TELECAMERE vs. L'OCCHIO UMANO

Perché non posso semplicemente puntare la fotocamera verso ciò che vedo e registrarlo? È una domanda apparentemente semplice. È anche una delle risposte più complicate e richiede di approfondire non solo il modo in cui una fotocamera registra la luce, ma anche come e perché i nostri occhi funzionano in quel modo. Affrontare tali domande può rivelare intuizioni sorprendenti sulla nostra percezione quotidiana del mondo, oltre a rendere uno un fotografo migliore.

VS.

INTRODUZIONE

I nostri occhi sono in grado di guardare intorno a una scena e regolare dinamicamente in base al soggetto, mentre le fotocamere catturano una singola immagine fissa. Questa caratteristica spiega molti dei nostri vantaggi comunemente conosciuti rispetto alle fotocamere. Ad esempio, i nostri occhi possono compensare quando ci concentriamo su regioni di luminosità variabile, possono guardarsi intorno per comprendere un angolo di campo più ampio o possono alternativamente mettere a fuoco oggetti a una varietà di distanze.

Tuttavia, il risultato finale è simile a una videocamera, non a una fotocamera, che compila istantanee rilevanti per formare un'immagine mentale. Una rapida occhiata ai nostri occhi potrebbe essere un confronto più equo, ma in definitiva l'unicità del nostro sistema visivo è inevitabile perché:

Quello che vediamo veramente è la ricostruzione degli oggetti da parte della nostra mente basata sull'input fornito dagli occhi, non sulla luce effettiva ricevuta dai nostri occhi .

Scettico? La maggior parte lo sono, almeno inizialmente. Gli esempi seguenti mostrano situazioni in cui la propria mente può essere indotta con l'inganno a vedere qualcosa di diverso dai propri occhi:

Falsi colori Mach Band

Falsi colori :Sposta il mouse sull'angolo dell'immagine e fissa la croce centrale. Il punto mancante ruoterà attorno al cerchio, ma dopo un po' questo punto apparirà verde, anche se nell'immagine non è effettivamente presente alcun verde.

Fasce Mach :sposta il mouse all'interno e all'esterno dell'immagine. Ciascuna delle bande apparirà leggermente più scura o più chiara vicino ai bordi superiore e inferiore, anche se ciascuna è uniformemente grigia.

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

PANORAMICA DELLE DIFFERENZE

Questo tutorial raggruppa i confronti nelle seguenti categorie visive:

1. Angolo di campo
2. Risoluzione e dettagli
3. Sensibilità e gamma dinamica

Quanto sopra è spesso inteso come il punto in cui i nostri occhi e le nostre telecamere differiscono di più e di solito sono anche il punto in cui c'è il maggior disaccordo. Altri argomenti potrebbero includere profondità di campo, visione stereo, bilanciamento del bianco e gamma cromatica, ma questi non saranno l'obiettivo di questo tutorial.

1. ANGOLO DI VISIONE

Con le fotocamere, questo è determinato dalla lunghezza focale dell'obiettivo (insieme alla dimensione del sensore della fotocamera). Ad esempio, un teleobiettivo ha una lunghezza focale maggiore rispetto a un obiettivo per ritratti standard e quindi comprende un angolo di campo più ristretto:

Purtroppo i nostri occhi non sono così diretti. Sebbene l'occhio umano abbia una lunghezza focale di circa 22 mm, ciò 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) il la scena che percepiamo è il risultato combinato di entrambi gli occhi.

Ogni occhio individualmente ha un angolo di visione compreso tra 120 e 200°, a seconda di quanto rigorosamente si definiscano gli oggetti come "visti". Allo stesso modo, la regione di sovrapposizione del doppio occhio è di circa 130°, o quasi quanto un obiettivo fisheye. Tuttavia, per ragioni evolutive, la nostra visione periferica estrema è utile solo per rilevare il movimento e oggetti di grandi dimensioni (come un leone che si avventa dal tuo fianco). Inoltre, un tale grandangolo sembrerebbe molto distorto e innaturale se fosse catturato da una fotocamera.

Occhio sinistro	Sovrapposizione a doppio occhio	Occhio destro

Il nostro angolo di visuale centrale, intorno ai 40-60°, è ciò che influisce maggiormente sulla nostra percezione. Soggettivamente, questo corrisponderebbe all'angolo su cui potresti richiamare gli oggetti senza muovere gli occhi. Per inciso, questo è vicino a un obiettivo con lunghezza focale "normale" di 50 mm su una fotocamera full frame (43 mm per la precisione) o una lunghezza focale di 27 mm su una fotocamera con un fattore di ritaglio 1,6X. Sebbene questo non riproduca l'intero angolo di campo da cui vediamo, lo fa corrispondono bene a ciò che percepiamo come il miglior compromesso tra diversi tipi di distorsione:

Obiettivo grandangolare
(gli oggetti hanno dimensioni molto diverse) Teleobiettivo
(gli oggetti hanno dimensioni simili)

Un angolo di campo troppo ampio e le dimensioni relative degli oggetti sono esagerati, mentre un angolo di campo troppo stretto significa che gli oggetti hanno tutti quasi le stesse dimensioni relative e si perde il senso della profondità. Angoli estremamente ampi tendono anche a far apparire allungati gli oggetti vicino ai bordi dell'inquadratura.

(se catturato da un obiettivo per fotocamera standard/rettilineo)

In confronto, anche se i nostri occhi catturano un'immagine grandangolare distorta, la ricostruiamo per formare un'immagine mentale 3D apparentemente priva di distorsioni.

2. RISOLUZIONE E DETTAGLI

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

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

Rappresentazione qualitativa dei dettagli visivi utilizzando un solo sguardo degli occhi.

Tenendo conto di quanto sopra, un solo sguardo dei nostri occhi è quindi in grado di percepire solo dettagli paragonabili a una fotocamera da 5-15 megapixel (a seconda della vista). Tuttavia, la nostra mente in realtà non ricorda le immagini pixel per pixel; registra invece texture, colore e contrasto 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 il cui dettaglio è stato effettivamente prioritario in base all'interesse. Questo ha un'implicazione importante ma spesso trascurata per i fotografi:anche se una fotografia si avvicina ai limiti tecnici dei dettagli della fotocamera, tali dettagli alla fine non contano molto se le immagini stesse non sono memorabili.

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

Asimmetria . Ogni occhio è più capace di percepire i dettagli al di sotto della nostra linea di vista che al di sopra, e la loro visione periferica è anche molto più sensibile nelle direzioni lontane dal naso che verso di esso. Le fotocamere registrano le immagini in modo quasi perfettamente simmetrico.

Visualizzazione in condizioni di scarsa illuminazione . In condizioni di luce estremamente scarsa, come al chiaro di luna o di stelle, i nostri occhi iniziano effettivamente a vedere in bianco e nero. In tali situazioni, la nostra visione centrale inizia anche a rappresentare meno dettagli che semplicemente decentrati. Molti astrofotografi ne sono consapevoli e lo usano a loro vantaggio fissando solo il lato di una stella fioca se vogliono poterla vedere con i loro occhi non assistiti.

Sottili gradazioni . Spesso viene prestata troppa attenzione ai minimi dettagli risolvibili, ma anche le sottili gradazioni tonali sono importanti e capita che siano i punti in cui i nostri occhi e le nostre fotocamere differiscono maggiormente. Con una fotocamera, i dettagli ingranditi sono sempre più facili da risolvere, ma controintuitivamente, i dettagli ingranditi potrebbero effettivamente diventare meno visibili ai nostri occhi. Nell'esempio seguente, entrambe le immagini contengono texture con la stessa quantità di contrasto, ma questo non è visibile nell'immagine a destra perché la texture è stata ingrandita.

Texture fine
(appena visibile)→
Ingrandito 16X Texture grossolana
(non più visibile)

3. SENSIBILITA' E GAMMA DINAMICA

La gamma dinamica* è un'area in cui l'occhio è spesso considerato un vantaggio enorme. 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 di una singola immagine della fotocamera (e possono avere una gamma superiore a 24 f-stop). Tuttavia, in tali situazioni il nostro occhio si sta adattando dinamicamente come una videocamera, quindi questo probabilmente non è un confronto equo.

L'occhio si concentra sullo sfondo	Occhio si concentra in primo piano	La nostra immagine mentale

Se dovessimo invece considerare la gamma dinamica istantanea del nostro occhio (dove l'apertura della nostra pupilla è invariata), le fotocamere se la cavano molto meglio. Sarebbe simile a guardare una regione all'interno di una scena, lasciare che i nostri occhi si adattino e non guardare da nessun'altra parte. In tal caso, la maggior parte stima che i nostri occhi possano vedere ovunque da 10-14 f-stop di gamma dinamica, che supera decisamente la maggior parte delle fotocamere compatte (5-7 stop), ma è sorprendentemente simile a quella delle fotocamere SLR digitali (8-11 si ferma).

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 condizioni di luce diurne tipiche. Con la visione delle stelle in condizioni di scarsa illuminazione, ad esempio, i nostri occhi possono avvicinarsi a una gamma dinamica istantanea ancora più elevata.

*Quantificazione della gamma dinamica . L'unità più comunemente usata per misurare la gamma dinamica in fotografia è l'f-stop, quindi ci limiteremo a questo qui. Questo descrive il rapporto tra le regioni registrabili più chiare e più scure di una scena, in potenze 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 2 =2x2x2 =8).

Foto a sinistra (fiammiferi) ea destra (cielo notturno) rispettivamente di lazlo e dcysurfer.

Sensibilità . Questa è un'altra importante caratteristica visiva e descrive la capacità di risolvere soggetti molto deboli o in rapido movimento. In condizioni di luce intensa, le fotocamere moderne sono più brave a risolvere soggetti in rapido movimento, come esemplificato dalla fotografia ad alta velocità dall'aspetto insolito. Ciò è spesso reso possibile da velocità ISO della fotocamera superiori a 3200; si ritiene che l'equivalente ISO di luce diurna per l'occhio umano sia pari a 1.

Tuttavia, in condizioni di scarsa illuminazione, i nostri occhi diventano molto più sensibili (supponendo che li lasciamo regolare per oltre 30 minuti). Gli astrofotografi spesso stimano che si avvicini a ISO 500-1000; ancora non alto come le fotocamere digitali, ma vicino. D'altra parte, le fotocamere hanno il vantaggio di poter effettuare esposizioni più lunghe per mettere in risalto gli oggetti anche più deboli, mentre i nostri occhi non vedono dettagli aggiuntivi dopo aver fissato qualcosa per più di 10-15 secondi circa.

CONCLUSIONI E ULTERIORI LETTURE

Si potrebbe obiettare che se una fotocamera è in grado di battere l'occhio umano è irrilevante, perché le fotocamere richiedono uno standard diverso:devono realizzare stampe dall'aspetto realistico. Una fotografia stampata non sa su quali regioni si concentrerà l'occhio, quindi ogni porzione di una scena dovrebbe contenere il massimo dei dettagli, nel caso in cui sia lì che ci concentreremo. Ciò è particolarmente vero per le stampe grandi o da vicino. Tuttavia, si potrebbe anche sostenere che è comunque utile contestualizzare le capacità di una fotocamera.

Nel complesso, la maggior parte dei vantaggi del nostro sistema visivo deriva dal fatto che la nostra mente è in grado di interpretare in modo intelligente le informazioni dai nostri occhi, mentre con una fotocamera tutto ciò che abbiamo è l'immagine grezza. Anche così, le attuali fotocamere digitali funzionano 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 fotocamera, superando così anche la nostra stessa immagine mentale.

Si prega di vedere quanto segue per ulteriori letture su questo argomento:

• Gamma dinamica elevata. Come estendere la gamma dinamica delle fotocamere digitali utilizzando esposizioni multiple. I risultati possono anche superare l'occhio umano.
• Filtri a densità neutra graduata (GND). Una tecnica per migliorare l'aspetto di scene ad alto contrasto in modo simile a come formiamo la nostra immagine mentale.
• Foto panoramiche digitali di cucitura. Una discussione generale sull'utilizzo di più foto per migliorare l'angolo di campo.