İnsan Gözü ile Fotoğraf Makinesini Karşılaştıralım

İnsan gözü muhteşem bir görüntü oluşturma “cihazı”. Gözümüz karanlık veya aydınlık ortamlarda, nesnelerin çok uzakta ya da çok yakında olduğu durumlarda hızlıca uyum sağlayarak net görüntüler oluşturabiliyor. Etkileyici fotoğraflar çekebilmek içinse fotoğraf makinesinde doğru ayarların yapılması gerekiyor. Görüntü oluşturma özelliğine sahip olan insan gözü ile fotoğraf makinesi arasında birçok benzerlik var.

 

Göz Merceği - Kamera Lensi

Bir nesnenin net bir görüntüsünün oluşturulabilmesi için nesneden gelen ışığın, ışığı algılayan bir yüzey üzerine odaklanması gerekir. İnsan gözünde bu işlevi kornea ve göz merceği yerine getirir. Fotoğraf makinelerinde ise mercek (lens olarak da isimlendirilir) aynı işlevi görür.

Bir nesneden gelen ışınlar gözümüze ulaştığında kornea olarak isimlendirilen kubbe biçimli kısımdan gözün içine girer. Bu sırada ışınların kırılarak gözün arkasındaki, ışığı algılayan doku olan retinaya odaklanmasına yardımcı olur. Kornea ve irisin arkasındaki göz merceği de ışınların retinaya odaklanmasını sağlar.

Mercekler ışınların geliş açısını değiştirerek bir noktaya odaklanmasını sağlar. Işınların mercekten geçtikten sonra kesiştikleri nokta odak noktası olarak isimlendirilir. Odak noktasının merceğe olan uzaklığı (odak uzaklığı olarak isimlendirilir) merceğin ve ortamın özelliklerine bağlıdır.

Fotoğraf makinelerinde bir nesnenin uzaklığı değiştiğinde lens ile ışığı algılayan yüzey (görüntü sensörü ya da film) arasındaki mesafe değiştirilerek net görüntü oluşturulabilir.

İnsan gözünde mercek ile retina arasındaki mesafe sabittir. Bu nedenle bir nesnenin uzaklığı değiştiğinde net bir görüntü oluşturabilmek için göz merceği kaslar sayesinde şekil değiştirir. Kaslar gevşekken mercek daha düzdür, kasıldığında ise küreselliği artar. Böylece ışığı kırma derecesi değişir.

Yetişkin bir insanın gözünün odak uzaklığı yaklaşık 20 milimetredir ve netleme mesafesi 6 cm - ∞ arasındadır.

Fotoğraf makinesi lensleri kullanım amaçlarına göre farklı odak uzaklıklarına sahip olabilir.

İnsanlarda iki gözden gelen verilerin birleştirilmesiyle oluşan tek görüntünün (binoküler olarak isimlendirilir) yatay görüş alanı yaklaşık 115 derecedir. Fotoğraf makinesi lenslerinin görüş alanıysa lensin odak uzaklığına bağlı olarak değişir.

 

İris - Diyafram

İris, gözbebeğinin büyüklüğünü değiştirerek gözün içine giren ışık miktarını ayarlar. Fotoğraf makinelerindeyse bu amaçla diyafram açıklığı değiştirilir.

Güneşli bir günde dışarıdan kapalı bir ortama girdiğimizde ilk anda etrafımızı görmekte zorlanabiliriz. Ancak kısa süre sonra gözümüz karanlık ortama uyum sağlar ve ayrıntıları görmeye başlarız. İris, gözdeki renkli kısımdır. Gözbebeğinin büyüyüp küçülmesini sağlar. Böylece göze giren ışık miktarı ayarlanır. Örneğin parlak bir ortamda gözbebeği küçükken loş ışıkta gözbebeğimiz büyüktür.

Fotoğraf makinelerindeyse merceğin arkasına yerleştirilen diyaframın açıklığı değiştirilerek makineye giren dolayısıyla ışığı algılayan görüntü sensörüne ya da filme ulaşan ışık miktarı ayarlanabilir. Diyafram açıklığı büyükken kameraya giren ışık miktarı fazla, diyafram açıklığı küçükken düşüktür.

Diyafram açıklığı değeri “f/sayı değeri” şeklinde verilir. Sayı değeri azaldıkça diyafram açıklığı büyür, arttıkça diyafram açıklığı küçülür.

İnsan gözünde gözbebeğinin genişliği parlak ışık koşullarında 2 mm, loş ışıkta ise 8 mm aralığında değişir. Yani insan gözünün diyafram açıklığı değeri f/8,3 ile f/2,1 arasında değişebilir. Standart fotoğraf makinesi lenslerinde diyafram açıklığı değeri genellikle f/2,0 - f/16 arasındadır.

 

Retina - Görüntü Sensörü ve Fotoğraf Filmleri

Dijital fotoğraf makinelerinde kullanılan bir görüntü sensörü

Gözde ve fotoğraf makinesinde, üzerlerine düşen ışığı algılayarak görüntüye dönüştürmek üzere elektrik sinyaline çeviren algılayıcı yüzeyler bulunur. Gözün arkasındaki retina tabakası bu işlevi yerine getirir.

Retinadaki ışığa duyarlı hücreler üzerlerine düşen ışığı algılayarak elektrik sinyaline dönüştürür. Retinada ışığı algılayan iki tür hücre bulunur. Renklerin algılanması koni hücreleri sayesinde gerçekleşir. Çubuk hücreleriyse aydınlık ve karanlık değişimlerine karşı hassastır ve özellikle loş ışıkta görmeyi sağlar.

Dijital fotoğraf makinelerinde ışığı algılayabilen görüntü sensörleri vardır. Geçmişteyse bu amaçla fotoğraf filmleri kullanılıyordu.

Görüntü sensörleri çoğunlukla yarı iletken malzemelerden üretilir. Işık sensöre ulaştığında elektron açığa çıkmasına neden olur. Oluşan elektron sayısı birim alana düşen ışık miktarına ve ışığın dalga boyuna bağlıdır. Görüntü sensörleri, ayrıca, gelen ışığın dalga boyuna dolayısıyla renklerine göre ayrılmasını sağlar. Fotoğraf filmlerinde ise genellikle gümüşün halojen grubundaki elementlerle oluşturduğu bileşikler kullanılır. Işık bu bileşiklerle etkileştiğinde gümüş halojenür bileşiklerinin yapısında kimyasal değişimler ortaya çıkar.

 

Işık Hassasiyeti

Karanlık bir ortamdan aydınlık bir ortama geçtiğimizde gözümüz bu değişime uyum sağlar. Çubuk hücrelerindeki ışığa karşı duyarlı olan molekül rodopsindir. Aydınlık bir ortamdan karanlık bir ortama girildiğinde çubuk hücrelerinde rodopsin üretilmeye başlar. Böylece retinanın ışığa hassasiyeti artar. Bu süreç yavaş gerçekleşir. Bu nedenle gökyüzü gözlemlerinde çok parlak olmayan gökcisimlerini çıplak gözle fark edebilmek için belirli bir süre karanlıkta kalınması tavsiye edilir.

Karanlık ortamdan aydınlık ortama geçildiğinde, başlangıçta her şeyi çok parlak ve beyaz görürüz. Ancak bu durumda çubuk hücrelerindeki rodopsin molekülleri parçalanır ve çubuk hücrelerinin etkinliği azalır. Böylece renkleri algılamamızı sağlayan koni hücrelerinin ışığı algılama gücü çubuk hücrelerininkinden baskın hale gelir.

Fotoğraf makinelerindeyse farklı ISO değerleri kullanılarak görüntü sensörünün ışığa duyarlılığı değiştirilebilir.

Kaynaklar:

• http://physics.bu.edu/~duffy/semester2/c29_eye.html
• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/vision/accom.html
• https://www.nikonusa.com/en/learn-and-explore/a/tips-and-techniques/understanding-focal-length.html