Угол зрения человеческого глаза: Фокусное расстояние 50мм — не поле зрения человека — Сайт профессионального фотографа в Киеве

BSP Security — Тестирование разрешения человеческого глаза

Существует много оценок разрешающей способности человеческого глаза, однако все они колеблются в пределах 5, 6 или 7 мегапикселей.

Однако, насколько нам известно, еще никто точно это не тестировал… до сих пор.

В этом отчете мы поделимся результатами тестирования различных разрешений IP-камер по сравнению с человеческим глазом.

Итоговые результаты.
Вот итоговая таблица наших тестов, которые будут объяснены далее.

Основа тестов

В качестве основы наших тестов мы использовали таблицу Снеллена.
Предполагается, что человеческий глаз имеет остроту зрения 20/20, если он может прочитать восьмую строку таблицы с расстояния 20 футов (примерно 6 метров).

Наша цель — найти с каким разрешением камера сможет «прочитать» / «увидеть» одну и ту же строку на одной и той же таблице так же хорошо, как и человеческий глаз.

Тесты

Мы взяли набор IP-камер различного разрешения (720p, 1080p, 5MP и 10MP) и установили угол обзора 60 градусов. Люди имеют гораздо более широкое периферийное зрение, так что в нашем случае угол обзора в 60 градусов представляет собой «взгляд прямо».

Подобно человеку мы разместили камеры в 20 футах (примерно 6 метров) от таблицы Снеллена, чтобы выяснить когда и какая камера сможет сравниться или превзойти человеческий глаз.

Результаты

Мы начали с хорошо освещенной комнаты (освещенность 160 люксов). Снимок ниже показывает общий вид места.

60 градусов — 160 люксов

Первая камера с разрешением 720p смогла распознать только 4 строку таблицы, поэтому «острота зрения» ей была поставлена 20/50

Камера с разрешением 1080p смогла прочитать всего на одну строку больше, и ей
была поставлена «острота» 20/40

Перейдя на разрешение 5MP мы продвинулись еще на одну строку и «острота» была
оценена как 20/30, хотя кое-кто считал, что и следующая строчка тоже различима
и можно поставить 20/25.

И, наконец, камера с разрешением 10MP обеспечила возможность прочитать 8-ю строку,
что дает ей остроту зрения человеческого глаза 20/20.

Таким образом в идеале даже при хорошей освещенности 10МP камера может соответствовать и даже немного превосходить человеческий глаз.

3 люкса

Снизив освещенность комнаты до 3-х люксов мы повторили наши тесты. Обычно, при
такой освещенности человек с остротой зрения 20/20 сможет различить 6-ю строку
(EDFCZP), 20/30, две следующие строки становятся неразличимыми из-за снижения
освещенности.

Камера с разрешением 720p смогла распознать только три строки (острота 20/70)
из-за сильных шумов и затемненного изображения.

Камера с разрешением 1080p показала себя не лучше, шумов и артефактов ниже
третьей строки очень много, поэтому буквы выглядят даже менее различимыми, чем
у камеры на 720p.

С разрешением 5MP мы смогли распознать 4 строки (20/50). Заметьте, что некоторые
буквы на 5-й строке тоже видны, однако шумы и артефакты не дают полностью
распознать строку.

Наконец, камера с разрешением 10MP смогла продвинуться до 5-й строки, 20/40. И
опять некоторые буквы на 6-й строке вполне различимы, но строка в целом — нет.

1 люкс

Для нашего финального теста мы снизили освещенность до одного люкса (очень темная
комната). На этом этапе только камеры с разрешением 720p и 1080p смогли что-то
различить, в то время, как человеческий глаз при такой освещенности способен
различить 5 строку (PECFD) с оценкой 20/40.

Камера на 720p смогла распознать две строки с «остротой» 20/100. Прочие строчки
были неразличимы.

С разрешением 1080p мы смогли распознать и третью строку. Оценка 20/70.

Камеры на 5MP и 10MP показывали полную черноту, поэтому мы признали их слепыми.

Иcточник: https://ipvm.com/
Переведена: BSP Security

Чем зрение животных отличается от человеческого?

Зрение позволяет нам ориентироваться в окружающем мире, наслаждаться его красотой. Животным зрение, прежде всего, помогает найти пищу и защититься от нападения.

Казалось бы, у собак, кошек и людей по 2 глаза, значит, их зрение ни в чем не отличается, но это не так. У кошек и собак поле зрения шире, потому что глаза расположены как бы по бокам головы. Человеческие глаза охватывают угол в 150 градусов, а собачьи или кошачьи в 250. Кроме того, кошки и собаки видят в темноте намного лучше, чем человек. Причина тому, специальное устройство глаз: в темноте зрачок максимально расширяется, чтобы пропустить, как можно больше света. Плюс к этому, у животных под сетчаткой находится специальный слой, который отражает и усиливает световой поток, по этой причине мы можем наблюдать светящиеся глаза в темноте.

Одно из самых популярных утверждений, что кошки и собаки видят мир в черно-белых тонах. Однако на деле это не совсем так. Исследование зрения собак показало, что они хорошо различают красный и синий цвет, но путают зеленый и красный. Этот факт доказывает, цветное зрение у них есть, но не так хорошо развито, как у человека. У собак в сетчатке содержится примерно 20% от всех фоторецепторов, а у человека центральная область сетчатки глаза покрыта ими на 100%, это, примерно, 127 миллионов фоторецепторов. Для сравнения, гигантский кальмар является обладателем 1 миллиарда фоторецепторов, но и глаза у него при этом не маленькие, их диаметр достигает 25 сантиметров. У осьминога глаза снабжены 20 миллиардами фоторецепторов, а зрачок имеет причудливую квадратную форму.

По количеству глаз животные также бьют рекорды. Морской гребешок является обладателем около ста глаз. Четырехглазая аквариумная рыбка использует свои глаза для разных целей: два для того, чтобы видеть на суше, а другие два – для зрения под водой. Некоторые разновидности скорпионов имеют 12 глаз, а пауки — 8.

Глаза животных приспособлены к условиям их обитания. Например, у пингвинов плоская роговица, поэтому они видят в воде без каких-либо искажений. Глаза верблюдов не пропускают никаких соринок: ресницы автоматически сплетаются и полностью защищают око, что просто необходимо, ведь в пустыне бывают пыльные бури, а кости по краям глазниц защищают от палящего солнца.

По остроте зрения человек также проигрывает представителям животного мира. Соколиный глаз обладает способностью рассмотреть жертву с расстояния 1,5 километров, даже если ее размер не превышает 10 сантиметров. Даже острота зрения обезьян, приблизительно, в три раза выше, чем у человека. Но людям такое сверхзрение, просто, ни к чему, мы ведь не хищники.

Человек всегда мечтал обладать суперзрением, что отражено в сказках и фантастической литературе. Однако природа распорядилась иначе и наделила нас только теми способностями, которые нам необходимы для комфортной повседневной жизни. Берегите и заботьтесь о своем 100% зрении!

Спецификация человеческого зрения

| Цян Чжан

[ человек зрение глаз глазное яблоко ирис ученик поле зрения поле зрения разрешение фокусное расстояние ]

В этом документе описываются характеристики типичной системы человеческого зрения: разрешение 576 мегапикселей при движении глаз или 324 мегапикселя при одном мелькании; угол обзора около 180°; светочувствительность около ISO 800; динамический диапазон 1 миллиард к 1 с подстройкой или 10 000 к 1 с единичным бликом; фокусное расстояние 22 мм и размер диафрагмы F/3,2.

На изображении ниже показана антомой человеческого глаза. Размер глаза взрослого человека составляет примерно 24,2 мм (поперечный) × 23,7 мм (сагиттальный) × 22,0–24,8 мм (аксиальный) без существенных различий между полами и возрастными группами. Размер зрачка меняется в зависимости от окружающей среды и/или психического состояния, диаметр зрачка может составлять от 2 до 8 мм.

Согласно сайту ClarkVision.com, человеческий глаз может различать объекты размером всего 0,3 угловой минуты. Глаз — это не единичный кадр фотоаппарата. Это больше похоже на видеопоток. Глаз быстро перемещается под небольшими углами и постоянно обновляет изображение в мозгу, чтобы «нарисовать» детали. У нас также есть два глаза, и наш мозг комбинирует сигналы для дальнейшего увеличения разрешения. Мы также обычно перемещаем взгляд по сцене, чтобы собрать больше информации. Из-за этих факторов глаз и мозг создают изображение с более высоким разрешением, чем это возможно при таком количестве фоторецепторов в сетчатке.

Таким образом, числа, эквивалентные мегапикселям, приведенные ниже, относятся к пространственным деталям изображения, которые потребуются, чтобы показать то, что может видеть человеческий глаз при просмотре сцены.

Основываясь на приведенных выше данных о разрешении человеческого глаза, давайте сначала попробуем «маленький» пример. Рассмотрите вид перед собой, 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 детали, которые вы хотите. 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.

При низких уровнях освещенности человеческий глаз интегрирует примерно до 15 секунд (Blackwell, J. Opt. Society America, v 36, p624-643, 1946). ISO изменяется с уровнем освещенности за счет увеличения родопсина в сетчатке. Этот процесс занимает около получаса, и это предполагает, что вы не подвергались воздействию яркого солнечного света в течение дня. Предполагая, что вы носите солнцезащитные очки и хорошо адаптируетесь к темноте, вы можете увидеть довольно слабые звезды вдали от города. На основании этого можно сделать разумную оценку глаза, адаптированного к темноте.

В пробной экспозиции, которую я сделал с Canon 10D и объективом с 5-дюймовой апертурой, цифровая зеркальная фотокамера может записать звезды 14 звездной величины за 12 секунд при ISO 400. Вы можете увидеть звезды 14 звездной величины за несколько секунд с объективом с той же апертурой. (Кларк, Р. Н., Визуальная астрономия глубокого неба, Cambridge U. Press and Sky Publishing, 355 страниц, Кембридж, 1990 г.)

Таким образом, я бы оценил светочувствительность глаза, адаптированного к темноте, примерно в 800 единиц ISO.

Обратите внимание, что при ISO 800 на 10D усиление составляет 2,7 электрона/пиксель (ссылка: http://clarkvision.com/articles/digital.signal.to.noise), что похоже на то, как глаз может видеть пару фотонов для обнаружения.

В течение дня чувствительность глаза намного ниже, более чем в 600 раз меньше (Middleton, Vision Through the Atmosphere, U. Toronto Press, Toronto, 1958), что эквивалентно ISO примерно 1,

.

Человеческий глаз способен функционировать при ярком солнечном свете и видеть слабый звездный свет в диапазоне более 100 миллионов к одному. Данные Блэквелла (1946) охватывают диапазон яркости в 10 миллионов и не включают интенсивности выше, чем при полной Луне. Полный диапазон адаптируемости составляет порядка миллиарда к 1. Но это все равно, что сказать, что камера может работать в аналогичном диапазоне, регулируя усиление ISO, диафрагму и время экспозиции.

В любом виде глаз может видеть диапазон более 10 000 при обнаружении контраста, но это зависит от яркости сцены, при этом диапазон уменьшается с целью с более низким контрастом. Глаз — это детектор контраста, а не абсолютный детектор, как датчик в цифровой камере, отсюда и различие. (См. рис. 2.6 у Clark, 1990; Blackwell, 1946, и ссылки там). Диапазон человеческого глаза больше, чем у любого пленочного или потребительского цифрового фотоаппарата.

На этой диаграмме показано соотношение диагностического угла обзора и фокусного расстояния для 35-мм (диагонального) датчика изображения.

Таким образом, это объясняет часто упоминаемое фокусное расстояние ~17 мм, но правильное значение — фокусное расстояние ~22 мм

Это имеет смысл для отношения f/: при апертуре 7 мм отношение f/= 22,3/7 = 3,2.

Очевидно, что человеческое зрение более чувствительно к зеленому свету.

Написано 23 сентября 2022 г.

Камера против человеческого глаза (Что такое динамический диапазон человеческого глаза?)

Лили Якобовиц

А- А+

Скачать как PDF

Подпишитесь ниже, чтобы скачать статью немедленно

Вы также можете выбрать свои интересы для бесплатного доступа к нашему обучению премиум-класса:

Основы бизнеса

Шпаргалки

Детская фотография

Красочные городские пейзажи

Состав

Творческая фотография

Креативные концепции портрета

Цифровые фотоколлажи

Сказочная портретная фотография

Фотография еды

Интерьерная фотография

Редактирование ландшафта

Пейзажная фотография

Обработка Lightroom

Пресеты Lightroom

Длинная выдержка

Макрофотография

Фотография Млечного Пути

Моя камера и фотография

Органический маркетинг

Домашние животные

Фотография товара

Фотография неба

Социальные сети

Натюрморт

Интервальная съемка

Туристическая фотография

Городская фотография

Фотография дикой природы

Ваша конфиденциальность в безопасности. Я никогда не поделюсь вашей информацией.

Человеческий глаз — невероятный инструмент, способный видеть широкий спектр света от самого яркого солнца до самой тусклой звезды. Наши глаза также могут приспосабливаться к разным уровням яркости, что позволяет нам видеть как в ярком, так и в темном окружении. Эта возможность регулировки называется динамическим диапазоном

. Динамический диапазон человеческого глаза намного шире, чем у камеры. Это означает, что камера не может видеть столько контраста, сколько могут видеть наши глаза. Чтобы компенсировать эту разницу, фотографы должны использовать различные методы для захвата изображений с широким диапазоном контрастности.

Визуальное сравнение

Интуитивная композиция

Узнайте, как делать потрясающие фотографии с помощью этого подробного руководства по композиции!

Магазин  Предложения

Проверить цену на

Купить у

Недоступно

Понимание динамического диапазона человеческого глаза и что такое свет?

Чтобы понять, как работают зрение и камеры, нам нужно понять свет. Это стимул зрения, и мы можем определить его несколькими способами.

Свет — это электромагнитное излучение, которое может обнаружить человеческий глаз. Другими словами, видимая часть спектра электромагнитного излучения. Люди могут обнаруживать длины волн от 380 до 700 нанометров.

Согласно концепции корпускулярно-волнового дуализма свет представляет собой частицу (фотон) или волну. Это означает, что он ведет себя как фотон и как волна. Он состоит из мельчайших частиц, но распространяется в пространстве волнообразно.

Для нашего зрения и наших камер появляются обе формы.

Как наши глаза и камеры улавливают свет?

Наши глаза и камеры чувствительны к свету. Это значит, что они реагируют на передаваемые им сигналы. Они работают аналогично друг другу, но не построены одинаково.

В наших глазах свет сначала проходит через роговицу. Это передний слой глаза, как передний элемент вашей камеры. Оба играют важную роль в преломлении света и защите других частей глаза или хрусталика.

Радужка представляет собой кольцеобразную мембрану позади роговицы. Он имеет регулируемое отверстие в центре: зрачок. Это контролирует количество проходящего света. В объективах фотоаппаратов диафрагма выполняет ту же функцию.

За радужкой находится линза. Это прозрачная кристаллическая структура, которая является гибкой и меняет форму для фокусировки. В объективах фотоаппаратов обычно больше элементов. Фокус можно изменить, перемещая эти линзы ближе или дальше от сенсора камеры.

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

Изображение, появляющееся на сетчатке или датчике, перевернуто вверх ногами и сбоку. Наш мозг вращает его.

Каково разрешение человеческого глаза?

Основное различие между сетчаткой и датчиком заключается в том, что первая изогнута, так как является частью глазного яблока. Кроме того, он содержит больше ячеек, чем количество пикселей в сенсоре камеры. В нем около 130 миллионов клеток, 6 миллионов из которых чувствительны к цветам (колбочки).

В сенсоре камеры плотность пикселей четная. В глазу клеток больше в средней части сетчатки.

Допустим, разрешение нашего глаза 130 МП. Из-за быстрого и постоянного движения глазного яблока в действительности оно составляет около 576 МП. Не говоря уже о том, что разрешение нашего глаза не должно учитывать разрешающую способность объектива.

Мы также должны упомянуть, что чувствительные к свету клетки (палочки) выключаются по яркости. Они помогают нашему 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 наши глаза теряют некоторые из этих клеток, и наш мозг приспосабливается к этому. Таким образом, глазу не нужна его разрешающая способность, так как зрение зависит от многих других вещей.

Итак, из-за большого количества клеток в сетчатке можно сказать, что человеческий глаз примерно 576MP. Это не то же самое, что в фотографии, но это интересное сравнение. Таким образом, мы можем фотографически увидеть мощные возможности наших глаз.

Понимание поля зрения человека

Мы часто слышим, что 50-миллиметровый объектив полнокадровой камеры ближе всего к человеческому полю зрения.

Мы называем объектив 50 мм стандартным объективом, поскольку фокусное расстояние равно размеру диагонали сенсора. Фокусное расстояние наших глаз составляет примерно 22 мм. Таким образом, это не стандартный объектив, потому что он имеет такое же фокусное расстояние или угол зрения, что и глаз.

Поскольку у нас два глаза, человеческое зрение составляет примерно 210 градусов по дуге горизонтали. Это не означает, что мы можем видеть резко на 210 градусов, так как большая часть этого зрения приходится на периферийное зрение. Мы не можем иметь все вокруг нас в фокусе. Мы можем обнаружить движение и формы только по краям. Вот почему мы постоянно двигаем глазами (саккадическое движение глаз).

Объектив 50 мм имеет угол обзора 46 градусов. В центре нашего поля зрения, около 40-60 градусов, мы получаем большую часть информации. Это означает, что наше восприятие зависит от этой части. Угол обзора близок к 50 мм.

Что такое динамический диапазон человеческого глаза?

Динамический диапазон — интересная тема, когда мы сравниваем камеры с нашими глазами. Когда мы смотрим на сцену, наш глаз ведет себя скорее как видеокамера.

Постоянно подстраивается под условия освещения. Это означает, что мы не только «экспонируем» яркие или темные области сцены.

Это может произойти из-за быстрых движений глаз. Наш глаз всегда в движении, что позволяет нам измерять свет во всех частях сцены. Таким образом, мы можем приспособить зрачок к условиям освещения.

Эта разница видна, когда мы снимаем объект, освещенный сзади.