Сколько мегапикселей у глаза человека: Сколько мегапикселей в глазу | Вокруг Света

Содержание

Каково разрешение человеческого глаза? Ответы на удивительные вопросы!

Правда ли, что наш организм вырабатывает «эндогенный спирт»? На какую высоту поднимаются надутые гелием шарики? Если алмазы состоят из углерода, то они горят? — всё, что вы хотели узнать, но всегда боялись спросить.

Татьяна Фам

Каково разрешение человеческого глаза в мегапикселях? Достоверных и точных оценок дать нельзя из-за принципиально разного устройства сенсорного аппарата нашего зрения и цифровых камер. Однако эксперт в области фотографии, научный сотрудник американского Планетологического института Роджер Кларк провел приблизительные расчеты разрешающей способности глаза, получив внушительную цифру в 576 мегапикселей. Он же указал и светочувствительность сетчатки — около 800 ISO.

Как космические аппараты пролетают сквозь пояс астероидов и не сталкиваются с ними?

Выражение «пояс астероидов» достаточно условно: орбиты составляющих его тел расположены на очень широком пространстве с радиусом от 2,1 до 3,3 астрономических единиц.

И хотя общее число астероидов диаметром более метра в нем оценивается в 800 триллионов, они оказываются распределены по объему в десятки триллионов триллионов кубических километров. Даже друг с другом крупные объекты пояса соударяются редко — тела в 10 км и более сталкиваются раз в 10 млн лет. Так что на деле баллистикам, наоборот, приходится прилагать большие усилия для того, чтобы траектории их миссий прошли поблизости от нужного астероида. Встретиться же с ними случайно почти невозможно.

Почему при включении WiFi точность позиционирования GPS увеличивается? Современные программы навигации используют огромные базы данных с информацией по открытым WiFi-сетям. Входить в беспроводную сеть необязательно: мощность сигнала позволяет оценивать расстояние до известных точек доступа и уточнять текущие показания GPS.

Правда ли, что светодиодные лампы не привлекают насекомых?

Привлекают, хотя и заметно меньше. Британские исследователи Гарет Джонс, Стивен Харрис и их коллеги проверили это, поставив эксперименты с использованием ламп накаливания, флуоресцентных светильников и светодиодов. После ночи экспонирования в ловушках, установленных у светодиодных ламп, скопилось примерно вчетверо меньше насекомых, чем у ламп с нитью накаливания, и вдвое меньше, чем у флуоресцентных. Причем для кусачих Culicoides, представителей гнуса, эта разница была еще более явной: 80% из их числа летели к лампе накаливания, и только 5% — к светодиодам.

Чем кошек так привлекает свет лазера?

Движения светового пятна от луча лазера «запускают» у кошек охотничье поведение, напоминая мельтешащие движения потенциальной жертвы, мелкого грызуна. Чем меньше у кошек возможностей удовлетворить эту тягу обычными способами, тем легче их возбуждают такие «посторонние» стимулы. Надо сказать, что сами кошки практически не различают оттенков красного: по словам Джона Брэдшоу, профессора ветеринарии из Бристольского университета, пятно для них выглядит скорее бело-желтым, ближе к естественной окраске грызунов. А вот крупные животные из семейства кошачьих на лазерное пятно практически не реагируют — видимо, на их жертв оно похоже недостаточно.

Всегда ли сутки длились 24 часа? Сегодня сутки продолжаются почти ровно 24 часа, потому что именно за это время Земля совершает полный оборот вокруг своей оси. В прошлом скорость вращения нашей планеты была выше, и сутки на ней длились меньше. Еще 1,3 млрд лет назад они продолжались каких-то 15 часов, так что за год успевало пройти почти 600 дней. К юрскому периоду (около 200 млн лет назад) сутки достигли 22,7 часа, что эквивалентно 386 дням в году, и только пару миллионов лет назад стали привычными для нас 24-часовыми.

В чем разница между белыми и коричневыми куриными яйцами?

Только в цвете: ни вкусом, ни составом, ни толщиной скорлупы белые и коричневые яйца не различаются. Как правило, куры с белыми перьями несут белые яйца, а бурые — коричневые, хотя это не всегда так. Более надежным индикатором может служить окраска пуха возле ушного отверстия птицы, хотя и это не всегда справедливо. Можно заметить, что окрашенные породы кур обычно крупнее белых, едят больше и несут более крупные яйца, что частично объясняет их более высокую стоимость. Что до особой их пользы или вкуса, то это просто миф, который с успехом используют, продавая коричневые яйца заметно дороже белых. Покупатели же уверены, что доплатили, получив более «здоровый» продукт, и все остаются довольны.

Что означают цветные прямоугольники на тюбиках зубной пасты? Рассказы о том, будто цвет прямоугольника указывает на качество или состав крема или пасты внутри тюбика, — это известная городская легенда. Такие контрастные цветовые метки наносятся при производстве и помогают датчикам автоматизированной упаковочной линии точнее позиционировать тюбики для разрезания, сворачивания или склеивания.

Как действуют смягчители для белья? Такие средства действительно делают ткань мягче — в их состав входят вещества, которые облегчают ее скольжение и повышают подвижность электростатических зарядов. Как правило, молекулы смягчителя содержат длинные «хвосты», сходящиеся на несущей заряд «головке». Положительно заряженными концами они крепко удерживаются на месте (как и волосы, ткани во влажном состоянии заряжены слегка отрицательно), «выставляя наружу» свои цепочки, в которых может накапливаться немного влаги.

Вода проводит электричество и даже в незаметных на ощупь количествах позволяет зарядам быстро покидать ткань, не накапливаясь в таком количестве, чтобы «кусаться».

Камера и человеческий глаз

Почему нельзя просто направить камеру на то, что видишь, и снять это? Этот вопрос кажется простым. Тем не менее, на него очень непросто дать ответ, и для этого потребуется изучить не только то, как камера записывает свет, но и то, как работают наши глаза и почему они работают именно так. Разбираясь в этом, можно открыть для себя что-то новое о нашем повседневном восприятии мира — помимо возможности стать лучшим фотографом.

 VS. 

Общие сведения

Наши глаза способны окидывать происходящее взглядом и динамически адаптироваться в зависимости от объекта, в то время как камера записывает одиночное неподвижное изображение. Многие считают это основным преимуществом глаз перед камерой. Например, наши глаза способны компенсировать дисбаланс яркости различных предметов, могут смотреть по сторонам, чтобы получить более широкий угол зрения, а также могут фокусироваться на объектах на различных расстояниях.

Однако результат скорее подобен работе видеокамеры — не фото — поскольку наше сознание собирает несколько взглядов в один мысленный образ. Быстрый взгляд наших глаз был бы более честным сравнением, но в итоге уникальность нашей зрительной системы неопровержима, поскольку:

То, что мы видим, является мысленной реконструкцией объектов на основе образов, предоставленных глазами — отнюдь не тем, что наши глаза в действительности увидели.

Вызывает скепсис? У большинства — по крайней мере поначалу. Следующие примеры демонстрируют ситуации, в которых сознание можно заставить видеть нечто отличное от того, что видят глаза:

ложный цвет полосы Маха

Ложный цвет: наведите курсор на край изображения и смотрите на центральный крест. Отсутствующий кружок будет перемещаться по кругу, и через некоторое время начнёт казаться зелёным — хотя в изображении зелёного цвета нет.

Полосы Маха: наведите курсор на изображение. Каждая из полос покажется чуть темнее или светлее вблизи верхней или нижней границы, соответственно, — несмотря на то, что каждая из них окрашена равномерно.


Впрочем, это не должно помешать нам сравнивать наши глаза и камеры! Во многих случаях честное сравнение всё же возможно, но только если мы принимаем во внимание и то, как мы видим, и то, как наше сознание

обрабатывает эту информацию. Последующие разделы проведут границу между этими двумя, насколько возможно.

Обзор различий

Данная статья группирует сравнения по следующим визуальным категориям:

  1. угол зрения
  2. различимость деталей
  3. чувствительность и динамический диапазон

Всё это зачастую считается предметом максимальных отличий глаз от камеры, и как раз по этому поводу возникает больше всего разногласий. Есть и другие характеристики, такие как глубина резкости, объёмное зрение, баланс белого и цветовая гамма, но они не являются предметом данной статьи.

1. Угол зрения

Для камер он определяется фокусным расстоянием объектива (а также размером сенсора). Например, фокусное расстояние телеобъектива больше, чем стандартного потретного, а потому угол зрения меньше:

К сожалению, с нашими глазами не всё так просто. Хотя фокусное расстояние человеческого глаза приблизительно равно 22 мм, эта цифра может ввести в заблуждение, поскольку глазное дно закруглено (1), периферия нашего поля зрения значительно менее детальна, чем центр (2), и к тому же то, что мы видим, является комбинированным результатом работы двух глаз (3).

Каждый глаз по отдельности имеет угол зрения порядка 120-200°, в зависимости от того, насколько строго объекты определены как «наблюдаемые». Соответственно, зона перекрытия двух глаз составляет порядка 130° — она практически настолько же широка, как у объектива типа «рыбий глаз». Однако по эволюционным причинам наше периферийное зрение пригодно только для обнаружения движения и крупных объектов (таких как прыгающий сбоку лев). Более того, настолько широкий угол выглядел бы сильно искажённым и неестественным, будучи снятым камерой.

 левый глаз оба глаза правый глаз

Наш центральный угол зрения — порядка 40-60° — максимально влияет на наше восприятие. Субъективно это соотносится с углом, в пределах которого вы сможете вспомнить объекты, не двигая глазами. Кстати, это близко к углу зрения «нормального» объектива с фокусным расстоянием 50 мм (если совсем точно, то 43 мм) на камере полного кадра или 27 мм на камере с кроп-фактором 1.6. Хотя он и не воспроизводит полный угол нашего зрения, он хорошо передаёт то, как мы видим, достигая наилучшего компромисса между различными типами искажений:

широкоугольный объектив
(большая разница в размерах)
телеобъектив
(размеры практически одинаковы)

Сделайте угол зрения слишком большим, — и разница в размерах объектов будет преувеличена, ну а слишком узкий угол зрения делает относительные размеры объектов практически одинаковыми, и вы теряете ощущение глубины. Сверхширокие углы к тому же ведут к тому, что объекты по краям кадра оказываются растянуты.

 искажение перспективы 

(при съёмке стандартным/прямолинейным объективом)

Для сравнения, несмотря на то, что наши глаза создают искажённое широкоугольное изображение, мы реконструируем его в объёмный мысленный образ, в котором искажения отсутствуют.

2. Различимость и детальность

Большинство современных цифровых камер имеют 5-20 мегапикселей, что зачастую преподносится как полный провал по сравнению с нашим собственным зрением. Это основано на том факте, что при идеальном зрении человеческий глаз по разрешающей способности эквивалентен 52-мегапиксельной камере (принимая за угол зрения 60°).

Однако эти подсчёты вводят в заблуждение. Лишь наше центральное зрение может быть идеальным, так что в действительности мы никогда не достигаем такой детальности за один взгляд. По мере удаления от центра наши зрительные способности драматически падают — настолько, что всего на 20° от центра наши глаза различают уже всего одну десятую от исходной детальности. На периферии мы обнаруживаем только крупномасштабный контраст и минимум цветов:

Качественное представление визуальной детальности одного взгляда.

Принимая это во внимание, можно утверждать, что один взгляд наших глаз способен различать детали всего лишь сравнимые с 5-15 мегапикселями камеры (в зависимости от зрения). Однако наше сознание в действительности не запоминает образы попиксельно; оно записывает памятные детали, цвет и контраст для каждого изображения по-разному.

В результате, чтобы воссоздать детальный зрительный образ, наши глаза фокусируются на нескольких представляющих интерес предметах, быстро их чередуя. Вот наглядное представление нашего восприятия:

 
исходная сцена   предметы интереса

Конечным результатом является зрительный образ, детальность которого эффективно приоритизируется на основе интереса. Из этого следует важное для фотографов, но часто оставляемое без внимания свойство: даже если снимок максимально использует всю технически возможную детальность камеры, эта детальность не будет иметь особого значения, если сам по себе снимок не содержит ничего запоминающегося.

К прочим важным отличиям того, как наши глаза различают детали, относятся:

Асимметрия. Каждый глаз способен воспринимать больше деталей ниже линии зрения, чем выше, а периферийное зрение гораздо более чувствительно по направлению от носа. Камеры снимают изображения абсолютно симметрично.

Зрение при слабом свете. В условиях очень слабого света, например, лунного или звёздного, наши глаза фактически начинают видеть монохромно. В таких ситуациях наше центральное зрение к тому же становится менее зорким, чем слегка в сторону от центра. Многие астрофотографы в курсе этого и извлекают из этого преимущества, глядя чуть в сторону от неяркой звезды, если хотят разглядеть её невооружённым глазом.

Малые градации. Различимости малейших деталей зачастую уделяется чрезмерное внимание, однако малые тональные градации тоже важны — и похоже, именно по этой части наши глаза и камеры отличаются сильнее всего. Для камеры увеличенную деталь всегда легче передать на снимке — а вот для наших глаз, хоть это и противоречит интуиции, увеличение детали может сделать её менее видимой. На следующем примере оба изображения содержат текстуру с одинаковым контрастом, однако на изображении справа она не видна, поскольку была увеличена.


больше в 16 раз
мелкая текстура
(едва видна)
  грубая текстура
(не видна)

3. Чувствительность и динамический диапазон

Динамический диапазон является одной из характеристик, по которой глаз зачастую рассматривают как имеющий огромное преимущество. Если рассматривать ситуации, в которых наш зрачок расширяется и сужается, адаптируясь к разнице яркостей, тогда да, наши глаза намного превосходят возможности одиночного снимка (и могут иметь диапазон, превышающий 24 f-ступени*). Однако в таких ситуациях наши глаза динамически адаптируются, как это делает видеокамера, так что это, очевидно, нечестное сравнение.

фокус на фоне фокус на переднем плане зрительный образ

Если же вместо этого мы оценим мгновенный динамический диапазон нашего глаза (при неизменной ширине зрачка), то камеры будут выглядеть намного лучше. Аналогию можно получить, глядя на один элемент сцены, дав глазам настроиться и не глядя никуда более. В этом случае как правило говорят, что наши глаза могут воспринимать динамический диапазон порядка 10-14 f-ступеней, что абсолютно перекрывает большинство компактных камер (5-7 ступеней), но на удивление недалеко от возможностей зеркальных камер (8-11 ступеней).

С другой стороны, динамический диапазон нашего глаза зависит также от яркости и контраста предмета, так что вышесказанное справедливо только при обычном дневном свете. При слабом звёздном свете, например, наши глаза могут достичь гораздо более широкого моментального динамического диапазона.

* Динамический диапазон. Наиболее распространённой единицей его измерения в фотографии является f-ступень, так что мы продолжим её использовать. Динамический диапазон описывает соотношение яркостей наиболее яркого и наиболее тёмного предметов в кадре в степенях двойки. То есть, в сцене с динамическим диапазоном в 3 f-ступени белый цвет в 8 раз ярче чёрного (покольку 23 = 2x2x2 = 8).

фиксация движения чувствительность к слабому свету

Авторами левого (спички) и правого (ночное небо) снимков являются lazlo и dcysurfer, соответственно.

Чувствительность. Это ещё одна важная зрительная характеристика, которая описывает способность различать нечёткие или быстродвижущиеся предметы. При ярком свете современные камеры превосходят возможности зрения относительно быстродвижущихся объектов, как показано ниже весьма необычно выглядящим результатом скоростной съёмки. Это зачастую возможно для камер со светочувствительностью ISO свыше 3200; эквивалент светочувствительности ISO для человеческого глаза при дневном свете считается равным всего лишь 1.

Впрочем, при слабом свете чувствительность наших глаз существенно возрастает (если дать им не менее получаса на адаптацию). Астрофотографы часто оценивают её диапазоном ISO 500-1000; всё же не настолько высока, как у цифровых камер, но близко. С другой стороны, камеры имеют преимущество в том, что способны посредством длительной выдержки выявлять и ещё более неяркие объекты, тогда как наши глаза не увидят никаких новых подробностей, рассматривая что-нибудь дольше, чем 10-15 секунд.

Итоги и дополнительная информация

Можно возразить, что рассуждения о том, может ли камера превзойти зрение, непоследовательны, поскольку для камер требуется другой стандарт: они нужны для создания реалистично выглядящих отпечатков. Напечатанный снимок не знает, на каких предметах сфокусируется глаз, так что каждая часть кадра должна быть предельно детальна — просто на случай, если она привлечёт внимание. Это в особенности справедливо для больших или рассматриваемых с близкого расстояния отпечатков. Однако можно и возразить, что дать сравнительную оценку возможностям камеры тоже полезно.

В целом, большинство преимуществ нашей зрительной системы проистекают из того факта, что наше сознание способно разумно интерпретировать информацию, передаваемую глазами, тогда как в случае с камерой всё, что у нас есть, — это результат работы сенсора. Но даже в этом случае современные цифровые камеры справляются на удивление неплохо, а по некоторым визуальным характеристикам даже превосходят наши глаза. По-настоящему выигрывает тот фотограф, который способен разумно собрать несколько снимков — и тем самым превзойти даже изображение, реконструированное сознанием.

Дополнительную информацию по данной теме вы можете найти в следующих статьях:

  • Широкий динамический диапазон (HDR). Как расширить динамический диапазон цифровой камеры, используя серию экспозиций. Результаты способны превзойти человеческий глаз.
  • Градиентные нейтральные фильтры (GND). Техника, позволяющая улучшить вид высококонтрастных сцен аналогично тому, как мы формируем зрительный образ.
  • Бесшовные цифровые панорамы. Общая информация об использовании серии снимков для расширения угла зрения.

Каково разрешение человеческого глаза (или сколько мегапикселей мы видим в каждый отдельный момент времени)

Очень часто фотографы, а иногда и люди из других специальностей, проявляют интерес к собственному зрению.

Вопрос, казалось бы, простой на первый взгляд… можно погуглить, и всё станет ясно. Но практически все статейки в сети дают либо «космические» числа — вроде 400-600 мегапикселей (Мп), либо это и вовсе какие-то убогие рассуждения.

Поэтому постараюсь кратко, но последовательно, чтобы никто ничего не упустил, раскрыть эту тему.

Начнём с общей структуры зрительной системы
  1. Сетчатка
  2. Зрительный нерв.
  3. Таламус.
  4. Зрительная кора.

Сетчатка состоит из трёх типов рецепторов: палочки, колбочки, фоторецепторы(ipRGC).
Нас интересуют только колбочки и палочки, так как они создают картинку.

  • Колбочки воспринимают синий, зелёный, красный цвета.
  • Палочки формируют яркостную составляющую с наибольшей чувствительностью в бирюзовом цвете.

Колбочек в среднем 7 млн, а палочек — около 120 млн.

Практически все колбочки расположены в центральной ямке FOVEA (жёлтое пятно в центре сетчатки). Именно fovea отвечает за самую чёткую область зрительного поля.
Для лучшего понимания проясню — fovea покрывает ноготь на мизинце на вытянутой руке, разрешающий угол примерно 1,5 градуса. Чем дальше от центра fovea, тем более размытую картинку мы видим.

Плотность распределения палочек и колбочек в сетчатке.

Палочки отвечают за восприятие яркости/контраста. Наибольшая плотность палочек — примерно по-середине между центральной ямкой и краем сетчатки.

Интересный факт — многие из вас замечали мерцание старых мониторов и телевизоров при взгляде на них «боковым зрением», а когда смотрите прямо, то всё отлично, было, да?)

Это происходит по причине наибольшей плотности палочек в боковой части сетчатки. Чёткость зрения там паршивая, зато чувствительность к изменению яркости — самая высокая.
Как раз эта особенность и помогала нашим предкам быстро реагировать на самые мелкие движения на периферии зрения, чтобы тигры не пооткусывали им задницы)

Итак, что мы имеем — сетчатка содержит суммарно около 130 Мп. Ура, вот и ответ!

Нет… это только начало и цифра далека от верного значения.

Вернёмся снова к центральной ямке fovea.

Колбочки в самой центральной части ямки «umbo» имеют каждая свой аксон (нервное волокно).

Т.е. эти рецепторы, можно сказать, самые приоритетные — сигнал от них почти напрямую поступает в зрительную кору мозга.

Колбочки, расположенные дальше от центра, уже собираются в группы по несколько штук — они называются «рецептивные поля».

Например, 5 колбочек соединяются с одним аксоном, и дальше сигнал идёт по зрительному нерву в кору.

На этой схеме как раз показан случай такой группировки нескольких колбочек в рецептивное поле.

Палочки, в свою очередь, собираются в группы по несколько тысяч — для них важна не резкость картинки, а яркость.

Итак, промежуточный вывод:

  • каждая колбочка в самом центре сетчатки имеет свой аксон,
  • колбочки на границах центральной ямки собираются в рецептивные поля по несколько штук,
  • несколько тысяч палочек соединяются с одним аксоном.

Здесь начинается самое интересное — ~130 миллионов рецепторов превращаются за счёт группировки в 1 миллион нервных волокон (аксонов).

Да, всего один миллион!

Но как же так?!

В фотиках матрицы по 100500 мегапикселей, а наши глаза всё равно круче!

Сейчас и до этого доберёмся)

Значит, 130 Мп превратились в 1 Мп, и мы каждый день смотрим на мир вокруг… хорошая графика, не так ли?)

Есть пара инструментов, помогающих нам видеть мир вокруг почти постоянно почти чётким:

1.Наши глаза совершают микро- и макросаккады — что-то типа постоянных перемещений взгляда.

Макросаккады — произвольные движения глаз, когда человек рассматривает что-то. В это время происходит «буферизация» или слияние соседних изображений, поэтому мир вокруг нам кажется чётким.

Микросаккады — непроизвольные, очень быстрые и мелкие (несколько угловых минут) движения.

Они необходимы для того, чтобы рецепторы сетчатки банально успевали насинтезировать новых зрительных пигментов — иначе поле зрения просто будет серым.

2.Ретинальная проекция

Начну с примера — когда мы читаем что-то с монитора и постепенно крутим колёсико мышки для перемещения текста, то текст не смазывается… хотя должен) Это очень занятная фишка — здесь в работу подключается зрительная кора.

Она постоянно держит в буфере картинку и при резком смещении объекта/текста перед зрителем быстро смещает эту картинку и накладывает на реальное изображение.

А как же она знает, куда смещать?

Очень просто — Ваше движение пальцем по колёсику уже изучено моторной корой до миллиметров… Зрительная и моторная области работают синхронно, поэтому Вы не видите смаза.
А вот когда кто-то другой крутанёт колёсико….:)

Зрительный нерв

С каждого глаза выходит зрительный нерв плотностью ~1 Мп (от 770 тысяч до 1,6 млн пикселей — кому как повезло), дальше нервы с левого и правого глаз пересекаются в оптической хиазме — это видно на первой картинке — происходит смешение аксонов примерно по 53% с каждого глаза.

Потом два этих пучка попадают в левую и правую части таламуса — это такой «распределитель» сигналов в самом центре мозга.

В таламусе происходит, можно сказать, первичная «ретушь» картинки — повышается контраст.

Далее сигнал из таламуса поступает в зрительную кору.

И здесь происходит невероятное количество процессов, вот основные:

  • слияние картинок с двух глаз в одну — происходит что-то типа наложения (1 Мп так и остаётся),
  • определение элементарных форм — палочек, кружочков, треугольников,
  • определение сложных шаблонов — лица, дома, машины и т.д.,
  • обработка движения,
  • покраска картинки. Да, именно покраска, до этого в кору просто поступали аналоговые импульсы разной частоты,
  • ретушь слепых зон сетчатки — без этого мы бы видели постоянно перед собой два тёмно-серых пятна размером с яблоко,
  • ещё уйма «фотошопа»,
  • и наконец, вывод финального изображения — то, что вы и называете зрением — феномен зрения.

Так почему же, спросите вы, мы не видим отдельных пикселей? Картинка должна быть совсем убогая, как на старой приставке!

В этом и заключается суть феноменологии зрения — у вас ОДНА зрительная система. Вы не можете посмотреть на свою же картинку со стороны.

Если бы человек обладал двумя зрительными системами и по желанию мог переключиться с системы 1 на систему 2 и оценить как работает первая система — тогда да, ситуация была бы печальная 🙂

Но имея одну зрительную систему ВЫ сами и являетесь этой картинкой, которую видите!

Зрительная кора сама осознаёт процесс зрения. Перечитайте это несколько раз.
При травме первичной зрительной коры человек не понимает, что он слеп — это называется анозогнозия, т.е. картинку он совершенно не видит, но при этом может нормально ходить по коридору с препятствиями(первая ссылка в списке).

Завершая эту, надеюсь, краткую и понятную статью, хочу напомнить — мы все имеем картинку в ~1 Мп… живите с этим 🙂

Литература:
Дэвид Хьюбел — «Глаз, мозг, зрение»
Стивен Палмер — «От фотонов к феноменологии»
Баарс Б. , Гейдж Н. — «Мозг, познание, разум»
Джон Николлс, А. Мартин, Б. Валлас, П. Фукс — «От нейрона к мозгу»
Майкл Газзанига — «Кто за главного?»

Ссылки:

https://www.cell.com/fulltext/S0960-9822(08)01433-4
https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=2161180
https://en.wikipedia.org/wiki/Fovea_centralis
https://en.wikipedia.org/wiki/Photoreceptor_cell

Автор: Максим Бондаренко

Источник

А глаз как у орла

Ольга Нестеренко,
Московский зоопарк
«Химия и жизнь» №6, 2017

Нам кажется, что животные видят мир примерно так же, как мы. На самом деле их восприятие сильно отличается от человеческого. Даже у птиц — теплокровных наземных позвоночных животных, как и мы, — органы чувств работают иначе, нежели у человека.

Важную роль в жизни птиц играет зрение. Тому, кто умеет летать, необходимо ориентироваться в полете, вовремя замечать пищу, зачастую на большом расстоянии, или хищника (который, возможно, тоже умеет летать и приближается стремительно). Так чем же зрение птиц отличается от человеческого?

Для начала отметим, что глаза у птиц очень крупные. Так, у страуса их осевая длина вдвое больше, чем у человеческого глаза, — 50 мм, почти как теннисные мячи! У растительноядных птиц глаза составляют 0,2–0,6% массы тела, а у хищных, сов и других птиц, высматривающих добычу издали, масса глаз может в два-три раза превышать массу мозга и достигает 3–4% от массы тела, у сов — до 5%. Для сравнения: у взрослого человека масса глаз — примерно 0,02% от массы тела, или 1% от массы головы. А, например, у скворца 15% массы головы приходится на глаза, у сов — до трети.

Острота зрения у птиц гораздо выше, чем у человека, — в 4–5 раз, у некоторых видов, вероятно, до 8. Грифы, питающиеся падалью, видят труп копытного животного в 3–4 км от них. Орлы замечают добычу с расстояния около 3 км, крупные виды соколов — с расстояния до 1 км. А сокол-пустельга, летящий на высоте 10–40 м, видит в траве не только мышей, но даже насекомых.

Какие особенности строения глаз обеспечивают такую остроту зрения? Один из факторов — размер: большие глаза позволяют получить большие изображения на сетчатке. Помимо этого, в сетчатке глаза птицы высока плотность фоторецепторов. У людей в зоне максимальной плотности — 150 000–240 000 фоторецепторов на мм2, у домового воробья — 400 000, у обыкновенного канюка — до миллиона. Кроме того, хорошее разрешение изображения определяется соотношением количества нервных ганглиев к рецепторам. (Если несколько рецепторов подсоединено к одному ганглию, разрешение снижается.) У птиц это соотношение намного выше, чем у людей. Например, у белой трясогузки на 120 000 фоторецепторов приходится около 100 000 ганглиозных клеток.

Как и у млекопитающих, у птиц в сетчатке есть область, называемая центральной ямкой, — углубление в середине желтого пятна. В центральной ямке из-за высокой плотности рецепторов острота зрения наивысшая. Но интересно, что у 54% видов птиц — хищных, зимородков, колибри, ласточек и др. — есть еще одна область с наивысшей остротой зрения, для улучшения бокового обзора. Стрижам труднее добывать корм, чем ласточкам, в том числе потому, что у них лишь одна область острого зрения: стрижи хорошо видят только вперед, и способы ловли насекомых на лету у них менее разнообразны.

Глаза у большинства птиц расположены достаточно далеко друг от друга. Поле зрения каждого глаза — 150–170°, но перекрывание полей обоих глаз (поле бинокулярного зрения) составляет у многих птиц лишь 20–30°. Зато летящая птица может видеть то, что делается перед ней, с боков, сзади и даже внизу (рис. 1). Например, крупные и выпуклые глаза американских вальдшнепов Scolopax minor высоко расположены на узкой голове, и у них поле зрения достигает 360° в горизонтальной плоскости и 180° в вертикальной. У вальдшнепа имеется поле бинокулярного зрения не только впереди, но и позади! Очень полезное качество: кормящийся вальдшнеп засовывает клюв в мягкий грунт, разыскивая там дождевых червей, насекомых, их личинок и другую подходящую пищу, при этом видит и то, что творится вокруг. Большие глаза козодоев слегка смещены назад, их поле зрения тоже около 360°. Широкое поле зрения характерно для голубей, уток и многих других птиц.

А у цапель и выпей поле бинокулярного зрения смещено вниз, под клюв: оно узкое в горизонтальной плоскости, но протяженное вертикально, до 170°. Такая птица, когда держит клюв горизонтально, может видеть бинокулярным зрением собственные лапы. И даже поднимая клюв вверх (как делают выпи, поджидая добычу в камышах и маскируясь за счет вертикальных полосок на оперении), она способна смотреть вниз, замечать плавающую в воде мелкую живность и точными бросками ловить ее. Ведь бинокулярное зрение позволяет определять расстояние до предметов.

Для многих птиц важнее иметь не большое поле зрения, а именно хорошее бинокулярное зрение, двумя глазами сразу. Это прежде всего хищные птицы и совы, так как им необходимо оценивать расстояние до добычи. Глаза у них близко посаженные, и пересечение полей зрения достаточно широкое. При этом узкое общее поле зрения компенсируется подвижностью шеи. Из всех видов птиц бинокулярное зрение лучше всего развито у сов, а голову они могут поворачивать на 270°.

Для фокусировки глаз на объекте при быстром движении (собственном, или объекта, или суммарном) нужна хорошая аккомодация хрусталика, то есть способность быстро и сильно быстро менять его кривизну. Глаза птиц снабжены специальной мышцей, изменяющей форму хрусталика эффективнее, чем у млекопитающих. Особенно развита эта способность у птиц, которые ловят добычу под водой, — бакланов, зимородков. У бакланов способность к аккомодации равна 40–50 диоптриям, а у человека 14–15, хотя некоторые виды, например куры и голуби, имеют всего 8–12 диоптрий. Ныряющим птицам помогает еще видеть под водой прозрачное третье веко, закрывающее глаз, — своего рода очки для подводного плавания.

Все, наверное, обращали внимание на то, как ярко окрашены многие птицы. Некоторые виды — чечетки, коноплянки, зарянки, в целом неярко окрашенные, имеют участки яркого оперения. У других во время брачного периода появляются яркие части тела, например фрегаты-самцы надувают красный горловой мешок, у тупиков клюв становится ярко-оранжевым. Таким образом, даже по окраске птиц видно, что у них хорошо развито цветное зрение, в отличие от большинства млекопитающих, среди которых нет таких нарядных созданий. У млекопитающих лучше всех различают цвета приматы, но птицы опережают даже их, и человека в том числе. Это связано с некоторыми особенностями строения глаз.

В сетчатке млекопитающих и птиц есть две основные разновидности фоторецепторов — палочки и колбочки. Палочки обеспечивают ночное зрение, в глазах сов преобладают именно они. Колбочки отвечают за дневное зрение и различение цветов. У приматов три типа (они воспринимают известные всем окулистам и цветокорректорам красный, зеленый и синий цвета), у остальных млекопитающих только два. У птиц четыре типа колбочек с разными зрительными пигментами — красный, зеленый, синий и фиолетовый / ультрафиолетовый. А чем больше разновидностей колбочек, тем больше оттенков различает глаз (рис. 2).

В отличие от млекопитающих, каждая колбочка птиц содержит еще каплю окрашенного масла. Эти капли играют роль фильтров — отрезают часть спектра, воспринимаемого конкретной колбочкой, за счет этого уменьшают перекрытие реакций между колбочками, содержащими разные пигменты, и увеличивают количество цветов, которые могут различать птицы. В колбочках выявлены шесть типов масляных капель; пять из них представляют собой смеси каротиноидов, которые поглощают волны различной длины и интенсивности, а в шестом типе пигменты отсутствуют. Точный состав и окраска капель варьируют от вида к виду: возможно, они обеспечивают тонкую настройку зрения, так, чтобы его возможности наилучшим образом соответствовали среде обитания и пищевому поведению.

Четвертый тип колбочек позволяет многим птицам различать ультрафиолетовый цвет, для людей невидимый. Список видов, для которых эта способность доказана экспериментально, в последние 35 лет сильно вырос. Это, например, бескилевые, кулики, чайки, чистиковые, трогоновые, попугаеобразные и воробьиные. Эксперименты показали, что области оперения, демонстрируемые птицами во время ухаживания, часто имеют ультрафиолетовую окраску. Для человеческого глаза около 60% видов птиц не имеют полового диморфизма, то есть самцы и самки внешне неотличимы, но сами птицы, возможно, так не считают. Конечно, нельзя показать людям, как птицы видят друг друга, но можно примерно представить это по фотографиям, где ультрафиолетовые участки тонированы условным цветом (рис. 3).

Способность видеть ультрафиолетовый цвет помогает птицам отыскивать корм. Показано, что плоды и ягоды отражают ультрафиолетовые лучи, что делает их более заметными для многих птиц. А пустельги, возможно, видят тропинки полевок: они помечены мочой и экскрементами, которые отражают ультрафиолет и за счет этого становятся видимыми для хищной птицы.

Однако, обладая самым лучшим восприятием цвета среди наземных позвоночных, птицы лишаются его с наступлением сумерек. Чтобы различать цвета, птицам нужно в 5–20 раз больше света, чем людям.

Но это еще не все. У птиц есть и другие недоступные нам способности. Так, они видят быстрые движения значительно лучше людей. Мы не замечаем мерцание со скоростью больше 50 Гц (например, свечение люминесцентной лампы нам кажется непрерывным). Временное разрешение зрения у птиц значительно выше: они могут заметить более 100 изменений в секунду, например у мухоловки-пеструшки — 146 Гц (Jannika E. Boström et al. Ultra-Rapid Vision in Birds // PLoS ONE, 2016, 11(3): e0151099, doi: 10.1371/journal.pone.0151099). Это упрощает мелким птицам охоту на насекомых, но, возможно, делает невыносимой жизнь в неволе: лампы в помещении, по мнению человека, нормально светящие, для птицы противно мигают. Птицы способны видеть и очень медленное движение — например, перемещение солнца и звезд по небу, недоступное нашему невооруженному глазу. Предполагается, что это помогает им ориентироваться во время перелетов.

Цвета и оттенки, неизвестные нам; круговой обзор; переключение режимов от «бинокля» до «лупы»; самые быстрые движения видны четко, как в замедленной съемке… Нам трудно даже представить, как воспринимают мир птицы. Можно только восхищаться их возможностями!

Работает ли человеческий глаз как фотокамера?

Свет — это физическое явление, которое внутри человеческих глаз ведет себя так же, как и в фотоаппарате. Камеры нуждаются в той же сборке, что и наши глаза, чтобы обрабатывать свет. Вот почему между ними интересно провести параллель. В статье фотограф Лили Якобовитс (Lili Jakobovits) сравнивает поле зрения человека с фотокамерой.

Что такое свет? 

Чтобы понять, как работают зрение и фотокамеры, нам нужно понять природу поведения света. Свет — это электромагнитное излучение, которое может обнаружить человеческий глаз. Другими словами, это видимая часть спектра электромагнитного излучения. Люди могут определять длины волн от 380 до 700 нанометров. Согласно концепции дуальности волна-частица, свет — это частица (фотон) или волна. Это означает, что он ведет себя одновременно как фотоны и как волны. Он состоит из крошечных частиц, но распространяется в пространстве волной. 

Для человеческого зрения и камеры характерны обе формы.

Как глаза и камеры улавливают свет? 

И глаза, и камеры чувствительны к свету. Это означает, что они реагируют на передаваемые им сигналы. Они работают аналогично друг другу, но устроены по-разному. В глазах свет сначала проходит через роговицу. Это передний слой глаза, как и передний элемент вашей камеры. Оба играют важную роль в преломлении света и защите других частей глаза или хрусталика.  

Радужка представляет из себя кольцевидную мембрану позади роговицы. В центре есть регулируемое отверстие: зрачок. Он контролирует количество проходящего света. В объективах фотоаппаратов диафрагма выполняет ту же функцию. 

За радужной оболочкой находится линза. Это прозрачная кристаллическая структура, гибкая и меняющая форму для фокусировки. В объективах фотоаппаратов обычно больше элементов. Фокус можно изменить, переместив эти линзы ближе или дальше от сенсора камеры.

Внутри глаза находится светочувствительный слой, называемый сетчаткой. Сетчатка принимает и преобразует свет в электрические сигналы. Эти сигналы затем передаются нейронами. Таким образом, через зрительный нерв сетчатка отправляет сообщения в мозг. «Сетчатка» камеры — это сенсор. 

Изображение, появляющееся на сетчатке или сенсоре, перевернуто вверх ногами и в стороны. Человеческий мозг далее переворачивает эту картинку. 

Какое разрешение имеет человеческий глаз?

Основное различие между сетчаткой и датчиком состоит в том, что первый изогнут, так как он является частью глазного яблока. Кроме этого содержит больше ячеек, чем количество пикселей в датчике камеры. В нем около 130 миллионов клеток, 6 миллионов чувствительных к цвету (колбочек). В сенсоре камеры плотность пикселей ровная. В глазу в середине сетчатки больше клеток.

Допустим, разрешение глаза составляет 130 МП. Из-за быстрого и постоянного движения глазного яблока на самом деле она составляет около 576 МП. Не говоря уже о том, что разрешение глаза необязательно должно учитывать разрешающую способность линзы. 

Также необходимо отметить, что светочувствительные клетки выключены по яркости. Они помогают зрению в условиях низкой освещенности. При слабом освещении все наоборот, потому что тогда активны только палочки. Вот почему мы не можем видеть цвета в сумерках. 

Кроме того, с возрастом глаза теряют часть этих клеток, и мозг к этому приспосабливается. Таким образом, глазу не нужно значение разрешения, так как зрение зависит от многих других вещей. Итак, из-за большого количества клеток в сетчатке, мы можем сказать, что человеческий глаз имеет примерно 576MP. Это не то же самое, что в фотографии, но сравнение интересное. Таким образом, мы можем увидеть мощные возможности человеческих глаз с фотографической точки зрения.

Понимание поля зрения человека 

Мы часто слышим, что 50-миллиметровый объектив полнокадровой камеры ближе всего к полю зрения человека. 50 мм называют стандартным объективом, потому что фокусное расстояние равно диагонали его сенсора. Фокусное расстояние глаз человека составляет примерно 22 мм. Таким образом, это не стандартный объектив, потому что он имеет такое же фокусное расстояние или угол обзора, что и глаз. 

Поскольку у человека чаще всего два глаза, поле зрения составляет примерно 210 градусов по горизонтальной дуге. Это не означает, что люди могут видеть с одинаковой резкостью при 210 градусах, так как в это включается и периферическое зрение. Мы не можем сосредоточить внимание на всем, что нас окружает — только по краям можем обнаруживать движение и формы. Вот почему человек постоянно двигает глазами (саккадическое движение глаз).  

Объектив 50 мм имеет угол обзора 46 градусов. Центр поля зрения человека, около 40-60 градусов, — это то место, где мы получаем большую часть информации. Это означает, что наше восприятие зависит от этой части. Это близко к углу обзора 50 мм. 

Что такое динамический диапазон человеческого глаза? 

Динамический диапазон — интересная тема, когда мы сравниваем фотокамеры с глазами. Камеры не могут уловить все детали сцены при слишком ярком свете. Либо самые яркие области превратятся в белые пятна, либо самые темные области станут черными без деталей. Динамический диапазон объясняет, почему именно это происходит.

Сенсор цифровой камеры (или полоса пленки) может улавливать только ограниченный диапазон света. Это и есть динамический диапазон. Ограничения динамического диапазона часто проявляются в ярких сценах с большим контрастом. В пасмурный день большинство фотоаппаратов может захватывать самые темные и самые яркие области изображения. Корректная экспозиция на одном кадре. Добавьте яркий, направленный свет, и это совсем другая история. Сюда входят портреты с подсветкой или пейзажные сцены. 

Под динамическим диапазоном в фотографии понимается диапазон света, который камера может уловить за одну экспозицию. Человеческий глаз может видеть детали в свете с динамическим диапазоном около 20 стопов. DSLR и беззеркальные камеры зачастую могут запечатлеть только половину этого. Камеры не могут видеть такой же динамический диапазон, как глаз человека. Сияющее голубое небо, которое вы видите глазами, на камеру становится переэкспонированной белой массой. Или вы получите полностью темный передний план. 

Когда мы смотрим на сцену, глаза больше похожи на видеокамеру. Они как бы постоянно подстраивается под условия освещения. Это означает, что мы не только «экспонируем» светлые или темные участки сцены. Это обусловлено быстрыми движениями глаз. Глаз всегда движется, что позволяет человеку измерять свет во всех частях сцены. Таким образом, мы можем приспособить зрачок к условиям освещения. Эта разница видна, когда мы снимаем объект, освещенный сзади. С помощью фотокамеры мы можем запечатлеть силуэт, но глаза по-прежнему будут видеть детали в темных местах. 

Что такое ISO глаза? 

ISO можно измерить относительно стопами выдержки. Шкала ISO камеры похожа на выдержку в том смысле, что при ее увеличении вдвое удваивается и экспозиция. Стоп в ISO означает вдвое больше или вполовину меньше света по сравнению с предыдущим. Они пропорциональны друг другу. Низкое значение ISO даст «темную» экспозицию, а высокое ISO даст «яркую». 

Чаще всего ISO начинается со значения ISO 100. Это самый низкий, самый темный параметр, также называемый базовым ISO. Следующая точка ISO 200, будет вдвое ярче, а ISO 400 – еще вдвое ярче. Таким образом, есть две ступени между ISO 100 и 400, четыре ступени между 100 и 1600 и так далее.

 

Мы не можем измерить чувствительность человеческого органа точно так же, как чувствительность искусственной пленки или сенсора. Если все же сравнивать их, ISO глаза оценивается примерно в 1 при ярком свете. И около 500–1000 в условиях более темного освещения.

Заключение

 

Понятно, почему мы проводим параллель между человеческими глазами и фотокамерами. Но нужно признать, что мы не можем скопировать точный механизм нашего видения. Цифровые камеры не могут конкурировать со сложностью глаза и мозга. Не забывайте, что наше зрение зависит от мозга. Даже психологические факторы влияют на восприятие видимой картинки.

Сколько мегапикселей в глазу?

Anton

Автор:

Anton

19 апреля 2020 23:46

Метки: Сколько мегапикселей в глазу   глаза   строение глаза   

Чаще всего, когда человек слышит слово «пиксель», он сразу же думает о цифровых фотоаппаратах, модулях смартфонов и прочей технике. Естественно, возникает вопрос – а сколько же мегапикселей в глазу, ведь строение глаза имеет кое-что общее с устройством обычной камеры.

Что такое пиксель?

Сам термин «пиксель» начал распространяться с момента возникновения цифры. Он расшифровывается как «picture element», то есть элемент изображения. Пиксель – это точка, которая образовывает с другими точками единую картинку. Один кадр, сделанный в цифровом формате, может содержать в себе миллионы точек-пикселей.
Каждый пиксель – это 5 информационных элементов. Два из них – это вертикальные и горизонтальные координаты. Остальные нужны для определения яркости красного, синего и зеленого тонов. Сообща элементы дают возможность считывающему устройству сделать правильный выбор в определении оттенка точки и ее последующего размещении.

Интересный факт: миллион пикселей создает мегапиксель, термин которого используется чаще.

В мегапикселях преимущественно измеряют размеры фото или же отсканированные снимки.

Строение глаза

Предназначение глаза – это передача изображения к зрительному нерву. Он состоит из множества компонентов, каждый из которых очень важен. Роговица является прозрачной оболочкой, где нет кровеносных сосудов. Несмотря на это, она обладает преломляющей силой и является необходимым элементом «оптики». На границе с ней располагается внешняя оболочка – склера.
Между радужкой и роговицей есть пространство, которое называется передней камерой. Здесь содержится внутриглазная жидкость. Радужка обладает цветной округлой формой и отверстием внутри. Радужка – это мышцы, которые выполняют сужение и расширение зрачка. Функция – регуляция светопотока, точно так же, как и в устройстве фотоаппарата. Отверстие в ней – это зрачок. Чем больше света, тем зрачок меньше. Хрусталик – своеобразная линза, отличающаяся прозрачностью и эластичностью. Меняет форму, фокусируясь на определенных объектах. Хрусталик позволяет видеть объекты, находящиеся рядом или на расстоянии.
Сетчатку образуют фоторецепторы, а также нервные окончания. Они характеризуются особой чувствительностью. Рецепторы есть двух типов: колбочки и палочки. Они служат для трансформации фотонов в электроэнергию нервной системы, то есть, происходит сложная фотохимическая реакция. Склера – оболочка с наружной стороны, переходящая в роговицу. К ней прикреплены мышцы, при помощи которых глаз двигается. Сзади склера выслана сосудистой оболочкой и граничит с сетчаткой. Оболочка снабжает кровью всей структуры глазного яблока. Нервы отправляют сигналы в мозг, и человек видит изображение.

Интересный факт: когда заболевает сетчатка, оболочка тоже страдает от воспалительного процесса. Однако в ней отсутствуют нервные окончания и боль, которая указывала бы на различные сложности.

Количество мегапикселей в глазу

Полноценных пикселей (ячеек) в матрице-сетчатке глазного яблока нет. Однако есть так называемые субпиксели, которые отличаются друг от друга чувствительностью и имеют неравномерное расположение.
Субпиксели-фоторецепторы разделяются на колбочки и палочки. Последние воспринимают только синюю спектральную часть, а колбочки – зелено-желтую, желто-красную и фиолетово-синюю. Высчитать количество мегапикселей нельзя, так как в нашем глазу отсутствует цифровая матрица.
В классическом понимании наши глаза не имеют пикселей, так как пиксель – это ячейка. В сетчатке таких ячеек нет. Пикселями здесь выступают клетки фоторецепторов, которых в общей сложности около 126 миллионов.

Источник:

АНТИФИШКИ
Всё о политике в мире

Метки: Сколько мегапикселей в глазу   глаза   строение глаза   

Новости партнёров

Культур-мультур: на открытии фестиваля в Кемерово оперная певица спела на фоне бодибилдеров

«What is that?»: Путин очень удивился поцелую в щёку представителя Эрдогана

«Из России с любовью»: житель Ростова запустил для европейцев круглосуточный показ включенной. ..

«А не пошла бы…»: Диана Арбенина высмеяла правила, которые подготовила для музыкантов…

«Он вам не Педриньо!»: игроку в «Локомотиве» пришлось взять новое имя

Непревзойденное советское кино: как выглядит идеальный герой ушедшей эпохи?

«Взболтать, но не смешивать»: инженер предложил свой вариант похорон королевы

«Ты лжец!»: концерт Макса Барских в Баку отменили после его слов в поддержку Армении

В США неуравновешенный подросток разгромил родительский дом из-за запрета на телефон

Показать ещё
Удиви меня!

‘+ ‘

‘+ place. title+ ‘

‘+ »+ ‘

Что такое мегапиксель человеческого глаза? Разрешение человеческого глаза

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, сколько составляет разрешение человеческого глаза? Человеческий глаз обладает способностью запоминать все формы, цвета, размеры и детали объектов одновременно. Итак, вы можете себе представить, что такое мегапиксель человеческого глаза?

Многие из нас слышали о количестве пикселей в камере, поэтому мы также ожидаем знать, сколько пикселей в человеческом глазу и каково будет разрешение человеческого глаза. Узнаем подробно.

Введение

По данным группы ученых, глаз человека имеет разрешение 576 мегапикселей. Это выше, чем у новейших и лучших телевизоров сверхвысокой четкости 4K, и более чем в 200 раз больше, чем у среднего смартфона. Этого разрешения достаточно, чтобы распечатать фотографию шириной 43 фута.

Человеческий глаз может видеть более мелкие детали и имеет большее разрешение, чем современные цифровые камеры. Теперь вы знаете, что человеческий глаз может видеть около 576 МП. Но это верно лишь отчасти.

Фактически, он может видеть 576 мегапикселей при оптимальных условиях. Но в реальной жизни это зависит от возраста, окружения и остроты зрения. Итак, давайте подробно обсудим, насколько хорошо ваше зрение и особенности человеческого глаза.

Насколько хорошее разрешение человеческого глаза?

Подсчитано, что человеческий глаз может распознавать около 2 миллионов различных цветов в идеальных условиях. Это много, если сравнивать с камерами, которые ограничены количеством пикселей.

Человеческий глаз может быть намного мощнее, чем новейшие камеры. Люди могут видеть объекты с очень большого расстояния и видеть объекты с разной яркостью и контрастностью при дневном свете и в темноте.

Человеческий глаз — одна из самых совершенных оптических систем, известных человеку. Оснащенный слезной пленкой, роговицей, радужной оболочкой, хрусталиком и стекловидным телом, человеческий глаз способен воспроизводить широкий спектр изображений, которые даже невообразимы для современных камер.

Из-за биологических и оптических ограничений человеческий глаз может делать гораздо более подробные изображения, чем любая современная камера.

Независимо от того, говорим ли мы о нескольких мегапикселях (как в зеркалках) или о записи в 3D в очках, камеры все равно не могут конкурировать с возможностями глаза.

Сколько мегапикселей эквивалентно разрешению человеческого глаза?

Человеческий глаз не похож на однокадровую камеру любого цифрового устройства или мобильного телефона. Два глаза непрерывно совершают микро- и макродвижения глаз и постоянно посылают визуальные сигналы в мозг или центр обработки изображений.

Одним из важных преимуществ наличия двух глаз является еще большее увеличение разрешения глаз. Точно так же преимущество движений глаз заключается в том, чтобы собрать как можно больше визуальных сигналов для увеличения количества мегапикселей человеческого глаза.

В отличие от цифровых камер, глаза не работают в одиночку для создания красивых изображений, а работают в сочетании с мозгом, который обрабатывает визуальную информацию.

Насколько хорошим является разрешение глаза или мегапикселя человеческого глаза, зависит от нескольких факторов, включая фоторецепторы (палочки и колбочки), нейронные компоненты внутри глаз, зрительный путь и мозг

Формула для расчета мегапикселя человеческого глаза

Хотя человеческие глаза способны воспринимать визуальную информацию под углом около 180 градусов, не поворачивая головы в сторону, мы используем 120 градусов для расчета мегапикселя глаза, чтобы мы могли рассмотрим фиксированный первичный взгляд глаза и связанное с ним поле зрения.

Здесь вид перед нашими глазами будет 120 на 120, как будто мы смотрим через квадратную рамку на сцену. Разрешение или мегапиксель человеческого глаза будет:

120*120*60*60 / (0,3*0,3) = 576 000 000 отдельных пикселей = 576 мегапикселей или 576 мегапикселей в секунду при ярком дневном свете и идеальных условиях, что примерно в 200 раз лучше, чем у новейших цифровых камер. Это также означает, что мы, люди, можем с первого взгляда обнаружить большое количество информации.

Разрешение человеческого глаза 576 мегапикселей означает, что наши глаза могут захватывать полмиллиона пикселей изображения в секунду, чтобы создать самое четкое изображение или видение, которое мы обычно видим. Это похоже на то, насколько сильны наши глаза.

Одна из самых крутых вещей в нас, людях, — это наша способность различать детали. В наших глазах очень плотный массив рецепторов, способный обнаруживать и разрешать более полумиллиона изображений за одну секунду.

Итак, наши глаза способны обнаруживать и различать чрезвычайно большое количество информации с первого взгляда. Даже в очень сложных условиях наши глаза могут улавливать и обрабатывать внушительный объем информации в любой сцене. Это все возможно благодаря 576-мегапиксельному разрешению наших глаз.

Особенности человеческого глаза

Человеческий глаз представляет собой сложный орган, расположенный в нашей голове. Он отвечает за передачу информации о внешних объектах в наш мозг. Наиболее ярким свидетельством человеческого тела является человеческий глаз. Они олицетворяют интеллект из-за своих зрительных свойств и удобства.

Использование этого органа позволяет нам различать правильное и неправильное. Это позволяет нам измерять расстояния между нами и другими объектами вокруг нас. Эта часть тела утонченная и самая продвинутая.

Человеческий глаз — самый сложный и высокоразвитый зрительный орган в организме. Он играет решающую роль как в отправке информации в мозг, так и в получении информации от него.

Глаза связаны с мозгом через нервную систему и выполняют зрительную функцию с помощью сложной сети нейронов и тканей.

Итак, человеческий глаз имеет множество особенностей по сравнению с глазами других живых существ. Давайте подробно обсудим некоторые основные особенности человеческого глаза и узнаем, насколько средний человек благословлен формой своих глаз.

Человеческий глаз может обрабатывать до 36 000 бит информации в час:

Наши глаза могут обрабатывать около 36 000 бит информации в час, что означает, что мы можем сосредоточиться на 50 вещах одновременно. Таким образом, мы можем сохранить большую часть информации, которая проходит через наши глаза, потому что мы можем обрабатывать столько, сколько можем видеть.

Это довольно удивительно, потому что в определенный момент времени происходит множество событий, и даже если бы они смогли произвести впечатление на наш мозг, мы могли бы вспомнить их позже.

Итак, это максимальный предел информации, который может усвоить наш глаз. Но не каждый человек способен на это из-за таких факторов, как состояние здоровья, возраст, визуальные обстоятельства и т. д.

Человеческие глаза могут различать 1 000 000 цветов:

Человеческие глаза могут различать 1 миллион различных цветов, просто видя красный, зеленый , и синий цвета. Это три основных цвета, которые вместе могут образовывать миллионы различных цветов, которые мы можем видеть нашими глазами.

Дело не в количестве цветовых пигментов, присутствующих в вашем глазу, а в количестве фоторецепторов, присутствующих в обеих ваших сетчатках.

Итак, ваша сетчатка содержит три различных типа фоторецепторных клеток, что позволяет вашим глазам видеть огромное количество цветов.

Люди могут видеть огромное разнообразие цветов по сравнению с животными или птицами. Из всех млекопитающих в мире люди более чувствительны к цвету, чем большинство других.

В то время как собаки могут различать только несколько цветов, а люди с дальтонизмом могут с трудом их различать, большинство из нас различают тысячи оттенков.

176 градусов — это поле зрения, которое может видеть человеческий глаз:

Глаза человека расположены впереди и высоко на вашем лице, что дает вам значительное поле зрения, которое почти равно 176 градусам. Это возможно, потому что у людей есть глаза с обеих сторон головы.

Один глаз воспринимает визуальную информацию из правой части поля зрения, а другой глаз воспринимает визуальную информацию из левой части поля зрения. Этот акт восприятия известен как бинокулярное зрение.

Итак, это помогает нам видеть предметы в районе 176 градусов.

Окончательный вердикт

Глаза человека — самая сложная часть его тела. Они являются основной частью нашего интеллекта, поскольку напрямую связаны с нашим мозгом. Кроме того, человеческие глаза имеют лучшее разрешение, чем любая другая цифровая камера на сегодняшний день.

Тем не менее, человеческие глаза сильны, но не лучше, чем у птиц, поскольку у птиц намного больше палочек и колбочек, чем у людей. Итак, разрешение с высоты птичьего полета оценивается в 2-8 раз больше, чем у нас.

Человеческий глаз против цифровой камеры (видео)


Вы также можете как

Зуд глаз в углу (внутренний и внешний): причины, лечение и средства. Желтый глаз и все проблемы с глазами при заболеваниях печени

Что такое конъюнктива глаза? Определение, анатомия, функция

Белая часть глаза: функция склеры, определение и анатомия

Что такое роговица глаза: функция, определение, анатомия, слои

Нечеткое зрение по утрам: причины просыпаться с нечетким зрением

Разрешение человеческого глаза — сколько мегапикселей?

Когда вы видите очень красивый пейзаж, вы достаете свой телефон (или камеру), чтобы запечатлеть его, не так ли? Но черт! Картинка выглядит несколько иначе (если у вас нет роскошной зеркалки). На картинке отсутствует то прикосновение красоты, которое предстает перед нашим взором. Почему мы не можем запечатлеть именно то изображение, которое видим? Вы собираетесь узнать это. Все дело в разрешении.

По словам доктора Роджера Кларка, человеческий глаз имеет разрешение приблизительно 576 мегапикселей. Он специалист по цифровым и пленочным изображениям, а также участвует в нескольких проектах НАСА по космическим изображениям. И именно это создает реальную разницу в нашем видении и картинках.

Вычисление-

Рассмотрим вид перед вами, который составляет 90 градусов на 90 градусов, как если бы вы смотрели через открытое окно на сцену. Количество пикселей будет –
90 градусов * 60 угловых минут/градус * 1/0,3 * 90 * 60 * 1/0,3 = 324 000 000 пикселей (324 мегапикселя).
В любой момент вы на самом деле не видите столько пикселей, но ваш взгляд перемещается по сцене, чтобы увидеть все нужные вам детали. Но человеческий глаз действительно видит большее поле зрения, близкое к 180 градусам. Давайте будем консервативны и используем 120 градусов для поля зрения. Тогда мы бы увидели —
120 * 120 * 60 * 60 / (0,3 * 0,3) = 576 мегапикселей.
Для полного угла человеческого зрения потребуется еще больше мегапикселей. Для записи таких деталей изображения требуется камера большого формата.

Удивительно, не правда ли? чтобы измерить это, нам нужен монитор с разрешением 32000×18000 пикселей. Это эквивалентно массиву из 275 мониторов 1080p. Короче говоря, вам понадобится 576-мегапиксельное изображение, чтобы обмануть свой мозг и не отличить его от реальности.

Глаз не является цифровым устройством

Однако следует помнить, что глаз не является цифровым устройством формирования изображения. Человеческий глаз не захватывает изображения, как цифровая камера. Вместо того, чтобы делать снимок, глаз постоянно движется, и мозг сшивает эти стимулы вместе, чтобы сформировать изображения, которые мы видим.

Наконец, количество пикселей — это только один элемент при определении качества разрешения. Есть и другие важные факторы, в том числе освещение, расстояние и пространственное разрешение. В случае пространственного разрешения количество пикселей на экране остается неизменным, даже когда объект выходит из фокуса, однако наше восприятие качества изображения ухудшается.

Короче говоря, говорить о разрешении человеческого глаза довольно сложно, и нет простого и легкого ответа.

Как на самом деле функционирует наш глаз?
  1. Свет попадает в глаз через  роговицу , прозрачную переднюю поверхность глаза, которая действует как объектив камеры.
  2. Радужная оболочка работает так же, как диафрагма камеры, контролируя, сколько света достигает задней части глаза. Он делает это, автоматически регулируя размер зрачка, который в этом сценарии действует как апертура камеры.
  3. Хрусталик глаза расположен сразу за зрачком и действует как объектив автофокусной камеры, фокусируясь на близких и приближающихся объектах.
  4. Сфокусированный роговицей и хрусталиком свет попадает на сетчатку. Это светочувствительная оболочка в задней части глаза. Думайте о сетчатке как об электронном датчике изображения цифровой камеры. Его работа заключается в преобразовании изображений в электронные сигналы и отправке их в зрительный нерв.
  5. Затем зрительный нерв передает эти сигналы в зрительную кору головного мозга, которая создает наше зрение.

Восприятие,  Цвет и изображение

Сетчатка глаза содержит миллионы крошечных светочувствительных нервных клеток, называемых палочками и колбочками , названными в честь их уникальной формы.

  • Колбочки  отвечают за восприятие цвета и деталей.
  • Стержни  отвечают за ночное, периферийное или боковое зрение, а также за обнаружение движения.

Палочки и колбочки преобразуют свет нашей сетчатки в электрические импульсы, которые посылаются зрительного нерва  в  мозг , где создается изображение. Макула — это часть сетчатки, обеспечивающая центральное зрение. Это то, как мы видим форму, цвет и детали в прямой видимости.