Сколько «мегапикселей» может видеть человеческий глаз?

Очевидно, что существует предел того, что может обрабатывать человеческое тело, например количество кадров в секунду. Мой вопрос: сколько мегапикселей потребуется, чтобы человеческий глаз больше не мог отличить его от жизни?

Бонус за включение ответа для других видов.

Вопрос о таких вещах, как частота кадров, разрешение или динамический диапазон человеческого глаза и их сравнение с камерами, всегда имеет одинаковые проблемы:

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

2. Часть мозга, которая управляет зрением, действительно хороша (и довольно большая), она постоянно объединяет «кадры», которые попадают из глаза и заполняют пробелы.

По сути, каждое изображение, которое вы видите своими глазами, представляет собой HDR-панораму, которая была зафиксирована с заполнением с учетом содержания (и, как и с камерой, когда вы получаете HDR-панорамы, вы можете делать их с любым произвольно высоким разрешением и DR).

Кроме того, глаз / мозг на самом деле работает только на той части сцены, на которой вы концентрируетесь, вы получаете удивительно высокое разрешение для крошечной части мира, о которой вы думаете прямо сейчас - для остальной части сцены вы на самом деле не очень «видеть» это вообще, вы действительно должны замечать вещи, только если что-то опасное движется к вам (поэтому движение по бокам так отвлекает).

Если вы посмотрите на характеристики человеческого глаза так, как будто это камера, вы обнаружите, что она довольно низкокачественная.

• Очень низкое разрешение в пикселях - очень мало мегапикселей - большинство пикселей сосредоточено в очень маленькой области в центре. Практически нет возможности различать мелкие детали за пределами небольшой области в центре кадра.

• Ужасная крайняя хроматическая аберрация, сферическая аберрация и шум.

• Минимальное и максимальное расстояние фокусировки ухудшается с возрастом, и многие модели имеют заводские дефекты.

Однако причина, по которой все это не имеет значения, заключается в том, что измерение глаза, как будто это камера, не имеет смысла: изображение, которое мы видим, создается нашим мозгом, который безупречно и непрерывно объединяет бесчисленные изображения, сделанные нашими глазами, и обрабатывает их.

В то время как глаз имеет только очень маленькую область в центре нашего зрения, которая обладает какой-либо реальной способностью различать детали, мозг имеет моторный механизм, который вращает глаз, чтобы брать сотни быстрых образцов изображения один за другим. , затем собирает это в одну большую картинку (с тремя измерениями и движением!).

Вам понадобятся сотни мегапикселей с разрешением и практически безупречной линзой, чтобы воспроизвести составное изображение, которое собирает мозг, даже если изолированный глаз далеко не способен на что-либо столь хорошее.

Сколько «пикселей» фиксирует человеческий глаз, на самом деле не отвечает на этот вопрос. Это приравнивается, например, к тому моменту, когда изображение, сделанное вами с помощью камеры, будет взорвано, чтобы быть достаточно большим, чтобы охватить все поле зрения зрителя. При таком размере оригинальная фотография должна была бы быть приблизительно 576 Mp.

Детализация изображения обычно измеряется в DPI (точках на дюйм), и даже в этом случае размер и расстояние от зрителя должны быть фиксированными, чтобы определить, насколько плотными должны быть точки, чтобы человеческий глаз больше не был могу сказать, что они точки.

Высококачественная печать, сделанная для среднего расстояния считывания (18-24 дюйма), составляет порядка 5-10K DPI. Для 1-дюймового квадратного изображения (@ 10K), которое составляет 100 Мп прямо здесь ... для 1x1-дюймового изображения.

Проблема в том, что, хотя общей сцене может потребоваться только 576 Мп, когда глаз фактически фокусируется на определенной области, вся его острота проявляется в этой области. Таким образом, изображение 1x1 дюйма должно быть гораздо более высокой плотности, чтобы «обмануть» глаз.

Чтобы сделать изображение достаточно большим и в то же время достаточно подробным, чтобы сфокусироваться на нем, ну, в общем, количество мегапикселей огромно. Вот почему вы видите очки используются. Экран гораздо ближе к глазу, что делает изображение более плотным и при этом выглядит большим.

Скажем, у вас есть камера 5 Мп. Это примерно 2200 х 2200 пикселей. Если датчик (CCD) составляет примерно 1 на x 1 дюйм, то есть ... как вы уже догадались, 2200 точек на дюйм.

Теперь увеличьте это до 8 х 8 на фотографии, и это только 275 точек на дюйм. Нигде около 5000 точек на дюйм вам не нужно для печати высокого качества. (однако, если вы посмотрите на это в 8 раз дальше ...)

Честно говоря, 2K DPI подходит для стандартного отпечатка (расстояние чтения @), а при просмотре фотографии на небольшом экране (или распечатке) она выглядит гораздо более «реальной».

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

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

Но если вам нужны большие картинки, старый фильм о моде может быть сделан в гораздо больших размерах, чем ПЗС (например, пленка 8 на 10 дюймов: http://answers.yahoo.com/question ) / index? Qid = 20061123192628AANDiGx)

Число 576MP, полученное на сайте Роджера Кларка здесь , является ЧРЕЗВЫЧАЙНО ЖЕСТКОМ ПРИБЛИЖЕНИЕМ, Во-первых, это консервативная оценка с учетом FOV 120 °, когда человеческое зрение ближе к 180 ° (что фактически составляет 1,3 Гигапикселя !!!). Оно также игнорирует тот факт, что у нас есть 2 ° «фовеальное пятно» рядом с центром наши глаза там, где у нас самая высокая острота зрения, и более широкий 10-градусный регион, где наше зрение приличное, но не совсем «хорошее» и, конечно, не очень хорошее (в качестве быстрого теста ... посмотрите, какая часть текста в этом ответе на самом деле полностью ясна и сколько на самом деле нечеткого и нечитаемого, если смотреть на одно и то же место в течение определенного периода времени ... вы можете быть удивлены тем, какую часть экрана вы не можете на самом деле проанализировать в каких-либо реальных значимых деталях.) На периферии нашего зрение, острота довольно низкая, не хватает цветопередачи и т. д.

По моему мнению, я не верю, что это справедливо даже для описания человеческого зрения в мегапикселях. Я очень уважаю Роджера Кларка, однако его статью нужно воспринимать в правильном свете: она предполагает максимальную остроту зрения во всем поле зрения! Критическим фактом здесь является то, что наша максимальная острота зрения влияет только на небольшую область центральной части нашего зрения. Область, которая, вероятно, даже не покрывает один отпечаток размером 8x10 ", видимый на расстоянии одного фута ..., для которого требуется менее 9 мегапикселей (3330x2664 пикселей) для печати с разрешением 333ppi ( необходимое разрешение для расстояния просмотра в один фут ).

Теоретически, для продолжения печати колец размером 8x10 ", окружающих центральный отпечаток, необходимо все меньше и меньше мегапикселей, чтобы заполнить все поле зрения человека. отпечатки (грубое предположение) и, может быть, четыре кольца отпечатков, чтобы полностью заполнить поле зрения «от угла к углу». Это составляет менее 85 мегапикселей!

Это сказало ... Я все еще не верю, что это правильно или полезно попытаться описать остроту зрения человека в мегапикселях. Мы имеем различную остроту от центра до края поля зрения, с быстрым спадом, возможно, за пределами 4-5º центральной области высокой остроты зрения.

Обзор.

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

Примечание: ни один из этих расчетов не является научно принятым.

Человеческие глаза

Человек с зрением 20/20 способен разрешить эквивалент примерно 52 мегапиксельной камеры (при условии угла обзора 60 °). Это основано на способности каждой палочки и колбочки представлять мегапиксель. Имеется около 7 миллионов колбочек (нужны высокие уровни освещенности и обеспечивают цвет) и 120 миллионов палочек (работают при слабом освещении, не выводят цвета, не всегда активированы). Вместе они работают, чтобы создать где-то между 50-500MP . (ДЕЙСТВИТЕЛЬНО уместно!). Менее консервативные оценки требуют 500+ миллионов мегапикселей.

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

Эта статья оспаривает эти высокие оценки и говорит, что «такие расчеты вводят в заблуждение». Среди таких вещей, как слабое освещение и отсутствие скорости затвора, наиболее заметная разница в изображении и вашем зрении связана с тем, как ваши глаза фокусируются на чем-то.

Только центральное зрение 20/20. Общее изображение довольно брюки от центра. На 20 ° от центра наши глаза разрешают лишь одну десятую детализации. На периферии мы обнаруживаем только крупномасштабный контраст и минимальный цвет. Исходя из этого, один взгляд глаза способен воспринимать только детали, сравнимые с 5-15-мегапиксельной камерой (в зависимости от зрения). Глазу нужно несколько раз взглянуть на него, и даже тогда будут запомнены только запоминающиеся текстуры, цвета и формы.

Другие животные.

Hawk. Это, вероятно, то, что люди будут наиболее знакомы как хищная птица с орлиными глазами. Они имеют примерно в 5 раз большую плотность фоторецепторов, чем мы, поэтому предположим, что они имеют четверть гигапикселя ( 250 MP-5.5GP ). Что лучше в этих парнях, чем в нас, так это то, что у них нервов больше, чем у нас. Не существует точного способа сказать, что это означает лучшее разрешение, но это указывает на то, что от их глаз в мозг поступает больше информации.

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

Mantis Shrimp. У нас есть 3 типа цветных фоторецепторов (колбочек). Ученые определили 16 цветовых рецепторов у креветок богомола. Очевидно, что это за пределами нашего понимания. Кроме того, это не имеет ничего общего с разрешением, но глубина цвета, которую имеют эти парни, феноменальна.

Вы, вероятно, не должны спрашивать о том megapixels, человеческий глаз является сложной системой, а не только «матрица». Вам лучше спросить о ассортименте angular resolutions.

Ищите это здесь:

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

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

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

Из того, что я прочитал, я полагаю, что при обсуждении конечной разрешающей способности глаза необходимо учитывать, что фовеа - единственная часть сетчатки, способная отличить мелкие детали. Размер этой области на нашей сетчатке довольно мал, поэтому мы должны постоянно настраивать глаза, чтобы «субъект» падал на эту область. На самом деле он настолько мал, что даже когда мы концентрируемся на маленьком объекте, мы должны сканировать его, но не можем разрешить детали даже маленького объекта за один раз. Какую большую площадь мы можем решить с максимальной ясностью, не оглядываясь? Эта область имеет диаметр около расстояния между двумя точками двоеточия, считываемого на нормальном расстоянии считывания.

Что касается кадров в секунду, я считаю, что эквивалентность для людей составляет 1/10 секунды. Попробуйте провести эксперимент - остановившись при свете, обратите внимание, что детали легкосплавных дисков на автомобилях, пересекающих ваш путь, размыты. Следуя одному из ваших глаз, постучите (не ударите) головой по виску. Это потрясет ваши глаза, а иногда, в самый короткий момент, ваши глаза будут «панорамировать» частью колеса, которая раскроет его детали.

Простой ответ на этот вопрос будет 2 мегапикселя. Я серьезно. Вот научное объяснение этому MindLabs .

Человеческий глаз плохо видит. Когда мы фокусируемся близко, мы действительно избирательны, так как оно может быть равно f1 99% сцены слишком размыты.

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

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

Подводя итог, наши глаза отстой, но наш мозг слишком хорошо компенсирует, что мы все считаем, что мы лучше, чем каждая камера на рынке.

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

В нем около 120 миллионов палочек и около 6 миллионов колбочек, поэтому максимальное теоретическое разрешение человеческого глаза (учитывая идеальную оптическую светопропускание в сетчатке) должно составлять около 2 мегапикселей (для триплета RGB требуется 3 колбочки) с действительно высокий динамический диапазон в периферийных областях (для этого нужны стержни).