Дозвольте мені повернути вам запитання: що таке бітрейт та глибина біта вінілової платівки?
Камери - це пристрої, призначені для максимально вірогідного відтворення зображення, яке проектується на їх CCD. Людське око - це розвинений пристрій, мета якого - просто підвищити виживання. Він досить складний і часто поводиться контрінтуїтивно. Вони мають дуже мало подібності:
- Оптична структура для фокусування світла
- Рецептивна мембрана для виявлення проектованого світла
Фоторецептори сітківки
Саме око не примітно. У нас є мільйони фоторецепторів, але вони дають зайві (і одночасно неоднозначні!) Входи в наш мозок. Фоторецептори стрижня дуже чутливі до світла (особливо з синюватої сторони спектра) і можуть виявляти один фотон. У темряві вони досить добре працюють в режимі, званому скотопічним зором. У міру того, як стає яскравішим, наприклад, при настанні сутінків, конусні клітини починають прокидатися. Для виявлення світла конусним клітинам потрібно мінімум 100 фотонів. При цій яскравості активні як клітини стрижня, так і конусні клітини, в режимі, який називається мезопічним зором. На цей момент стрижневі клітини надають невелику кількість кольорової інформації. Коли стає яскравіше, стрижневі клітини насичуються і більше не можуть функціонувати як детектори світла. Це називається фотопічним зором, і будуть функціонувати лише клітини конуса.
Біологічні матеріали напрочуд відображають. Якби нічого не було зроблено, світло, яке проходить через наші фоторецептори і потрапляє в задню частину ока, відбивалося б під кутом, створюючи спотворене зображення. Це вирішується кінцевим шаром клітин сітківки, які поглинають світло за допомогою меланіну. У тварин, які потребують прекрасного нічного зору, цей шар навмисно відбиває, тому фотони, які пропускають фоторецептори, мають шанс потрапити на них на зворотному шляху. Ось чому у кішок відбиваються сітківки!
Ще одна різниця між камерою та оком - це те, де розташовані датчики. У камері вони розташовуються одразу на шляху світла. В очах все назад. Структура сітківки знаходиться між світлом і фоторецепторами, тому фотони повинні пройти крізь шар всіляких клітин і кровоносних судин, перш ніж остаточно потрапити на стрижень або конус. Це може трохи спотворити світло. На щастя, наші очі автоматично калібруються самі, тому ми не застрягли, дивлячись на світ з яскраво-червоними кровоносними судинами, що струмують туди-сюди!
У центрі ока - це місце прийому високої роздільної здатності, де периферія прогресивно стає менш і менш чутливою до деталей і все більше і більше кольоровим сліпом (хоча більш чутливим до невеликої кількості світла та руху). Наш мозок займається цим, швидко переміщуючи очі навколо дуже складного малюнка, щоб ми могли отримати максимальну деталізацію від світу. Камера насправді схожа, але замість того, щоб використовувати м'язи, вона аналізує кожен рецептор CCD по черзі за схемою швидкого сканування. Це сканування набагато швидше, ніж наш саккадичний рух, але воно також обмежене лише одним пікселем. Людське око повільніше (і сканування не є прогресивним та вичерпним), але воно може зайняти значно більше часу.
Попередня обробка робиться в сітківці
Сама сітківка фактично робить досить багато попередньої обробки. Фізичне розташування комірок призначене для обробки та вилучення найрелевантнішої інформації.
Хоча кожен піксель у камері має 1: 1 відображення збереженого цифрового пікселя (принаймні для зображення без втрат), стрижні та шишки в нашій сітківці поводяться по-різному. Один "піксель" - це насправді кільце фоторецепторів, яке називається сприйнятливим полем. Щоб зрозуміти це, необхідне базове розуміння схеми сітківки:
Основними компонентами є фоторецептори, кожен з яких з'єднується з єдиною біполярною клітиною, яка, в свою чергу, з'єднується з ганглієм, що проходить через зоровий нерв до мозку. Гангліонна клітина отримує вхід з декількох біполярних клітин у кільце, яке називається сприймальним полем по центру. Центр, якщо кільце та оточення кільця ведуть себе як протилежні. Світло, що активує центр, збуджує гангліозну клітинку, тоді як світло, що активує об'ємне, гальмує його (центральне, поза оточене поле). Існують також клітини гангліонів, для яких це обернено (поза центром, оточенням).
Ця методика різко покращує виявлення краю та контрастність, жертвуючи гостротою процесу. Однак перекриття між сприйнятливими полями (один фоторецептор може діяти як вхід до кількох гангліозних клітин) дозволяє мозку екстраполювати те, що він бачить. Це означає, що інформація, спрямована до мозку, вже сильно закодована, до того моменту, коли інтерфейс мозок-комп'ютер, що безпосередньо підключається до зорового нерва, не в змозі створити нічого, що ми можемо розпізнати. Він закодований таким чином, оскільки, як уже згадували інші, наш мозок забезпечує дивовижні можливості після обробки. Оскільки це не пов’язано безпосередньо з оком, я не буду надто детально їх розробляти. Основи полягають у тому, що мозок виявляє окремі лінії (ребра), потім їх довжини, потім їх напрямок руху, кожен у згодом глибших областях кори,вентральний потік і спинний потік , які служать для обробки кольорів і руху високої роздільної здатності відповідно.
У центральна ямка є центром очі і, як уже зазначалося, де велика частина нашого зору приходить. Він містить лише конусові клітини, і, на відміну від решти сітківки, має 1: 1 відображення того, що ми бачимо. Один конусний фоторецептор з'єднується з однією біполярною коміркою, яка з'єднується з однією гангліозною коміркою.
Окуляри очей
Око не розроблено для камери, тому немає можливості відповісти на багато цих питань способом, який вам може сподобатися.
Яка ефективна резолюція?
У камери досить рівномірна точність. Периферія так само хороша, як і центр, тому має сенс вимірювати камеру за абсолютною роздільною здатністю. Око з іншого боку - це не тільки не прямокутник, але різні частини очей бачать з різною точністю. Замість вимірювання роздільної здатності очі найчастіше вимірюють у ВА . Середній показник 20/20 ВА. А 20/200 VA робить вас юридично сліпими. Ще одне вимірювання - LogMAR , але воно зустрічається рідше.
Поле зору?
Враховуючи обидва ока, ми маємо горизонтальне поле зору 210 градусів і вертикальне поле зору 150 градусів. 115 градусів у горизонтальній площині здатні до бінокулярного зору. Однак лише 6 градусів забезпечує нам зору високої роздільної здатності.
Максимальна (і мінімальна) діафрагма?
Зазвичай зіниця діаметром 4 мм. Його максимальний діапазон - від 2 мм ( f / 8,3 ) до 8 мм ( f / 2,1) ). На відміну від камери, ми не можемо керувати діафрагмою вручну, щоб регулювати такі речі, як експозиція. Невеликий гангліон позаду ока, циліарний ганглій, автоматично налаштовує зіницю на основі навколишнього світла.
Еквівалентність ISO?
Ви не можете безпосередньо виміряти це, оскільки у нас є два типи фоторецепторів, кожен з яких відрізняється чутливістю. Як мінімум, ми можемо виявити один фотон (хоча це не гарантує, що фотон, що потрапив у нашу сітківку, потрапить у стрижневу клітину). Крім того, ми нічого не отримуємо, дивлячись на щось протягом 10 секунд, тому додаткове опромінення для нас мало означає. Як результат, ISO не є хорошим вимірюванням для цієї мети.
Оцінка астрофотографів, що базується на балі, становить 500-1000 ІСО, при цьому світло денного світла має низький рівень 1. Але знову ж таки, це не вдале вимірювання, яке слід застосовувати до ока.
Динамічний діапазон?
Динамічний діапазон очей сам по собі динамічний, оскільки різні фактори впливають на скотопічний, мезопічний та фотопічний зір. Це, здається, добре досліджено в розділі. Як динамічний діапазон людського ока порівнюється з діапазоном цифрових камер? .
Чи є у нас щось, що еквівалентно швидкості затвора?
Людське око більше схоже на відеокамеру. Він приймає все в собі відразу, обробляє його і відправляє в мозок. Найближчий еквівалент, який він має для витримки (або FPS), є CFF , або критична частота плавлення, яка також називається швидкістю Flicker Fusion Rate. Це визначається як точка переходу, де переривчасте світло зростаючої тимчасової частоти змішується в єдине суцільне світло. CFF вищий на нашій периферії (саме тому іноді ви можете бачити мерехтіння старих лусочкових цибулин, лише якщо дивитися на них побічно), і він вище, коли він яскравий. При яскравому світлі наша візуальна система має коефіцієнт радіоефективності близько 60. У темряві вона може досягати 10.
Але це ще не вся історія, оскільки значна частина цього спричинена зоровою стійкістю в мозку. Саме око має вищий CFF (хоча я зараз не можу знайти джерело, я, мабуть, пам’ятаю, що він був на порядок 100), але наш мозок розмиває речі, щоб зменшити навантаження на обробку та дати нам більше часу проаналізувати перехідний подразник.
Намагаються порівняти камеру та око
Очі та камери мають абсолютно різні цілі, навіть якщо вони, здається, поверхово роблять те саме. Камери навмисно побудовані навколо припущень, які полегшують певні види вимірювань, тоді як для еволюції очей такий план не вдавався.