دانش اموز کنجکاو

برخی بحث‌های کارشناسی و کاربری آنلاین به این سؤال می‌پردازند: با استفاده از لنزی ۳۵ یا ۵۰ میلی‌متری در دوربین فول فریم می‌توان به کیفیتی برابر با چشمان انسان دست پیدا کرد؟ با کمی تفکر درباره‌ی این سؤال، به خصوصیات فیزیکی اپتیک چشم انسان می‌رسیم که آن‌ها را مانند دوربین و لنز می‌توانیم تفسیر کنیم. درواقع، چشم نیز مانند دوربین بخش جلویی (قرنیه) و دهانه‌ی دیافراگم (عنبیه و قرنیه) و لنز و حسگر (شبکیه) دارد.

محاسبات ریاضی و مهندسی متعددی برای درک ساختار چشم انسان و مقایسه‌ی آن با دوربین انجام می‌شود که شاید اکثر آن‌ها کمکی به بهبود مقایسه نکنند. این مقاله ارتباطی با عکاسی بهتر ندارد و فقط پدیده‌ای طبیعی را با ساخته‌‌ای از دست انسان مقایسه می‌کند.

مقایسه‌ی چشم انسان با انواع دوربین بیش‌ازهمه یک حقیقت را به ما اثبات می‌کند. بینایی انسان با عکس تفاوت دارد؛ به‌همین‌دلیل، برخی اوقات عکسی از منظره را زیباتر از مشاهده‌ی زنده‌ی آن می‌بینیم. طبق گفته‌ی گری وینوگرند، عکاس مشهور، عکس، تنها توضیحی از وضعیتی است که دوربین منظره را می‌بیند. به‌علاوه او می‌گوید عکس بیش از آنکه به زیبایی سوژه مرتبط باشد، با زیبایی ظاهر سوژه در عکس ارتباط دارد.

چشم به‌عنوان دوربین

مقایسه‌ی چشم انسان با دوربین روندی منطقی و عقلانی محسوب می‌شود. می‌توانیم ابعاد جلو تا پشت چشم را اندازه‌گیری کنیم (حدود ۲۵ میلی‌متر از قرنیه تا شبکیه). به‌علاوه، قطر مردمک را نیز بین ۲ تا ۷ یا ۸ میلی‌متر اندازه‌گیری کرده‌اند. با همین اعداد می‌توان خصوصیاتی شبیه به لنز را برای چشم انسان محاسبه کرد.

درباره‌ی فاصله‌ی کانونی چشم، اعداد متفاوتی وجود دارد. برخی از آن‌ها حاصل محاسبه‌ی ابعاد فیزیکی ساختار آناتومیک چشم هستند و برخی دیگر با محاسبات اپتومتری به‌دست می‌آیند. به‌علاوه در دسته‌ای از محاسبات، تغییر ابعاد فاصله‌ی کانونی به‌‌دلیل انبساط و انقباض ماهیچه‌های متعدد در نظر گرفته می‌شود. به‌هرحال، می‌توان از تفاوت اندازه‌گیری‌ها چشم‌پوشی کرد و برای مقایسه‌ی ساده‌تر، عدد ۱۷ میلی‌‌متر را از محاسبات اپتومتری پذیرفت. دیگر اعداد مطرح‌شده برای فاصله‌ی کانونی چشم، ۲۲ تا ۲۴ میلی‌متر هستند که از اندازه‌گیری فیزیکی به‌دست می‌آیند. در برخی اوقات و موقعیت‌های خاص نیز، فاصله‌ی کانونی بیش از این اعداد تصور می‌شود.

با دانستن فاصله‌ی کانونی حدودی و ابعاد مردمک می‌توان دهانه‌ی دیافراگم (f-stop) چشم را با دقتی مناسب محاسبه کرد. با درنظرگرفتن ۱۷ میلی‌متر برای فاصله‌ی کانونی و ۸ میلی‌متر برای حداکثر قطر مردمک، چشم را می‌توان لنزی با f/2.1 در نظر گرفت. اگر فاصله‌ی کانونی ۲۴ و قطر مردمک ۸ میلی‌متر را در نظر بگیریم، دهانه‌ی دیافراگم f/3.5 می‌شود. در میانه‌ی قرن بیستم، ستاره‌شناسان به‌منظور درک بهتر ابعاد دهانه‌ی دیافراگم برای چشم مطالعاتی کردند که اعداد f/3.2 و f/3.5 را برای آن بیان می‌کردند.

باتوجه‌به آنچه گفتیم، به این سؤال می‌رسیم که اگر فاصله‌ی کانونی چشم انسان ۱۷ یا ۲۴ میلی‌متر باشد، چرا افراد برای شبیه‌سازی آن، لنزهای ۳۵ یا ۵۰ میلی‌متری را پیشنهاد می‌دهند؟ دلیل اولیه آن است که فاصله‌ی کانونی چشم انسان مشخص‌کننده‌ی زاویه‌ی دید بینایی نیست. درادامه، به جزئیات این توضیح اشاره می‌کنیم؛ اما اکنون فقط بدانید تنها بخشی از شبکیه تصویر اصلی دیده‌شده‌ی ما را پردازش می‌کند. شایان ذکر است بینایی انسان به دو بخش تقسیم می‌شود: یکی مخروط اصلی تمرکز بینایی و دیگری بینایی پیرامونی.

مطالعات متعدد ابعاد مخروط بینایی اصلی را بررسی و آن را حدود ۵۵ درجه بیان می‌کنند. با دوربین فول‌فریم ۳۵ میلی‌متری و استفاده از لنز ۴۳ میلی‌متری، می‌توان به زاویه‌ی دید ۵۵ درجه‌ای دست یافت. درنتیجه، فاصله‌ی کانونی ایجادشده دقیقا همان زاویه‌ی دید انسان‌ها را ایجاد خواهد کرد. ابعاد لنز محاسبه‌شده بین ۳۵ و ۵۰ میلی‌متر قرار می‌گیرد.

درنتیجه‌ی این محاسبات، به پاسخ پرسش ابتدای مقاله می‌رسیم. برای رسیدن به کیفیت تصویر مشاهده‌‌شده‌ی چشم انسان در دوربین ۳۵ میلی‌متری SLR، لنز ۳۵ یا ۵۰ میلی‌متری نیاز نیست؛ بلکه عدد بهینه بین آن‌ها قرار دارد (۴۳ میلی‌متر).

سیستم چشم با دوربین تفاوت دارد

محاسبات بخش‌های قبل برای درک کامل و مقایسه‌ی چشم و دوربین کافی نیستند. درواقع، هنوز سؤال‌های زیادی برای مقایسه وجود دارد. به‌عنوان مثال، اندازه‌گیری دیافراگم و لنز برای پاسخ به پرسش‌های همیشگی درباره‌ی تفاوت و شباهت چشم و دوربین کافی نیست.

حسگر تصویری شبکیه‌ی چشم را در نظر بگیرید. شبکیه ابعادی (قطر ۳۲ میلی‌متری) نزدیک به حسگر دوربین فول‌فریم دارد (۳۵ میلی‌متر). به‌جز این شباهت اولیه، تقریبا تمامی بخش‌های حسگر طبیعی و حسگر ساخته‌ی دست انسان تفاوت دارند.

اولین تفاوت شبکیه با حسگر دوربین را می‌توان با نگاهی ساده درک کرد. شبکیه سطحی خمیده دارد که در پشت کره‌ی چشم قرار گرفته است؛ درحالی‌که حسگر دوربین‌ها صفحه‌ای از جنس سیلیکون و ساختار تخت دارد. همان انحنای شبکیه مزیت مهمی برای چشم انسان محسوب می‌شود. به‌‌دلیل انحنا فاصله‌ی لبه‌های شبکیه با فاصله‌ی مرکز آن از لنز برابر می‌شود. در حسگر تخت، لبه‌های حسگر فاصله‌ی بیشتری با لنز دارند و مرکز در فاصله‌ی نزدیک‌تر قرار می‌گیرد. درنهایت، شبکیه وضوح بیشتری در لبه‌ها ارائه می‌کند.

چشم انسان پیکسل‌هایی بسیار بیشتر از دوربین دارد. گزارش‌های علمی ۱۳۰ میلیون پیکسل را برای چشم بیان می‌کنند که قطعا بسیار بیشتر از حرفه‌ای‌ترین دوربین‌های کنونی می‌شود. البته، تنها ۶ میلیون پیکسل در بخش مخروطی قرار دارند که رنگ را تشخیص می‌دهند و سایر آن‌ها، تنها برای دیدن رنگ‌های سیاه‌وسفید کاربرد دارند. به‌هرحال، بازهم شبکیه درمقایسه‌با دوربین برتری دارد.

با نگاهی دقیق‌تر، متوجه تفاوت‌های بنیادی‌تر چشم و دوربین نیز می‌شویم. در حسگر دوربین، هر پیکسل در الگویی خطی قرار می‌گیرد؛ درنتیجه، هر میلی‌مترمربع از حسگر، الگو و تعداد پیکسل برابری با بخش‌های دیگر دارد. در شبکیه، بخش مرکزی کوچکی با ابعاد حدود ۶ میلی‌متر به‌نام «ماکولا» (لکه‌ی زرد) وجود دارد که بیشترین گیرنده‌های تصویری چشم در آن قرار دارند. بخش مرکزی ماکولا به‌نام گوده‌ی مرکزی (Fovea) هم فقط به سلول‌های دریافت‌کننده‌ی رنگ مجهز است. بخش‌های دیگر ماکولا نیز ترکیبی از یاخته‌های مخروطی و استوانه‌ای دارند.

ماکولا در هر یک میلی‌مترمربع، حدود ۱۵۰,۰۰۰ پیکسل دارد. در مقام مقایسه، باید بدانید دوربینی حرفه‌ای همچون 5DMkll یا D3x در حسگری با ابعاد ۳۵ در ۲۴ میلی‌متر، ۲۴ میلیون پیکسل دارد. به‌هرحال، ۱۵۰,۰۰۰ پیکسل مذکور بینایی مرکزی، یعنی همان مخروط ۵۵ میلی‌متری تمرکز اصلی بینایی را پردازش می‌کند. به‌علاوه، بخش مرکزی دامنه‌ی دید ما قابلیت‌های بسیار بیشتری درمقایسه‌با دوربین‌های برتر کنونی دارد.

سایر بخش‌های شبکیه پیکسل‌های کمتری دارند و به‌صورت اختصاصی وظیفه‌ی حسگری را برای رنگ‌های سیاه‌و‌سفید برعهده می‌گیرند. درواقع، آن بخش‌ها همان بیانی پیرامونی را شکل می‌دهند (همان تصویری که در گوشه‌ی چشم خود می‌بینید). بخش‌های پیرامونی شبکیه اجسام متحرک را هم به‌خوبی تشخیص می‌دهد؛ اما قطعا رزولوشن بالا برای انجام کارهای دقیق، همچون خواندن کتاب را ارائه نمی‌دهند.

کل بخش بینایی چشم انسان، یعنی همان زاویه‌ای که می‌توانیم تحرک را در آن تشخیص دهیم، زاویه‌ی ۱۶۰ درجه‌ای دارد. البته، فراموش نکنید خارج از زاویه‌ی ۵۵ درجه‌ی اصلی، بینایی با جزئیات بالا نداریم و تنها، کلیت شکل‌ها و حرکت‌ها را درک می‌کنیم.

اگر بررسی شبکیه و حسگر را کنار بگذاریم و کمی عقب‌تر، مغز انسان را به‌عنوان بخشی برای مقایسه‌ی چشم و دوربین در نظر بگیریم، تفاوت‌ها کمتر می‌شوند. دوربین داده‌ی هر پیکسل را از حسگر دریافت و برای پردازش به تراشه‌ی کامپیوتری ارسال می‌کند. چشم ۱۳۰ میلیون حسگر در شبکیه دارد؛ اما عصب بینایی که سیگنال‌های حسگرها را به مغز می‌برد، تنها ۱.۲ میلیون فیبر دارد. درنتیجه، کمتر از ۱۰ درصد داده‌های شبکیه در هر لحظه برای پردازش به مغز می‌روند. بخشی از این کاهش به‌‌دلیل آن است که حسگرهای نوری شیمیایی شبکیه برای شارژ دوباره به کمی زمان نیاز دارند. به‌علاوه، مغز هم توانایی پردازش چنان حجمی از اطلاعات را به‌صورت کامل ندارد؛ به‌همین‌دلیل، تنها ۱۰ درصد از داده‌ها به مغز می‌رود.

مغز انسان با روندی کاملا متفاوت از دوربین عکاسی سیگنال‌ها را پردازش می‌کند. برخلاف دوربین که با هر صدای شاتر سیگنال‌ها را به تراشه می‌فرستد، مغز انسان همواره ویدئویی زنده دریافت می‌کند که به‌صورت همیشگی پردازش می‌شود و به آنچه می‌بینیم، تبدیل می‌شود. بخشی ناخودآگاه از مغز وظیفه‌ی سیگنال‌های دریافت‌شده از دو چشم را برعهده می‌گیرد. سپس، بخش‌های مهم‌تر را به تصویری سه‌بعدی تبدیل می‌کند. در مرحله‌ی بعدی، تصویر سه‌بعدی به بخش خودآگاه مغز می‌رسد که در آنجا فرایندهای تشخیص تصویر و پردازش‌های بیشتر رخ خواهد داد.

بخش ناخودآگاه مغز علاوه‌بر دریافت، سیگنال‌هایی را نیز به چشم ارسال می‌کند که به حرکت اسکن کره‌ی چشم و تمرکز بینایی اصلی ماکولا روی سوژه‌ی مدنظر منجر خواهد شد. در طول چند ثانیه، چشم چندین تصویر را ارسال می‌کند و مغز با پردازش آن‌ها به تصویری جزئی‌تر و دقیق‌تر می‌رسد.

وظیفه‌ی دیگر بخش ناخودآگاه مغز ردکردن حجم فراوانی از ترافیک دریافتی چشم است. درنتیجه، تنها درصد کمی از ورودی‌ها به بخش خودآگاه می‌رود. البته، می‌توان تاحدودی درصد مدنظر را کنترل کرد. به‌عنوان مثال، اکنون مغز خودآگاه شما از بخش ناخودآگاه می‌خواهد که تنها اطلاعات بینایی مرکزی را ارسال کند و روی کلمات متمرکز شود. به‌علاوه، حرکت کره‌ی چشم به چپ‌وراست برای خواندن بهتر هم در همین دستور قرار می‌گیرد. لحظه‌ای خواندن را متوقف و سعی کنید روی بینایی پیرامونی متمرکز شوید. یک ثانیه پیش، شاید اجسام موجود در گوشه‌ی چشم را نمی‌دیدید؛ اما با تغییر تمرکز، اکنون آن‌ها را نیز به‌خوبی تشخیص می‌دهید.

تنها با متمرکزشدن روی بینایی پیرامونی و بدون نیاز به حرکت‌دادن کره‌ی چشم، می‌توان اجسام موجود در گوشه‌ها را تشخیص داد. با سیگنالی دیگر از سمت مغز، می‌توان تمرکز بینایی را نیز به اجسام انتقال داد و جزئیات آن‌ها را درک کرد. به‌هرحال، حتما در این آزمایش متوجه شده‌اید که نمی‌توان به‌صورت هم‌زمان هم متن را خواند و هم روی اجسام پیرامونی متمرکز شد. دلیل آن نیز ناتوانی مغز در پردازش حجم فراوان داده است.

پس‌ازآنکه تصویر به بخش خودآگاه مغز (کورتکس بینایی) می‌رسد، فعالیت مغز متوقف نمی‌شود. این منطقه با بخش‌های حافظه‌ای مغز ارتباطی قوی دارد و قابلیت تشخیص موارد موجود در تصاویر را به انسان می‌دهد. همه‌ی ما در زمانی تجربه کرده‌ایم که جسمی را ببینیم؛ اما برای چند لحظه آن را تشخیص ندهیم. پس از تشخیص، از خود می‌پرسیم واقعا چرا در نگاه اول، جزئیات جسم را تشخیص ندادیم. دلیل تأخیر در تشخیص، کسری از ثانیه تأخیر در فرایندهای مغز است که برخی اوقات تا دسترسی به فایل‌های تشخیص تصویر طول می‌کشد.

درحقیقت، بینایی انسان را می‌توان با فیلم و نه عکس مقایسه کرد. حتی وقتی به تصویری ثابت نگاه می‌کنیم، مغز با تغییر موقعیت مرکز توجه بینایی، تصاویر پشت‌سرهم و به‌نوعی ویدئو از آن می‌سازد. ترکیب تصاویر پشت‌سرهم نمای نهایی را در مغز تشکیل می‌دهد. کافی است چند ثانیه به تصویری خیره شوید. قطعا متوجه خواهید شد چشم روی بخش‌ها و ابعاد مختلف عکس حرکت می‌کند تا دیدی کلی از آن به‌دست بیاورد. تمرکز بینایی نیز روی بخش‌های مختلف کم‌وزیاد می‌شود تا جزئیات دیده‌نشده در نگاه اول کشف شوند.

نتیجه‌گیری

با مطالعه‌ی بخش‌های قبلی به این نتیجه رسیدیم که نمی‌توان پاسخی روشن برای موضوع «بهترین لنز با هدف نزدیک‌شدن به بینایی انسان» پیدا کرد. البته، همین تحقیقات تاحدودی ثابت کرد چرا برخی از عکس‌ها در نظر ما زیباتر از سایر هستند. ما برای نگاه‌کردن به عکس‌های دلخواهمان مدتی را به بررسی دقیق آن‌ها اختصاص می‌دهیم تا بینایی انسانی به‌خوبی فرایند اسکن را انجام دهد. با چنین اسکن‌هایی، قصد داریم جزئیات بیشتری از عکس را درک کنیم و حتی برخی اوقات نگران جزئیاتی هستیم که از نظر بازبمانند.

عکس‌هایی که با دید معمولی (۳۵ تا ۵۰ میلی‌متر) ثبت می‌شوند، صرف‌نظر از ابعاد، ظاهر مناسب خود را حفظ می‌کنند. حتی عکس‌های بی‌کیفیت در فضای وب که با چنین زاویه‌ای ثبت شده باشند، ماهیت خود را به‌خوبی نشان می‌دهند. به‌عنوان مثال، عکس پایین که در ابعاد ۳۵ میلی‌متری ثبت شده، در صورت مشاهده‌ی ابعاد اصلی، جزئیات زیادی را نشان می‌دهد. البته، در همین ابعاد کوچک و در فضای وب نیز ماهیت اصلی آن را به‌خوبی تشخیص می‌دهیم.

دلیل مناسب‌بودن ابعاد ۳۵ تا ۵۰ میلی‌متری آن است که احتمالا پردازش مغز در شناسایی عکس‌هایی موفق‌تر عمل می‌کند که با اندازه‌ی طبیعی محدوده‌ی دید ثبت شده‌اند. احتمالا عکاسان هم در زمان ثبت تصویر، تلاش می‌کنند ترکیب جسم‌ها و موضوع‌ها را در زاویه‌ی دید طبیعی حفظ کنند.

با نگاهی عمیق‌تر به عکس بالا، به سؤالی جالب درباره‌ی علاقه‌ی انسان‌ها به عکس‌های سیاه‌وسفید می‌رسیم: آیا تمایل بیشتر ما به عکس‌های سیاه‌وسفید بدین‌دلیل است که بخش هسته‌ای بینایی را به ارسال سیگنال‌های بدون رنگ مجبور می‌کنند؟ شاید هم مغز دوست دارد فقط لحن و بافت عکس را درک کند و از مزاحمت سیگنال‌های رنگی در پهنای باند محدود بین چشم و خودش خسته می‌شود.

عکس‌های تله‌فوتو و ماکرو نیز مانند عکس‌های با زاویه‌ی طبیعی، حتی در ابعاد کوچک و فضای وب هم جذاب و زیبا هستند. قطعا شما هم تجربه‌ی مشاهده‌ی چنین عکس‌هایی را در وب‌سایت‌ها داشته‌ و به آن‌ها علاقه‌مند شده‌اید. حتی اگر ترکیب‌بندی یا عامل خاصی در چنان عکس‌هایی نباشد، شاید مغز ما به‌‌دلیل دریافت جزئیات زیاد از آن‌ها (حتی در ابعاد کوچک) لذت می‌برد.

درمقابل انواع بالا، عکس‌های واید وجود دارند که حتی برخی از عکاسان به بارگذاری آن‌ها در وب یا چاپ‌کردن در ابعاد کوچک تمایلی ندارند. از دیدگاه آن‌ها، عکس واید باید با ابعاد بزرگ چاپ شود تا تمامی جزئیات مدنظر با دقت فراوان مشاهده‌شدنی باشند. نگاه‌کردن چندباره به همان عکس‌های چاپ‌شده‌ی بزرگ جزئیات بیشتری در هر مرتبه به ذهن منتقل می‌کند و شاید به‌همین‌دلیل، چنین عکس‌های چاپ‌شده‌ای همیشه جذابیت خود را در ابعاد بزرگ حفظ می‌کنند.

درنهایت، به این تصور می‌رسیم که شاید عکاسان ماهر درکنار تکنیک‌های فراوان، روند پردازش مغز را نیز به‌خوبی درک کرده‌اند. آن‌ها تصاویری ثبت می‌کنند که مغز از پردازش جزئیاتشان لذت می‌برد. به‌هرحال، باید بدانیم عکس با آنچه در لحظه عکاس می‌بیند، تفاوت خواهد داشت. شاید نتیجه‌ی بهتر و نتیجه‌ی نه‌چندان جذاب، پس از ثبت عکس به‌دست بیاید.