دوربين چه تفاوت‌هايي با چشم انسان دارد؟

برخي مباحثه‌هاي متخصص كارشناسي و متخصصي الكترونيك به اين سؤال مي‌پردازند: با استفاده از لنزي ۳۵ يا ۵۰ ميلي‌متري در دوربين فول فريم مي‌توان به كيفيتي برابر با چشمان انسان دست پيدا كرد؟ با كمي تفكر درباره‌ي اين سؤال، به خصوصيات فيزيكي اپتيك چشم انسان مي‌رسيم كه آن‌ها را مانند دوربين و لنز مي‌توانيم تفسير كنيم. درواقع، چشم نيز مانند دوربين بخش جلويي (قرنيه) و دهانه‌ي ديافراگم (عنبيه و قرنيه) و لنز و حسگر (شبكيه) دارد.

مقايسه‌ي چشم انسان با انواع دوربين بيش‌ازهمه يك حقيقت را به ما اثبات مي‌كند. بينايي انسان با عكس تفاوت دارد؛ به‌همين‌دليل، برخي اوقات عكسي از مانديشه متخصصينه را زيباتر از مشاهده‌ي زنده‌ي آن مي‌بينيم. طبق گفته‌ي گري وينوگرند، عكاس مشهور، عكس، تنها توضيحي از وضعيتي است كه دوربين مانديشه متخصصينه را مي‌بيند. به‌علاوه او مي‌گويد عكس بيش از آنكه به زيبايي سوژه مرتبط باشد، با زيبايي ظاهر سوژه در عكس ارتباط دارد.

چشم به‌عنوان دوربين

مقايسه‌ي چشم انسان با دوربين روندي منطقي و عقلاني محسوب مي‌شود. مي‌توانيم ابعاد جلو تا پشت چشم را اندازه‌گيري كنيم (حدود ۲۵ ميلي‌متر از قرنيه تا شبكيه). به‌علاوه، قطر مردمك را نيز بين ۲ تا ۷ يا ۸ ميلي‌متر اندازه‌گيري كرده‌اند. با همين اعداد مي‌توان خصوصياتي شبيه به لنز را براي چشم انسان محاسبه كرد.

با دانستن فاصله‌ي كانوني حدودي و ابعاد مردمك مي‌توان دهانه‌ي ديافراگم (f-stop) چشم را با دقتي مناسب محاسبه كرد. با درانديشه متخصصينگرفتن ۱۷ ميلي‌متر براي فاصله‌ي كانوني و ۸ ميلي‌متر براي حداكثر قطر مردمك، چشم را مي‌توان لنزي با f/2.1 در انديشه متخصصين گرفت. اگر فاصله‌ي كانوني ۲۴ و قطر مردمك ۸ ميلي‌متر را در انديشه متخصصين بگيريم، دهانه‌ي ديافراگم f/3.5 مي‌شود. در ميانه‌ي قرن بيستم، ستاره‌شناسان به‌منظور درك بهتر ابعاد دهانه‌ي ديافراگم براي چشم مطالعاتي كردند كه اعداد f/3.2 و f/3.5 را براي آن بيان مي‌كردند.

باتوجه‌به آنچه گفتيم، به اين سؤال مي‌رسيم كه اگر فاصله‌ي كانوني چشم انسان ۱۷ يا ۲۴ ميلي‌متر باشد، چرا افراد براي شبيه‌سازي آن، لنزهاي ۳۵ يا ۵۰ ميلي‌متري را پيشنهاد مي‌دهند؟ دليل اوليه آن است كه فاصله‌ي كانوني چشم انسان مشخص‌كننده‌ي زاويه‌ي ديد بينايي نيست. درادامه، به جزئيات اين توضيح اشاره مي‌كنيم؛ اما اكنون فقط بدانيد تنها بخشي از شبكيه تصوير اصلي ديده‌شده‌ي ما را پردازش مي‌كند. شايان ذكر است بينايي انسان به دو بخش تقسيم مي‌شود: يكي مخروط اصلي تمركز بينايي و ديگري بينايي پيراموني.

مطالعات متعدد ابعاد مخروط بينايي اصلي را مطالعه و آن را حدود ۵۵ درجه بيان مي‌كنند. با دوربين فول‌فريم ۳۵ ميلي‌متري و استفاده از لنز ۴۳ ميلي‌متري، مي‌توان به زاويه‌ي ديد ۵۵ درجه‌اي دست يافت. درنتيجه، فاصله‌ي كانوني ايجادشده دقيقا همان زاويه‌ي ديد انسان‌ها را ايجاد خواهد كرد. ابعاد لنز محاسبه‌شده بين ۳۵ و ۵۰ ميلي‌متر قرار مي‌گيرد.

درنتيجه‌ي اين محاسبات، به پاسخ پرسش ابتداي مقاله مي‌رسيم. براي رسيدن به كيفيت تصوير مشاهده‌‌شده‌ي چشم انسان در دوربين ۳۵ ميلي‌متري SLR، لنز ۳۵ يا ۵۰ ميلي‌متري نياز نيست؛ بلكه عدد بهينه بين آن‌ها قرار دارد (۴۳ ميلي‌متر).

سيستم چشم با دوربين تفاوت دارد

محاسبات بخش‌هاي قبل براي درك كامل و مقايسه‌ي چشم و دوربين كافي نيستند. درواقع، هنوز سؤال‌هاي زيادي براي مقايسه وجود دارد. به‌عنوان مثال، اندازه‌گيري ديافراگم و لنز براي پاسخ به پرسش‌هاي هميشگي درباره‌ي تفاوت و شباهت چشم و دوربين كافي نيست.

اولين تفاوت شبكيه با حسگر دوربين را مي‌توان با نگاهي ساده درك كرد. شبكيه سطحي خميده دارد كه در پشت كره‌ي چشم قرار گرفته است؛ درحالي‌كه حسگر دوربين‌ها صفحه‌اي از جنس سيليكون و ساختار تخت دارد. همان انحناي شبكيه مزيت مهمي براي چشم انسان محسوب مي‌شود. به‌‌دليل انحنا فاصله‌ي لبه‌هاي شبكيه با فاصله‌ي مركز آن از لنز برابر مي‌شود. در حسگر تخت، لبه‌هاي حسگر فاصله‌ي بيشتري با لنز دارند و مركز در فاصله‌ي نزديك‌تر قرار مي‌گيرد. درنهايت، شبكيه وضوح بيشتري در لبه‌ها ارائه مي‌كند.

چشم انسان پيكسل‌هايي بسيار بيشتر از دوربين دارد. گزارش‌هاي علمي ۱۳۰ ميليون پيكسل را براي چشم بيان مي‌كنند كه قطعا بسيار بيشتر از حرفه‌اي‌ترين دوربين‌هاي كنوني مي‌شود. البته، تنها ۶ ميليون پيكسل در بخش مخروطي قرار دارند كه رنگ را تشخيص مي‌دهند و ساير آن‌ها، تنها براي ديدن رنگ‌هاي سياه‌وسفيد متخصصد دارند. به‌هرحال، بازهم شبكيه درمقايسه‌با دوربين برتري دارد.

با نگاهي دقيق‌تر، متوجه تفاوت‌هاي بنيادي‌تر چشم و دوربين نيز مي‌شويم. در حسگر دوربين، هر پيكسل در الگويي خطي قرار مي‌گيرد؛ درنتيجه، هر ميلي‌مترمربع از حسگر، الگو و تعداد پيكسل برابري با بخش‌هاي ديگر دارد. در شبكيه، بخش مركزي كوچكي با ابعاد حدود ۶ ميلي‌متر به‌نام «ماكولا» (لكه‌ي زرد) وجود دارد كه بيشترين گيرنده‌هاي تصويري چشم در آن قرار دارند. بخش مركزي ماكولا به‌نام گوده‌ي مركزي (Fovea) هم فقط به سلول‌هاي دريافت‌كننده‌ي رنگ مجهز است. بخش‌هاي ديگر ماكولا نيز تركيبي از ياخته‌هاي مخروطي و استوانه‌اي دارند.

ماكولا در هر يك ميلي‌مترمربع، حدود ۱۵۰,۰۰۰ پيكسل دارد. در مقام مقايسه، بايد بدانيد دوربيني حرفه‌اي همچون 5DMkll يا D3x در حسگري با ابعاد ۳۵ در ۲۴ ميلي‌متر، ۲۴ ميليون پيكسل دارد. به‌هرحال، ۱۵۰,۰۰۰ پيكسل مذكور بينايي مركزي، يعني همان مخروط ۵۵ ميلي‌متري تمركز اصلي بينايي را پردازش مي‌كند. به‌علاوه، بخش مركزي دامنه‌ي ديد ما قابليت‌هاي بسيار بيشتري درمقايسه‌با دوربين‌هاي برتر كنوني دارد.

ساير بخش‌هاي شبكيه پيكسل‌هاي كمتري دارند و به‌صورت اختصاصي وظيفه‌ي حسگري را براي رنگ‌هاي سياه‌و‌سفيد برعهده مي‌گيرند. درواقع، آن بخش‌ها همان بياني پيراموني را شكل مي‌دهند (همان تصويري كه در گوشه‌ي چشم خود مي‌بينيد). بخش‌هاي پيراموني شبكيه اجسام متحرك را هم به‌خوبي تشخيص مي‌دهد؛ اما قطعا رزولوشن بالا براي انجام كارهاي دقيق، همچون خواندن جزوه رايگان را ارائه نمي‌دهند.

كل بخش بينايي چشم انسان، يعني همان زاويه‌اي كه مي‌توانيم تحرك را در آن تشخيص دهيم، زاويه‌ي ۱۶۰ درجه‌اي دارد. البته، فراموش نكنيد خارج از زاويه‌ي ۵۵ درجه‌ي اصلي، بينايي با جزئيات بالا نداريم و تنها، كليت شكل‌ها و حركت‌ها را درك مي‌كنيم.

اگر مطالعه شبكيه و حسگر را كنار بگذاريم و كمي عقب‌تر، مغز انسان را به‌عنوان بخشي براي مقايسه‌ي چشم و دوربين در انديشه متخصصين بگيريم، تفاوت‌ها كمتر مي‌شوند. دوربين داده‌ي هر پيكسل را از حسگر دريافت و براي پردازش به تراشه‌ي كامپيوتري ارسال مي‌كند. چشم ۱۳۰ ميليون حسگر در شبكيه دارد؛ اما عصب بينايي كه سيگنال‌هاي حسگرها را به مغز مي‌برد، تنها ۱.۲ ميليون فيبر دارد. درنتيجه، كمتر از ۱۰ درصد داده‌هاي شبكيه در هر لحظه براي پردازش به مغز مي‌روند. بخشي از اين كاهش به‌‌دليل آن است كه حسگرهاي نوري شيميايي شبكيه براي شارژ دوباره به كمي زمان نياز دارند. به‌علاوه، مغز هم توانايي پردازش چنان حجمي از اطلاعات را به‌صورت كامل ندارد؛ به‌همين‌دليل، تنها ۱۰ درصد از داده‌ها به مغز مي‌رود.

بخش ناخودآگاه مغز علاوه‌بر دريافت، سيگنال‌هايي را نيز به چشم ارسال مي‌كند كه به حركت اسكن كره‌ي چشم و تمركز بينايي اصلي ماكولا روي سوژه‌ي مدانديشه متخصصين منجر خواهد شد. در طول چند ثانيه، چشم چندين تصوير را ارسال مي‌كند و مغز با پردازش آن‌ها به تصويري جزئي‌تر و دقيق‌تر مي‌رسد.

وظيفه‌ي ديگر بخش ناخودآگاه مغز ردكردن حجم فراواني از ترافيك دريافتي چشم است. درنتيجه، تنها درصد كمي از ورودي‌ها به بخش خودآگاه مي‌رود. البته، مي‌توان تاحدودي درصد مدانديشه متخصصين را كنترل كرد. به‌عنوان مثال، اكنون مغز خودآگاه شما از بخش ناخودآگاه مي‌خواهد كه تنها اطلاعات بينايي مركزي را ارسال كند و روي كلمات متمركز شود. به‌علاوه، حركت كره‌ي چشم به چپ‌وراست براي خواندن بهتر هم در همين دستور قرار مي‌گيرد. لحظه‌اي خواندن را متوقف و سعي كنيد روي بينايي پيراموني متمركز شويد. يك ثانيه پيش، شايد اجسام موجود در گوشه‌ي چشم را نمي‌ديديد؛ اما با تغيير تمركز، اكنون آن‌ها را نيز به‌خوبي تشخيص مي‌دهيد.

تنها با متمركزشدن روي بينايي پيراموني و بدون نياز به حركت‌دادن كره‌ي چشم، مي‌توان اجسام موجود در گوشه‌ها را تشخيص داد. با سيگنالي ديگر از سمت مغز، مي‌توان تمركز بينايي را نيز به اجسام انتقال داد و جزئيات آن‌ها را درك كرد. به‌هرحال، حتما در اين آزمايش متوجه شده‌ايد كه نمي‌توان به‌صورت هم‌زمان هم متن را خواند و هم روي اجسام پيراموني متمركز شد. دليل آن نيز ناتواني مغز در پردازش حجم فراوان داده است.

درحقيقت، بينايي انسان را مي‌توان با فيلم و نه عكس مقايسه كرد. حتي وقتي به تصويري ثابت نگاه مي‌كنيم، مغز با تغيير موقعيت مركز توجه بينايي، تصاوير پشت‌سرهم و به‌نوعي ويدئو از آن مي‌سازد. تركيب تصاوير پشت‌سرهم نماي نهايي را در مغز تشكيل مي‌دهد. كافي است چند ثانيه به تصويري خيره شويد. قطعا متوجه خواهيد شد چشم روي بخش‌ها و ابعاد مختلف عكس حركت مي‌كند تا ديدي كلي از آن به‌دست بياورد. تمركز بينايي نيز روي بخش‌هاي مختلف كم‌وزياد مي‌شود تا جزئيات ديده‌نشده در نگاه اول كشف شوند.

نتيجه‌گيري

با مطالعه‌ي بخش‌هاي قبلي به اين نتيجه رسيديم كه نمي‌توان پاسخي روشن براي موضوع «بهترين لنز با هدف نزديك‌شدن به بينايي انسان» پيدا كرد. البته، همين تحقيقات تاحدودي ثابت كرد چرا برخي از عكس‌ها در انديشه متخصصين ما زيباتر از ساير هستند. ما براي نگاه‌كردن به عكس‌هاي دلخواهمان مدتي را به مطالعه دقيق آن‌ها اختصاص مي‌دهيم تا بينايي انساني به‌خوبي فرايند اسكن را انجام دهد. با چنين اسكن‌هايي، قصد داريم جزئيات بيشتري از عكس را درك كنيم و حتي برخي اوقات نگران جزئياتي هستيم كه از انديشه متخصصين بازبمانند.

دليل مناسب‌بودن ابعاد ۳۵ تا ۵۰ ميلي‌متري آن است كه احتمالا پردازش مغز در شناسايي عكس‌هايي موفق‌تر عمل مي‌كند كه با اندازه‌ي طبيعي محدوده‌ي ديد ثبت شده‌اند. احتمالا عكاسان هم در زمان ثبت تصوير، تلاش مي‌كنند تركيب جسم‌ها و موضوع‌ها را در زاويه‌ي ديد طبيعي حفظ كنند.

با نگاهي عميق‌تر به عكس بالا، به سؤالي جالب درباره‌ي علاقه‌ي انسان‌ها به عكس‌هاي سياه‌وسفيد مي‌رسيم: آيا تمايل بيشتر ما به عكس‌هاي سياه‌وسفيد بدين‌دليل است كه بخش هسته‌اي بينايي را به ارسال سيگنال‌هاي بدون رنگ مجبور مي‌كنند؟ شايد هم مغز دوست دارد فقط لحن و بافت عكس را درك كند و از مزاحمت سيگنال‌هاي رنگي در پهناي باند محدود بين چشم و خودش خسته مي‌شود.

عكس‌هاي تله‌فوتو و ماكرو نيز مانند عكس‌هاي با زاويه‌ي طبيعي، حتي در ابعاد كوچك و فضاي وب هم جذاب و زيبا هستند. قطعا شما هم تجربه‌ي مشاهده‌ي چنين عكس‌هايي را در وب‌سايت‌ها داشته‌ و به آن‌ها علاقه‌مند شده‌ايد. حتي اگر تركيب‌بندي يا عامل خاصي در چنان عكس‌هايي نباشد، شايد مغز ما به‌‌دليل دريافت جزئيات زياد از آن‌ها (حتي در ابعاد كوچك) لذت مي‌برد.

درمقابل انواع بالا، عكس‌هاي وايد وجود دارند كه حتي برخي از عكاسان به بارگذاري آن‌ها در وب يا چاپ‌كردن در ابعاد كوچك تمايلي ندارند. از انديشه متخصصينات آن‌ها، عكس وايد بايد با ابعاد بزرگ چاپ شود تا تمامي جزئيات مدانديشه متخصصين با دقت فراوان مشاهده‌شدني باشند. نگاه‌كردن چندباره به همان عكس‌هاي چاپ‌شده‌ي بزرگ جزئيات بيشتري در هر مرتبه به ذهن منتقل مي‌كند و شايد به‌همين‌دليل، چنين عكس‌هاي چاپ‌شده‌اي هميشه جذابيت خود را در ابعاد بزرگ حفظ مي‌كنند.

درنهايت، به اين تصور مي‌رسيم كه شايد عكاسان ماهر دركنار تكنيك‌هاي فراوان، روند پردازش مغز را نيز به‌خوبي درك كرده‌اند. آن‌ها تصاويري ثبت مي‌كنند كه مغز از پردازش جزئياتشان لذت مي‌برد. به‌هرحال، بايد بدانيم عكس با آنچه در لحظه عكاس مي‌بيند، تفاوت خواهد داشت. شايد نتيجه‌ي بهتر و نتيجه‌ي نه‌چندان جذاب، پس از ثبت عكس به‌دست بيايد.