Occhio umano e macchina fotografica: analogie, differenze e caratteristiche

Scrivere l’articolo di oggi sarà molto divertente e strano, visto che per forza di cose mi riporta piacevolmente a vivere un po’ nel passato.
Essendo laureato in scienze naturali ho seguito interessanti corsi sulla comparazione dei principali organi del corpo nelle differenti classi animali.
Ho analizzato per esempio le differenze tra: il cervello di un uccello e quello di un anfibio, lo scheletro di un mammifero o quello di un rettile…
Ma mai mi sarei immaginato un giorno di dover analizzare, come faremo in questo post, il rapporto tra un essere vivente e una fotocamera.

Oggi infatti, studieremo insieme la correlazione tra occhio umano e macchina fotografica, scoprendo differenze e similitudini di questi due affascinanti elementi.

Ma prima di iniziare una domanda mi sorge spontanea.

Conosci il meccanismo che si nasconde dietro alla nostra vista?

Meglio dare una ripassata veloce che dici?

Tranquillo non è assolutamente mia intenzione farti una "pippa cosmica" sull’argomento.

Ma visto che abbiamo analizzato insieme il funzionamento della fotocamera, voglio essere sicuro che tu conosca le basi essenziali che governano la nostra vista.

Occhio e macchina fotografica: la vista nell'uomo

Fra i cinque sensi posseduti dall’uomo, quello della vista è sicuramente il più importante di tutti.
Non è un caso infatti, che le parti del cervello dedicate a questa funzione siano molto più ampie di quelle degli altri sensi.

Gli elementi che entrano in gioco durante l’acquisizione dell’immagine sono:

• Gli occhi
• Il cervello
• Il nervo ottico

La luce viene catturata dalle cellule fotosensibili degli occhi e viene trasformata in impulso elettrico.
Quest’impulso viene trasportato dal nervo ottico fino al cervello dove viene elaborato nell’immagine che vediamo realmente.

Le parti dell'occhio umano

L’occhio, come abbiamo visto è il primo elemento che partecipa al processo visivo.
L’anatomia di quest’organo è estremamente complessa, pensa che ciascun occhio é composto da oltre due milioni di elementi.

Le parti principali dell’occhio umano sono:

• La cornea, che rappresenta la parte più esterna.
• La pupilla, il punto nero al centro dell’occhio.
• L’iride, la parte colorata che circonda la pupilla.
• Il cristallino, é sospeso dietro l’iride, e rappresenta una vera e propria lente fondamentale nella messa a fuoco della scena.
• La retina, che è una membrana che riveste la parte interna dell'occhio. È molto sensibile alla luce ed è composta da milioni di fotorecettori denominati “bastoncelli e coni”.

Parti occhio umano: coni e bastoncelli

Questi due elementi sono a dir poco fondamentali nel complesso processo della vista.

I coni e i bastoncelli sono dei fotorecettori estremamente sensibili, che effettuano la prima decodifica del segnale luminoso permettendo di conoscere colore e forma del soggetto.
Queste cellule fotosensibili sono presenti nella parte interna del bulbo oculare in enormi quantità, pensa che ciascuno dei nostri occhi contiene circa 7 milioni di coni e 120 milioni di bastoncelli.

Entrambi i fotorecettori trasformano la luce in segnale elettrico ma svolgono funzioni differenti:

• I coni si preoccupano principalmente della visione diurna e sono responsabili della percezione dei colori. Esistono tre differenti tipologie di coni nel nostro occhio, ognuna delle quali è sensibile solo a una determinata lunghezza d’onda. I coni dei nostri occhi sono sensibili ai tre colori principali: rosso, verde e blu.
• I bastoncelli invece entrano in gioco principalmente nella visione notturna e percepiscono la luce solo in bianco e nero.

Se vuoi approfondire l'argomento ti consiglio questo video.

Occhio umano: il percorso della luce e il cervello

Dopo essere passata attraverso la pupilla e il cristallino, la luce si concentra sulla retina l’elemento maggiormente sensibile dell’intero apparato.
All’interno di quest’elemento, dopo una prima decodifica del segnale luminoso l’immagine viene scomposta in pacchetti elettrici e convogliata al nervo ottico.

Attraverso questo nervo, a velocità pazzesche, l’informazione raggiunge il cervello subconscio.
In questa zona si ha una prima scrematura del segnale e gran parte di quello entrante viene respinto.
Solo una piccola parte dei dati raggiunge la zona del cervello chiamata diencefalo.

Nel diencefalo, l’immagine viene rielaborata integrandola con le conoscenze pregresse dell’individuo e viene ribaltata prima di essere disponibile.
Il ribaltamento dell’immagine all’interno del cervello è necessaria per bilanciare il primo ribaltamento che avviene nella retina.
Devi infatti prestare attenzione al fatto che il cristallino si comporta come una lente e quindi consegna alla retina delle informazioni invertite rispetto all’originale.

Occhio umano e macchina fotografica

Ora che hai un po’ più chiaro il processo che ci permette di vedere il mondo circostante, cerchiamo di capire le analogie tra l’occhio umano e la macchina fotografica.

Per fare questo riprendiamo le parti dell’occhio appena analizzate e facciano un confronto con le componenti della fotocamera:

• La cornea, essendo la parte più esterna del processo, la possiamo far coincidere con l’obiettivo della nostra fotocamera. Ovviamente siamo in presenza di un’ottica fissa e non di uno zoom.
• La pupilla e l’iride sono il nostro diaframma. La particolarità di questi due elementi  è infatti quella di allargarsi e restringersi in base alle condizioni luminose esistenti. Quindi proprio come il diaframma, dosano la quantità di luce per permettere una corretta esposizione della scena.
• Le palpebre, da sempre decidono il tempo di posa dei nostri occhi, quindi sono facilmente individuabili nell’otturatore della nostra fotocamera.
• Il cristallino, nell’uomo è fondamentale per la messa a fuoco dei soggetti, quindi è chiaramente assimilabile all’autofocus.
• La retina è  il nostro sensore. Il luogo dove la luce si trasforma e prende vita. Le dimensioni della retina sono paragonabili a quelle di un sensore full frame (24x36mm).
• I coni e i bastoncelli rappresentano la moltitudine dei pixel di cui é composto il sensore.

Occhio e macchina fotografica: che tipo di obiettivo è il nostro occhio

Sono incredibili le analogie che esistono tra la macchina fotografica e il nostro sistema visivo.

Il nostro occhio funziona proprio come una vera lente fotografica che registra e acquisisce l’immagine scannerizzandola.

Ma secondo te, quale tipo di lente rappresenta l’occhio?  

Che apertura di diaframma potrà raggiungere?

Che lunghezza focale possiede?

Lunghezza focale occhio e macchina fotografica

Esistono diversi studi che hanno analizzato il rapporto tra fotocamera e occhio umano, cercando di capire la lunghezza focale e l’angolo di campo umano.

Attraverso le dimensioni delle diverse componenti dell’occhio, utilizzando calcoli empirici, si è determinato che:

La lunghezza focale dell'occhio umano é compresa tra i 17 e i 24mm. 

Un valore ben diverso dai 50mm, universalmente riconosciuto come l’obiettivo con la visuale più simile all’occhio umano.

Come mai questa differenza?

Perché per calcolare la visuale devi tenere conto dell’angolo di campo.

Il nostro angolo di campo è di circa 130° un valore molto ampio che avvicina il nostro occhio a un grandangolare molto spinto.
Ma la nostra zona di vera attenzione, quella dove mettiamo a fuoco, si riduce notevolmente fino ad arrivare ad un valore 55°.

Questo fenomeno si verifica in ogni momento anche adesso che stai leggendo questo post.

Il tuo campo visivo è molto più ampio di quello che vedi realmente ma il tuo cervello sta dando l’impulso di concentrarsi solo nella parte centrale dello schermo.
Tutte le altre zone sono sfocate finché non sposti il tuo punto di attenzione.

L’obiettivo fotografico che montato su una full frame restituisce un angolo di campo di 55° è quello con lunghezza focale di 43 mm.

Ovviamente questi sono solo calcoli teorici viste le complessità del nostro apparato visivo.
Calcola che la nostra vista, oltre a essere doppia è dotata di lenti che si curvano per ottenere prestazioni migliori, tutti elementi che rendono molto difficile questo paragone.

Se hai un po' di tempo ti consiglio di guardare questa puntata a cura del mitico Piero Angela, sulle similitudini tra occhio umano e macchina fotografica.

Occhio umano e macchina fotografica: l'apertura focale 

Proseguiamo il nostro parallello tra occhio e macchina fotografica, analizzando altri due parametri fondamentali per lo scatto:

1. Il tempo di posa
2. L’apertura del diaframma.

Mettendo in rapporto la lunghezza focale e il diametro della pupilla, si è calcolato che il l'occhio umano lavora come un obiettivo con apertura focale compresa tra 2,1 e 3,5.
Il parametro cambia in base alla focale usata per lo studio.
Altri trattati astronomici hanno dimostrato invece che l’occhio umano ha una apertura focale f/ compresa tra 3,2 e 3,5.

L’apertura di diaframma minima invece si attesta su un f/1, quindi lontana dalle minime aperture degli obbiettivi fotografici.

Per quanto riguarda il tempo di posa, diversi studi basati sui movimenti delle palpebre, hanno decretato che il nostro occhio è una lente con un tempo di posa medio che si aggira su 1/100 di secondo.
Ovviamente entrambi i valori si riferiscono a individui sani e nel fiore degli anni, visto che con l’avanzare dell’età i problemi alla vista aumentano per usura dell’apparato.

Occhio umano e macchina fotografica: il valore di Iso

Spostiamo ora il nostro paragone su un altro parametro fondamentale nello scatto di una fotografia, le iso.

In questo campo il nostro apparato visivo è di gran lunga superiore a qualsiasi fotocamera in commercio.
La straordinaria capacità dei nostri occhi è quella di adattarsi a quasi qualsiasi condizione di luce esistente.

È la capacità che sfrutti ogni sera quando spegni la luce per andare a dormire e in poco tempo passi dalla visione diurna a quella notturna.
Un cambiamento graduale che termina dopo circa 20 minuti di tempo dal cambio di esposizione.
Ma che già dopo una decina di secondi permette tranquillamente di mettere a fuoco.

Una visione perfetta senza il minimo rumore, che esprime il meglio in condizioni di scarsa luminosità.
In grado di regalare una gamma dinamica che qualsiasi macchina fotografica può solo che sognare.

Occhio e macchina fotografica: la messa a fuoco

Per parlare della messa a fuoco iniziamo con un esempio pratico.

Distogli lo sguardo dal computer e fissa per 10 secondi un oggetto vicino a te.
Successivamente sposta lo sguardo su un oggetto a te lontano e fissalo per altri 10 secondi.

Quello che hai appena sperimentato é la messa a fuoco continua e selettiva del nostro occhio.
La nostra vista è più similare a un video che a una fotografia.
I nostri occhi scannerizzano la scena che hanno davanti in tanti frammenti con diversi punti di vista.
Queste inquadrature vengono poi montate dal cervello nell’immagine che osserviamo realmente.
É grazie a questo meccanismo che percepiamo la tridimensionalità dei soggetti, proprio come si sta sperimentando ora con le fotografie 3d.

Un’altra cosa che avrai notato è che oltre ad avere una messa a fuoco in continuo, il nostro occhio mette in atto una visione molto selettiva della scena.
La porzione centrale della nostra inquadratura è perfettamente a fuoco mentre man mano che ci avviciniamo ai bordi l’immagine è sempre più sfocata.

Questo fattore avviene:

• Per la diversa distribuzione sulla retina degli elementi fotosensibili, che sono maggiormente concentrati al centro (soprattutto i coni).
• Per non sovraccaricare il cervello con troppe informazioni. Ricordi quando ti parlavo delle informazioni respinte dal cervello? Sono queste, quelle della visione periferica.

Occhio umano e macchina fotografica: bilanciamento del bianco

Anche per il bilanciamento del bianco, per il nostro occhio vale il discorso fatto con il valore delle iso e la messa a fuoco: è tutto automatico.

Quindi la nostra vista anche in questo caso è un passo avanti alla fotocamera, riuscendo a bilanciare correttamente la scena in qualsiasi condizione di colore.
Anche in quelle condizioni in cui la macchina fotografica va letteralmente in tilt, come quando si hanno più luci di colore diverso in scena, gli occhi riescono immediatamente a bilanciare anche parzialmente l’immagine.

Occhio e macchina fotografica: conclusioni

Come abbiamo analizzato esistono molte analogie tra il nostro apparato visivo e il funzionamento di una macchina fotografica.
D’altronde non poteva che essere così, visto che il concetto di fotografia si é sviluppato a partire dalle nostre leggi ottiche.

Bisogna comunque sottolineare come ci sia ancora un abisso tra la nostra percezione e quella di una macchina fotografica.
Anche se la tecnologia sta cercando con tutte le sue forze di colmare questo divario, ricordati che la fotocamera ha una visione oggettiva e stupidamente tecnica della realtà.

Le fotocamere non hanno un’anima fotografica, non provano emozioni.
Questi oggetti traducono l’informazione luminosa in semplici immagini usando il codice che noi abbiamo inserito nel sensore.
Nessuna macchina fotografica sarà in grado di comporre una scena, per enfatizzare un sentimento o per dar risalto a un preciso particolare.

Ricordati sempre che le fotocamere non comunicano, non hanno un linguaggio proprio sono soltanto un mezzo per acquisire un’immagine.
È tuo preciso compito trasmettere la percezione e i sentimenti che si respirano in una scena.
É soltanto grazie al tuo lavoro che la fotografia prende vita e riesce per un istante a trasmettere allo spettatore quello che tu volevi rappresentare.

Fammi contento, lascia un commento

Se hai ancora qualche dubbio sulle analogie tra occhio e macchina fotografica, o semplicemente vuoi dire la tua, ti aspetto nell'area commenti.