Tento článek vznikl poté, co jsem sledoval internetovou diskusi o tom, zda 35mm nebo 50mm objektiv na full frame fotoaparátu poskytuje zorné pole ekvivalentní normálnímu lidskému vidění. Tato konkrétní diskuse okamžitě zabrousila do optické fyziky oka jako fotoaparátu a objektivu – což je pochopitelné srovnání, protože oko se skládá z předního prvku (rohovky), clonového prstence (duhovky a zornice), čočky a snímače (sítnice).
Přes všechnu působivou matematiku házenou sem a tam ohledně optické fyziky oční koule se mi nezdálo, že by diskuse dávala logický smysl, a tak jsem si na toto téma hodně přečetl sám.
Z tohoto článku nebudete mít žádný přímý užitek, který by vám umožnil vyběhnout ven a pořizovat lepší fotografie, ale možná vás zaujme. Možná vám také bude připadat neuvěřitelně nudný, takže vám nejprve poskytnu svůj závěr v podobě dvou citátů Garryho Winogranda:
Fotografie je iluzí doslovného popisu toho, jak fotoaparát „viděl“ kus času a prostoru.
Fotografie není o fotografované věci. Je o tom, jak ta věc vypadá vyfotografovaná.
V podstatě jsem se při všech těch výzkumech o tom, jak je lidské oko podobné fotoaparátu, dozvěděl, že lidské vidění není podobné fotografii. Svým způsobem mi to vysvětlilo, proč mi fotografie tak často připadá mnohem krásnější a zajímavější než samotná scéna.
Oko jako kamerový systém
Povrchně vzato je přirovnání oka k fotoaparátu celkem logické. Můžeme změřit délku oka zepředu dozadu (asi 25 mm od rohovky k sítnici) a průměr zornice (2 mm stažená, 7 až 8 mm rozšířená) a z těchto měření vypočítat čísla podobná objektivu.
Najdete však různá čísla uváděná pro ohniskovou vzdálenost oka. Některá vycházejí z fyzikálních měření anatomických struktur oka, jiná z optometrických výpočtů, některá berou v úvahu, že se čočka oka a samotná velikost oka mění se stahy různých svalů.
Abychom to však shrnuli, jedna běžně uváděná ohnisková vzdálenost oka je 17 mm (ta se vypočítává z optometrické hodnoty dioptrií). Běžněji přijímaná hodnota je však 22 mm až 24 mm (vypočítaná z fyzikální refrakce oka). V některých situacích může být ohnisková vzdálenost ve skutečnosti větší.
Pokud známe přibližnou ohniskovou vzdálenost a průměr zornice, je poměrně snadné vypočítat aperturu (f-stop) oka. Při ohniskové vzdálenosti 17 mm a zornici 8 mm by oční bulva měla fungovat jako objektiv se světelností f/2,1. Pokud použijeme ohniskovou vzdálenost 24 mm a zornici 8 mm, měla by být f/3,5. V astronomii byla skutečně provedena řada studií, jejichž cílem bylo skutečně změřit f-stop lidského oka, a naměřené číslo vychází na f/3,2 až f/3,5 (Middleton, 1958).
V tomto okamžiku si oba z vás, kteří jste dočetli až sem, pravděpodobně položili otázku: „Pokud je ohnisková vzdálenost oka 17 nebo 24 mm, proč se všichni dohadují o tom, zda 35mm nebo 50mm objektivy mají stejné zorné pole jako lidské oko?“
Důvodem je, že naměřená ohnisková vzdálenost oka není tím, co určuje zorný úhel lidského vidění. Podrobněji se tomu budu věnovat níže, ale hlavní je, že pouze část sítnice zpracovává hlavní obraz, který vidíme. (Oblast hlavního vidění se nazývá kužel zrakové pozornosti, zbytek toho, co vidíme, je „periferní vidění“).
Studie změřily kužel zrakové pozornosti a zjistily, že je široký asi 55 stupňů. Na 35mm fullframe fotoaparátu poskytuje 43mm objektiv zorný úhel 55 stupňů, takže tato ohnisková vzdálenost poskytuje přesně stejný zorný úhel, jaký máme my lidé. Sakra, jestli to není na půl cesty mezi 35mm a 50mm objektivem. Původní spor tedy končí, skutečný „normální“ objektiv na 35mm zrcadlovce není ani 35 mm, ani 50 mm, je na půli cesty mezi nimi.
Oko není kamerový systém
Když jsem dostal odpověď na původní diskusi, mohl jsem nechat věci být a odejít s další poměrně zbytečnou drobností založenou do archivu, abych mohl udivovat své online přátele. Ale NEeeee. Když mám hromadu práce, kterou potřebuji udělat, téměř vždy se rozhodnu strávit dalších pár hodin čtením dalších článků o lidském vidění.
Možná jste si všimli, že ve výše uvedené části byly vynechány některé analogie oka s fotoaparátem, protože jakmile se dostanete přes jednoduchá měření clony a objektivu, zbytek srovnání už tak dobře nesedí.
Považte, že oko je senzor, sítnice. Sítnice má téměř stejnou velikost (průměr 32 mm) jako snímač full frame fotoaparátu (průměr 35 mm). Potom se však téměř vše liší.
První rozdíl mezi sítnicí a snímačem vašeho fotoaparátu je poměrně zřejmý: sítnice je zakřivená podél zadní plochy oční bulvy, není plochá jako křemíkový snímač ve fotoaparátu. Zakřivení má zjevnou výhodu: okraje sítnice jsou od objektivu vzdáleny přibližně stejně jako střed. U plochého snímače jsou okraje dále od objektivu a střed blíže. Výhoda sítnice – měla by mít lepší „rohovou ostrost“.
Lidské oko má také mnohem více pixelů než váš fotoaparát, asi 130 milionů pixelů (cítíte se teď majitelé 24megapixelových fotoaparátů skromní?). Nicméně jen asi 6 milionů pixelů oka jsou čípky (které vidí barvy), zbylých 124 milionů vidí jen černobíle. Ale zase výhoda sítnice.
Ale když se podíváme dál, rozdíly jsou ještě výraznější…
Na snímači fotoaparátu je každý pixel rozmístěn v pravidelné mřížce. Každý čtvereční milimetr snímače má přesně stejný počet a vzor pixelů. Na sítnici je malá centrální oblast o průměru asi 6 mm (makula), která obsahuje nejhustší koncentraci fotoreceptorů v oku. Centrální část makuly (fovea) je hustě osazena pouze čípkovými buňkami (vnímajícími barvy). Zbytek makuly kolem této centrální oblasti „pouze pro barvy“ obsahuje tyčinky i čípky.
Makula obsahuje asi 150 000 „pixelů“ v každém 1mm čtverci (srovnejte to s 24 000 000 pixely rozprostřenými na 35 x 24mm snímači fotoaparátu 5DMkII nebo D3x) a zajišťuje naše „centrální vidění“ (výše zmíněný 55stupňový kužel zrakové pozornosti). Každopádně centrální část našeho zorného pole má mnohem větší rozlišovací schopnost než i ten nejlepší fotoaparát.
Zbytek sítnice má mnohem méně „pixelů“, z nichž většina je pouze černobíle snímající. Poskytuje to, co obvykle považujeme za „periferní vidění“, tedy věci, které vidíme „v koutku oka“. Tato část velmi dobře vnímá pohybující se předměty, ale neposkytuje dostatečné rozlišení například pro čtení knihy.
Celkové zorné pole (oblast, ve které vidíme pohyb) lidského oka je 160 stupňů, ale mimo zorný kužel nemůžeme ve skutečnosti rozpoznat detaily, pouze široké tvary a pohyb.
Výhody lidského oka ve srovnání s fotoaparátem se trochu zmenšují, když opouštíme sítnici a vracíme se zpět k mozku. Fotoaparát posílá data každého pixelu ze snímače do počítačového čipu, který je zpracuje do obrazu. Oko má v sítnici 130 milionů senzorů, ale optický nerv, který přenáší signály z těchto senzorů do mozku, má pouze 1,2 milionu vláken, takže do mozku se v daném okamžiku dostane méně než 10 % dat ze sítnice. (Částečně je to proto, že chemickým světelným senzorům v sítnici trvá nějakou dobu, než se po stimulaci „dobijí“. Částečně proto, že mozek by stejně nedokázal zpracovat tolik informací)
A mozek samozřejmě zpracovává signály mnohem jinak než fotografický aparát. Na rozdíl od přerušovaného cvakání závěrky fotoaparátu vysílá oko do mozku nepřetržitý obrazový kanál, který je zpracováván do podoby toho, co vidíme. Podvědomá část mozku (laterální genikulární jádro, pokud to musíte vědět) porovnává signály z obou očí, sestavuje nejdůležitější části do trojrozměrných obrazů a posílá je dál do vědomé části mozku k rozpoznání obrazu a dalšímu zpracování.
Podvědomý mozek také vysílá signály do oka a mírně pohybuje oční bulvou ve skenovacím vzorci tak, aby se ostré vidění makuly pohybovalo po objektu zájmu. Během několika zlomků vteřiny oko skutečně vyšle několik obrazů a mozek je zpracuje do úplnějšího a podrobnějšího obrazu.
Podvědomý mozek také odmítá velkou část příchozího pásma a do vědomého mozku posílá jen malou část dat. To můžete do jisté míry ovládat: například právě teď váš vědomý mozek říká laterálnímu genikulárnímu jádru „posílej mi informace pouze z centrálního vidění, zaměř se na ta napsaná slova ve středu zorného pole, pohybuj se zleva doprava, abych je mohl přečíst“. Přestaňte na chvíli číst a aniž byste pohnuli očima, zkuste se podívat, co je v periferním zorném poli. Před vteřinou jste „neviděli“ ten objekt napravo nebo nalevo od monitoru počítače, protože periferní vidění se nepředávalo do vědomého mozku.
Pokud se soustředíte, i bez toho, abyste hýbali očima, můžete alespoň zjistit, že tam ten objekt je. Pokud jej však chcete vidět zřetelně, musíte do oka vyslat další mozkový signál a přesunout kužel zrakové pozornosti na tento objekt. Všimněte si také, že nemůžete zároveň číst text a vidět periferní objekty – mozek nedokáže zpracovat tolik dat.
Mozek není hotov, když obraz dosáhl vědomé části (zvané zraková kůra). Tato oblast je silně propojena s paměťovými částmi mozku a umožňuje „rozpoznávat“ objekty v obraze. Všichni jsme zažili ten okamžik, kdy něco vidíme, ale na vteřinu nebo dvě nepoznáme, co to je. Poté, co jsme to rozpoznali, se divíme, proč to proboha nebylo zřejmé hned. Je to proto, že mozku trvalo zlomek sekundy, než se dostal k paměťovým souborům pro rozpoznání obrazu. (Pokud jste to ještě nezažili, počkejte pár let, zažijete.)
Ve skutečnosti (a to je zcela zřejmé) je lidské vidění videem, nikoli fotografií. I při pohledu na fotografii mozek pořizuje několik „snímků“, když přesouvá střed zaostření nad obrazem, skládá je na sebe a skládá je do výsledného obrazu, který vnímáme. Podívejte se na fotografii po dobu několika minut a uvědomíte si, že vaše oko podvědomě přejíždělo po snímku, získávalo přehled o obraze, tu a tam zaostřilo na detaily a po několika vteřinách si uvědomilo některé věci, které nebyly na první pohled zřejmé.
Tak o co jde?
No, mám několik postřehů, i když jsou na hony vzdálené od otázky „který objektiv má zorné pole nejvíce podobné lidskému vidění?“. Tato informace mě přivedla k zamyšlení nad tím, proč mě některé fotografie tak fascinují a jiné ne. Nevím, zda je některý z těchto postřehů pravdivý, ale jsou to zajímavé myšlenky (alespoň pro mě). Všechny vycházejí z jednoho faktu: když se mi nějaká fotografie opravdu líbí, strávím minutu nebo dvě tím, že se na ni dívám, nechávám svůj lidský zrak, aby ji prohlédl, zachytil z ní detaily nebo možná přemýšlel o detailech, které nejsou vidět.
Fotografie pořízené pod „normálním“ úhlem záběru (35 mm až 50 mm) si zřejmě zachovávají svou přitažlivost bez ohledu na svou velikost. Dokonce i snímky velikosti webu pořízené s touto ohniskovou vzdáleností si zachovávají podstatu záběru. Níže uvedený snímek (pořízený při ohniskové vzdálenosti 35 mm) má mnohem více detailů při pohledu na velký snímek, ale podstata je zřejmá i v malém formátu. Možná je pro zpracování mozku pohodlnější rozpoznat snímek, který vidí v běžném zorném poli. Možná je to proto, že my fotografové máme tendenci podvědomě zdůrazňovat kompozici a objekty na fotografii s „normálním“ zorným úhlem.
Výše uvedená fotografie ukazuje ještě něco, o čem jsem vždy přemýšlel: dochází k naší fascinaci a lásce k černobílé fotografii proto, že je to jeden z mála způsobů, jak jsou husté čípkové (pouze barevné) receptory v naší makule nuceny posílat do mozku obraz ve stupních šedi?
Možná se náš mozek rád dívá jen na tóny a texturu, aniž by barevná data zahlcovala úzké pásmo mezi oční bulvou a mozkem.
Stejně jako snímky z „normálního úhlu“ vypadají teleobjektivy a makrosnímky často skvěle na malých výtiscích nebo ve formátu JPG pro web. Mám na stěně v kanceláři fotku sloního oka 8 × 10 a podobně velký makro výtisk pavouka, které i z druhého konce místnosti vypadají skvěle. (Alespoň mně připadají skvělé, ale všimněte si, že visí v mé kanceláři. Pověsil jsem je na několik dalších míst v domě a bylo mi taktně řečeno, že „k nábytku v obývacím pokoji se opravdu nehodí“, takže možná každému tak skvěle nepřipadají)
Není tam žádná skvělá kompozice ani jiné faktory, které by ty fotky činily pro mě atraktivními, ale přesto mě fascinují. Možná proto, že i při malé velikosti můj lidský zrak vidí na fotografii detaily, které bych při pohledu na slona nebo pavouka „pouhým okem“ nikdy neviděl.
Na druhou stranu, když se mi podaří dobrý širokoúhlý nebo scénický záběr, skoro se ani neobtěžuji zveřejnit grafiku ve velikosti webu nebo udělat malý výtisk (a pro tento článek ani nezačnu). Chci to vytisknout VELKÉ. Myslím, že možná proto, aby můj lidský zrak mohl skenovat obrázek a vybírat drobné detaily, které se při zmenšení úplně ztratí. A pokaždé, když si udělám velký výtisk, dokonce i scény, na které jsem byl už desetkrát, všimnu si na fotografii věcí, které jsem nikdy neviděl, když jsem tam byl osobně.
Možná, že „video“, které můj mozek vytváří při skenování výtisku, poskytuje mnohem více detailů a je pro mě příjemnější, než by poskytla kompozice fotografie, když je vytištěna v malém (nebo kterou jsem viděl, když jsem na scéně skutečně byl).
A možná že podvědomé „skenování“, které můj zrak provádí napříč fotografií, vysvětluje, proč věci jako „pravidlo třetin“ a selektivní zaostření přitahují mé oko k určitým částem fotografie. Možná jsme my fotografové prostě přišli na to, jak mozek zpracovává snímky, a využili jsme toho na základě praktických zkušeností, aniž bychom znali všechny vědecké poznatky, které s tím souvisejí.
Ale můj jediný skutečný závěr je asi tento: fotografie NENÍ přesně to, co vidělo mé oko a mozek na místě činu. Když se mi podaří dobrý záběr, je to něco jiného a lepšího, tak jak to řekl Winogrand ve dvou citátech výše a také v tomto citátu:
Vidíte, že se něco děje, a bouchnete do toho. Buď dostaneš to, co jsi viděl, nebo dostaneš něco jiného – a co je lepší, to otiskneš.
O autorovi:
Podle toho, co je lepší, otiskneš něco jiného: Roger Cicala je zakladatelem společnosti LensRentals. Tento článek byl původně publikován zde.
Obrázky: Moje oko zblízka od machinecodeblue, Nikhovo oko okem fotoaparátu z mých očí pro vaše oči 🙂 od slalit, Schéma lidského oka od wholelysubjective, Sítnice mého levého oka od Richard Masoner / Cyclelicious, Chromatická aberace (sort of) od moppet65535
.