какое разрешение у человеческого глаза в пикселях
В чем разница между камерой и человеческим глазом?
Вы когда-нибудь задумывались над тем, какое же разрешение, эквивалентное пиксельному на фотоаппарате, имеет наше с вами зрение? Может ли конкурировать самая мощная фотокамера в мире со строением человеческого глаза? И почему же камера и наши глаза видят мир совершенно по-разному? Давайте попробуем вместе во всем этом разобраться в данной статье.
Что круче: человеческий глаз или самый мощный фотоаппарат в мире?
Сколько мегапикселей имеет человеческий глаз?
Человеческая сетчатка глаза обладает примерно 5 миллионами цветных рецепторов, что в переводе на пиксельный язык равняется всего лишь 5 мегапикселям. Не самый продвинутый показатель, по сравнению с современными устройствами, не так ли?
Несмотря на это, человеческий глаз имеет еще около ста миллионов монохромных рецепторов, которые определяют создание анализирующим поступающую информацию устройством — мозгом — полной картины окружающего пространства. Кроме того, органы зрения человека, в отличие от фотокамеры, принимают информацию не статично, а в движении, таким образом формируя общее панорамное изображение, эквивалентное 576 мегапикселям. Что же, а вот этот результат уже воодушевляет!
У каких животных самое лучшее зрение?
Несмотря на сложную систему устройства человеческого зрения, позволяющую добиться впечатляющего результата в 576 мегапикселей, в природе этот показатель не считается пределом. Самой сложной зрительной системой среди всех обитающих на планете Земля существ, обладают так называемые павлиновые креветки-богомолы (lysiosquillina glabriuscula), которые обитают у берегов Австралии. Согласно исследованиям, эти удивительные существа обладают сверхмощных зрением, который во многом превосходит все известные человеку оптические системы.
Уникальная креветка, обитающая в районе Большого Барьерного Рифа, обладает самым совершенным в природе зрением
Lysiosquillina glabriuscula имеет уникальную способность видеть мир в поляризованном свете. Иными словами, креветки способны неосознанно пользоваться теми же продвинутыми 3D технологиями, которыми пользуются современные голливудские специалисты во время создания спецэффектов для блокбастеров. Зоологи считают, что функция подобного зрения может использоваться во время проведения брачного периода или же просто при общении между креветками-богомолами.
Креветки могут видеть окружающий их мир в ослепительно ярком свете
Что же именно могут видеть своими уникальными глазами эти морские существа? Исследователи считают, что зрение павлиновых креветок может воспринимать невидимый человеческому глазу циркулярно поляризованный свет, который можно пронаблюдать в лабораторных условиях при использовании специальных очков с поляризаторами.
Помимо креветок, одним из самых совершенных видов зрения в природе обладают мухи. Считается, что скорость частоты смены кадров в глазах у этих насекомых во много раз превосходит человеческие показатели. Так, частота смены изображений у мух составляет около 300 кадров минуту, в то время как у человека этот показатель равен всего лишь 24 кадрам.
Канадский музей насекомых Victoria Bug Zoo разработал необычную концепцию стенда, который позволяет прохожим взглянуть на мир глазами насекомых
Уникальная зрительная система мухи обладает приблизительно 3,5 тысячами мелких шестигранных фасеток, каждая из которых способна улавливать лишь самую мизерную деталь изображения. Благодаря такому устройству глаза, муха способна мгновенно ориентироваться в пространстве, что, по сути, и делает ее столь неуловимой для запущенного тапка.
Как выглядит самый мощный фотоаппарат в мире?
Самой мощной фотокамерой в мире по праву признана камера на 3,2 гигапикселя, которая была разработана в рамках строительства Большого Синоптического Исследовательского Телескопа в Чили. Разработчики считают, что начало эксплуатации самой мощной фотокамеры в мире произойдет уже совсем скоро — в 2022 году. Гигантский фотоаппарат весит приблизительно 3 тонны, при этом имея размеры небольшого автомобиля. Согласно расчетам, активная эксплуатация телескопа будет происходить в течение 10 лет, во время которых фотокамера телескопа будет делать около 800 снимков неба в высочайшем разрешении. Ученые надеются, что использование подобного телескопа сможет помочь человечеству гораздо лучше узнать Вселенную, чем когда-либо раньше.
Концепт LSST — наземного телескопа нового поколения с самой совершенной в мире фотокамерой
Как вы считаете, возможно ли когда-нибудь создать устройство, которое сможет превзойти человеческий глаз по всем параметрам? Давайте попробуем обсудить этот вопрос в нашем Telegram-чате или на канале Hi-News в Яндекс.Дзен.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
В 1944 году аспирант-генетик Колумбийского университета Эвелин Виткин совершила случайную ошибку. Во время своего первого эксперимента в лаборатории в Колд-С…
В штате Вирджиния был обнаружен хищный червь, который опасен для растений и птиц. 🐦 Обычно такие черви обитают в азиатских странах, поэтому их возникновение на территории США очень тревожное явление. Бороться с ними сложно, потому что они способны восстанавливать утраченные части тела.
Ученым впервые удалось снять на видео «стеклянного» осьминога. 🐙 Они обитают на большой глубине и распознать их можно только по расположению внутренних органов, потому что тело у них почти полностью прозрачно. Рассказываем, чем они еще интересны.
Каково разрешение человеческого глаза (или сколько мегапикселей мы видим в каждый отдельный момент времени)
Очень часто фотографы, а иногда и люди из других специальностей, проявляют интерес к собственному зрению.
Вопрос, казалось бы, простой на первый взгляд… можно погуглить, и всё станет ясно. Но практически все статейки в сети дают либо «космические» числа — вроде 400-600 мегапикселей (Мп), либо это и вовсе какие-то убогие рассуждения.
Поэтому постараюсь кратко, но последовательно, чтобы никто ничего не упустил, раскрыть эту тему.
Начнём с общей структуры зрительной системы
Сетчатка состоит из трёх типов рецепторов: палочки, колбочки, фоторецепторы(ipRGC).
Нас интересуют только колбочки и палочки, так как они создают картинку.
Плотность распределения палочек и колбочек в сетчатке.
Палочки отвечают за восприятие яркости/контраста. Наибольшая плотность палочек — примерно по-середине между центральной ямкой и краем сетчатки.
Интересный факт — многие из вас замечали мерцание старых мониторов и телевизоров при взгляде на них «боковым зрением», а когда смотрите прямо, то всё отлично, было, да?)
Это происходит по причине наибольшей плотности палочек в боковой части сетчатки. Чёткость зрения там паршивая, зато чувствительность к изменению яркости — самая высокая.
Как раз эта особенность и помогала нашим предкам быстро реагировать на самые мелкие движения на периферии зрения, чтобы тигры не пооткусывали им задницы)
Итак, что мы имеем — сетчатка содержит суммарно около 130 Мп. Ура, вот и ответ!
Нет… это только начало и цифра далека от верного значения.
Вернёмся снова к центральной ямке fovea.
Колбочки в самой центральной части ямки «umbo» имеют каждая свой аксон (нервное волокно).
Т.е. эти рецепторы, можно сказать, самые приоритетные — сигнал от них почти напрямую поступает в зрительную кору мозга.
Колбочки, расположенные дальше от центра, уже собираются в группы по несколько штук — они называются «рецептивные поля».
Например, 5 колбочек соединяются с одним аксоном, и дальше сигнал идёт по зрительному нерву в кору.
На этой схеме как раз показан случай такой группировки нескольких колбочек в рецептивное поле.
Палочки, в свою очередь, собираются в группы по несколько тысяч — для них важна не резкость картинки, а яркость.
Итак, промежуточный вывод:
130 миллионов рецепторов превращаются за счёт группировки в 1 миллион нервных волокон (аксонов).
Да, всего один миллион!
В фотиках матрицы по 100500 мегапикселей, а наши глаза всё равно субъективно круче!
Сейчас и до этого доберёмся)
Значит, 130 Мп превратились в 1 Мп, и мы каждый день смотрим на мир вокруг… хорошая графика, не так ли?)
Есть пара инструментов, помогающих нам видеть мир вокруг почти постоянно почти чётким:
1.Наши глаза совершают микро- и макросаккады — что-то типа постоянных перемещений взгляда.
Макросаккады — произвольные движения глаз, когда человек рассматривает что-то. В это время происходит «буферизация» или слияние соседних изображений, поэтому мир вокруг нам кажется чётким.
Микросаккады — непроизвольные, очень быстрые и мелкие (несколько угловых минут) движения.
Они необходимы для того, чтобы рецепторы сетчатки банально успевали насинтезировать новых зрительных пигментов — иначе поле зрения просто будет серым.
Начну с примера — когда мы читаем что-то с монитора и постепенно крутим колёсико мышки для перемещения текста, то текст не смазывается… хотя должен) Это очень занятная фишка — здесь в работу подключается зрительная кора.
Она постоянно держит в буфере картинку и при резком смещении объекта/текста перед зрителем быстро смещает эту картинку и накладывает на реальное изображение.
А как же она знает, куда смещать?
Очень просто — Ваше движение пальцем по колёсику уже изучено моторной корой до миллиметров… Зрительная и моторная области работают синхронно, поэтому Вы не видите смаза.
А вот когда кто-то другой крутанёт колёсико. )
Зрительный нерв
1 Мп (от 770 тысяч до 1,6 млн пикселей — кому как повезло), дальше нервы с левого и правого глаз пересекаются в оптической хиазме — это видно на первой картинке — происходит смешение аксонов примерно по 53% с каждого глаза.
В таламусе происходит, можно сказать, первичная «ретушь» картинки — повышается контраст.
Далее сигнал из таламуса поступает в зрительную кору.
И здесь происходит невероятное количество процессов, вот основные:
В этом и заключается суть феноменологии зрения — у вас ОДНА зрительная система. Вы не можете посмотреть на свою же картинку со стороны.
Если бы человек обладал двумя зрительными системами и по желанию мог переключиться с системы 1 на систему 2 и оценить как работает первая система — тогда да, ситуация была бы печальная 🙂
Но имея одну зрительную систему ВЫ сами и являетесь этой картинкой, которую видите!
Зрительная кора сама осознаёт процесс зрения. Перечитайте это несколько раз.
При травме первичной зрительной коры человек не понимает, что он слеп — это называется анозогнозия, т.е. картинку он совершенно не видит, но при этом может нормально ходить по коридору с препятствиями(первая ссылка в списке).
Здесь я сделаю небольшое отступление и дам краткое пояснение, почему же свет, проходя через роговицу, хрусталик, стекловидное тело и все слои нейронов сетчатки не искажается так сильно, как мы предполагаем. Если сравнивать чистоту и степень аберраций, то нашему глазу далеко до хорошей оптики в современной фото-видео технике.
Всё дело в рецептивных полях — РП (имеются ввиду поля в сетчатке, ЛКТ и отделе коры V1). Одна из задач РП — увеличение микро-контраста изображения. Сетчатка получает слегка размытую картинку, а после этого в процессе нескольких этапов повышения контраста мы видим вполне детализированное изображение. Сама суть увеличения контраста состоит в сужении градиентов, как на примере ниже: 
Завершая эту, надеюсь, краткую и понятную статью, хочу напомнить — мы все имеем картинку в
1 Мп… живите с этим 🙂
Литература:
Дэвид Хьюбел — «Глаз, мозг, зрение»
Стивен Палмер — «От фотонов к феноменологии»
Баарс Б., Гейдж Н. — «Мозг, познание, разум»
Джон Николлс, А. Мартин, Б. Валлас, П. Фукс — «От нейрона к мозгу»
Майкл Газзанига — «Кто за главного?»
UPD: поступило заметное количество комментариев/вопросов про цветоощущение. Если эта тема интересна — напишите тег #цветоощущение — займусь созданием статьи.
UPD:UPD: Статья про цвет
Каково разрешение человеческого глаза в мегапикселях?
Когда речь заходит о пикселях, в голове у человека возникают образы различной техники, например смартфона или цифрового фотоаппарата. Но задумывался ли ты о том, что разрешение, подобное пиксельному последнего, имеется и у нашего зрения? На сегодняшний день еще нет фотоаппарата, который можно сравнивать с нашими глазами – он не может пока создавать настолько высококачественные изображения. Несмотря на это, профессионалы всего мира очень ждут такого момента, когда разрешение фотокамеры приблизится к разрешению сетчатки. Сравнение цифровой матрицы и человеческого глаза не совсем корректно из-за получения изображения с помощью разных механизмов. В первом случае речь идет о фотодиодах, а, во втором, о светочувствительных элементах – палочках и колбочках. Возникает вполне логичный вопрос – сколько мегапикселей содержится в глазу человека? Восприятие глазами объектов осуществляется благодаря всем клетками одновременно – одни контролируют цвет, а вторые – освещенность.
Если опираться на лабораторный отчет медицинской школы Гарварда, то коэффициент остроты зрения достигает 1,7, а радиус различения пикселей – 0,39 аркминуты. Данные были рассчитаны по специальным формулам. При угле обзора, равном девяносто градусов, считается, что разрешение глаза равно 324 Мп, а в дополнении периферическим – 576 Мп.
Определение пикселя
Термин возник тогда, когда появилась цифра, и стал обозначать элемент изображения. Речь идет о точке, образовывающей с прочими такими же единую картинку. Каждый из кадров единого формата состоит из миллионов точек-пикселей. Любой из последних считается пятью информационными элементами. Два из них будут вертикальными и горизонтальными координатами. Остальные используют, что определять яркость трех базовых тонов – речь о красном, синем и зеленом. В комбинации элементы позволяют устройству правильно определиться с оттенком точки и местом ее размещения.
Об особенностях кошачьего зрения можно прочитать здесь.
Строение глаза
Зрительный нерв получает изображение от глаза. Это главная задача последнего. В его состав входит большое количество элементов, каждый из которых играет важную роль.
Роговица представлена прозрачной оболочкой. На ней отсутствуют кровеносные сосуды. Она имеет преломляющую силу и играет ведущую роль в «оптике», а также граничит со склерой. Между ней и радужкой имеется пространство, названной передней камерой с внутриглазной жидкостью.
Радужка имеет цветную округлую форму и отверстие внутри, то есть зрачок. Речь идет о мышцах, выполняющих функции сужения и расширения последнего. Другими словами, регулирует световой поток – это можно сравнить с устройством фотоаппарата. Из-за большого света зрачок уменьшается.
Хрусталик считается своеобразной линзой, которую отличает ее прозрачность и эластичность. Форма меняется во время фокуса на определенном объекте. Благодаря хрусталику ты видишь предметы, которые находятся близко или далеко.
Сетчатка образована из фоторецепторов и нервных окончаний. У них повышена чувствительность. Как уже говорилось, есть колбочки и палочки. Их основная задача – трансформировать фотоны в электроэнергию нашей нервной системы. Речь о сложной фотохимической реакции.
Оболочка, которая находится снаружи и постепенно переходит в роговицу, называется склерой. Движения глаз происходят за счет мышц, прикрепленных к последней. Сзади находится сосудистая оболочка, которая посылает кровь ко всей структуре глазного яблока. Нервы посылают сигнал в мозг, и мы видим изображения.
Сколько мегапикселей видит человеческий глаз
Сетчатка содержит около пяти миллионов рецепторов всевозможных цветов. Если перевести на пиксельный язык, то получится всего пять единиц – не самый оптимальный вариант, с учетом того, как далеко ушли нынешние устройства. Несмотря на это в глазу есть еще сто миллионов рецепторов монохромного плана. Они определяют любую информацию, которая поступает.
О наличии полноценных пикселей в сетчатке говорить невозможно – зато есть субпиксели. Они расположены неравномерно и имеют разную чувствительность. Так сколько мегапикселей в глазу человека? Пикселями в глазу человека считаются клетки фоторецепторов, количество которых достигает сто двадцать шесть миллионов.
Какое разрешение человеческого глаза (или сколько мегапикселей мы видим в каждый отдельный момент времени)
Поэтому постараюсь кратко, но последовательно, чтобы никто ничего не упустил, раскрыть эту тему.
Начнём с общей структуры зрительной системы.
1. Сетчатка
2. Зрительный нерв.
3. Таламус.
4. Зрительная кора.
Вернёмся снова к центральной ямке fovea.
130 миллионов рецепторов превращаются за счёт группировки в 1 миллион нервных волокон(аксонов).
Да, всего один миллион!
Но как же так.
В фотиках матрицы по 100500 мегапикселей, а наши глаза всё равно круче!
Сейчас и до этого доберёмся)
Значит, 130 Мп превратились в 1 Мп, и мы каждый день смотрим на мир вокруг. хорошая графика, не так ли?)
Зрительный нерв
С каждого глаза выходит зрительный нерв плотностью
1 Мп. живите с этим))))
Разрешение человеческого глаза.
А вот ещё одна статья, там интересное мнение про «разрешение» человееского глаза (100 Мпикселей типа) :
Изображение на сетчатке глаза и изображение на фотографии принципиально отличаются друг от друга.
Изображение на фотографии должно покрывать широкое пространственное поле и обеспечивать одинаково качественное изображение всех элементов этого поля.
Глаз должен обеспечить мозгу быстрое общее впечатление от видимой сцены и качественное изображение в небольшой области в центре поля зрения. В случае, если необходима более поддробная информация об объекте, глаза, подобно узкому лучу прожектора, сканирует объект, замечая и распознавая более мелкие детали.
За пределами области наибольшей чёткости разрешающая способность глаза уменьшается, и на периферии зрительного поля (боковое зрение) глаз воспринимает только движущиеся/статичные цветные пятна неопределённой формы, которые могут быть распознаны только как типовые объекты заложеной в память «библиотеки» наиболее часто встречающихся изображений.
С вышесказанным входит в кажущееся противоречие тот факт, что количество зрительных клеток в сетчатке составляет около 150 млн. Однако противоречия никакого нет. Минимальной воспринимающей ячейкой глаза является не отдельная светочувствительная клетка, а группа (поле) рядом стоящих клеток. Эта группа, благодаря многослойной системе нейронов, располагающейся в нижних слоях сетчатки, может независимо от сознания осуществлять довольно сложную автоматическую обработку изображения: фиксировать однородность поля по освещённости, обнаруживать границу тёмного и светлого фрагмента, определять наличие движения изображения и с точностью до 30º его направление и т. д.
Таким образом, количество «пикселей» в глазу примерно на два порядка меньше, чем количество светочувствительных клеток.
Очень много смешного текста в ответах, типа «Человеческий же мозг воспринимает и сохраняет картинку «как есть»»