Скільки «Мегапікселів» може бачити людське око?

Очевидно, існує обмеження того, що може обробити людський організм, наприклад, кадри в секунду. Моє запитання - скільки мегапікселів знадобиться до того, як людське око не зможе більше відрізнити його від життя?

Бонус за включення відповіді для інших видів.

Питання про таку річ, як частота кадрів, роздільна здатність або динамічний діапазон людського ока та про те, як вони порівнюються з камерами, завжди мають однакові проблеми:

1. "Картина", яку ви бачите, не є "одиничною експозицією", око постійно рухається і коригується.

2. Частина мозку трійника, яка обробляє зір, дійсно гарна (і досить велика), вона постійно поєднує "кадри", отримує з очей і заповнює заготовки.

По суті, кожне зображення, яке ви бачите очима, - це панорама HDR, яка була зафіксована за допомогою вмісту, заповненого вмістом (і подібно до камери, коли ви потрапляєте у панорами HDR, ви можете їх робити в будь-яких довільно високих роздільних здатностях та DR)

Крім того, око / мозок насправді працює лише на частині сцени, на якій ви зосереджуєтесь, ви отримуєте дивовижно високу роздільну здатність для крихітної частини світу, про яку ви зараз думаєте - для решти сцени ви насправді не справді "бачити" це взагалі, ви дійсно повинні помітити речі, якщо щось небезпечне прямує на ваш шлях (саме тому рух по боках так відволікає).

Якщо ви подивитеся на технічні характеристики людського ока, ніби це камера, ви побачите, що це досить низько.

• Дуже низька роздільна здатність пікселів - дуже мало мегапікселів - більшість пікселів зосереджена на дуже невеликій площі в центрі. Практично немає можливості розрізнити дрібні деталі поза невеликої площі в центрі кадру.

• Жахлива надзвичайна хроматична аберація, сферична аберація та шум.

• Мінімальна і максимальна відстань фокусування погіршується з віком, і багато моделей мають дефекти від заводу.

Однак причина, що нічого з цього не враховує, полягає в тому, що вимірювати око так, ніби це камера, не має сенсу: Образ, який ми бачимо, створюється нашим мозком, який бездоганно і безперервно скріплює незліченні зображення, зняті нашими очима, і обробляє їх.

Тоді як око має дуже маленьку область в центрі нашого зору, яка має будь-яку реальну здатність розпізнавати деталі, мозок має руховий механізм, який обертає око навколо, щоб взяти сотні швидких зразків зображення один за одним. , потім збирає це в одну велику картину (з трьома вимірами та рухом!).

Вам знадобляться сотні мегапікселів з роздільною здатністю і практично бездоганна лінза, щоб відтворити складене зображення, яке збирає мозок, навіть не дивлячись на те, що око в ізоляції ніде не здатне зробити щось таке добре.

Скільки «пікселів» захоплює око людини, насправді не відповідає на питання. Це прирівнюється лише тоді, коли, скажімо, картина, яку ви зробили фотоапаратом, підірвана, щоб бути достатньо великою, щоб споживати все зору глядача. При такому розмірі оригінальна фотографія мала б мати приблизно 576 Мп.

Деталі для зображення зазвичай вимірюються в DPI (крапки на дюйм), і навіть тоді розмір та відстань від глядача повинні бути визначені, щоб визначити, наскільки щільними повинні бути точки, щоб людське око більше не було. вміє сказати, що вони є крапками.

Висока якість друку, виготовлена ​​для середньої відстані читання (18-24 дюйма), складає 5-10 К DPI. Для 1-дюймового квадратного зображення (@ 10K), що на 100 Мп тут ... для 1х1-дюймового зображення.

Проблема полягає в тому, що, хоча загальній сцені може знадобитися лише 576 Мп, коли око фактично фокусується на певній області, уся його гострота наноситься на цей регіон. Таким чином, 1х1-дюймовий малюнок повинен бути набагато вищої щільності, щоб "дурити" око.

Щоб зробити знімок досить великим і в той же час досить детальним, щоб бути зосередженим на, ну, кількість MegaPixels величезна. Ось чому ви бачите окуляри, якими користуються. Екран набагато ближче до ока, завдяки чому картина стає щільнішою і все ж здається більшою.

Скажімо, у вас камера 5 Мп. Це приблизно 2200 х 2200 пікселів. Якщо датчик (CCD) становить приблизно 1 на х 1 дюйм, тобто ... ви здогадалися про це 2200 DPI.

Тепер підірвіть до 8 на 8 у фотографії, і це лише 275 DPI. Ніде біля 5000 DPI вам не потрібен високоякісний друк. (однак, якщо ви дивитесь на це 8 разів далеко ...)

Якщо чесно, 2K DPI проходить для стандартного друку (@ відстань читання), а при перегляді фотографії на маленькому екрані (або друку) вона виглядає набагато більш "реально".

Щоб отримати 4x5 @ 5K DPI, вам знадобиться 500 Мп. @ 2K вам все одно знадобиться 80 Мп. Грубо кажучи, камера 24 Мп (CCD) еквівалентна якості фільму 35 мм.

Звичайно, існує маса прийомів удосконалення, які ви можете використовувати для "заповнення" відсутньої щільності, коли у вас є цифрове зображення.

Але якщо вам потрібні великі знімки, старий модний фільм можна зробити в набагато більших розмірах, ніж можуть бути CCD-камери (наприклад, фільм 8 дюймів X 10 дюймів: http://answers.yahoo.com/question ) / index? Qid = 20061123192628AANDiGx)

Число 576MP, який отримано на сайті Роджера Кларка тут , є ВКРАЙ ГРУБОЇ апроксимації. Для одного - це консервативна оцінка, що дає 120 ° FOV, коли людський зір ближче до 180 ° (що насправді працює на рівні 1,3 ГІГАПІКСЕЛЬ !!!) Він також ігнорує той факт, що у нас є 2 ° "фовеальне пляма" поблизу центру наші очі там, де наша гострота найвища, і ширша область 10 °, де наше бачення пристойне, але насправді не «добре» і, звичайно, не відмінно (як швидкий тест ... подивіться, наскільки текст у цій відповіді насправді повністю зрозумілий , а скільки насправді невиразних та нечитабельних, дивлячись на те саме місце за певний проміжок часу ... ви можете бути здивовані тим, яку частину екрана ви насправді не можете проаналізувати в будь-якій реальній змістовної деталі.) На периферії нашої зір, гострота зору досить низька, бракує вірності кольорів тощо.

На мою думку, я не вважаю, що можна навіть описувати людський зір у мегапікселях. Я дуже поважаю Роджера Кларка, проте його статтю потрібно сприймати в правильному світлі: вона передбачає максимальну гостроту зору у всьому полі зору! Тут важливим є той факт, що наша максимальна гострота зору впливає лише на невелику область центральної частини нашого зору. Регіон, який, ймовірно, не охоплює жодного друку розміром 8x10 ", який дивився за фут ... Для друку потрібно не більше 9 мегапікселів (3330x2664 пікселів) з роздільною здатністю 333 пілонів на дюйм ( необхідна роздільна здатність для відстані перегляду однією футою . )

Теоретично потрібно було б менше і менше мегапікселів, щоб продовжувати друкувати кільця розмірами 8x10 ", що кружляють центральним, щоб заповнити все поле зору людини. З точки зору гостроти реального світу, напевно, потрібно на 1/3 менше мегапікселів на" кільце " відбитки (груба здогадка), а може бути, чотири кільця відбитків, щоб повністю заповнити поле зору "кут до кута". Про ці годинники розміром менше 85 мегапікселів!

Це сказало ... Я досі не вважаю, що це точне чи корисне спробувати описати гостроту зору людини в мегапікселях. У нас різна гострота від центру до краю нашого зорового поля зору, з швидким випадом поза, можливо, на 4-5 ° центральної області високої гостроти.

Огляд

Дуже складне, але цікаве питання. Перш ніж ми розпочнемо роботу, є одна ключова річ. Мозок миттєво видаляє непотрібну інформацію серед інших над інтенсивних процесів та зосереджується на речах, які варто запам’ятати. Те, що ви бачите, не є точним для технічних можливостей очей. А щодо його технічних можливостей; існує діапазон оцінок, від 5 до понад 500 мегапікселів.

Примітка: Жоден із цих розрахунків не є науково прийнятим.

Людські очі.

Людина із зором 20/20 здатна вирішити еквівалент близько 52-мегапіксельної камери (припускаючи кут зору 60 °). Це ґрунтується на тому, що кожна стержнева і конусна комірка може представляти мегапіксель. Існує близько 7 мільйонів конусів (потребують високого рівня освітлення та надання кольору) та 120 мільйонів стержнів (працюють при слабкому освітленні, не виводять кольори, не завжди активуються). Разом вони працюють над створенням десь 50-500MP . (ДІЙСНО приблизно!). Менш консервативні оцінки вимагають 500+ мільйонів мегапікселів.

Жодна з цих статей не була рецензована, тому немає жодної наукової життєздатності жодній із цих ідей. Оцінка 567MP не передбачає нерухомого зображення. Він враховує крихітні кутові коливання, які роблять очі, щоб зібрати більше інформації. Оцінка також враховує ширше поле зору (120˚) (отже, вона має більше МП, ніж є фоторецептори).

Ця стаття заперечує ці високі оцінки та говорить, що "такі розрахунки вводять в оману". Серед таких речей, як низька освітленість і відсутність швидкості затвора, найпомітніша різниця в зображенні та погляді походить від того, як очі зосереджуються на чомусь.

Тільки центральний зір - 20/20. Загальний образ - гарні штани далеко від центру. Лише в 20 ° від центру наш погляд вирішує лише одну десяту частину деталей. На периферії ми виявляємо лише масштабний контраст і мінімальний колір. Виходячи з цього, єдиний погляд очей, отже, здатний сприймати деталі, порівнянні з 5-15-мегапіксельною камерою (залежно від зору). На це очі потрібно поглянути кілька разів, і навіть тоді запам’ятаються лише пам’ятні текстури, кольори та форми.

Інші тварини.

Яструб. Це, мабуть, найбільше знайомий з людьми як хижий птах-орел. У них приблизно в 5 разів більша щільність фоторецепторів, ніж у нас, тому скажемо, що вони мають чверть гігапікселя ( 250 МП-5,5 ГП ). Що краще у цих хлопців, ніж у нас, це те, що у них до мозку йде більше нервів, ніж у нас. Немає впевненого способу сказати, що вказує на кращу роздільну здатність, але це означає, що більше інформації передається мозку з їх очей.

http://en.wikipedia.org/wiki/Hawk#Eyesight

Креветки Мантіс. У нас є 3 типи кольорових фоторецепторів (конусні клітини). Вчені виділили 16 кольорових рецепторів у креветок богомолів. Очевидно, це поза розумінням нашого розуму. Крім того, це не має нічого спільного з роздільною здатністю, але глибина кольорів у цих хлопців феноменальна.

Ви, напевно, не повинні про це питати megapixels, людське око - це складна система, а не лише "матриця". Вам слід краще запитати про діапазон angular resolutions.

Шукайте його тут:

http://en.wikipedia.org/wiki/Naked_eye

http://en.wikipedia.org/wiki/Angular_resolution

Кутова роздільна здатність: приблизно 4 арміцинути, або приблизно 0,07 °, [1] що відповідає 1,2 м на відстані 1 км.

З того, що я прочитав, я вважаю, що, обговорюючи остаточну вирішальну силу ока, потрібно враховувати, що фовея є єдиною частиною сітківки, здатною розрізнити дрібну деталь. Розмір цього ділянки на нашій сітківці досить невеликий, що вимагає від нас постійного налаштування очей, щоб «предмет» потрапляв на цю область. Насправді він настільки малий, що навіть зосередившись на маленькому об’єкті, ми мусимо його переглядати, ми не можемо одночасно вирішити деталі навіть маленького об’єкта. Яку велику площу ми можемо вирішити з максимальною чіткістю, не оглядаючи очей? Ця область має діаметр приблизно відстань між двома точками двокрапки, прочитаної на нормальній відстані читання.

Щодо кадрів в секунду, я вважаю, що еквівалентність для людини становить 1/10 секунди. Спробуйте експеримент - зупинившись на світлі, помітьте, як деталі сплавів колеса на автомобілях, що перетинають ваш шлях, розмиваються. Слідуючи за очима, торкніться (не стукнувшись) боком голови біля скроні. Це розсмоктує ваші очі, а іноді, в найкоротший момент, ваші очі будуть «панірувати» частиною колеса, яка розкриє його деталі.

Простий відповідь на це питання - 2 мегапікселі. Я мав це на увазі. Ось наукове пояснення цього MindLabs .

Людське око зовсім не добре бачить. Коли фокусуємось впритул, ми дійсно вибіркові, що вона може дорівнювати f1. 99% сцени занадто розмито.

У нас також є сліпа пляма, яка пояснюється за посиланням вище.

Також ми не можемо заморозити жодну сцену, яка не може бути порівнянна навіть з найдешевшою камерою.

Підсумовуючи це, наше око смокче, але наш мозок надто добре компенсує, що ми всі вважаємо, що краще, ніж кожна камера виходить на ринок.

576 мегапікселів - це відповідно до статті вченого та фотографа Роджера Кларка , яка також розповідає більше про людське око та його еквівалентність цифровим технологіям ...

Налічується близько 120 мільйонів стержнів і близько 6 мільйонів конусів, тому максимальна теоретична роздільна здатність ока (враховуючи ідеальну оптичну пропускну здатність світла в сітківці) повинна бути приблизно в 2 мегапікселі (для триплета RGB потрібно 3 конуси) високий динамічний діапазон в периферійних областях (саме для цього призначені стрижні).