رفتن به نوشته‌ها

مقایسه چشم با دوربین عکاسی

در این نوشته عملکرد چشم انسان و دوربین عکاسی با هم مقایسه شده اند. بر گرفته شده از سایت Cambridgeincolor

چشم

چشمان ما قادر هستند تا به یک صحنه بنگرند و در همان حال بر اساس موضوع در حال رویت، خود را تنظیم کنند. این در حالی است که دوربین عکاسی تنها یک نمای مشخص را ثبت می‌کند. این ویژگی چشم انسان عامل بسیاری از برتری‌هایی است که ما از چشم خود نسبت به دوربین عکاسی می‌شناسیم. به عنوان مثال چشمان ما قادرند میزان روشنایی تصویر را بر اساس سوژه‌های مختلف که بر آن فوکوس کرده‌ایم جبران کنند، می‌توانند به اطراف بچرخند و به این طریق زاویه دید را افزایش دهند و یا به صورت پیاپی بر سوژه‌هایی با فواصل مختلف فوکوس کنند. فرآیند دیدن بوسیله چشم بیشتر به یک دوربین فیلمبرداری شبیه است به این معنا که مغز تصاویر مرتبط به یکدیگر را به منظوراستخراج یک تصویر نهایی پردازش می‌کند. در مجموع می‌توان گفت که سیستم بینایی انسان به دلیل زیر بی‌نظیر است:

آنچه که ما می‌بینیم در واقع تصویری است بازسازی شده توسط ذهن بر اساس ورودی‌هایی که توسط چشم تامین شده است و این تصویر دقیقا نتیجه نور رسیده به چشم‌ها نیست.

بررسی تفاوت‌ها

در این مقاله به سه تفاوت میان دوربین و چشم انسان می‌پردازیم:

  1. زاویه دید
  2. رزولوشن و جزئیات تصویر
  3. رنج دینامیکی

این سه مورد در واقع موضوعاتی هستند که بیشرین تفاوت میان چشم و دوربین را می‌توان در آن‌ها جست. هرچند موضوعات دیگری نیز هستند مانند عمق میدان، تراز سفیدی و فضای رنگ که در این مقاله مورد بحث قرار نمی‌گیرند.

زاویه دید

در دوربین این پارامتر توسط فاصله کانونی لنز (همچنین اندازه سنسور دوربین) تعیین می‌شود. به عنوان مثال یک لنز تله فاصله کانونی بزرگتری داشته و بنابراین دارای زاویه دید تنگ‌تری در مقایسه با یک لنز پرتره استاندارد می‌باشد. شکل زیر نحوه تاثیر فاصله کانونی را بر زاویه دید به سادگی نشان می‌دهد.

واید و تله

متاسفانه در مورد چشم نمی‌توان به این راحتی اظهار نظر کرد. با وجود اینکه چشمان ما دارای فاصله کانونی حدود 22 میلیمتری هستند اما باید توجه کرد که (1) شبکیه یعنی محل تصویر در چشم کروی بوده و انحنا دارد، (2) نواحی کناری میدان دید ما نسبت به مرکز دارای توانایی ثبت جزئیات کمتری است و (3) تصویری که می‌بینیم نتیجه ترکیب دید هر دو چشم است.

بسته به اینکه دیدن سوژه توسط چشم را چگونه تعریف کنیم، هر چشم به تنهایی دارای زاویه دیدی از 120 تا 200 درجه می‌باشد. در دید با دو چشم، ناحیه مشترک میان هر دو چشم حدود 130 درجه است که معادل زاویه دید یک لنز فیش آی است. به دلایل تکاملی، دید کناری تنها برای حس کردن حرکت و دیدن اشیا بزرگ کاربرد دارد. اگر قرار باشد زاویه دید چشم را (130 درجه) در یک دوربین به دست بیاوریم تصویر به شدت تغییر شکل یافته و غیرطبیعی می‌گردد.

زاویه دید چشم

ناحیه مرکزی دید چشم که حدود 40 تا 60 درجه است، بیشترین تاثیر را در شناخت و درک ما از سوژه دارد. این ناحیه محلی است که در آن می‌توانیم اشیا را بدون حرکت دادن چشمان به خاطر آورده و شناسایی کنیم. این زاویه دید تقریبا مشابه یک لنز 50 میلیمتری نرمال (مقدار دقیق آن 43 میلیمتر است) بر روی یک دوربین فول فریم است. گرچه این لنز تمام زاویه دیدی که چشمان ما می‌بینند را ایجاد نمی‌کند، اما به لحاظ میزان تغییر شکل تصویر، تصویری مشابه آنچه چشم می‌بیند را بر روی سنسور دوربین ثبت می‌کند.

همانطور که می‌دانیم در یک لنز با زاویه دید بزرگ (واید) نسبت اندازه ظاهری اشیا به صورت اغراق آمیزی در می‌آید. از طرف دیگر در یک لنز با زاویه دید تنگ‌تر (لنز تله) اشیا دارای اندازه ظاهری برابر با هم می‌گردند و بنابراین حس عمق از تصویر گرفته می‌شود. (برای فهم این مطلب به شکل زیر مراجعه کنید. دقت کنید که اندازه واقعی هر دو میله یکسان است اما اندازه ظاهری آن‌ها بسته به فاصله کانونی لنز متفاوت است)

5

4

در مقایسه می‌توان گفت با وجود اینکه چشمان ما تصویری تغییر شکل یافته را ثبت می‌کنند اما ذهن این تصویر را به صورت یک تصویر بدون تغییر شکل تفسیر می‌کند.

رزولوشن و جزئیات تصویر

بیشتر دوربین‌های دیجیتال دارای رزولوشن 5 تا 20 مگاپیکسل هستند که گفته می‌شود در برابر سیستم بینایی ما بسیار کمتر است. علت این است که در دید 20/20 (چشم سالم) با فرض زاویه دید 60 درجه‌ای، چشم می‌تواند معادل 52 مگاپیکسل را تفکیک کند.

این محاسبات تا حدودی گمراه کننده هستند. تنها دید مرکزی ما دارای دید 20/20 است و بنابراین نمی‌توانیم با یک نگاه این مقدار جزئیات را تشخیص دهیم. با دور شدن از مرکز تصویر توانایی بینایی ما به شدت کاهش می‌یابد. به گونه‌ای که در تنها 20 درجه خارج از مرکز، چشمان تنها می‌توانند یک دهم جزئیات را در مقایسه با مرکز تشخیص دهند. در لبه تصویر نیز ما تنها قادر به تشخیص اجسام بزرگ با کنتراست بالا با اشباع رنگی کم هستیم. شکل زیر نمایشی است از آنچه ما توسط چشمانمان می‌بینیم.

چشم انسان

با احتساب واقعیت فوق ما در یک نگاه توسط چشمانمان (بسته به قدرت بینایی) قادر به تشخیص جزئیاتی معادل یک دوربین 5 تا 15 مگاپیکسل هستیم. علاوه بر این ذهن ما تصویر را پیکسل به پیکسل به خاطر نمی‌سپارد و تنها بافت‌ها، رنگ و کنتراست تصویر را ثبت می‌کند.

به منظور تشکیل تصویر در ذهن، چشمان ما به صورت متوالی و با سرعت بالا بر روی چند ناحیه مورد توجه فوکوس می‌کنند. این عمل در نهایت سبب ادراک ما از تصویری که در حال مشاهده آن هستیم می‌گردد. شکل زیر این موضوع را نشان می‌دهد.

دید چشم

تفاوت‌های دیگر چشمان ما در ثبت جزئیات عبارتند از:

عدم تقارن: هر چشم جزئیات بیشتری در زیر خط بینایی نسبت به بالای آن تشخیص می‌دهد. همچنین دید جانبی در جهاتی که از بینی دورتر باشد حساسیت بیشتری دارد. این در حالی است که دوربین تقریبا در تمام جهات تصویر یکسانی ثبت می‌کند.

دید شب: در زمان دید با نور بسیار کم مثلا زیر نور ماه، چشمان ما تنها به صورت تکفام قادر به دیدن هستند. تحت این شرایط دید مرکزی به نسبت دید جانبی جزئیات کمتری ثبت می‌کند. باید توجه کرد که در شرایط دید با نور کم چشمان ما از سلول‌های متفاوتی در شبکیه برای انتقال تصویر به مغز استفاده می‌کنند.

رنج دینامیکی

تعریف دقیق رنج دینامیکی به وسیله مورد بررسی بستگی دارد. به عنوان مثال رنج دینامیکی یک چاپگر جوهر افشان اختلاف میان روشن‌ترین و تاریک‌ترین نقاط موجود در تصویر نهایی می‌باشد. در این حالت از آنجا که سفیدترین نقطه در واقع محلی است که در آن جا جوهری بر روی کاغذ پاشیده نشده است، پس رنج دینامیکی یک چاپگر از یک سو توسط کاغذ و از سمت دیگر توسط کارتریج آن تعیین می‌شود.  اما رنج دینامیکی وسایل ثبت تصویر مانند چشم عبارتست از حداکثر اختلاف قابل درک در روشنایی میان روشن‌ترین و تاریک‌ترین نقطه تصویر قبل از اینکه آن نقاط کاملا سفید و یا کاملا سیاه شوند. رنج دینامیکی پارامتری است که چشمان ما در آن برتری بزرگی دارند. اگر شرایطی را در نظر بگیریم که در آن مردمک چشمان ما برای دیدن مناطق تاریک و روشن باز و بسته می‌شود، در اینصورت چشمان ما دارای رنج دینامیکی معادل 24 استاپ هستند. منظور از این جمله این است که اگر ما یکبار در مثلا یک زیرزمین کاملا تاریک قرار بگیریم و یکبار دیگر در زیر تابش مستقیم آفتاب باشیم، فاصله میان روشنترین تا تاریکترین نقاط قابل درک برابر 24 استاپ یعنی 2 به توان 24 برابر می‌باشد. اما در این حالت چشم‌ها مانند دوربین فیلمبرداری با تغییر قطر مردمک در حال تنظیم کردن خود هستند و بنابراین مقایسه آن با دوربین عکاسی صحیح نیست. شکل زیر تاثیر باز و بسته شدن مردمک را در تغییر میزان نور رسیده به چشم نشان می‌دهد.

رنج دینامیکی

اما اگر زمانی را در نظر بگیریم که قطر مردمک ثابت است و در این حالت نسبت روشنایی نقاط روشن به تاریک را حساب کنیم، طبق پیش‌بینی‌های صورت گرفته در این حالت چشمان ما قادرند بین 10 تا 14 استاپ را بدون از دست رفتن جزئیات تصویر ثبت کنند. این رنج دینامیکی از دوربین‌های کامپکت (5 تا 7 استاپ) بیشتر و تقریبا برابر با رنج دینامیکی دوربین‌های پیشرفته SLR (بین 8 تا 11 استاپ) می‌باشد. باید توجه کرد که رنج دینامیکی چشمان مابه مقدار روشنایی کلی تصویر در حال رویت نیز وابسته است. به این معنا که در دیدن زیر نور ماه (دید شب) رنج دینامیکی چشم افزایش می‌یابد.

به طور کلی می‌توان گفت که بیشتر مزیت‌های سیستم بینایی ما از این حقیقت سرچشمه می‌گیرد که ذهن ما توانایی دارد تا اطلاعات رسیده از چشمان را به صورت هوشمندانه تفسیر نماید. این در حالی است که در دوربین فقط یک عکس خام موجود است. با این وجود، دوربین‌های عکاسی امروزی در موارد بسیاری از زمینه‌های ثبت تصویر از چشمان ما پیشی می‌گیرند. برنده حقیقی عکاسی است که بتواند تصاویر مختلف از دوربین عکاسی را به صورتی هوشمندانه ترکیب نماید و به این ترتیب بتواند حتی در مقابسه با تصویر موجود در ذهن نیز تصویر بهتری ارائه دهد.

منتشر شده در عکاسی

اولین باشید که نظر می دهید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Free Web Hosting