Hány megapixeles is a szemünk? Az eredmény annyira meglepő, hogy szinte eldobtuk tőle az agyunkat!
Hátborzongató és sötét titkot rejt a föld legmélyebb tava
A technológia gyors ütemű fejlődése során nap mint nap találkozunk a legújabb okostelefonok kameráinak megapixel-harcával. A gyártók büszkén hirdetik a 48, 108, sőt akár 200 megapixeles érzékelőket, és még a nem szakértők is tisztában vannak vele, hogy a több megapixel általában (bár nem mindig!) részletesebb képet eredményez. Ekkor felmerül bennünk a kérdés: ha egy apró, zsebünkben elférő készülék ilyen lenyűgöző felbontású képek készítésére képes, akkor vajon a természet csodája, az emberi szem hány megapixelt érhet el? A válasz nem csupán egy egyszerű szám, hanem egy izgalmas felfedezés az biológia, az optika és az agykutatás határvonalain.
Az első és legfontosabb dolog, amit tisztáznunk kell, hogy az emberi szem és a digitális fényképezőgépek közötti párhuzam alapjaiban hibás. Míg egy kamera egyetlen gombnyomásra rögzít egy statikus, fix felbontású képet, addig a látásunk egy folyamatos, dinamikus és hihetetlenül összetett folyamat.
A látásunkat nem csupán egy statikus pillanatra kellene korlátozni, hanem inkább egy dinamikus videófolyamként érdemes elképzelni. A szemünk folyamatosan "szkennel" a világ körül, másodpercenként többször rögzítve a látottakat, így hozva létre egy gazdag információs áramlást, amely az agyunkhoz érkezik. Ezt a gyors és akaratlan mozgást, amely lehetővé teszi számunkra a részletes környezetérzékelést, szakkádoknak hívjuk. Az agyunk folyamatosan dolgozik ezen képtöredékek feldolgozásán, hogy végül egy koherens, stabil és zökkenőmentes vizuális élményt alkosson.
A digitális kamerák szenzorain a képpontok egyenletes eloszlásban találhatóak, míg a szemünk fényérzékeny rétege, a retina, messze nem homogén. Látóterünk középpontjában ott rejlik egy apró, de rendkívül jelentős terület, amelyet sárgafoltnak vagy latin nevén fovea centralisnak nevezünk. Itt található a színes látásért és a finom részletek érzékeléséért felelős fotoreceptorok, a csapok túlnyomó része. Amikor olvasunk, arcokat figyelünk meg, vagy bármilyen részletgazdag vizuális feladatot végzünk, szemünkkel természetesen a foveára irányítjuk a figyelmünket. Ezzel szemben a látóterünk peremén a gyenge fényviszonyok és a mozgásészlelésért felelős pálcikák dominálnak, így ezen a területen a felbontás lényegesen alacsonyabb. Az agyunk azonban ügyesen kompenzálja ezt a különbséget, és zökkenőmentesen egyesíti a fovea éles képét a periféria homályosabb, de a mozgás észlelésére kiválóan alkalmas látványával.
A szemünk csupán a "hardver", amely összegyűjti a fényből származó információkat. Az igazi csoda azonban az agyunk mélyén, a vizuális kéregben zajlik. Ez a terület felelős a "szoftveres" feladatok elvégzéséért: kitölti a vakfoltot (azt a területet, ahol a látóideg a retinához kapcsolódik, és ahol nincsenek receptorok), korrigálja a lencsehibákat, stabilizálja a képet, még akkor is, ha a szemünk mozog, és értelmezi a beérkező információkat - mindezt valós időben. A két szemünk által közvetített, finoman eltérő képekből az agyunk végül egy háromdimenziós, mélységgel bíró látványt alkot, amely lehetővé teszi számunkra, hogy a világot teljes valójában észleljük.
Mindezek ellenére a tudósokat régóta foglalkoztatja a gondolatkísérlet: ha mégis megpróbálnánk egyetlen megapixel-értéket rendelni a látásunkhoz, mennyi lenne az? Dr. Roger N. Clark elismert bolygókutató és digitális képalkotási szakértő végezte el az egyik leghíresebb és leggyakrabban idézett számítást. Clark abból indult ki, hogy nem a retina fizikai receptorainak számát kell alapul venni, hanem azt a végső, agyunk által összerakott kép felbontását, amit érzékelünk. A számítás kulcsa a látásélesség (visus), ami azt méri, hogy a szem milyen apró részleteket képes megkülönböztetni. Ezt általában szögpercekben (egy fok 1/60-ad részében) mérjük.
Az egészséges, kiváló látású emberek általában 0,5-1,0 szögpercnyi részleteket képesek megkülönböztetni. Clark esetében azonban egy rendkívüli, 0,3 szögperces látásélességet figyeltek meg, ami nagyon közel áll az emberi szem elméleti maximális teljesítményéhez. Ez azt jelenti, hogy az ő "képpontja" mindössze 0,3 szögpercnyi részletességet fog át. A következő lépésben a teljes látómező meghatározása következik. Habár egy adott pillanatban csak egy szűk területre összpontosítunk, ha a szemünket mozgatjuk (miközben a fejünket rögzítjük), akkor körülbelül 120 fok széles és 120 fok magas területet tudunk "bejárni". A számítás menetét a következőképpen alakíthatjuk:
Ez a szám elképesztően magas, és jól szemlélteti, milyen hihetetlenül kifinomult a vizuális rendszerünk. Azonban fontos megjegyezni, hogy ez egy elméleti, idealizált érték. Ez a felbontás nem egyetlen pillanatfelvételre vonatkozik, hanem arra a kompozit képre, amit az agy a szemmozgások során gyűjtött információkból épít fel. Ha csak a legélesebb látásért felelős fovea területét vizsgálnánk, egy jóval kisebb számot kapnánk. A retinánkban körülbelül hat-hét millió csap található, melyek nagy része a foveán tömörül. Ez alapján a "valós idejű" szuperéles látásunkért felelős terület felbontása inkább hét-nyolc megapixelre tehető. A trükk az, hogy ezt a "nagy felbontású ablakot" folyamatosan mozgatjuk, és az agyunk ebből teremti meg az 576 megapixeles illúziót.
A megapixeleken túl azonban a látásunknak vannak más, nehezen számszerűsíthető, de a kamerákat messze felülmúló tulajdonságai is, erre alább mutatunk néhány példát:
A kérdésre, miszerint hány megapixeles az emberi szem, a legpontosabb, de egyben legelvontabb válasz a 576 megapixel. Ez a szám ugyanakkor csupán egy gondolatkísérlet terméke, amely arra hivatott, hogy bemutassa, milyen hihetetlen mennyiségű információt képes feldolgozni a látórendszerünk. Ezzel a megközelítéssel jobban megérthetjük, hogy a szemünk nem csupán egy passzív érzékszerv, hanem egy rendkívül összetett és hatékony információfeldolgozó rendszer.
A valóság az, hogy a látásunk egy lenyűgöző együttműködés a szem optikai rendszerének és a retina biológiai sajátosságainak, valamint az agyunk hihetetlen számítási képességeinek összhangjában rejlik. A látás nem csupán egy egyszerű érzékelési folyamat, hanem egy dinamikus, alkalmazkodó és intelligens rendszer, amelynek teljesítménye a modern technológia jelenlegi szintjén még elképzelhetetlen. Éppen ezért, ahelyett, hogy a megapixelek versenyében próbálnánk felülmúlni a természetet, inkább csodáljuk és óvjuk ezt a páratlan ajándékot. Vigyázzunk a szemünk világára, mert ez a csoda megérdemli a tiszteletünket és a védelmünket!
