Kamera mı, İnsan Gözü mü?

Teknik özellikler açısından bir kıyaslama 

En iyi kamera ile çektiğimiz fotoğraflarda bile, özellikle yüksek kontrastlı ortamlarda, makinanın yaptığı pozlama ile ortaya çıkan sonuçla, gözümüzle gördüğümüz arasında çok ciddi farklar olabiliyor. Bunu düzeltebilmek için ‘bracketing’ (farklı düzeyde pozlamalar yapıp birleştirme), makinanın HDR ayarı, ya da siyahları ve gölgeleri aç, ışıklı bölgeleri kıs şeklinde müdahaleler yapmamız gerekebiliyor. Peki neden teknoloji bu denli gelişmişken makinalar gözle gördüğümüzü çekmekte zorlanabiliyor? Gözümüzü bir kamera olarak tanımlasak, makinalarda kullandığımız diyafram, enstantane, ISO ve dinamik aralık gibi özelliklerinin eşdeğerleri neye denk geliyor? Bu konuda yapılan bir çok araştırma ve analiz var, bunlardan faydalanarak insan gözünün teknik özelliklerini irdeleyeceğiz. 

Gözün f değeri nedir?

Pahalı lenslerde f2.8, f2, f1.8 hatta f0.95’e kadar inildiğini biliyoruz. Lensin f değeri (diyafram) ne kadar küçülürse, içeri o kadar fazla ışık alabiliyor, aynı  zamanda da sınırlı alan derinliğinin yarattığı artistik imkanları da kullanabiliyoruz. Karanlık bir ortamda, tamamiyle açık bir gözbebeğinin çapı 7 mm, tamamiyle kısıldığında ise 2 mm civarındadır. Ancak tamamiyle kısık bir gözbebeği bile bazen parlak ortamlarda ışığın fazlalığından rahatsız olmamızı engellemeyeceğinden bu sefer göz kapaklarımızı da kısar, hatta sıkarız. Bu durumda ışığın içeri girdiği deliğin çapı küçülürken ışıktaki saçılma nedeniyle netlik de düşer ve bulanık görmeye başlarız.

Gözün diyafram eşdeğerini hesaplamak için bize gereken 2. değer ise odak uzaklığıdır, o da basit bir varsayımla göz küresinin çapına eşittir (23-24 mm). Ancak göz küresinin içi sıvıyla dolu olduğundan ışıkta ek bir kırılma meydana gelir ve odak uzaklığı yakın ve uzak objeleri netlerken farklı uzunluklarda olabileceği gibi göz bozuklukları da bu rakamlar üzerinde etkili olur. Roger N. Clark’a göre bu uzunluk 16.7 ile 22.3 mm arasında değişir. Eğer diyafram değeri = odak uzaklığı / mercek çapı formülünü kullanırsak, olabilecek en düşük diyafram değeri 16.7mm / 7mm= 2.4, en yüksek diyafram değeri (göz kapakları kısılmadan) ise 22.3mm / 2mm = 11.2 olarak hesaplanabilir. Anatomiye daha fazla girmeden sonuca bakarsak, F2.4-11.2 aralığı pahalı lenslerle kıyaslandığında mütevazi gözüken bir değer olarak duruyor.

Dinamik aralık

Peki yazının başındaki soruya geri dönersek, bu kadar sınırlı bir diyafram aralığı nasıl oluyor da bu denli ‘mükemmel pozlama’ (!) yapabiliyor? Bunun sırrı ise gözün görüş alanını tarama sistematiğinde yatıyor. Makineler yapısı gereği, çok komplike ışık ölçme teknikleri de kullansalar, işin nihayetinde tek bir pozlama değeri ile fotoğraf çekebiliyor iken (basit tanımıyla ve şimdilik), insan gözü görüş alanını bir video kamera gibi tarıyor ve her bölge için ayrı bir ışık ölçümü ve pozlama değeri kullanarak (milisaniyeler içerisinde) oluşan görüntüleri beyinde işleyerek tek bir görüntü gibi algılayabiliyor.

Örneğin bir gün batımında, ön planda ters ışıkta yer aldığı için kamera tarafından genel bir ölçüm yapıldığında eksik pozlanan ön plan; insan gözü söz konusu olduğunda daha faklı bir ışık ölçümü ile pozlanarak, güneşin ve turuncu gökyüzünün olduğu bölge için alınan görüntü ile birleştiriliyor. Bu bir nevi bracketing ve/veya HDR işleminin beyinde iki görüntü birleştirilerek doğru pozlanması olarak isimlendirilebilir. Bu özelliği kullanarak insan gözünün 24 stopluk (hatta düşük ve yüksek ışık koşullarında ayrı ayrı olmak üzere toplam 30 stop olduğu iddiası da var) bir dinamik aralığı ayrıştırabileceği hesaplansa da, bunun demin bahsettiğimiz sistemle yapılması, makinalarla olan kıyaslamayı hakkaniyetli olmaktan uzaklaştırıyor. Ancak beyinde de olsa bu imajın oluşması, 14-15 stop aralığında yer alan üst düzey makinalarla (Nikon D850 14.8, Sony A7 RIII 14.7, Nikon Z7 14.6 stop) aynı şekilde bir imajın elde edilmesini şimdilik imkansız kılarak, gözle görünenin elde edilebilmesi için farklı yöntemler kullanılmasını zorunlu kılıyor (yüksek kontrastlı görüntülerde).

Eğer dinamik aralık için daha makul bir kıyaslama yapılacaksa, gün ışığı şartlarında, gözün tek noktaya bakarak sabit kaldığı ve gözbebeği büyüklüğünün değişmediği bir görüntüde insan gözünün (anlık) dinamik aralığının 10-14 arası olduğu hesaplanıyor. Bu da üst düzey makinaların insan gözünün çok az da olsa ötesine geçebildiğinin bir göstergesi. Öte yandan daha ışıksız bir ortamda anlık dinamik aralık daha yüksek değerlere ulaşabiliyor, çok daha az parlak olan yıldız ışıklarıyla, çok parlak olanlar aynı anda seçilebiliyor. 

Görüş açısı ne kadar (gözümüz kaç mm’lik bir odak uzaklığına sahip lensin görüntüsüne eşdeğer)?

İnsan gözünün evrimleşmesi sırasında olabildiğince geniş açıya sahip olması olası yırtıcılardan korunma işlevi açısından avantajlı olması nedeniyle ön plana çıkan bir özellikti. Ancak gözün görüş açısındaki her bölgeyi aynı anda net görebilmesi de, bu açıdan bakıldığında mutlaka gerekli bir özellik değildi. Mevcut durumda insan gözünün (sol ya da sağ göz) 120-200 derece arasında bir açıyı görebildiği hesaplanıyor. Ancak her iki gözün tek görüntüde birleşmesi 130 derecelik bir açıya denk geliyor, bu da 8-9 mm civarında bir balık gözü lens ile aynı açı. Ancak görüşümüzün en net olduğu ve algımızı esas etkileyen bölge 40-50 derecelik bir yatay alan, bu da 43 mm bir lense (35 mm dengi) denk gelmekte. 

Yapılan daha detaylı testlerle gözün hangi açılarda renkleri, şekilleri ve yazıları ayırt edip algılayabildiğine bakıldığında ekteki gibi bir şema ortaya çıkmakta. 

Gözümüz kaç megapixel?

Bu konuda da farklı görüşler ve hesaplama yöntemleri mevcut. Örneğin Evrim Ağacı sitesinde yayınlanan bir makaleye göre, sensör olarak kabul edebileceğimiz insan gözü retinasında renkli görüntüden sorumlu 5 milyon koni reseptörü (5 megapiksel) ve 100 milyon civarında tek-renkli çubuk reseptörleri bulunmakta, toplam 105 megapiksel. Ancak gözün sürekli hareket ederek bilgi toplamasını ve beyinde bir imaj oluşturmasını, panoramik çekim yapıp bunları birleştiren bir kamera gibi varsayarsak görüntü çözünürlüğü bunun da üzerine çıkabilir. Diğer bir yaklaşımda ise (www.clarkvision.com), sağlam bir göz, iyi ışık altında, 0.6 ark-dakika (0.01 derece) mesafeyle ayrılmış iki ince çizgiyi normal okuma mesafesinde, birbirinden ayırabiliyor, ki bu da 0.3 ark-dakikalık bir eşdeğer piksel büyüklüğüne (derece başına 200 piksel) denk gelmekte. Eğer görüş alanınızı 120×120 derece varsayarsanız, (120*200 piksel) x (120*200 piksel) = 576 megapiksel çözünürlüğünde bir görüntüye denk gelecektir.

Ancak bu hesaplama, gözün tüm görüş alanını aynı netlikte gördüğü varsayımıyla yapılan ve her insanın kendi görüş kabiliyetiyle bile kolaylıkla sorgulayabileceği bir yaklaşımdır. İşin özü, görüş alanımızın merkezinden uzaklaştıkça keskinliğin giderek azaldığıdır. Merkezden sadece 20 derece uzaklaştığımızda netlik (keskinlik) 1/10’a kadar düşmektedir. Kenarlara doğru (göz merkeze odaklıyken) sadece minimal ölçüde bir renk ve sadece çok yüksek oranlı kontrastlı bir görüntüyü görme şansına sahibiz, bunun da kişinin görme yeteneğine göre 5-10 megapiksel aralığında olduğu varsayılmaktadır. Bu görüntünün de keskinlik noktaları ilgi merkezlerinde olup, kalan kısmı için göz-beyin ilişkisiyle bir görüntü oluşmaktadır. 

Hassasiyet ve ISO

İnsan gözünün özellikte karanlıkta ışıksız ortama alışması için belli bir süre gerekir. İşte fotoğraf makinalarındaki tuşu çevirerek ISO’yu, yani sensör hassasiyetini yükseltmemizi sağlayan bu işlemin bir benzeri gözümüzde de gerçekleşir. Aydınlıktan karanlığa geçildiğinde, retinadaki çubuk hücrelerde rodopsin isimli ve ışığa hassasiyeti artıran bir molekül salgılanır ve bu hücreler yaklaşık yarım saat sonra maksimum algılama hassasiyetine kavuşur. Roger N. Clark’ın ölçüm ve değerlendirmelerine göre, karanlığa tam adapte olmuş insan gözünün dijital fotoğraf makinasına denk hassasiyeti ISO800 civarında olup, gün ışığında bu hassasiyet 600’de birine düşerek 1 civarına gerilemektedir.

Sonuç olarak diyebiliriz ki, dijital makinaların göze kıyasla açık ara üstün olduğu konu hassasiyeti, yani ISO değeri. Öte yandan, insan gözünün çözünürlüğününü ise dijital makinaların pratikte ulaşıp, belki de aştığı teknik bir parametre olarak değerlendirmek mümkün. En önemli konu olan dinamik aralık (farklı koyuluktaki tonları ayrıştırma) konusunda ise insan gözü, beynin de yardımıyla halen açık ara önde ve bu fark yakın zamanda kapanacak gibi gözükmüyor. Peki ne zaman beyinde oluşan görüntü ile makinanın ürettiği görüntü kapışacak dersek, makinaların sensörün farklı noktalarına, farklı pozlamalar yapabildiği zaman bu da gerçekleşecek gibi duruyor.

Yararlanılan kaynaklar:

Cambridge in Colour

Evrim Ağacı

Clark Vision 

Wikiwand- 01 

Wikiwand- 02

Göz Dr

Digital Photography Exposed

Türkiye Klinikleri