore – anche se ciascuna è uniformemente grigia.

Tuttavia, questo non dovrebbe scoraggiarci dal confrontare i nostri occhi e le nostre fotocamere! In molte condizioni un confronto equo è ancora possibile, ma solo se prendiamo in considerazione sia ciò che stiamo vedendo sia come la nostra mente elabora queste informazioni. Le sezioni successive cercheranno di distinguere le due cose quando possibile.

INTERVISTA DELLE DIFFERENZE

Questo tutorial raggruppa i confronti nelle seguenti categorie visive:

1. Angolo di vista
2. Risoluzione &Dettaglio
3. Sensibilità &Gamma dinamica

Queste sono spesso intese come le aree in cui i nostri occhi e le nostre fotocamere differiscono maggiormente, e sono solitamente anche quelle in cui c’è più disaccordo. Altri argomenti potrebbero includere la profondità di campo, la visione stereo, il bilanciamento del bianco e la gamma di colori, ma questi non saranno l’obiettivo di questo tutorial.

ANGOLO DI VISTA

Con le fotocamere, questo è determinato dalla lunghezza focale dell’obiettivo (insieme alla dimensione del sensore della fotocamera). Per esempio, un teleobiettivo ha una lunghezza focale più lunga di un obiettivo standard per ritratti, e quindi comprende un angolo di vista più stretto:

Purtroppo i nostri occhi non sono così semplici. Anche se l’occhio umano ha una lunghezza focale di circa 22 mm, questo è fuorviante perché (i) la parte posteriore dei nostri occhi è curva, (ii) la periferia del nostro campo visivo contiene progressivamente meno dettagli rispetto al centro, e (iii) la scena che percepiamo è il risultato combinato di entrambi gli occhi.

Ogni occhio individualmente ha ovunque da 120-200° di angolo di vista, a seconda di quanto rigorosamente si definisce gli oggetti come “visti”. Allo stesso modo, la regione di sovrapposizione del doppio occhio è di circa 130° – o quasi quanto una lente fisheye. Tuttavia, per ragioni evolutive, la nostra visione periferica estrema è utile solo per percepire il movimento e gli oggetti su larga scala (come un leone che ci attacca di lato). Inoltre, un angolo così ampio apparirebbe altamente distorto e innaturale se fosse catturato da una telecamera.

Occhio sinistro	Sovrapposizione dell’occhio	Occhio destro

Il nostro angolo di vista centrale – circa 40-60° – è quello che più influenza la nostra percezione. Soggettivamente, questo corrisponderebbe all’angolo in cui si potrebbero richiamare gli oggetti senza muovere gli occhi. Per inciso, questo è vicino a un obiettivo di lunghezza focale “normale” di 50 mm su una fotocamera full frame (43 mm per essere precisi), o una lunghezza focale di 27 mm su una fotocamera con un fattore di crop 1,6X. Anche se questo non riproduce l’intero angolo di vista a cui vediamo, corrisponde bene a quello che percepiamo come il miglior compromesso tra diversi tipi di distorsione:

Obiettivo grandangolare
(gli oggetti sono di dimensioni molto diverse)

Teleobiettivo
(gli oggetti sono di dimensioni simili)

Un angolo di vista troppo ampio e le dimensioni relative degli oggetti sono esagerate, mentre un angolo di visuale troppo stretto significa che gli oggetti sono quasi tutti della stessa dimensione relativa e si perde il senso di profondità. Angoli estremamente ampi tendono anche a far apparire allungati gli oggetti vicino ai bordi dell’inquadratura.

(se catturato da un obiettivo standard/rettilineo della macchina fotografica)

In confronto, anche se i nostri occhi catturano un’immagine grandangolare distorta, la ricostruiamo per formare un’immagine mentale 3D che è apparentemente senza distorsioni.

RESOLUZIONE & DETTAGLIO

La maggior parte delle fotocamere digitali attuali hanno 5-20 megapixel, che è spesso citato come molto inferiore al nostro sistema visivo. Questo si basa sul fatto che con una visione di 20/20, l’occhio umano è in grado di risolvere l’equivalente di una fotocamera da 52 megapixel (assumendo un angolo di vista di 60°).

Tuttavia, tali calcoli sono fuorvianti. Solo la nostra visione centrale è 20/20, quindi in realtà non risolviamo mai così tanti dettagli in un solo sguardo. Lontano dal centro, la nostra capacità visiva diminuisce drasticamente, in modo tale che a soli 20° fuori dal centro i nostri occhi risolvono solo un decimo dei dettagli. Alla periferia, rileviamo solo un contrasto su larga scala e un colore minimo:

Rappresentazione quantitativa del dettaglio visivo utilizzando un solo sguardo degli occhi.

Tenendo conto di quanto sopra, un solo sguardo dei nostri occhi è quindi in grado di percepire solo un dettaglio paragonabile a una fotocamera da 5-15 megapixel (a seconda della vista). Tuttavia, la nostra mente non ricorda le immagini pixel per pixel, ma registra invece texture, colori e contrasti memorabili immagine per immagine.

Per assemblare un’immagine mentale dettagliata, i nostri occhi si concentrano quindi su diverse regioni di interesse in rapida successione. Questo dipinge efficacemente la nostra percezione:

Il risultato finale è un’immagine mentale i cui dettagli sono stati effettivamente classificati in base all’interesse. Questo ha un’implicazione importante ma spesso trascurata per i fotografi: anche se una fotografia si avvicina ai limiti tecnici del dettaglio della macchina fotografica, tale dettaglio alla fine non conterà molto se l’immagine stessa non è memorabile.

Altre importanti differenze nel modo in cui i nostri occhi risolvono i dettagli includono:

Asimmetria. Ogni occhio è più capace di percepire i dettagli sotto la nostra linea di vista che sopra, e la loro visione periferica è anche molto più sensibile nelle direzioni lontano dal naso che verso di esso. Le telecamere registrano le immagini quasi perfettamente simmetriche.

Visualizzazione a bassa luminosità. In condizioni di luce estremamente bassa, come sotto la luce della luna o delle stelle, i nostri occhi iniziano effettivamente a vedere in monocromia. In tali situazioni, la nostra visione centrale comincia anche a raffigurare meno dettagli rispetto a quella decentrata. Molti astrofotografi sono consapevoli di questo, e lo usano a loro vantaggio fissando appena a lato di una stella fioca se vogliono essere in grado di vederla con i loro occhi non assistiti.

Gradazioni sottili. Spesso si presta troppa attenzione ai dettagli più fini che si possono risolvere, ma anche le sottili gradazioni tonali sono importanti e sono quelle in cui i nostri occhi e le nostre fotocamere differiscono di più. Con una macchina fotografica, il dettaglio ingrandito è sempre più facile da risolvere – ma controintuitivamente, il dettaglio ingrandito potrebbe effettivamente diventare meno visibile ai nostri occhi. Nell’esempio qui sotto, entrambe le immagini contengono una texture con la stessa quantità di contrasto, ma questa non è visibile nell’immagine a destra perché la texture è stata ingrandita.

Fine Texture
(appena visibile)

→
Ingrandito 16X

Coarse Texture
(non più visibile)

SENSIBILITÀ &Gamma Dinamico

La gamma dinamica* è un’area dove l’occhio è spesso visto come un enorme vantaggio. Se dovessimo considerare situazioni in cui la nostra pupilla si apre e si chiude per diverse regioni di luminosità, allora sì, i nostri occhi superano di gran lunga le capacità dell’immagine di una singola fotocamera (e possono avere una gamma superiore a 24 f-stop). Tuttavia, in tali situazioni il nostro occhio si regola dinamicamente come una videocamera, quindi questo probabilmente non è un confronto equo.

L’occhio si concentra sullo sfondo	L’occhio si concentra sul primo piano	La nostra immagine mentale

Se dovessimo invece considerare la gamma dinamica istantanea del nostro occhio (dove l’apertura della pupilla non cambia), allora le fotocamere vanno molto meglio. Questo sarebbe simile a guardare una regione all’interno di una scena, lasciare che i nostri occhi si adattino e non guardare altrove. In questo caso, molti stimano che i nostri occhi possano vedere ovunque 10-14 f-stop di gamma dinamica, che sicuramente supera la maggior parte delle fotocamere compatte (5-7 stop), ma è sorprendentemente simile a quella delle fotocamere reflex digitali (8-11 stop).

D’altra parte, la gamma dinamica del nostro occhio dipende anche dalla luminosità e dal contrasto del soggetto, quindi quanto sopra si applica solo alle tipiche condizioni di luce del giorno. Con l’osservazione delle stelle in condizioni di scarsa luminosità i nostri occhi possono avvicinarsi a una gamma dinamica istantanea ancora più alta, per esempio.

*Quantificare la gamma dinamica. L’unità più comunemente usata per misurare la gamma dinamica in fotografia è il f-stop, quindi ci atterremo a quello qui. Questo descrive il rapporto tra le regioni registrabili più chiare e più scure di una scena, in potenza di due. Una scena con una gamma dinamica di 3 f-stop ha quindi un bianco che è 8 volte più luminoso del suo nero (poiché 23 = 2x2x2 = 8).

Foto a sinistra (partite) e destra (cielo notturno) di lazlo e dcysurfer, rispettivamente.

Sensibilità. Questa è un’altra importante caratteristica visiva e descrive la capacità di risolvere soggetti molto deboli o in rapido movimento. In piena luce, le fotocamere moderne sono migliori nel risolvere i soggetti in rapido movimento, come esemplificato dalla fotografia ad alta velocità dall’aspetto insolito. Questo è spesso reso possibile da velocità ISO della fotocamera superiori a 3200; si pensa che l’ISO equivalente alla luce del giorno per l’occhio umano sia addirittura inferiore a 1.

Tuttavia, in condizioni di scarsa illuminazione, i nostri occhi diventano molto più sensibili (presumendo che li lasciamo adattarsi per più di 30 minuti). Gli astrofotografi spesso stimano che questo sia vicino a ISO 500-1000; ancora non così alto come le fotocamere digitali, ma vicino. D’altra parte, le macchine fotografiche hanno il vantaggio di poter fare esposizioni più lunghe per far risaltare anche gli oggetti più deboli, mentre i nostri occhi non vedono ulteriori dettagli dopo aver fissato qualcosa per più di 10-15 secondi.

CONCLUSIONI & ULTERIORI LETTURE

Si potrebbe sostenere che se una macchina fotografica è capace di battere l’occhio umano è irrilevante, perché le macchine fotografiche richiedono uno standard diverso: devono fare stampe dall’aspetto realistico. Una fotografia stampata non sa su quali regioni l’occhio si concentrerà, quindi ogni porzione di una scena dovrebbe contenere il massimo dei dettagli – solo nel caso in cui sia lì che ci concentreremo. Questo è particolarmente vero per stampe grandi o viste da vicino. Tuttavia, si potrebbe anche sostenere che è ancora utile contestualizzare le capacità di una macchina fotografica.

In generale, la maggior parte dei vantaggi del nostro sistema visivo deriva dal fatto che la nostra mente è in grado di interpretare intelligentemente le informazioni provenienti dai nostri occhi, mentre con una macchina fotografica, tutto ciò che abbiamo è l’immagine grezza. Anche così, le attuali fotocamere digitali se la cavano sorprendentemente bene, e superano i nostri occhi per diverse capacità visive. Il vero vincitore è il fotografo che è in grado di assemblare in modo intelligente più immagini della macchina fotografica – superando così anche la nostra immagine mentale.

Per ulteriori letture su questo argomento si veda quanto segue:

• High Dynamic Range. Come estendere la gamma dinamica delle fotocamere digitali usando esposizioni multiple. I risultati possono anche superare l’occhio umano.
• Filtri a densità neutra graduata (GND). Una tecnica per migliorare l’aspetto delle scene ad alto contrasto simile a come formiamo la nostra immagine mentale.
• Photo Stitching Digital Panoramas. Una discussione generale sull’uso di più foto per migliorare l’angolo di vista.