In che modo la gamma dinamica dell'occhio umano si confronta con quella delle fotocamere digitali?


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Secondo i test DxO , le telecamere hanno da 10 a 12 stop di gamma dinamica. È corretto? Il rumore può rovinare completamente alcuni valori più bassi (con conseguente perdita di alcuni arresti).

Anche Norman Koren afferma che la gamma dinamica originale di una fotocamera digitale può essere compresa tra 9 e 11 stop, ma le stampe hanno "solo" 6,5 stop.

In una sezione sulla gamma dinamica, Wikipedia afferma che l'occhio umano ha un rapporto di contrasto di circa 6,5 stop . In tal caso, perché l'occhio umano è chiaramente molto meglio delle telecamere per registrare scene con una gamma dinamica elevata?


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La domanda sulla gamma dinamica viene posta come parte di Come si confronta l'occhio umano con le moderne fotocamere e obiettivi? , ma questa parte specifica non ha ricevuto risposta. Penso che sia una domanda di follow-up autonoma ragionevole dal momento che la domanda più ampia potrebbe essere troppo ampia.
Mattdm,

Risposte:


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Questa è un'ottima domanda, e la risposta potrebbe riempire centinaia di pagine - e, in effetti, la risposta già riempie centinaia di pagine.

La risposta breve è che le cifre che stai citando non sono d'accordo con la realtà apparente perché le cifre comunemente citate sono sbagliate :-). Continuare a leggere ...

Molto è disponibile su Internet su questo argomento e la qualità è, come sempre, ampiamente variabile. C'è anche molto pappagallo di "fatti" tra siti e figure come quelli di Wikipedia che sembrano abbastanza comuni, ma ci sono alcuni argomenti molto ragionati che sembrano suggerire che la figura di Wikipedia è estremamente sbagliata e sottovaluta la cifra in modo sostanziale.

È importante notare che l'occhio agisce come un rilevatore di contrasto piuttosto che un rilevatore di livello assoluto (come ad esempio un sensore di una fotocamera digitale), quindi i confronti hanno bisogno di attenzione.

Con l'irresistibile, adattamento chimico e ogni altro trucco che riesce a tirare sembra che la gamma dinamica assoluta dell'intero sistema oculare superi di ben 20 stop. Poiché ogni fermata è un fattore 2, vale 2 ^ 20 o circa "ben oltre 1.000.000: 1". Nella parte alta, il sole è troppo luminoso !!! All'estremità inferiore l'occhio scuro adattato può rilevare un singolo fotone. Un D3S (prestazioni migliori di un D4) potrebbe avere problemi con questo. (Si noti che questo non è OGNI fotone: quando si scende al livello di pochi fotoni al secondo molti di essi colpiranno aree non sensoriali e non verranno rilevati. Ma quando si colpisce un'area della retina sensibile, si produrrà un segnale che può essere registrato.)

Ma sto divagando :-). Una pagina estremamente buona (sembra) che discute la gamma dinamica degli occhi e altro ancora

I titoli dei paragrafi sono degni di nota:

Note sulla risoluzione
dell'acuità visiva dell'occhio umano e risoluzione dei dettagli sulle stampe
Quanti megapixel equivalenti ha l'occhio?
La sensibilità dell'occhio umano (equivalente ISO)
La gamma dinamica dell'occhio
La lunghezza focale dell'occhio

Lo scrittore sostiene che la gamma dinamica dell'occhio senza modificare la sensibilità mediante adattamento o irritazione è di circa 1.000.000: 1 in condizioni di scarsa illuminazione. Cioè, grande quanto il limite inferiore "ben oltre" di cui sopra. Quindi giustifica questa affermazione come copiata di seguito. Sembra abbastanza convincente a prima vista. Ci possono essere difetti nell'argomento, ma sembra OK, e questo non significa che si applichi a tutti i livelli di luce.

Ecco un semplice esperimento che puoi fare. Esci con una carta stellare in una notte limpida con la luna piena. Attendi qualche minuto affinché i tuoi occhi si adattino. Ora trova le stelle più deboli che puoi rilevare quando riesci a vedere la luna piena nel tuo campo visivo. Cerca di limitare la luna e le stelle a circa 45 gradi di altezza (lo zenit).

Se hai il cielo limpido lontano dalle luci della città, probabilmente sarai in grado di vedere magnitudo 3 stelle.

La luna piena ha una magnitudine stellare di -12,5.

Se riesci a vedere magnitudo 2,5 stelle, la gamma di magnitudine che stai vedendo è 15.

Ogni 5 magnitudo è un fattore 100, quindi 15 è 100 * 100 * 100 = 1.000.000.

Pertanto, la gamma dinamica in questa condizione di luce relativamente bassa è di circa 1 milione a uno, forse superiore!

Ma, ecco un mio suggerimento per un esperimento a normali livelli di luce diurna.

  • Trova una scena con una buona combinazione di aree scure e aree molto luminose, idealmente con alcune aree scure come isole isolate vicino a isole di luminosità. Un esempio potrebbe essere la luce del sole che splende attraverso gli alberi in un'area fortemente ombreggiata: alcuni caelet o aree profondamente ombreggiate aiuteranno.

  • Consenti ai tuoi occhi di adattarsi al livello generale di illuminazione - non fissare i punti luminosi vicino a dove splende il sole e non concentrarti su aree particolarmente scure.

  • Nota quanto riesci a vedere i dettagli nelle aree più scure delle aree scure: a che livello di oscurità fa passare il nero.

  • Prova lo stesso con le aree luminose: mentre guardi verso il sole ci sarà un luogo in cui i dettagli si spengono e non puoi ragionevolmente vedere di più.

  • Metti gli occhi avanti e indietro sulla scena tra buio e luce per cercare di fermare il tuo meccanismo di adattamento che cambia f-stop su di te.

  • Ora scatta foto della scena. Esporre "correttamente" e quindi le aree più scure che si possono vedere nella foto e quindi in modo che le luci più luminose che si possano distinguere non vengano sbiadite.

  • Se hai l'attrezzatura, scatta una foto HDR con la massima variazione f-stop tra le foto. (La mia Sony A77 consente passaggi 5ev.)

La mia esperienza è che il mio occhio può sempre vedere una gamma di luminosità più ampia rispetto alla mia fotocamera (Minolta 7Hi, A200, 5D, 7D, A700, A77, altri)

Sull'immagine HDR massima (intervallo di 10 ev tra i centri) il mio occhio può vedere meglio o meglio della fotocamera.

L'area in cui questo non sembra essere così è in condizioni di scarsa luminosità quando potrei aver bisogno di consentire all'occhio di integrarsi (cosa che fa per un massimo di circa 4 secondi!) Mentre posso guardare una foto in condizioni di scarsa luminosità e vedere l'immagine subito. Il fatto che potrei aver bisogno di un'esposizione di 10 secondi è quindi irrilevante per la visualizzazione.


Altre cose variamente buone:


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Caspita :) è davvero affascinante.
Paolo

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È anche peggio di così; il cervello costituisce la periferia dell'immagine mentale usando ciò che vede mentre muovi la tua attenzione sulla scena. Quindi vedi tutti i dettagli di evidenziazione di un'area più chiara quando l'occhio si adatta a quello, e poi vedi tutti i dettagli dell'ombra di un'area più scura. Tutto questo accade in millisecondi, quindi non ti rendi conto che la scena viene ricostruita per te.
Phil H,

+1 Buona risposta, e quando aggiungi ad esso il fatto che non "vediamo" con i nostri occhi, ma con il nostro cervello, diventa ancora più complicato.
whatsisname

Roba interessante Penso che qui ci possa essere una certa confusione di termini. Ho letto cose in passato (dovrò trovare collegamenti) che indicavano che l'occhio aveva una gamma dinamica di circa 24 stop o giù di lì, ma una gamma di contrasto di circa 20 o meno. La gamma dinamica è l'INTERA gamma di sensibilità di un dispositivo di rilevamento, in cui la gamma di contrasto viene solitamente utilizzata per indicare la parte della gamma dinamica totale utilizzata. Ciò avrebbe senso, dato che l'occhio può rilevare un singolo fotone (il suo limite DR inferiore) e milioni di fotoni alla luce del sole.
jrista

Avrebbe senso, quindi, che il DR dell'occhio umano sia più simile a 2 ^ 24 (16 milioni) ... per quanto sia simile al DR di una telecamera, non si può fare uso di tutta la gamma dinamica di cui l'hardware è capace tutto il tempo. Devi comprimere il DR disponibile in un intervallo più stretto di contrasto per adattarlo al dispositivo di visualizzazione ... che è di circa 8-10 stop per gli schermi dei computer e 5-7 stop per la stampa. La natura del contrasto variabile all'interno dell'intervallo dinamico totale di un dispositivo dovrebbe illuminare i lettori sul motivo per cui viene chiamato dinamico .
jrista

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Metaforicamente, potrebbe essere dovuto al fatto che il cervello non "vede" una singola immagine, ma ne compone una basata su una serie di "scatti" continui dagli occhi mentre si muovono intorno alla scena.

Ognuno di questi "scatti" viene "preso" con "aperture" variabili, al fine di massimizzare la gamma dinamica complessiva dell '"immagine" finale.

Puoi pensare al processo mentale come un mix di panorama e HDR se preferisci. : O)


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Questa domanda non può essere standardizzata perché la gamma dinamica dell'occhio si sposta sempre per adattarsi all'intensità della luce, non solo per "l'apertura umana" ma anche con la sensibilità del cervello a ciò che l'occhio sta guardando. È come una fotocamera con processori diversi, che utilizza il più sensibile alla luce quando vuole e che utilizza la massima sensibilità al buio quando vuole. Penso che la gamma dinamica dell'occhio sia da qualche parte intorno ai 22-24 EV.

Sono stato incuriosito da questa domanda da un po 'di tempo. Provate a scattare una foto di uno stand espositivo bianco latte con fogli di lightbox da diverse angolazioni senza doverli fissare per l'esposizione e poi per il bilanciamento del bianco separatamente e poi post-elaborarli in seguito. È fisicamente impossibile.

Proprio come l'occhio si adatta psicologicamente al bilanciamento del bianco ed è per questo che il termine '' ha bisogno di un occhio nuovo '' perché la percezione visiva è anche un fattore.


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La ragione principale di ciò è che l'occhio umano registra la luminosità su una scala logaritmica, mentre i sensori digitali sono lineari. Dai un'occhiata a questo sito a metà circa per maggiori informazioni.


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La risposta migliore qui è la migliore, nel frattempo ci sono molti commenti errati. L'occhio non ottiene la sua enorme gamma dinamica a causa dei movimenti oculari e delle regolazioni rapide. Prova l'esperimento in cui tieni gli occhi fissi su un punto e con gli occhi fissi nota ciò che puoi vedere nella tua visione periferica vicina in aree molto più luminose o più scure. Prova a fissare punti di varia leggerezza per vedere che praticamente tutto ciò che cade nei normali livelli di luce ti è chiaramente visibile. Dato che sei focalizzato e fissato su un punto, i movimenti degli occhi non possono spiegare il fatto che puoi ancora facilmente percepire oggetti chiari e scuri nella tua periferia vicina. Scatta una foto con le migliori fotocamere e questo non sarà vero in remoto.

Ovviamente il sole e le altre fonti luminose sono troppo luminose quando sono vicine al centro della vista, e anche passare da una luce interna intensa al buio pesto è troppo. Sulla base dei confronti con le videocamere ad alto valore del dollaro utilizzate per lo sport, così come le fotocamere digitali ad alto valore del dollaro, la cifra di 24 stop è molto probabilmente corretta.

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