Сколько «мегапикселей» может видеть человеческий глаз?

Вопросы о таких вещах, как частота кадров, разрешение или динамический диапазон человеческого глаза и их сравнение с камерами, всегда вызывают одни и те же проблемы:

1. «Картинка», которую вы видите, не является «однократной экспозицией», глаз постоянно движется и приспосабливается.

2. Часть мозга, отвечающая за зрение, действительно хороша (и довольно большая), она постоянно комбинирует «кадры», получаемые от глаза, и заполняет пробелы.

По сути, каждое изображение, которое вы видите своими глазами, представляет собой HDR-панораму, которая была исправлена ​​с помощью заливки с учетом содержимого (и, как и в случае с камерой, когда вы попадаете в HDR-панорамы, вы можете делать их с любым сколь угодно высоким разрешением и DR).

Кроме того, глаз/мозг на самом деле работает только с той частью сцены, на которой вы концентрируетесь, вы получаете удивительно высокое разрешение для той крошечной части мира, о которой вы думаете прямо сейчас, а для остальной части сцены вы на самом деле не понимаете. «видите» его вообще, вам действительно нужно замечать вещи, только если есть что-то опасное, направляющееся к вам (вот почему движение по сторонам так отвлекает).

Если вы посмотрите на характеристики человеческого глаза, как если бы это была камера, вы обнаружите, что у него довольно низкие характеристики.

• Очень низкое разрешение с точки зрения пикселей — очень мало мегапикселей — большинство пикселей сосредоточено в очень маленькой области в центре. Практически нет возможности различить мелкие детали за пределами небольшого участка в центре кадра.

• Ужасные крайние хроматические аберрации, сферические аберрации и шумы.

• Минимальная и максимальная дистанция фокусировки с возрастом ухудшается, и многие модели имеют заводской брак.

Однако причина, по которой ничто из этого не считается, заключается в том, что измерение глаза, как если бы это была камера, не имеет смысла: изображение, которое мы видим, создается нашим мозгом, который безупречно и непрерывно сшивает воедино бесчисленные изображения, сделанные нашими глазами, и обрабатывает их.

В то время как у глаза есть только очень маленькая область в центре нашего зрения, которая имеет реальную способность различать детали, у мозга есть двигательный механизм, который поворачивает глаз, чтобы сделать сотни быстрых отсчетов изображения один за другим. , затем собирает это в одну большую картинку (с тремя измерениями и движением!).

Вам потребуются сотни мегапикселей разрешения и практически безупречный объектив, чтобы воспроизвести составное изображение, которое собирает мозг, хотя глаз в отдельности и близко не способен ни на что подобное.

Сколько «пикселей» улавливает человеческий глаз, на самом деле не отвечает на вопрос. Это равносильно тому, что, скажем, снимок, сделанный камерой, увеличен до размера, достаточного для того, чтобы поглотить все поле зрения зрителя. При таком размере исходная фотография должна была бы иметь размер примерно 576 Мп.

Детализация изображения обычно измеряется в DPI (количество точек на дюйм), и даже в этом случае размер и расстояние от зрителя должны быть фиксированными, чтобы определить, насколько плотными должны быть точки, чтобы человеческий глаз больше не мог их видеть. в состоянии сказать, что они точки.

Высококачественная печать для среднего расстояния чтения (18-24 дюйма) имеет разрешение порядка 5-10 тыс. точек на дюйм. Для квадратного изображения размером 1 дюйм (@10K) это 100 Мп... для изображения размером 1x1 дюйм.

Проблема в том, что хотя для общей сцены может потребоваться всего 576 Мп, когда глаз фактически фокусируется на определенной области, вся его острота приходится на эту область. Таким образом, изображение размером 1x1 дюйм должно иметь гораздо большую плотность, чтобы «обмануть» глаз.

Чтобы сделать изображение достаточно большим и в то же время достаточно подробным, чтобы на нем можно было сфокусироваться, количество мегапикселей огромно. Вот почему вы видите, как используются очки. Экран расположен гораздо ближе к глазу, что делает изображение плотнее, но при этом кажется больше.

Допустим, у вас есть 5-мегапиксельная камера. Это примерно 2200 x 2200 пикселей. Если датчик (CCD) имеет размеры примерно 1 дюйм x 1 дюйм, то есть… как вы уже догадались, 2200 точек на дюйм.

Теперь увеличьте это до размера фотографии 8 x 8, и это всего 275 точек на дюйм. Далеко не до 5000 DPI, необходимого для высококачественной печати. (впрочем, если посмотреть на него с 8-кратного расстояния... )

Честно говоря, 2K DPI для стандартного отпечатка (на расстоянии чтения) вполне сносно, а при просмотре фото на маленьком экране (или отпечатке) оно выглядит гораздо более «настоящим».

Чтобы получить 4x5 @ 5K DPI, вам понадобится 500 Мп. @ 2K вам все равно понадобится 80 Мп. Грубо говоря, 24-мегапиксельная (ПЗС) камера эквивалентна качеству 35-мм пленки.

Конечно, есть много методов улучшения, которые вы можете использовать, чтобы «заполнить» недостающую плотность, когда у вас есть цифровое изображение.

Но если вам нужны большие изображения, старомодная пленка может быть сделана в гораздо больших размерах, чем ПЗС (например, пленка 8 дюймов X 10 дюймов: http://answers.yahoo.com/question)/index?qid=20061123192628AANDiGx )

Число 576MP, полученное на сайте Роджера Кларка здесь , является ЧРЕЗВЫЧАЙНО ГРУБЫМ ПРИБЛИЖЕНИЕМ .. Во-первых, это консервативная оценка с учетом 120-градусного поля зрения, когда человеческое зрение ближе к 180-градусному (что на самом деле составляет 1,3 гигапикселя!!!). Он также игнорирует тот факт, что у нас есть 2-градусное «фовеальное пятно» вблизи центра изображения. наши глаза, где наша острота самая высокая, и более широкая 10-градусная область, где наше зрение приличное, но не совсем «хорошее» и, конечно, не отличное (в качестве быстрого теста ... посмотрите, какая часть текста в этом ответе на самом деле полностью ясна , и сколько на самом деле нечеткого и нечитаемого, если смотреть в одно и то же место в течение определенного периода времени ... вы можете быть удивлены тем, сколько вашего экрана вы не можете проанализировать в каких-либо реальных значимых деталях.) На периферии нашего зрение, острота довольно низкая, отсутствует точность цветопередачи и т. д.

На мой взгляд, я не считаю правильным даже описывать человеческое зрение с точки зрения мегапикселей. Я очень уважаю Роджера Кларка, однако его статью нужно воспринимать в правильном свете: она предполагает максимальную остроту зрения во всем поле зрения! Важным фактом здесь является то, что наша максимальная острота зрения влияет только на небольшую область центральной части нашего зрения. Область, которая, вероятно, даже не покрывает одиночный отпечаток 8x10 дюймов, просматриваемый на расстоянии фута ... для которого требуется менее 9 мегапикселей (3330x2664 пикселей) для печати с разрешением 333ppi ( требуемое разрешение для расстояния просмотра в один фут ) .

Теоретически требуется все меньше и меньше мегапикселей, чтобы продолжать печатать кольца из отпечатков 8x10 дюймов, окружающие центральный круг, чтобы заполнить все поле зрения человека. отпечатков (приблизительное предположение) и, возможно, четыре кольца отпечатков, чтобы полностью заполнить поле зрения «от угла к углу» .Все это составляет менее 85 мегапикселей!

Тем не менее... я до сих пор не считаю правильным или полезным пытаться описать остроту зрения человека в мегапикселях. У нас разная острота зрения от центра к краю нашего поля зрения с быстрым спадом за пределами, возможно, 4-5º центральной области высокой остроты зрения.

Обзор.

Очень сложный, но интересный вопрос. Есть одна ключевая вещь, прежде чем мы начнем. Мозг мгновенно удаляет ненужную информацию среди другой сверхинтенсивной обработки и сосредотачивается на вещах, которые стоит запомнить. То, что вы «видите», не соответствует техническим возможностям глаза. Но что касается его технических возможностей; есть диапазон оценок, от 5 до более чем 500 мегапикселей.

Примечание. Ни один из этих расчетов не принят с научной точки зрения.

Человеческие глаза.

Человек со зрением 20/20 способен разрешить изображение, эквивалентное примерно 52-мегапиксельной камере (при угле обзора 60°). Это основано на том, что каждая ячейка стержня и колбочки может представлять мегапиксель. Существует около 7 миллионов колбочек (требуются высокие уровни освещенности и обеспечивают цвет) и 120 миллионов палочек (работают при слабом освещении, не дают цвета, не всегда активируются). Вместе они работают для создания где-то между 50-500MP . (ДЕЙСТВИТЕЛЬНО примерно!). Менее консервативные оценки утверждают 500+ миллионов мегапикселей.

Ни одна из этих статей не прошла рецензирование, поэтому ни одна из этих идей не имеет научной жизнеспособности. Оценка 567MP не предполагает неподвижное изображение. Он учитывает крошечные угловые колебания, которые делают глаза, чтобы собрать больше информации. Оценка также учитывает более широкое поле зрения (120˚) (следовательно, у него больше МП, чем фоторецепторов).

В этой статье эти высокие оценки оспариваются и говорится, что «такие расчеты вводят в заблуждение». Среди таких вещей, как слабое освещение и отсутствие скорости затвора, наиболее заметная разница между изображением и вашим зрением связана с тем, как ваши глаза фокусируются на чем-то.

Только центральное зрение 20/20. Общий образ — красивые штаны далеко от центра. Всего на 20° от центра наши глаза различают только одну десятую часть деталей. На периферии мы обнаруживаем только крупномасштабный контраст и минимальный цвет. Исходя из этого, один взгляд глаза способен воспринимать только детали, сравнимые с 5-15-мегапиксельной камерой (в зависимости от зрения). Глазу для этого нужно бросить взгляд несколько раз, и даже тогда запомнятся только запоминающиеся фактуры, цвета и формы.

Другие животные.

Ястреб. Вероятно, это то, с чем люди больше всего знакомы как с хищной птицей с орлиным взглядом. У них плотность фоторецепторов примерно в 5 раз больше, чем у нас, поэтому, скажем, у них четверть гигапикселя ( 250 MP-5.5GP ). Что лучше в этих парнях, чем в нас, так это то, что у них намного больше нервов, идущих к мозгу, чем у нас. Нет уверенного способа сказать, что это указывает на лучшее разрешение, но это указывает на то, что больше информации передается в мозг от их глаз.

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

Креветка-богомол. У нас есть 3 типа цветных фоторецепторов (колбочек). Ученые идентифицировали 16 цветовых рецепторов у креветок-богомолов. Очевидно, что это находится за пределами нашего понимания. Кроме того, это не имеет никакого отношения к разрешению, но глубина цвета у этих ребят просто феноменальна.

Наверное, не стоит спрашивать о том megapixels, что человеческий глаз — это сложная система, а не только «матрица». Вам лучше спросить о диапазоне angular resolutions.

Ищите здесь:

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

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

Угловое разрешение: около 4 угловых минут, или приблизительно 0,07°,[1] что соответствует 1,2 м на расстоянии 1 км.

Из того, что я прочитал, я считаю, что при обсуждении предельной разрешающей способности глаза нужно учитывать, что ямка — единственная часть сетчатки, способная различать мелкие детали. Размер этой области на нашей сетчатке довольно мал, что требует от нас постоянной регулировки глаз, чтобы «предмет» попадал на эту область. На самом деле он настолько мал, что, даже концентрируясь на маленьком объекте, мы должны сканировать его, мы не можем разглядеть детали даже маленького объекта за один раз. Какую большую область мы можем рассмотреть с максимальной ясностью, не бегая глазами? Диаметр этой области примерно равен расстоянию между двумя точками двоеточия, читаемому с нормального расстояния чтения.

Что касается кадров в секунду, я считаю, что эквивалентность для людей составляет 1/10 секунды. Проведите эксперимент: остановившись на светофоре, обратите внимание на размытие деталей легкосплавных дисков машин, пересекающих ваш путь. Следя глазами за одним из них, коснитесь (но не ударьте) головой по виску. Это будет раздражать ваши глаза, и иногда, на самый краткий момент, ваши глаза будут «панорамировать» часть колеса, которая покажет его детали.

Простым ответом на этот вопрос будет 2 мегапикселя. Я серьезно. Вот научное объяснение этому MindLabs .

Человеческий глаз вообще плохо видит. При фокусировке вблизи мы действительно избирательны, чтобы она могла равняться f1. 99% сцены слишком размыты.

У нас также есть слепое пятно, которое объясняется по ссылке выше.

Также мы не можем заморозить ни одну сцену, что не может сравниться даже с самой дешевой камерой.

Подводя итог, наш глаз отстой, но наш мозг слишком хорошо компенсирует это, и мы все верим, что мы лучше любой камеры на рынке.

576 мегапикселей - это согласно статье ученого и фотографа Роджера Кларка , которая также рассказывает больше о человеческом глазе и его эквивалентности цифровым технологиям...

Существует около 120 миллионов палочек и около 6 миллионов колбочек, поэтому максимальное теоретическое разрешение человеческого глаза (учитывая идеальное оптическое пропускание света в сетчатке) должно быть около 2 мегапикселей (для триплета RGB требуется 3 колбочки) с реальным высокий динамический диапазон в периферийных областях (для этого и нужны удилища).