Camerele de luat vederi vs. Ochiul uman

De ce nu pot să îndrept camera spre ceea ce văd și să înregistrez? Este o întrebare aparent simplă. Este, de asemenea, una dintre cele mai complicate pentru a răspunde și necesită aprofundarea nu numai a modului în care o cameră înregistrează lumina, ci și a modului și a motivelor pentru care ochii noștri funcționează așa cum o fac. Abordarea unor astfel de întrebări poate dezvălui informații surprinzătoare despre percepția noastră zilnică asupra lumii – pe lângă faptul că ne face un fotograf mai bun.

INTRODUCERE

Ochii noștri sunt capabili să privească în jurul unei scene și să se adapteze dinamic în funcție de subiect, în timp ce aparatele foto captează o singură imagine fixă. Această trăsătură explică multe dintre avantajele noastre, înțelese în mod obișnuit, față de camerele de luat vederi. De exemplu, ochii noștri pot compensa în timp ce ne concentrăm asupra unor regiuni cu luminozitate variabilă, pot privi în jur pentru a cuprinde un unghi de vedere mai larg sau se pot concentra alternativ asupra unor obiecte aflate la diferite distanțe.

Cu toate acestea, rezultatul final este asemănător cu o cameră video – nu cu o cameră foto – care compilează instantanee relevante pentru a forma o imagine mentală. O privire rapidă aruncată de ochii noștri ar putea fi o comparație mai corectă, dar, în cele din urmă, unicitatea sistemului nostru vizual este inevitabilă, deoarece:

Ce vedem cu adevărat este reconstrucția obiectelor de către mintea noastră pe baza datelor furnizate de ochi – nu lumina reală primită de ochii noștri.

Sceptic? Cei mai mulți sunt – cel puțin inițial. Exemplele de mai jos arată situații în care mintea cuiva poate fi păcălită să vadă ceva diferit de ceea ce văd ochii:

Culoare falsă: Mutați mouse-ul pe colțul imaginii și priviți crucea centrală. Punctul care lipsește se va roti în jurul cercului, dar după un timp acest punct va părea a fi verde – chiar dacă de fapt nu există verde în imagine.

Mach Bands: Mutați mouse-ul pe și în afara imaginii. Fiecare dintre benzi va apărea ușor mai închisă sau mai deschisă în apropierea marginilor sale superioare și inferioare – chiar dacă fiecare este uniform gri.

Cu toate acestea, acest lucru nu ar trebui să ne descurajeze să ne comparăm ochii și aparatele de fotografiat! În multe condiții, o comparație corectă este încă posibilă, dar numai dacă luăm în considerare atât ceea ce vedem, cât și modul în care mintea noastră procesează aceste informații. Secțiunile următoare vor încerca să facă distincția între cele două, ori de câte ori este posibil.

VIEW DE DIFERENȚE

Acest tutorial grupează comparațiile în următoarele categorii vizuale:

1. Unghiul de vizualizare
2. Rezoluția & Detaliile
3. Sensibilitatea & Gama dinamică

Cele de mai sus sunt adesea înțelese ca fiind domeniile în care ochii noștri și aparatele foto diferă cel mai mult și sunt, de obicei, și cele în care există cel mai mare dezacord. Alte subiecte ar putea include profunzimea câmpului, viziunea stereo, balansul de alb și gama de culori, dar acestea nu vor fi în centrul acestui tutorial.

ANGUL DE VEDERE

În cazul aparatelor foto, acesta este determinat de distanța focală a obiectivului (împreună cu dimensiunea senzorului aparatului foto). De exemplu, un teleobiectiv are o distanță focală mai mare decât un obiectiv standard de portret și, prin urmare, cuprinde un unghi de vedere mai îngust:

Din păcate, ochii noștri nu sunt la fel de direcți. Deși ochiul uman are o distanță focală de aproximativ 22 mm, acest lucru este înșelător deoarece (i) partea din spate a ochilor noștri este curbată, (ii) periferia câmpului nostru vizual conține progresiv mai puține detalii decât centrul și (iii) scena pe care o percepem este rezultatul combinat al ambilor ochi.

Care ochi are în mod individual un unghi de vedere cuprins între 120-200°, în funcție de cât de strict se definesc obiectele ca fiind „văzute”. În mod similar, regiunea de suprapunere a celor doi ochi este de aproximativ 130° – sau aproape la fel de largă ca o lentilă fisheye. Cu toate acestea, din motive evolutive, viziunea noastră periferică extremă este utilă doar pentru detectarea mișcării și a obiectelor de mari dimensiuni (cum ar fi un leu care se năpustește asupra ta din lateral). În plus, un astfel de unghi larg ar apărea extrem de distorsionat și nenatural dacă ar fi capturat de o cameră foto.

Unghiul nostru de vedere central – aproximativ 40-60° – este cel care are cel mai mare impact asupra percepției noastre. Din punct de vedere subiectiv, acesta ar corespunde cu unghiul peste care ați putea să vă amintiți obiectele fără să vă mișcați ochii. Întâmplător, acest unghi este apropiat de cel al unui obiectiv cu distanța focală „normală” de 50 mm pe o cameră full frame (43 mm mai exact) sau de cel al unui obiectiv cu distanța focală de 27 mm pe o cameră cu un factor de crop de 1,6X. Deși acest lucru nu reproduce întregul unghi de vedere la care vedem, el corespunde bine cu ceea ce percepem ca având cel mai bun compromis între diferitele tipuri de distorsiune:

Un unghi de vedere prea larg și dimensiunile relative ale obiectelor sunt exagerate, în timp ce un unghi de vedere prea îngust înseamnă că obiectele au toate aproape aceeași dimensiune relativă și se pierde senzația de profunzime. De asemenea, unghiurile extrem de largi au tendința de a face ca obiectele din apropierea marginilor cadrului să pară întinse.

(dacă sunt captate de un obiectiv de cameră standard/rectiliniar)

Pe comparație, chiar dacă ochii noștri captează o imagine cu unghi larg distorsionată, o reconstruim pentru a forma o imagine mentală 3D aparent fără distorsiuni.

REZOLUȚIE & DETALII

Majoritatea aparatelor foto digitale actuale au între 5 și 20 de megapixeli, ceea ce este adesea citat ca fiind cu mult sub nivelul propriului nostru sistem vizual. Această afirmație se bazează pe faptul că, la o vedere de 20/20, ochiul uman este capabil să rezolve echivalentul unei camere de 52 de megapixeli (presupunând un unghi de vizualizare de 60°).

Dar, astfel de calcule sunt înșelătoare. Doar vederea noastră centrală este de 20/20, astfel încât niciodată nu rezolvăm de fapt atât de multe detalii dintr-o singură privire. Departe de centru, capacitatea noastră vizuală scade dramatic, astfel încât, la doar 20° în afara centrului, ochii noștri rezolvă doar o zecime la fel de multe detalii. La periferie, detectăm doar contrastul la scară mare și culoarea minimă:

Ținând cont de cele de mai sus, o singură privire a ochilor noștri este, prin urmare, capabilă să perceapă doar detalii comparabile cu cele ale unui aparat foto de 5-15 megapixeli (în funcție de vederea fiecăruia). Cu toate acestea, mintea noastră nu reține, de fapt, imaginile pixel cu pixel; în schimb, înregistrează texturi, culori și contraste memorabile, imagine cu imagine.

Pentru a asambla o imagine mentală detaliată, ochii noștri se concentrează, prin urmare, asupra mai multor regiuni de interes într-o succesiune rapidă. Acest lucru ne pictează efectiv percepția:

Rezultatul final este o imagine mentală ale cărei detalii au fost efectiv prioritizate pe baza interesului. Acest lucru are o implicație importantă, dar adesea trecută cu vederea pentru fotografi: chiar dacă o fotografie se apropie de limitele tehnice ale detaliilor aparatului foto, aceste detalii nu vor conta în cele din urmă prea mult dacă imaginea în sine nu este memorabilă.

Alte diferențe importante cu modul în care ochii noștri rezolvă detaliile includ:

Asimetria. Fiecare ochi este mai capabil să perceapă detalii sub linia noastră vizuală decât deasupra, iar vederea periferică a acestora este, de asemenea, mult mai sensibilă în direcții îndepărtate de nas decât spre el. Aparatele de fotografiat înregistrează imagini aproape perfect simetrice.

Vederea în lumină slabă. În condiții de lumină extrem de slabă, cum ar fi la lumina lunii sau a stelelor, ochii noștri încep de fapt să vadă în monocromie. În astfel de situații, viziunea noastră centrală începe, de asemenea, să descrie mai puține detalii decât în afara centrului. Mulți astrofotografi sunt conștienți de acest lucru și îl folosesc în avantajul lor, privind fix în partea laterală a unei stele slabe, dacă doresc să o poată vedea cu ochii lor neasistate.

Subtile gradații. Adesea se acordă prea multă atenție celor mai fine detalii rezolvabile, dar și gradațiile subtile de tonuri sunt de asemenea importante – și se întâmplă să fie locul în care ochii noștri și aparatele foto diferă cel mai mult. Cu un aparat foto, detaliile mărite sunt întotdeauna mai ușor de rezolvat – dar, în mod contraintuitiv, detaliile mărite ar putea deveni de fapt mai puțin vizibile pentru ochii noștri. În exemplul de mai jos, ambele imagini conțin o textură cu același nivel de contrast, dar aceasta nu este vizibilă în imaginea din dreapta deoarece textura a fost mărită.

SENSITIVITATE &RANGATA DINAMICĂ

RANGATA DINAMICĂ* este un domeniu în care ochiul este adesea considerat ca având un avantaj uriaș. Dacă ar fi să luăm în considerare situațiile în care pupila noastră se deschide și se închide pentru diferite regiuni de luminozitate, atunci da, ochii noștri depășesc cu mult capacitățile unei singure imagini de cameră (și pot avea o gamă care depășește 24 de diafragme). Cu toate acestea, în astfel de situații, ochiul nostru se ajustează în mod dinamic ca o cameră video, astfel încât, fără îndoială, aceasta nu este o comparație corectă.

Dacă ar fi să luăm în considerare, în schimb, intervalul dinamic instantaneu al ochiului nostru (în care deschiderea pupilei noastre este neschimbată), atunci camerele foto se descurcă mult mai bine. Acest lucru ar fi similar cu a ne uita la o regiune dintr-o scenă, lăsând ochii să se adapteze și fără să ne uităm în altă parte. În acest caz, cei mai mulți estimează că ochii noștri pot vedea undeva între 10 și 14 diafragme de gamă dinamică, ceea ce depășește cu siguranță majoritatea aparatelor foto compacte (5-7 diafragme), dar este surprinzător de asemănătoare cu cea a aparatelor foto digitale SLR (8-11 diafragme).

Pe de altă parte, gama dinamică a ochiului nostru depinde, de asemenea, de luminozitate și de contrastul subiectului, astfel încât cele de mai sus se aplică numai în condiții tipice de lumină naturală. În cazul vizionării stelelor în condiții de lumină slabă, ochii noștri se pot apropia de o gamă dinamică instantanee și mai mare, de exemplu.

*Cuantificarea gamei dinamice. Unitatea cea mai frecvent utilizată pentru măsurarea gamei dinamice în fotografie este diafragma f, așa că ne vom limita la aceasta aici. Aceasta descrie raportul dintre cele mai luminoase și cele mai întunecate regiuni înregistrabile ale unei scene, în puteri de doi. O scenă cu o gamă dinamică de 3 diafragme f are, prin urmare, un alb care este de 8 ori mai luminos decât negrul său (deoarece 23 = 2x2x2x2 = 8).

Fotografiile din stânga (chibrituri) și din dreapta (cerul de noapte) de lazlo și, respectiv, dcysurfer.

Sensibilitate. Aceasta este o altă caracteristică vizuală importantă și descrie capacitatea de a rezolva subiecte foarte slabe sau în mișcare rapidă. În timpul luminii puternice, aparatele de fotografiat moderne sunt mai bune la rezolvarea subiectelor care se mișcă rapid, așa cum este exemplificat de fotografiile de mare viteză cu aspect neobișnuit. Acest lucru este adesea posibil datorită vitezelor ISO ale aparatului de fotografiat care depășesc 3200; se crede chiar că ISO-ul echivalent al luminii de zi pentru ochiul uman este chiar mai mic de 1.

Cu toate acestea, în condiții de lumină slabă, ochii noștri devin mult mai sensibili (presupunând că îi lăsăm să se adapteze timp de 30+ minute). Astrofotografii estimează adesea acest lucru ca fiind aproape de ISO 500-1000; încă nu la fel de mare ca în cazul camerelor digitale, dar aproape. Pe de altă parte, aparatele de fotografiat au avantajul de a putea face expuneri mai lungi pentru a scoate în evidență chiar și obiectele mai slabe, în timp ce ochii noștri nu văd detalii suplimentare după ce se holbează la ceva mai mult de aproximativ 10-15 secunde.

CONCLUZII & LECTURI ULTERIOARE

Omul ar putea susține că dacă un aparat de fotografiat este capabil să bată ochiul uman este lipsit de importanță, deoarece aparatele de fotografiat necesită un standard diferit: trebuie să realizeze imprimări cu aspect realist. O fotografie imprimată nu știe pe ce regiuni se va concentra ochiul, așa că fiecare porțiune a unei scene ar trebui să conțină detalii maxime – în cazul în care acolo ne vom concentra. Acest lucru este valabil mai ales pentru printurile mari sau privite de aproape. Cu toate acestea, se poate susține, de asemenea, că este totuși util să punem capacitățile unui aparat foto în context.

În general, majoritatea avantajelor sistemului nostru vizual provin din faptul că mintea noastră este capabilă să interpreteze în mod inteligent informațiile provenite de la ochii noștri, în timp ce cu un aparat foto, tot ce avem este imaginea brută. Chiar și așa, camerele digitale actuale se descurcă surprinzător de bine și ne depășesc proprii noștri ochi pentru mai multe capacități vizuale. Adevăratul câștigător este fotograful care este capabil să asambleze în mod inteligent mai multe imagini ale camerei – depășind astfel chiar și propria noastră imagine mentală.

Vă rugăm să consultați următoarele pentru lecturi suplimentare pe această temă:

• High Dynamic Range. Cum se poate extinde gama dinamică a aparatelor foto digitale folosind expuneri multiple. Rezultatele pot depăși chiar și ochiul uman.
• Filtre de densitate neutră graduată (GND). O tehnică de îmbunătățire a aspectului scenelor cu contrast ridicat, similară cu modul în care ne formăm imaginea mentală.
• Photo Stitching Panorame digitale. O discuție generală despre utilizarea mai multor fotografii pentru a îmbunătăți unghiul de vedere.

.