Nuestra capacidad de ver el mundo se debe a que la luz de nuestro alrededor penetra en el interior de nuestros ojos. La superficie curva del exterior del ojo, conocida como córnea, y el cristalino refractan la luz de tal modo que cada punto luminoso de un objeto forma un punto de luz en la retina. En ésta se produce, como consecuencia, una imagen invertida y más pequeña que el objeto. La retina envía esta información al cerebro, el cual la interpreta como una imagen visual. ¿Os suena? Efectivamente, la fotografía, y la óptica que lleva asociada, no es más que una imitación mecánica del órgano que nos concede nuestro sentido más preciado.
Pero si comparamos el ojo humano con una lente fotográfica ¿que propiedades tendría? En el siguiente artículo trataré de dar algo de luz sobre el tema, desmitificando alguna creencia popular infundada.
La longitud focal
Según diversos estudios, la longitud focal del ojo humano no es de 50mm. Esto se trata tan solo de una especie de creencia popular aceptada, pero no cierta del todo. Hay que tener en cuenta que nuestra visión es capaz de abarcar casi los 180 grados en el plano horizontal, y algo menos en el plano vertical. Esto, en teoría, significaría que nuestro ojo podría equivaler a una longitud focal entre los 9 y los 13mm. Pero también hay que asumir que de esos 180º sólo somos capaces de enfocar una mínima parte.
Los estudios sobre la física del cuerpo humano suelen estar de acuerdo en que el valor de la distancia focal que forma una imagen dentro del ojo oscila entre los 22 y 24 mm.
La razón por la que existe la creencia de los 50mm es muy sencilla. Los fabricantes de cámaras réflex tuvieron que buscar una lente que acompañase los primeros cuerpos que se fabricaron y con el objetivo de establecer un estándar en fotografía. Una focal fija en torno a los 50mm fue la opción más económica y sencilla de fabricar. Y posiblemente 50 era un número redondo y más comercial que, por ejemplo 48mm. Y además es cierto que aunque la distancia focal del ojo no es 50mm, si que hay que reconocer que se aproxima bastante al grado de distorsión de ese tipo de focal en una 35mm (en el caso del ojo humano, el cerebro es capaz de corregir la curvatura generada por la longitud focal).
El número f
El número f fué inventado en astronomía como una representación de la apertura focal. Es una abreviatura de focal ratio (f-ratio), de ahí la letra f. Y además, los números que representan las diferentes aperturas focales también tienen un sentido. Se trata de números adimensionales resultantes de dividir la longitud focal entre el diámetro de la pupila o diafragma.
En ese sentido, se podría calcular fácilmente el número f en base a unos valores de partida y aplicando la fórmula f = (Distancia focal)/(diámetro de la abertura efectiva).
Para la apertura de diafragma que tendría el ojo humano, podríamos establecer unos valores medios para las medidas físicas del ojo de cara a aproximar los cálculos. Pero hay que tener en cuenta que serán valores que variarán con la edad, la persona, etc. Así que serán sólo aproximaciones.
| Diámetro de la abertura efectiva | Mínimo | Máximo |
|---|---|---|
| Pupila cerrada | 3 mm | 4 mm |
| Pupila abierta | 5 mm | 9 mm |
Ahora nos faltaría el otro miembro de la ecuación: Distancia focal. Y para ello tomamos el valor estimado anteriormente: 23mm (ni 22 ni 24, el valor medio).
| Número f | |
|---|---|
| Pupila cerrada | f=23/3=7.66 |
| Pupila abierta | f=23/9=2.55 |
Sensibilidad ISO
Hay que tener en cuenta que los valores calculados anteriormente hacen referencia a las características ópticas del ojo, sin tener en cuenta su sensibilidad (o lo que en la cámara sería el ISO). ¿Cual es el ISO del ojo humano?
En este punto, habría que matizar que el ojo humano no tiene una serie de valores nativos de ISO como las cámaras digitales, sino que es capaz de adaptarse de una manera sorprendente a diferentes niveles de luminosidad. Un ejemplo: después de 15 segundos con poca iluminación, el cuerpo incrementa el nivel de rodopsina en la retina (la rodopsina es una proteína que sirve para incrementar la sensibilidad del ojo en condiciones de baja luminosidad). A la media hora de estar en un sitio con poca iluminación, los ojos son cada vez más sensibles. Varios estudios han determinado que los ojos son 600 veces más sensibles de noche que de día.
Se ha calculado que el ISO efectivo del ojo va de un rango de 100 a 60.000, siempre que tomemos como base del ISO el valor 100, como en las cámaras fotográficas. Pero además hay que tener en cuenta que el rango de contraste detectado por el ojo es muy superior al de cualquier cámara digital o analógica fabricada, ya que supera los 10.000:1.
Tiempo de exposición
Este parámetro también resulta muy interesante: aunque hay que tener en cuenta que el ojo no es un dispositivo digital, sino un órgano capaz de generar visión continua, parece que hay consenso con que el tiempo de exposición necesario para generar un fotograma enviado a nuestro cerebro está en torno a la centésima de segundo.
Esto, por supuesto, varía en función de las condiciones de luz, y nuevamente nuestro ojo es capaz de ajustar automáticamente este tiempo de exposición a las condiciones externas, aunque con muy poco margen: el tiempo de exposición suele ser casi constante. O lo que es lo mismo: nuestro ojo no es capaz de realizar largas exposiciones.
Sensor
Si tenemos en cuenta que el sensor del ojo humano es la retina, podríamos afirmar que su tamaño es de casi el doble que un sensor full frame de 35mm. A través de unas moléculas fotosensibles llamadas opsinas, es capaz de captar la luz. Aproximadamente sólo el 7% de ellas son capaces de captar por separado los colores primarios (y además este grupo de opsinas son poco sensibles a la luz, requieren cerca de 1000 fotones para activarse), mientras que el 93% restante sólo capturan imágenes monocromáticas, pero con mucha más sensibilidad. Es por ello por lo que en condiciones extremas de luz (buceando a varios metros, o en la oscuridad) nos cuesta más distinguir los colores.
El punto fuerte de nuestro sensor natural, la retina, es que equivale a un sensor electrónico de varios cientos de megapixeles. Aunque claro, con un matiz: nuestro cerebro sólo procesa una mínima parte de la imagen que nuestro ojo captura, por lo que en realidad cualquier cámara del mercado es capaz de capturar más información que nuestro ojo.
Fotografía ojo humano | Flickr de Daniel Dionne
Fotografía diafragma | Flickr de Mikko Saari
Fotografía cámara de video | Flickr de Rob Blatt
Fotografía retina | Flickr de Arthaey Angosii
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25 comentarios
Francisco Sogel
Hola a tod@s!
Y es que no hay mejor cámara de fotos que el conjunto de nuestros ojos y el cerebro. La pena es que no tenemos slot para la tarjeta y no guardamos la toma. Todo se andará, con un buen conversor A/D para las señales eléctricas de nuestros nervio óptico y un implante en el cráneo, y listo. Como el de los sordos, pero para ciegos.
Saludos navegantes.
medyr
Como curiosidad añadida:
"Con rápidos ajustes de la pupila el ojo humano puede abarcar hasta 24 pasos de rango dinámico, y con una abertura constante entre 10 y 14 pasos."
http://es.wikipedia.org/wiki/Latitud_de_exposici%C3%B3n_(rango_din%C3%A1mico)
Esto explica por que algunos HDRs parecen más reales al mostrar un rando dinámico más parecido a lo que vemos nosotros.
Me ha gustado mucho la entrada, muchas gracias. Saber estas cosas ayuda a entender otras.
astronomia
Un post muy interesante: detallado y clarificador. Se agradecen estos posts para los que "realmente" queremos estar aprendiendo de esto.
Enhorabuena, Sergio.
Saludos desde el sur.
66127
Excelente entrada, personalmente de las más interesantes este último tiempo. Muchas gracias por toda esta información. Concuerdo que con una tarjeta de memoria, a parte de nuestra propia memoria claro, sería perfecto! :D Saludos...
flautinet
¡Que interesante! Gracias. Solo tengo un comentario.
Al principio del artículo dices:
La superficie curva del exterior del ojo, conocida como córnea, y el cristalino reflejan la luz de tal modo que cada punto luminoso de un objeto forma un punto de luz en la retina.
Lo correcto sería decir que refractan, si reflejaran la luz esta no entraría en el ojo.
Gracias de nuevo.
r a g n o r
Muy interesante, hace algún tiempo que le daba vueltas a este asunto.
Sólo clarificar que las opsinas no son células. Son unas moléculas encargadas de la reacción fotosensible de las células.
Más que hablar de la rodopsina y la opsina, creo que es mejor hablar en los términos más generales de las células fotosensibles: los conos y los bastones.
Los conos son los encargados de la percepción de los colores: hay tres tipos, que captan distintas longitudes de onda: larga (luz roja), media (luz verde) y corta (azul); los colores los interpreta el cerebro en función de las combinaciones, exactamente igual que los píxeles de un monitor.
Los bastones son mucho más sensibles, y por ello no captan bien los colores. Son los responsables de que podamos ver en condiciones de baja luminosidad, y tienen una mayor sensibilidad en longitudes de onda cercanas al color azul verdoso: es por eso que cuando hay poca luz, tendemos a verlo todo de un color azulado y no distinguimos los colores.
Remarcar que los bastones son extremadamente sensibles: son capaces de detectar un solo fotón (que tiene una energía en la escala de los nanojulios: o sea, 0,000 000 001 J. En un solo segundo, tu cuerpo produce 100 000 000 000 de veces esa energía en forma de calor, estando en resposo y a una temperatura normal).
painter
De lo mejorcito que he leído últimamente!
Como curiosidad... no sabría cómo definirlo, pero se podría decir que el ojo humano también tiene "grano". En un ambiente muy oscuro, cuando se lleva un rato adaptado la visión a la poca luz, uno comienza a ver algo, pero con una sensación similar al grano de la película, eso sí, no de carácter cromático. ¿Os habéis parado a pensarlo?
Usuario desactivado
hace tiempo que estaba con la curiosidad y tuve que ir buscando apartado por apartado hasta en inglés para enterarme y ahora llegas tu y lo resumes tan bien... Muchas gracias. Uno de los mejores posts que he visto.
maryagphoto
Me ha encantado esta entrada. Enhorabuena!
56407
Según el artículo tenemos un 22mm, 1/100 s, f/2.5, e ISO entre 100 y 60.000.
Aunque los 22 mm serán de ángulo visual porque yo enfoco a 70 mm. Lo he comprobado abriendo los dos ojos tanto con un 24-70 mm como con un 70-200 mm montado en la cámara, sólo a 70 mm me coinciden las imágenes del visor de la cámara con la del ojo "desnudo". ¿Habéis hecho vosotros la prueba?
66165
Excelente artículo, muy completo y luminoso, jeje. Llevo años siguiendo el Blog desde Barranquilla, Colombia, me gusta mucho como comparten la información. Felicitaciones en este caso a Sergio. Pupilas dilatadas. He ahí otro factor. Jajaj, saludos.