Questo articolo è iniziato dopo aver seguito una discussione online sul fatto che un obiettivo da 35mm o 50mm su una macchina fotografica full frame dia un campo visivo equivalente alla normale visione umana. Questa particolare discussione si è subito addentrata nella fisica ottica dell’occhio come macchina fotografica e obiettivo – un paragone comprensibile dato che l’occhio consiste di un elemento frontale (la cornea), un anello di apertura (l’iride e la pupilla), una lente e un sensore (la retina).
Nonostante tutta l’impressionante matematica lanciata avanti e indietro per quanto riguarda la fisica ottica del bulbo oculare, la discussione non sembrava avere un senso logico, così ho fatto un sacco di letture per conto mio sull’argomento.
Non ci sarà alcun beneficio diretto da questo articolo che vi permetterà di correre fuori e fare fotografie migliori, ma potreste trovarlo interessante. Potreste anche trovarlo incredibilmente noioso, quindi vi darò prima la mia conclusione, sotto forma di due citazioni di Garry Winogrand:
Una fotografia è l’illusione di una descrizione letterale di come la macchina fotografica ha ‘visto’ un pezzo di tempo e spazio.
La fotografia non riguarda la cosa fotografata. Si tratta di come quella cosa appare fotografata.
Fondamentalmente nel fare tutta questa ricerca su come l’occhio umano è come una macchina fotografica, quello che ho veramente imparato è come la visione umana non è come una fotografia. In un certo senso, mi ha spiegato perché spesso trovo una fotografia molto più bella e interessante della scena stessa.
L’occhio come sistema fotografico
Superficialmente, è abbastanza logico paragonare l’occhio a una macchina fotografica. Possiamo misurare la lunghezza da davanti a dietro dell’occhio (circa 25 mm dalla cornea alla retina), e il diametro della pupilla (2 mm contratta, 7-8 mm dilatata) e calcolare numeri simili a lenti da queste misure.
Troverete alcuni numeri diversi citati per la lunghezza focale dell’occhio, però. Alcuni provengono da misurazioni fisiche delle strutture anatomiche dell’occhio, altri da calcoli optometrici, alcuni tengono conto del fatto che il cristallino dell’occhio e le dimensioni dell’occhio stesso cambiano con le contrazioni di vari muscoli.
Per riassumere, però, una lunghezza focale dell’occhio comunemente citata è 17 mm (questa è calcolata dal valore diottrico optometrico). Il valore più comunemente accettato, tuttavia, è da 22mm a 24mm (calcolato dalla rifrazione fisica dell’occhio). In certe situazioni, la lunghezza focale può effettivamente essere più lunga.
Siccome conosciamo la lunghezza focale approssimativa e il diametro della pupilla, è relativamente facile calcolare l’apertura (f-stop) dell’occhio. Data una lunghezza focale di 17mm e una pupilla di 8mm, il bulbo oculare dovrebbe funzionare come una lente f/2.1. Se usiamo una lunghezza focale di 24 mm e una pupilla di 8 mm, dovrebbe essere f/3,5. Ci sono stati effettivamente un certo numero di studi fatti in astronomia per misurare effettivamente il f-stop dell’occhio umano, e il numero misurato risulta essere da f/3.2 a f/3.5 (Middleton, 1958).
A questo punto, entrambi voi che avete letto fin qui vi sarete probabilmente chiesti “Se la lunghezza focale dell’occhio è 17 o 24mm, perché tutti discutono se le lenti da 35mm o 50mm hanno lo stesso campo visivo dell’occhio umano?”
La ragione è che la lunghezza focale misurata dell’occhio non è quella che determina l’angolo di vista della visione umana. Entrerò più in dettaglio in seguito, ma il punto principale è che solo una parte della retina elabora l’immagine principale che vediamo. (L’area della visione principale è chiamata cono di attenzione visiva, il resto di ciò che vediamo è “visione periferica”).
Studi hanno misurato il cono di attenzione visiva e hanno scoperto che è largo circa 55 gradi. Su una macchina fotografica full frame da 35 mm, un obiettivo da 43 mm fornisce un angolo di vista di 55 gradi, quindi quella lunghezza focale fornisce esattamente lo stesso angolo di vista che abbiamo noi umani. Accidenti se non è a metà strada tra il 35mm e il 50mm. Quindi l’argomento originale è terminato, l’attuale obiettivo ‘normale’ su una reflex 35mm non è né 35mm né 50mm, è a metà strada tra i due.
L’occhio non è un sistema fotografico
Avendo ottenuto la risposta alla discussione originale, avrei potuto lasciar perdere e andarmene con un altro po’ di banalità abbastanza inutile archiviata per stupire i miei amici online. Ma NOOoooo. Quando ho un mucchio di lavoro da fare, mi accorgo che quasi sempre scelgo di passare un altro paio d’ore a leggere altri articoli sulla visione umana.
Avrete notato che la sezione precedente ha lasciato fuori alcune delle analogie occhio-fotocamera, perché una volta superate le semplici misure di apertura e lente, il resto dei paragoni non si adatta così bene.
Considerate il sensore dell’occhio, la retina. La retina ha quasi le stesse dimensioni (32 mm di diametro) del sensore di una fotocamera full frame (35 mm di diametro). Dopo di che, però, quasi tutto è diverso.
La prima differenza tra la retina e il sensore della tua fotocamera è piuttosto ovvia: la retina è curva lungo la superficie posteriore del bulbo oculare, non piatta come il sensore di silicio della fotocamera. La curvatura ha un vantaggio evidente: i bordi della retina sono circa alla stessa distanza dall’obiettivo come il centro. Su un sensore piatto i bordi sono più lontani dalla lente e il centro più vicino. Vantaggio retina – dovrebbe avere una migliore ‘nitidezza degli angoli’.
L’occhio umano ha anche molti più pixel della vostra fotocamera, circa 130 milioni di pixel (voi possessori di fotocamere da 24 megapixel vi sentite umili ora?). Tuttavia, solo circa 6 milioni di pixel dell’occhio sono coni (che vedono i colori), i restanti 124 milioni vedono solo bianco e nero. Ma vantaggio retina di nuovo. Big time.
Ma se guardiamo oltre le differenze diventano ancora più pronunciate…
Sul sensore di una macchina fotografica ogni pixel è disposto in una griglia regolare. Ogni millimetro quadrato del sensore ha esattamente lo stesso numero e schema di pixel. Sulla retina c’è una piccola area centrale, di circa 6 mm di diametro (la macula) che contiene la più densa concentrazione di fotorecettori nell’occhio. La porzione centrale della macula (la fovea) è densamente imballata solo con cellule coniche (che percepiscono i colori). Il resto della macula intorno a quest’area centrale di ‘solo colore’ contiene sia bastoncelli che coni.
La macula contiene circa 150.000 ‘pixel’ in ogni quadrato di 1 mm (confronta questo con 24.000.000 di pixel sparsi su un sensore 35mm x 24mm in una 5DMkII o D3x) e fornisce la nostra ‘visione centrale’ (il cono di attenzione visiva di 55 gradi menzionato sopra). In ogni caso, la parte centrale del nostro campo visivo ha una capacità di risoluzione di gran lunga superiore anche alla migliore macchina fotografica.
Il resto della retina ha molti meno ‘pixel’, la maggior parte dei quali sono solo in bianco e nero. Fornisce ciò che di solito consideriamo “visione periferica”, le cose che vediamo “con la coda dell’occhio”. Questa parte percepisce molto bene gli oggetti in movimento, ma non fornisce abbastanza risoluzione per leggere un libro, per esempio.
Il campo visivo totale (l’area in cui possiamo vedere il movimento) dell’occhio umano è di 160 gradi, ma al di fuori del cono di attenzione visiva non possiamo davvero riconoscere i dettagli, solo forme ampie e movimento.
I vantaggi dell’occhio umano rispetto alla macchina fotografica si riducono un po’ quando lasciamo la retina e torniamo verso il cervello. La macchina fotografica invia i dati di ogni pixel dal sensore a un chip di computer per l’elaborazione in un’immagine. L’occhio ha 130 milioni di sensori nella retina, ma il nervo ottico che porta i segnali di quei sensori al cervello ha solo 1,2 milioni di fibre, quindi meno del 10% dei dati della retina viene trasmesso al cervello in un dato istante. (In parte questo è dovuto al fatto che i sensori chimici della luce nella retina impiegano un po’ di tempo per “ricaricarsi” dopo essere stati stimolati. In parte perché il cervello non potrebbe comunque elaborare così tante informazioni.)
E naturalmente il cervello elabora i segnali in modo molto diverso da una macchina fotografica. A differenza dei clic intermittenti di una macchina fotografica, l’occhio sta inviando al cervello un video costante che viene elaborato in ciò che vediamo. Una parte subconscia del cervello (il nucleo genicolato laterale, se volete saperlo) confronta i segnali da entrambi gli occhi, assembla le parti più importanti in immagini 3-D, e le invia alla parte cosciente del cervello per il riconoscimento dell’immagine e l’ulteriore elaborazione.
Il cervello subconscio invia anche segnali all’occhio, muovendo leggermente il bulbo oculare in un modello di scansione in modo che la visione nitida della macula si muova attraverso un oggetto di interesse. In poche frazioni di secondo l’occhio invia effettivamente più immagini, e il cervello le elabora in un’immagine più completa e dettagliata.
Il cervello subconscio respinge anche molta della larghezza di banda in arrivo, inviando solo una piccola frazione dei suoi dati al cervello cosciente. Puoi controllare questo in una certa misura: per esempio, in questo momento il tuo cervello cosciente sta dicendo al nucleo genicolato laterale “mandami informazioni solo dalla visione centrale, concentrati su quelle parole digitate nel centro del campo visivo, muoviti da sinistra a destra così posso leggerle”. Smetti di leggere per un secondo e senza muovere gli occhi cerca di vedere cosa c’è nel tuo campo visivo periferico. Un secondo fa non hai “visto” quell’oggetto a destra o a sinistra del monitor del computer perché la visione periferica non veniva trasmessa al cervello cosciente.
Se ti concentri, anche senza muovere gli occhi, puoi almeno dire che l’oggetto è lì. Se volete vederlo chiaramente, però, dovrete inviare un altro segnale cerebrale all’occhio, spostando il cono di attenzione visiva su quell’oggetto. Notate anche che non potete sia leggere il testo che vedere gli oggetti periferici – il cervello non può elaborare così tanti dati.
Il cervello non ha finito quando l’immagine ha raggiunto la parte cosciente (chiamata corteccia visiva). Quest’area si connette fortemente con le porzioni di memoria del cervello, permettendo di ‘riconoscere’ gli oggetti nell’immagine. Tutti abbiamo sperimentato quel momento in cui vediamo qualcosa, ma non riconosciamo cos’è per un secondo o due. Dopo averlo riconosciuto, ci chiediamo perché nel mondo non era ovvio immediatamente. È perché il cervello ha impiegato una frazione di secondo per accedere ai file di memoria per il riconoscimento dell’immagine. (Se non l’avete ancora sperimentato, aspettate qualche anno, lo farete.)
In realtà (e questo è molto ovvio) la visione umana è video, non fotografia. Anche quando si guarda una fotografia, il cervello sta scattando più “istantanee” mentre sposta il centro di messa a fuoco sull’immagine, impilandole e assemblandole nell’immagine finale che percepiamo. Guardate una fotografia per qualche minuto e vi renderete conto che inconsciamente il vostro occhio è andato alla deriva sulla foto, ottenendo una panoramica dell’immagine, mettendo a fuoco dettagli qua e là e, dopo qualche secondo, realizzando alcune cose su di essa che non erano ovvie a prima vista.
Quindi qual è il punto?
Bene, ho alcune osservazioni, sebbene siano lontane da “quale lente ha il campo visivo più simile alla visione umana? Queste informazioni mi hanno fatto pensare a ciò che mi rende così affascinato da alcune fotografie e non così tanto da altre. Non so se nessuna di queste osservazioni sia vera, ma sono pensieri interessanti (almeno per me). Tutte si basano su un fatto: quando una fotografia mi piace davvero, passo un minuto o due a guardarla, lasciando che la mia visione umana la scruti, cogliendone i dettagli o forse interrogandosi sui dettagli che non sono visibili.
Le fotografie scattate con un angolo di campo “normale” (da 35mm a 50mm) sembrano mantenere il loro fascino a prescindere dalle loro dimensioni. Anche le immagini in formato web scattate a questa lunghezza focale mantengono l’essenza dello scatto. Lo scatto qui sotto (scattato a 35mm) ha molti più dettagli se visto in un’immagine grande, ma l’essenza è ovvia anche quando è piccola. Forse l’elaborazione del cervello è più a suo agio nel riconoscere un’immagine che vede nel suo normale campo visivo. Forse perché noi fotografi tendiamo inconsciamente a enfatizzare la composizione e i soggetti in una fotografia con un angolo di campo ‘normale’.
La foto sopra dimostra un’altra cosa che mi sono sempre chiesto: il nostro fascino e amore per la fotografia in bianco e nero avviene perché è uno dei pochi modi in cui i recettori a cono denso (solo colore) nella nostra macula sono costretti a inviare un’immagine in scala di grigi al nostro cervello?
Forse al nostro cervello piace guardare solo il tono e la struttura, senza dati di colore che intasano quella stretta larghezza di banda tra il bulbo oculare e il cervello.
Come gli scatti ‘ad angolo normale’, i teleobiettivi e gli scatti macro spesso sembrano grandi in piccole stampe o JPG in formato web. Ho un 8 × 10 dell’occhio di un elefante e una stampa macro di dimensioni simili di un ragno sul muro del mio ufficio che anche dall’altra parte della stanza sembrano grandi. (Almeno sembrano grandi per me, ma noterete che sono appesi nel mio ufficio. Le ho appese in un paio di altri posti in casa e mi è stato detto con tatto che “non si intonano bene con i mobili del soggiorno”, quindi forse non sembrano così belle a tutti)
Non c’è una grande composizione o altri fattori che rendono quelle foto attraenti per me, ma le trovo comunque affascinanti. Forse perché anche a piccole dimensioni, la mia visione umana può vedere dettagli nella fotografia che non potrei mai vedere guardando un elefante o un ragno a ‘occhio nudo’.
D’altra parte, quando ottengo un buon grandangolo o uno scatto panoramico difficilmente mi preoccupo anche di pubblicare una grafica in formato web o fare una piccola stampa (e non ho intenzione di iniziare per questo articolo). Lo voglio stampato GRANDE. Penso forse in modo che la mia visione umana possa scansionare l’immagine cogliendo i piccoli dettagli che si perdono completamente quando è ridimensionata. E ogni volta che faccio una stampa grande, anche di una scena in cui sono stato una dozzina di volte, noto cose nella fotografia che non ho mai visto quando ero lì di persona.
Forse il ‘video’ che il mio cervello sta facendo mentre scansiona la stampa fornisce molti più dettagli e lo trovo più piacevole di quanto la composizione della foto darebbe quando è stampata piccola (o che ho visto quando ero effettivamente sulla scena).
E forse la ‘scansione’ inconscia che la mia visione fa attraverso una fotografia spiega perché cose come la ‘regola dei terzi’ e la messa a fuoco selettiva attirano il mio occhio su certe parti della fotografia. Forse noi fotografi abbiamo semplicemente capito come il cervello elabora le immagini e ne abbiamo tratto vantaggio attraverso l’esperienza pratica, senza conoscere tutta la scienza coinvolta.
Ma credo che la mia unica vera conclusione sia questa: una fotografia NON è esattamente quello che il mio occhio e il mio cervello hanno visto sulla scena. Quando ottengo un buon scatto, è qualcosa di diverso e migliore, come quello che Winogrand ha detto nelle due citazioni sopra, e anche in questa citazione:
Vedi qualcosa che accade e lo colpisci. O ottieni quello che hai visto o ottieni qualcos’altro – e quello che è meglio lo stampi.
A proposito dell’autore: Roger Cicala è il fondatore di LensRentals. Questo articolo è stato originariamente pubblicato qui.
Image credits: my eye up close by machinecodeblue, Nikh’s eye through camera’s eye from my eyes for your eyes 🙂 by slalit, Schematic of the Human Eye by entirelysubjective, My left eye retina by Richard Masoner / Cyclelicious, Chromatic aberration (sort of) by moppet65535