Digitalni fotoaparat in človeško oko

Digitalni fotoaparat in človeške oko imata skoraj enako funkcijo. Slike prihajajo skozi lečo in so usmerjene na svetlobno občutljivo površino. Ta jih pretvori v električne signale, ki jih obdelajo možgani oziroma računalnik. Obstaja pa nekaj razlik.

Človeško oko ima v središču vidnega polja zelo občutljivo območje, imenovano fovea. Predmete, ki jih gledamo neposredno, vidimo zelo podrobno, medtem ko je naš periferni vid precej slab. V mrežnici imamo ločene sklope stožčastih celic za zaznavanje rdeče, zelene in modre (RGB) svetlobe, imamo pa tudi posebne palične celice, ki so občutljive na različne ravni svetlobe, kar nam omogoča zaznavanje širokega dinamičnega razpona svetlih in temnih odtenkov barv. Mrežnica ima slepo pego (kjer se vsi živci povežejo in pošiljajo signale možganom skozi optični živec), vendar je največkrat ne opazimo, saj imamo dve očesi s prekrivajočima se vidnima poljema, ki ju lahko zelo hitro premikamo.

Digitalni fotoaparati imajo enakomerno občutljivost na svetlobo v celotnem vidnem polju. Intenzivnost svetlobe in barvo zajemajo senzorski elementi RGB na silikonskem čipu, vendar niso tako dobri v zajemanju širokega razpona ravni svetlobe, kot človeške oči. Običajno lahko sodobni digitalni fotoaparat samodejno prilagodi izpostavljenost svetlim ali temnim prizorom, vendar lahko izgubi nekaj podrobnosti (npr. kadar je nastavljen na temno osvetlitev, so lahko vsi svetli predmeti videti kot bele packe).

Razumeti moramo, da niti človeško oko niti digitalna fotoaparat – tudi najdražji – ne moreta popolnoma zajeti vseh informacij v prizoru pred seboj. Inženirji etektrotehnike ter znanstveniki računalništva in informatike nenehno raziskujejo, kako bi izboljšali kakovost posnetih slik ter hitrost za zajem in obdelavo slik.

Šum

Eden od izzivov pri uporabi digitalnih fotoaparatov je »šum« (ang. noise). Šum pomeni, da so posamezni piksli na sliki zaradi motenj v elektronskih vezjih znotraj fotoaparata videti svetlejši ali temnejši, kot bi morali biti. Večja težava je, ko so ravni svetlobe temne in fotoaparat poskuša samodejno povečati osvetlitev slike, da bi lahko videli več podrobnosti. To lahko preizkusiš, če posnameš sliko z digitalnim fotoaparatom, ki uporablja visoko nastavitev ISO pri šibki svetlobi, da fotoaparat zajame čim več svetlobe. Ker je senzor zelo občutljiv na svetlobo, je tudi bolj občutljiv na naključne motnje in daje fotografijam »zrnat« učinek.

Šum se v glavnem pojavlja kot naključne spremembe pikslov. Spodnja slika vsebuje šum, ki ga imenujemo »sol in poper« (ang. salt and pepper noise).

Če slika vsebuje šum, potem težje prepoznamo, kaj je na sliki, zato je zmanjšanje učinka šuma pomemben korak obdelave slik v računalniškem vidu. Za zmanjšanje šuma obstajajo dobro znane tehnike, vendar moramo biti previdni, da v postopku ne zavržemo koristnih slikovnih informacij. V vsakem primeru mora tehnika ustrezno predvideti, katere piksle na sliki mora odstraniti in katerih ne sme odstraniti.