CAMERAS vs. HET MENSELIJK OOG

Waarom kan ik mijn camera niet gewoon richten op wat ik zie en dat opnemen? Het is een schijnbaar eenvoudige vraag. Het is ook een van de meest ingewikkelde vragen om te beantwoorden, en vereist niet alleen dat je je verdiept in hoe een camera licht registreert, maar ook hoe en waarom onze ogen werken zoals ze werken. Het beantwoorden van dergelijke vragen kan verrassende inzichten opleveren over onze alledaagse perceptie van de wereld – en maakt ons niet alleen een betere fotograaf.

INLEIDING

Onze ogen kunnen in een scène rondkijken en zich dynamisch aanpassen op basis van het onderwerp, terwijl camera’s een enkel stilstaand beeld vastleggen. Deze eigenschap verklaart veel van onze algemeen begrepen voordelen ten opzichte van camera’s. Onze ogen kunnen bijvoorbeeld compenseren wanneer we ons richten op gebieden met verschillende helderheid, kunnen rondkijken om een bredere gezichtshoek te omvatten, of kunnen zich afwisselend richten op objecten op verschillende afstanden.

Het eindresultaat is echter verwant aan een videocamera – niet aan een fotocamera – die relevante momentopnamen samenvoegt om een mentaal beeld te vormen. Een snelle blik van onze ogen zou een eerlijker vergelijking kunnen zijn, maar uiteindelijk is het unieke van ons visuele systeem onvermijdelijk omdat:

Wat we werkelijk zien is de reconstructie door onze geest van objecten op basis van input die door de ogen wordt geleverd – niet het feitelijke licht dat door onze ogen wordt ontvangen.

Skeptisch? De meesten zijn dat – althans in het begin. De onderstaande voorbeelden laten situaties zien waarin iemands geest kan worden misleid om iets anders te zien dan zijn ogen:

Vals kleur: Ga met de muis naar de hoek van het beeld en staar naar het centrale kruis. De ontbrekende stip zal rond de cirkel draaien, maar na een tijdje zal deze stip groen lijken te zijn – ook al is er in werkelijkheid geen groen aanwezig in de afbeelding.

Mach Bands: Beweeg uw muis op en van het beeld. Elk van de banden zal aan de boven- en onderrand iets donkerder of lichter lijken – ook al is elk bandje egaal grijs.

Dit mag ons echter niet ontmoedigen om onze ogen en camera’s met elkaar te vergelijken! Onder veel omstandigheden is een eerlijke vergelijking nog steeds mogelijk, maar alleen als we rekening houden met zowel wat we zien als hoe onze geest deze informatie verwerkt. In de volgende paragrafen zullen we proberen deze twee waar mogelijk van elkaar te onderscheiden.

OVERZICHT VAN VERSCHILLEN

Deze handleiding groepeert vergelijkingen in de volgende visuele categorieën:

1. Zichthoek
2. Resolutie &Detail
3. Gevoeligheid &Dynamisch bereik

Het bovenstaande wordt vaak begrepen als waar onze ogen en camera’s het meest verschillen, en zijn meestal ook waar de meeste onenigheid is. Andere onderwerpen zijn bijvoorbeeld scherptediepte, stereovisie, witbalans en kleurengamma, maar daar zal in deze handleiding niet op worden ingegaan.

VOGELUID

Bij camera’s wordt dit bepaald door de brandpuntsafstand van de lens (samen met de sensorgrootte van de camera). Een telelens heeft bijvoorbeeld een langere brandpuntsafstand dan een standaard portretlens, en heeft dus een kleinere beeldhoek:

Onze ogen zijn helaas niet zo rechtlijnig. Hoewel het menselijk oog een brandpuntsafstand van ongeveer 22 mm heeft, is dit misleidend omdat (i) de achterkant van onze ogen gebogen is, (ii) de periferie van ons gezichtsveld steeds minder details bevat dan het centrum, en (iii) de scène die we waarnemen het gecombineerde resultaat is van beide ogen.

Elk oog afzonderlijk heeft een gezichtshoek van 120-200°, afhankelijk van hoe strikt men objecten definieert als zijnde “gezien”. Evenzo is het overlappingsgebied van beide ogen ongeveer 130° – of bijna zo breed als een fisheye-lens. Om evolutionaire redenen is ons extreme perifere gezichtsveld echter alleen nuttig voor het waarnemen van beweging en objecten op grote schaal (zoals een leeuw die je van opzij bespringt). Bovendien zou zo’n groothoek zeer vervormd en onnatuurlijk overkomen als het door een camera zou worden vastgelegd.

Onze centrale gezichtshoek – ongeveer 40-60° – is wat onze waarneming het meest beïnvloedt. Subjectief gezien zou dit overeenkomen met de hoek waarover u voorwerpen zou kunnen terugroepen zonder uw ogen te bewegen. Overigens komt dit in de buurt van een 50 mm “normale” brandpuntsafstand op een full frame camera (43 mm om precies te zijn), of een 27 mm brandpuntsafstand op een camera met een 1,6X crop factor. Hoewel dit niet de volledige beeldhoek weergeeft waarin wij zien, komt het wel goed overeen met wat wij zien als de beste trade-off tussen verschillende soorten vervorming:

Een te grote beeldhoek en de relatieve grootte van objecten wordt overdreven, terwijl een te kleine beeldhoek betekent dat objecten relatief bijna allemaal even groot zijn en je het gevoel van diepte verliest. Extreem brede beeldhoeken hebben ook de neiging om objecten aan de randen van het kader uitgerekt te doen lijken.

(indien vastgelegd door een standaard/rectilineaire cameralens)

Ter vergelijking: hoewel onze ogen een vervormd groothoekbeeld vastleggen, reconstrueren wij dit beeld om een 3D-beeld te vormen dat ogenschijnlijk vrij is van vervorming.

RESOLUTIE & DETAIL

De meeste huidige digitale camera’s hebben 5-20 megapixels, waarvan vaak wordt gezegd dat het ver achterblijft bij ons eigen visuele systeem. Dit is gebaseerd op het feit dat bij 20/20-zicht, het menselijk oog het equivalent van een 52 megapixel camera kan oplossen (uitgaande van een 60° beeldhoek).

Dergelijke berekeningen zijn echter misleidend. Alleen ons gezichtsvermogen in het centrum is 20/20, zodat we nooit zoveel details in één oogopslag kunnen waarnemen. Weg van het centrum neemt ons gezichtsvermogen dramatisch af, zodat onze ogen op 20° van het centrum slechts een tiende van de details kunnen waarnemen. In de periferie zien we alleen groot contrast en een minimale hoeveelheid kleur:

Rekening houdend met het bovenstaande kunnen we met één oogopslag dus slechts details waarnemen die vergelijkbaar zijn met die van een 5-15 megapixel camera (afhankelijk van iemands gezichtsvermogen). Onze geest onthoudt beelden echter niet pixel voor pixel; in plaats daarvan registreert hij gedenkwaardige texturen, kleuren en contrasten beeld voor beeld.

Om een gedetailleerd mentaal beeld samen te stellen, richten onze ogen zich daarom op verschillende aandachtsgebieden in snelle opeenvolging. Dit schildert effectief onze perceptie:

Het eindresultaat is een mentaal beeld waarvan de details effectief zijn geprioriteerd op basis van interesse. Dit heeft een belangrijke, maar vaak over het hoofd geziene implicatie voor fotografen: zelfs als een foto de technische grenzen van cameradetail nadert, zal dit detail uiteindelijk niet veel betekenen als het beeld zelf niet memorabel is.

Andere belangrijke verschillen met de manier waarop onze ogen details waarnemen, zijn:

Asymmetrie. Elk oog is beter in staat details onder onze gezichtslijn waar te nemen dan erboven, en het perifere zicht is ook veel gevoeliger in richtingen weg van de neus dan ernaartoe. Camera’s nemen beelden bijna perfect symmetrisch op.

Zicht bij weinig licht. Bij extreem weinig licht, zoals maanlicht of sterrenlicht, beginnen onze ogen feitelijk in monochroom te zien. In dergelijke situaties begint ons centrale gezichtsvermogen ook minder details weer te geven dan net buiten het centrum. Veel astrofotografen zijn zich hiervan bewust en gebruiken het in hun voordeel door net naast een zwakke ster te turen als ze die met hun ongesteunde ogen willen kunnen zien.

Subtiele Gradaties. Er wordt vaak te veel aandacht besteed aan de fijnste details die kunnen worden opgelost, maar subtiele toongradaties zijn ook belangrijk – en toevallig zijn dat de punten waarop onze ogen en camera’s het meest van elkaar verschillen. Met een camera zijn vergrote details altijd gemakkelijker op te lossen – maar contra-intuïtief kunnen vergrote details juist minder zichtbaar worden voor onze ogen. In het onderstaande voorbeeld bevatten beide afbeeldingen textuur met hetzelfde contrast, maar dit is niet zichtbaar in de afbeelding rechts omdat de textuur is uitvergroot.

Gevoeligheid & DYNAMISCH GEBIED

Dynamisch bereik* is een gebied waarop het oog vaak wordt geacht een enorm voordeel te hebben. Als we situaties in aanmerking nemen waarin onze pupil zich opent en sluit voor verschillende helderheidsgebieden, dan ja, overtreffen onze ogen ruimschoots de mogelijkheden van een enkel camerabeeld (en kunnen een bereik hebben van meer dan 24 f-stops). In dergelijke situaties past ons oog zich echter dynamisch aan, net als een videocamera, dus is dit wellicht geen eerlijke vergelijking.

Als we in plaats daarvan zouden kijken naar het momentane dynamische bereik van ons oog (waarbij onze pupilopening ongewijzigd blijft), dan doen camera’s het veel beter. Dit zou vergelijkbaar zijn met het kijken naar een bepaald gebied binnen een scène, onze ogen de tijd geven om zich aan te passen, en niet ergens anders naar kijken. In dat geval schatten de meesten dat onze ogen een dynamisch bereik van 10-14 f-stops kunnen waarnemen, wat de meeste compactcamera’s (5-7 stops) zeker overtreft, maar verrassend genoeg vergelijkbaar is met dat van digitale spiegelreflexcamera’s (8-11 stops).

Aan de andere kant hangt het dynamisch bereik van ons oog ook af van de helderheid en het contrast van het onderwerp, zodat het bovenstaande alleen geldt voor typische daglichtomstandigheden. Bij het bekijken van sterren bij weinig licht kunnen onze ogen bijvoorbeeld een nog hoger momentaan dynamisch bereik benaderen.

*QQantificering van het dynamisch bereik. De meest gebruikte eenheid voor het meten van het dynamisch bereik in de fotografie is de f-stop, dus daar houden we het hier bij. Dit beschrijft de verhouding tussen de lichtste en donkerste opneembare delen van een scène, in machten van twee. Een scène met een dynamisch bereik van 3 f-stops heeft dus een wit dat 8X zo helder is als zijn zwart (aangezien 23 = 2x2x2 = 8).

Foto’s links (lucifers) en rechts (nachtelijke hemel) van respectievelijk lazlo en dcysurfer.

Voeligheid. Dit is een andere belangrijke visuele eigenschap, en beschrijft het vermogen om zeer zwakke of snel bewegende onderwerpen op te lossen. Bij helder licht zijn moderne camera’s beter in het oplossen van snel bewegende onderwerpen, zoals wordt geïllustreerd door ongebruikelijk uitziende hogesnelheidsfotografie. Dit wordt vaak mogelijk gemaakt door camera ISO snelheden van meer dan 3200; de equivalente daglicht ISO voor het menselijk oog wordt zelfs verondersteld zo laag als 1 te zijn.

Bij weinig licht worden onze ogen echter veel gevoeliger (ervan uitgaande dat we ze 30+ minuten laten wennen). Astrofotografen schatten dit vaak op ongeveer ISO 500-1000; nog steeds niet zo hoog als digitale camera’s, maar in de buurt. Aan de andere kant hebben camera’s het voordeel dat ze langere belichtingen kunnen maken om nog zwakkere objecten naar voren te halen, terwijl onze ogen geen extra details zien nadat we langer dan ongeveer 10-15 seconden naar iets hebben gestaard.

CONCLUSIES & VERDER LEZEN

Men zou kunnen beweren dat het geen rol speelt of een camera het menselijk oog kan verslaan, omdat camera’s een andere norm stellen: ze moeten realistisch ogende afdrukken maken. Een afgedrukte foto weet niet op welke regio’s het oog zal focussen, dus elk deel van een scène zou maximaal detail moeten bevatten – voor het geval dat dat is waar we op zullen focussen. Dit geldt vooral voor grote of van dichtbij bekeken afdrukken. Men zou echter ook kunnen stellen dat het nog steeds nuttig is om de mogelijkheden van een camera in de juiste context te plaatsen.

Over het geheel genomen komen de meeste voordelen van ons visuele systeem voort uit het feit dat ons verstand in staat is om de informatie van onze ogen op intelligente wijze te interpreteren, terwijl we met een camera alleen het ruwe beeld hebben. Toch doen de huidige digitale camera’s het verrassend goed, en overtreffen ze onze eigen ogen voor verscheidene visuele mogelijkheden. De echte winnaar is de fotograaf die in staat is meerdere camerabeelden intelligent samen te voegen – en daarbij zelfs ons eigen mentale beeld te overtreffen.

Zie het volgende voor verdere lectuur over dit onderwerp:

• Hoog Dynamisch Bereik. Hoe kan het dynamisch bereik van digitale camera’s worden vergroot met behulp van meervoudige belichtingen. De resultaten kunnen zelfs het menselijk oog overtreffen.
• Gegradueerde Neutrale Dichtheid (GND) Filters. Een techniek voor het verbeteren van het uiterlijk van contrastrijke scènes, vergelijkbaar met de manier waarop wij ons mentale beeld vormen.
• Photo Stitching Digital Panoramas. Een algemene bespreking van het gebruik van meerdere foto’s om de gezichtshoek te vergroten.