un appareil photo très haute performance

l’œil.

Résolution de l’œil humain

Quelle est la résolution théorique de l’œil humain, en utilisant des critères que l’on applique aux appareils photos et aux caméras CCD ?

On définit l’acuité visuelle par 1/a. ou a = X / arc minutes.
Le problème est de définir exactement ce qu’est X

X dans notre cas est un système de ligne noir et blanche resserrée. Cela va de une ligne noir sur une surface blanche, à plusieurs lignes noires disposées, resserrée et a déterminer a quel moment l’œil commence a percevoir distinctement les lignes quand on rapproche la mire de test

Il est admit généralement que la valeur 1/a dans de bonne condition d’éclairage donne 1,7 , ce qui donne en d’autre terme 0.59 arc minute par paire de ligne

Donc « nos pixel » d’œil mesurent des détails de 0.3 arc minute (20seconde d’arc)

Ainsi, on a besoin de deux pixels par paire de lignes, et cela signifie que l’espacement des pixels de 0,3 arc-minute!

Alors combien fait de pixel notre œil ?

Imaginons une feuille a4 vue a 50 cm
Cette feuille occupe un champ équivalent a 53×35.3 degrés (soit 5669 pleine lune ^^)

La feuille mesure donc en pixel

53×60/0.3 = 10600 pixel de large

Et

35*60/0.3 = 7000 pixel de hauteur

Soit au total une « photo «  de 74 mega pixel au performance de résolution maximale de l’œil. Ce qui equivaut a une impression a 530 point par pouce (dpi)

Des teste en aveugle avec des impression d’une photo a 4 résolution différente on été réalisé : une phot a 150, 300 600dpi executé avec un rsolution d’imprimante  de 1200x1200dpi de taille de goute d’encre pour le premier 600 dpi et 1200×2400 dpi de taille de goute d’encre pour le second

Tous les testeurs on restitué la séquence de résolution croissante dans le bon ordre

http://www.clarkvision.com/articles/printer-ppi/

 

Alors l’œil fait combien de « méga pixel » ?

L’œil ne fonctionne pas comme une image fixe d’appareil photo ou une succession d’image fixe (cinéma). Il fonctionne en mode flux vidéo. Il effectue des micros déplacement rapide constant pour augmenter les détails dans un système d’intégration temporel, en outre nous deux yeux et notre cerveaux combine continuellement les images et les interprétations pour augmenter l’acuité

Ce qui fait que la résolution de notre œil nous parait supérieure a ce que notre œil est effectivement capable de produire en terme de cellule réceptrice

Imaginons un champ de 90° carré en appliquant le calcul plus haute nous obtiendrions 324 méga pixel

Prenons un champ de 120 degré (ce qui est encore inférieure aux champs   moyen des yeux) nous obtenons plus de 576 megapixel !

A un instant T évidement nos yeux ne disposent pas de la totalité de ces pixels, seul une intégration temporelle permet de construire l’image sur ces pixels virtuels

Pour le champ complet on doit approcher du gigapixel, mais il est démontré que le la perception des champs maximal est tres variable selon les individus

La sensibilité de l’œil humain (équivalent ISO)

Si nous n’avons pas été exposé aux soleil de tout la journée (depuis le réveil) en ayant vecu dans un relative pénombre jusqu’à la nuit tombé, que nous somme loin des villes,  apres une demi heure des très forte obscurité apparait le mode nocturne de l’œil qui  augmente de façon spectaculaire sa sensibilité nocturne par deux phénomène :

1 augmentation du temps d’intégrations temporelle jusqu’à 15 secondes (en gros l’œil essaye « d’additionner » les images pour augmenter sa sensibilité) et surtout
2 augmente sa sensibilité ISO en augmentant la rhodopsine (un derivé de la vitamine A) dans la rétine.
Ce processus prend une demi-heure et suppose que vous n’avez pas été exposé au soleil pendant la journée. En supposant que vous portez des lunettes de soleil et sombre bien adpatée.

Avec un FSQ106 et un 10d, une etoile de magnitude 14 peut etre enregistré en 12 seconde a 400iso

L’œil humain est capable de voir cette étoile en 5-6 secondes. L’œil en mode nocturne aurai donc une sensibilité proche de 800iso

NB a 800 iso sur un 10D le gain est de 2,7e /pixel, il semble que ce soie sensiblement égale à l’œil humain

Evidement la journée, la sensibilité de l’œil baisse considérablement (un facteur de 600x) amenant l’œil a une sensibilité ISO proche de…1

La Dynamique de l’œil est de l’ordre de  10 millions de niveau entre la faible lueur d’une étoile est la saturation rétinienne en journée

L’œil est un détecteur de contraste, pas un détecteur absolu, il peut donc pour une « exposition donnée » percevoir environ 10.000 niveau de teinte

 

La longueur focale de l’œil

Elle est variable selon les individus mais en générale pour une focalisation à l’infini elle est proche de 22,3mm

L’ouverture maximale de la retine etant de 7mm, ceci nous donne le rapport f/d de l’œil de 3,2 (la nuit)

Bien entendu, ces valeurs varient, avec des valeurs citées de 22 à 24 mm, . L’ouverture rétinienne maximale diminue avec l’âge.

En astronomie ce son ces valeur qui définissent le grossisment minimal d’un téléscope : si on cherche a grossir moins, l’œil n’est plus capable d’absorber le flux de lumiere dans son intégralité et donc nous perdons en rendement

référénces

http://webvision.med.utah.edu/book/part-viii-gabac-receptors/visual-acuity/

http://www.luminous-landscape.com/columns/eye-camera.shtml

 

8 Comments

  1. Bonsoir,
    Je passe ici par hasard et je me permet de réagir à ce que l’ai lu ci-dessus.
    Je ne suis absolument pas d’accord avec les calculs de Méga pixels. La résolution maximale de l’œil n’a lieu que sur une zone extrêmement réduite, la macula.
    D’ailleurs, demandez ce qu’ils en pensent aux personnes atteintes de DMLA ( dégénérescence maculaire liée à l’age). Plus moyen de lire (et je ne parle pas des micro lettres de ce site!). La nature est subtile et économe: elle nous a donné une zone réduite avec une résolution de ouf, pour avoir une possibilité de voir des détails fins et pour le reste, la résolution est plus raisonnable mais en compensation la sensibilité est plus élevée, d’où la vision décalée pour voir les faibles détails du ciel.
    Concernant le grossissement de l’œil, je dirais ceci: En soi la question n’a aucun sens. Un télescope ou un microscope grossissent en ce sens qu’ils donnent une image plus grosse que celle que l’on a à l’œil nu.
    Tout au plus, peut on s’amuser à comparer la taille d’un objet et sont image sur la rétine. Calculs à la louche: la focale de l’oeil est de 22mm, le promptum proximum est à 20cm soit en gros à 10fois la focale donc l’image est 10 fois plus petite: G = 0,1. et ensuite ça diminue à mesure qu’on s’éloigne LOL!

    • le problème c’est que ce sont vos question qui sont vagues.
      l’oeil ne « zoome » pas, il ne « grossi » donc pas. on considère que la focale de l’oeil est équivalente a a 65mm equiv 24*36
      par convention le grossissement de l’oeil est donc = 1
      quand a la votre question sur les performance : de quels performance parlez vous ?
      rafraîchissement ? détectivité ? résolution (centrale, périphérique ? homme , femme ?)

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