1. این پایگاه به ثبت ستاد ساماندهی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی ایران رسیده است.

    مهمان عزیز سپاس بابت بازدید شما از تالار گفتگوی دهه هفتادی ها.

    عضویت در انجمن رایگان بوده و برای عموم باز میباشد . با صرف 30 ثانیه یکی از اعضای دهه هفتادی ها شوید .

شباهت و تفاوت های چشم انسان با دوربین عکاسی

شروع موضوع توسط wicked ‏Dec 15, 2014 در انجمن تازه ها و رویداد های پزشکی

  1. wicked

    wicked

    22
    129
    603
    حتما متوجه شده اید که چشم انسان در روز روشن بهتر از زمان تاریکی و یا هوای گرگ و میش می بیند.

    حتما متوجه شده اید که چشم انسان در روز روشن بهتر از زمان تاریکی و یا هوای گرگ و میش می بیند. اگر می خواهید دلیل این موضوع را بدانید خواندن این مقاله را ادامه دهید. در این مقاله شباهت ها و تفاوت های دوربین های عکاسی با چشم انسان بررسی شده است.

    دوربین های 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.



    شباهت های دوربین و چشم انسان:

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

    فوکوس تصویر Image Focusing

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

    تنظیم روشنایی Light Adjustment

    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.

    مطلق در مقابل محاسبه موضوعی

    بطور خلاصه، چشم انسان بصورت موضوعی تصویر می گیرد. این بدین معناست که چشم انسان با مغز انسان کار می کند و تصاویر را براساس درک نسبت به موضوع و یا اشیاء مختلف خلق می کند. 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 می دهد.

    از این به بعد باقی امور توسط مغز انجام می شود، مغز انسان بطور مداوم میزان رنگ را براساس نور محتوا تنظیم می کند. به عبارت دیگر چشم انسان می داند چه چیز را می بایست قرمز، سفید و یا سیاه و غیره ببیند.

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

    فوکوس لنز Lens Focus

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

    حساسیت به نور

    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 دوربین های عکاسی معمولی در محیط تاریک و یا نور بسیار کم دارد.

    در برخی از شرایط نوری، دوربین های عکاسی معمولی نمی توانند تصاویر را به راحتی ضبط کنند و تصویر مات و تیره شده و یا با نویز زیاد ذخیره می شود. بعنوان مثال چشم انسان به خوبی یک سلول را توسط میکروسکپ و با نور محیطی کم مشاهده می کند ولی دوربین های عکاسی معمولی به سختی می توانند چنین تصویری را ضبط کنند. دلیل اصلی آن نیز میزان کم نوری است که وارد چشم و یا دوربین می شود.



    چشم شما به عنوان یک دوربین

    در ادامه بصورت مختصر اعضاء مختلف چشم انسان با موارد مشابه در دوربین های عکاس مقایسه و بررسی می کنیم.

    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 می دهند. قرنیه طیف های پراکنده و عریض نور را دریافت کرده و آنها را به داخل مردمک چشم (Pupil) تغییر مسیر می دهد و سپس به قسمت میانی و شبکیه رنگی هدایت می کند.

    2. عنبیه و مردمک چشم شبیه دهانه دوربین عمل می کنند. عنبیه ماهیچه ای است که وقتی منقبض می شود 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.

    3. در نهایت، شبکیه یک سطح حساس است که شبیه به سنسور تصویر در دوربین های دیجیتال عمل می کند. 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 از طریق اعصاب به مغز منتقل شده و در آن جا به تصویر تبدیل می شوند. به نظر می رسد بدلیل دریافت، درک و ارسال سیگنال ها به مغز شبکیه چشم مهمترین عضو چشم باشد. شبکیه مانند فیلم در دوربین است اگر تمام اعضا و یا قسمت های دوربین خوب کار کنند ولی فیلم یا شبکیه خوب نباشد تصویر خوبی نخواهیم داشت.

    ایزو (ISO) چیست و چرا اهمیت دارد؟

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

    ISO نشان می دهد که چقدر فیلم به نور حساس است. این بدین معناست که هر چه 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.

    دنبال کردن ISO در چشم انسان

    برخلاف دوربین های 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 می کند 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 می شود و درنتیجه قادر به مشاهده اشیاء در نور کم خواهد بود. حتما برای شما هم اتفاق افتاده است که وقتی وارد اتاق تاریک می شوید ابتدا نمی توانید 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 می دهد 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 می کنیم، چشم ما (شبکیه) همه چیز را تغییر می دهد تا فوکوس به خوبی انجام شود، عنبیه نیز بطور پویا طوری تنظیم می شود که حداکثر دید ممکن را داشته باشیم.

    نکته بسیار شگفت انگیز 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.

    سرعت دیافراگم(Shutter Speed)

    وقتی به سرعت دیافراگم می رسیم مقایسه بسیار پیچیده می شود. اگر بخواهیم مورد به مورد چشم انسان را با دوربین مقایسه کنیم می توانیم به راحتی ورودی نور و یا ISO را مقایسه کنیم. اما جریان در مورد مقایسه سرعت دیافراگم بسیار پیچیده است چون دیافراگم دوربین می تواند هر چقدر که ما نیاز داشته باشیم باز بماند. در واقع نمونه ای 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 می کنید:


    [​IMG]
    همانطور که گفته شد یافتن سرعت دیافراگم چشم انسان پیچیده است به همین دلیل با نمونه های مختلف سعی می کنیم این مورد را بررسی کنیم: با نگاه کردن به یک انیمیشن شروع می کنیم. 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 می شوند. 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.

    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 امکان پذیر 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 نمی شود. وقتی سرعت شاتر را با سیستم کارکرد چشم انسان مقایسه می کنیم مفهوم آن تقریبا بی معنی است. در واقع انسان تصاویر را بصورت پشت سر هم پردازش می کند. و یا در واقع چشم های انسان تصاویر پشت سر هم گرفته و سپس مغز آنها را پردازش و ترکیب می کند 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.

    دوباره به ISO باز می گردیم، ISO در دوربین با چشم انسان چه تفاوتی دارد؟

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

    در نهایت در قیاس چشم انسان با دوربین در مورد ISO می توان 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 همانطور که اشاره شد چشم انسان در تاریکی 600 بار حساس تر به نور است و این بدین معناست که حداکثر ISO چشم انسان حدود 15,000 است. ولی حداقل ISO چشم انسان را با حداقل ISO در اکثر دوربین های 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 دوربین های عکاسی مقایسه کنید متوجه می شوید که تولید کننده های دوربین های عکاسی دوربین های حساس تر از فناوری داخلی چشم انسان تولید کرده اند
     
    New_Sense، sargoli و soraia از این ارسال تشکر کرده اند.