شباهت و تفاوت های چشم انسان با دوربین عکاسی

دوربین عکاسی در فوکوس کردن بر تصاویر و تنظیم روشنایی با چشم انسان یکسان هستند ولی در مورد حساسیت و فوکوس لنز و سرعت دیافراگم با یکدیگر تفاوت دارند.

برای درک بهتر این موضوع اجازه دهید با مقایسه چشم و دوربین و بررسی شباهت ها و تفاوت های بین چشم انسان و دوربین‌های عکاسی شروع کنیم.

چشم انسان و لنز دوربین هر دو بر یک تصویر وارونه و در یک سطح حساس، فوکس یا تمرکز می‌کنند. در مورد دوربین، فوکوس روی یک فیلم یا یک سنسور انجام می‌شود و در چشم انسان، سطح حساس به نور، شبکیه است که در مردمک قرار دارد.

چشم و دوربین هر دو قادرند میزان نور ورودی را کنترل و تنظیم کنند. در دوربین، توسط کنترل دهانه لنز انجام و در چشم این عمل با بزرگ و کوچ شدن عنبیه صورت می پذیرد.

به‌طور خلاصه، چشم انسان بصورت موضوعی تصویر می‌گیرد. این بدین معنا است که چشم انسان با مغز انسان کار می‌کند و تصاویر را براساس درک نسبت به موضوع یا اشیاء مختلف خلق می‌کند. چشم انسان تنظیم فوکوس یا تمرکز را به کمک ایجاد خمیدگی و تنظیم مقدار نور ورودی و هدایت آن به لنز مردمک چشم و نهایتا تبدیل تصاویر(نور) به سیگنال های قابل انتقال و پردازش توسط مغز، انجام می‌دهد.

از این به بعد باقی امور توسط مغز انجام می‌شود، مغز انسان به‌طور مداوم میزان رنگ را براساس نور محتوا تنظیم می‌کند. به عبارت دیگر چشم انسان می‌داند چه چیز را باید قرمز، سفید یا سیاه و غیره ببیند.

اما جریان در دوربین‌های عکاسی متفاوت است، دوربین‌های عکاسی یک وسیله اندازه گیری مطلق هستند. دوربین نور برخورد کرده به سنسور را اندازه گیری می‌کند اما سنسور هوشمند نیست. به‌عنوان مثال: سیگنال ذخیره شده برای رسیدن به دمای خاص رنگ و روشنایی نور منظره، باید تنظیم شود.

در دوربین، لنز به جلو و عقب حرکت می‌کند و بدین ترتیب فاصله اش تا فیلم کم و زیاد می‌شود تا فوکوس انجام شود. ولی در چشم لنز با خمیده شدن و تغییر شکل فوکوس می‌کند. ماهیچه های چشم تغییر شکل لنز چشم را اعمال می‌کنند.

سرتاسر سطح فیلم دوربین حساسیت یکسانی نسبت به نور دارد ولی شبکیه چشم این گونه نیست. چشم انسان علاوه بر قدرت و کیفیت بسیار بالا در گرفتن تصاویر، حساسیت بسیار بالاتری نسبت به دوربین‌های عکاسی معمولی در محیط تاریک یا نور بسیار کم دارد.

در برخی از شرایط نوری، دوربین‌های عکاسی معمولی نمی‌توانند تصاویر را به‌راحتی ضبط کنند و تصویر مات و تیره شده یا با نویز زیاد ذخیره می‌شود. بعنوان مثال چشم انسان به خوبی یک سلول را توسط میکروسکپ و با نور محیطی کم مشاهده می‌کند ولی دوربین‌های عکاسی معمولی به سختی می‌توانند چنین تصویری را ضبط کنند. دلیل اصلی آن نیز میزان کم نوری است که وارد چشم یا دوربین می‌شود.

در ادامه بصورت مختصر اعضاء مختلف چشم انسان با موارد مشابه در دوربین‌های عکاس مقایسه و بررسی می‌کنیم.

1. رفتار قرنیه (Cornea) چشم انسان بسیار شبیه به قسمت جلوی لنز دوربین است. قرنیه به همراه لنز که پشت عنبیه (Iris) قرار دارد عضوهای درگیر در عمل فوکوس را تشکیل می‌دهند. قرنیه طیف های پراکنده و عریض نور را دریافت کرده و آن‌ها را به داخل مردمک چشم (Pupil) تغییر مسیر می‌دهد و سپس به قسمت میانی و شبکیه رنگی هدایت می‌کند.

۲. عنبیه و مردمک چشم شبیه دهانه دوربین عمل می‌کنند. عنبیه ماهیچه ای است که وقتی منقبض می‌شود تمام سطح لنز به جز قسمت میانی را می پوشاند تا میزان نور ورودی به چشم را کنترل کرده و به خوبی در بازه عریض، زاویه دید وسیع و نور کم و زیاد کار کند.

۳. در نهایت، شبکیه یک سطح حساس است که شبیه به سنسور تصویر در دوربین‌های دیجیتال عمل می‌کند. شبکیه دارای تعداد زیادی عصب حساس به نور است که قادرند پرتوهای نور را به سیگنال های قابل فهم مغز تبدیل کنند. این سیگنال ها ازطریق اعصاب به مغز منتقل شده و در آنجا به تصویر تبدیل می‌شوند. به نظر می‌رسد بدلیل دریافت، درک و ارسال سیگنال ها به مغز شبکیه چشم مهم‌ترین عضو چشم باشد. شبکیه مانند فیلم در دوربین است اگر تمام اعضا یا قسمت های دوربین خوب کار کنند ولی فیلم یا شبکیه خوب نباشد تصویر خوبی نخواهیم داشت.

خواندن مقاله را در صفحه بعدی ادامه دهید تا تفاوت های چشم انسان با دوربین عکاسی را در ISO و سرعت دیافراگم (Shutter Speed) مشاهده کنید.

ISO عددی است که حساسیت نور در سنسور تصویر را مشخص می‌کند. ISO براساس عدد محاسبه می‌شود مانند (100, 200, 400, 800 یا غیره) بعضی اوقات این اعداد، عدد ISO یا سرعت فیلم خوانده می‌شوند. هرچه ISO بالاتر باشد حساسیت نیز بیشتر است و باعث می‌شود در محیط های کم نور تصویر واضح تر باشد ولی در عوض نویز تصویر نیز افزایش می یابد.

ISO نشان می‌دهد که چقدر فیلم به نور حساس است. این بدین معنا است که هرچه ISO بالاتر باشد حساسیت سنسور دوربین به نور بیشتر خواهد بود. اگر با ISO 400 عکس بگیرید شما تنها به ¼ نور نسبت به زمانی که با ISO 100 عکس می گیرید نیاز خواهید داشت.

برخلاف دوربین‌های عکاسی و فیلم و سنسور، چشم انسان سطوح مختلف ISO ندارد. ولی چشم انسان قدرت و قابلیت بسیار پیچیده ای در تنظیم و محدود کردن میزان نور در شرایط مختلف دارد.

چشم انسان از روش بسیار جالبی برای تغییرحساسیت نسبت به نور استفاده می‌کند و قادر است حساسیت خود را نسبت به نور در کمتر از 15 ثانیه تغییر دهد. چشم انسان در نور کم تغییر شکل داده و بدین ترتیب حساسیت اش نسبت به نور چندین برابر می‌شود و درنتیجه قادر به مشاهده اشیاء در نور کم خواهد بود. حتماً برای شما هم اتفاق افتاده است که وقتی وارد اتاق تاریک می شوید ابتدا نمی‌توانید چیزی را مشاهده کنید ولی بعد از حدود 15 ثانیه چشم انسان قادر به مشاهده اشیاء در نور بسیار کم خواهد بود.

تجربیات و آزمایش ها نشان می‌دهد که چشم انسان در تاریکی 600 برابر حساس تر از زمان روشانی است.

در واقع چشم انسان عظیم ترین و سریع‌ترین دوربین هستی است. هر بار که ما به جایی نگاه می‌کنیم، چشم ما (شبکیه) همه چیز را تغییر می‌دهد تا فوکوس به خوبی انجام شود، عنبیه نیز به‌طور پویا طوری تنظیم می‌شود که حداکثر دید ممکن را داشته باشیم.

نکته بسیار شگفت‌انگیز در مورد چشم انسان این است که قادر است در تمام بازه های روشنایی نور، مشاهده کند یعنی از نور بسیار کم مهتاب تا نور خورشید در روز که یک میلیارد بار بیشتر از نور ماه است.

وقتی به سرعت دیافراگم می رسیم مقایسه بسیار پیچیده می‌شود. اگر بخواهیم مورد به مورد چشم انسان را با دوربین مقایسه کنیم می توانیم به‌راحتی ورودی نور یا ISO را مقایسه کنیم. اما جریان در مورد مقایسه سرعت دیافراگم بسیار پیچیده است چون دیافراگم دوربین می‌تواند هر چقدر که ما نیاز داشته باشیم باز بماند. در واقع نمونه‌ای از تصاویر وجود دارند که برای گرفتن آن‌ها دیافراگم دوربین حدود 6 ماه باز بوده است. این موردی است که بدون شک با سیستم کارکرد چشم انسان جور در نمی آید. در ادامه تصویری که در گرفتن آن دیافراگم دوربین 6 ماه باز بوده است را مشاهده می‌کنید:

همان‌طورکه گفته شد یافتن سرعت دیافراگم چشم انسان پیچیده است به‌همین‌دلیل، با نمونه های مختلف سعی می‌کنیم این مورد را بررسی کنیم: با نگاه کردن به یک انیمیشن شروع می‌کنیم. اگر به انیمیشن های معمولی و ساده نگاه کرده باشید متوجه می شوید اگر تعداد فریم نمایش داده شده در هر ثانیه به اندازه کافی نباشد تصاویر بریده بریده نمایش داده می‌شوند. یا اگر فوتبال را با یک فریم در ثانیه تماشا کنید در واقع یک عکس در ثانیه یا حداکثر سرعت دیافراگم 1 ثانیه خواهید داشت. مشخصا یک فریم بسیار کم است و سرعت دیافراگم انسان بیشتر از یک ثانیه است. در واقع سرعت دیافراگم چشم انسان در شرایط مختلف متفاوت است یعنی در زمان تماشای تصاویر متحرک ورزشی سریع‌تر و در زمان تماشای یک عکس ثابت سرعت پایین تری دارد. برای وارد شدن به عمق این مطلب می‌توانید این مقاله را مطالعه کنید.

در نور کم ما نیازی نداریم که حداقل سرعت دیافراگم چشم انسان را بدانیم بلکه باید حداکثر آن را بدانیم. ما می توانیم برای ساعت ها به تماشای جنگل بپردازیم و تصویر را به خوبی ببینیم ولی این از نظر تئوری امکان‌پذیر نیست و ما نباید تصویر خوبی مشاهده کنیم. یک دوربین عکاسی ممکن است با سرعت دیافراگم یک ساعت تصویری را بگیرد ولی ممکن است هیچ چیزی هم نگیرد. یعنی وقتی شاتر دوربین برای مدت طولانی باز باشد تصویر قابل درکی گرفته نمی‌شود. وقتی سرعت شاتر را با سیستم کارکرد چشم انسان مقایسه می‌کنیم مفهوم آن تقریباً بی معنی است. در واقع انسان تصاویر را بصورت پشت سر هم پردازش می‌کند. یا در واقع چشم های انسان تصاویر پشت سر هم گرفته و سپس مغز آن‌ها را پردازش و ترکیب می‌کند تا یک تصویر قابل فهم ایجاد شود. این سیستم بسیار شبیه زمانی است که با دوربین عکاسی خود چند عکس پشت سر هم HDR یا Multi Exposure بگیرید.

چشم انسان در نور روشن تصاویر را بسیار خوب می بیند و تصاویر بدون نویز و واضح مشاهده می‌شوند. دلیل آن نیز پردازنده بسیار پیچیده و قدرتمندی به نام مغز انسان است که به‌راحتی تمام نویز ها را فیلتر کرده و تصویر بسیار واضح و قابل درک را ایجاد می‌کند.

در نهایت در قیاس چشم انسان با دوربین در مورد ISO می‌توان اینگونه جمع بندی کرد در یک روز روشن ISOچشم انسان حدود 25 است چرا 25؟ چون این کمترین مقدار ISO در بهترین و باکیفیت ترین فیلم ساخته شده توسط بشر است و همان‌طورکه اشاره شد چشم انسان در تاریکی 600 بار حساس تر به نور است و این بدین معنا است که حداکثر ISO چشم انسان حدود 15,000 است. ولی حداقل ISO چشم انسان را با حداقل ISO در اکثر دوربین‌های عکاسی یکسان بگیریم آنوقت حداکثر ISO چشم انسان 60,000 خواهد بود.

وقتی ISO چشم انسان را با ISO 102,000 دوربین Nikon D3S که بیشترین ISO را در دوربین‌های عکاسی مقایسه کنید متوجه می شوید که تولید کننده های دوربین‌های عکاسی دوربین‌های حساس تر از فناوری داخلی چشم انسان تولید کرده‌اند.

منبع: Pixiq.com