Gözün Görme Sistemi

Gözün Görme Sistemi

Görüntü büyüklüğü cinsinden odak uzaklığı ve görüş açısı, lensin içinde bulunan merkezi bir destek noktasından veya lensin arkasına yakın bir yerde, arka düğüm noktası adı ile geçen bir noktadan ölçülür. Merkezi destek noktasının boyutu ve büyüklüğü yoktur. Bu nokta basitçe geometrik çizgilerin bir araya toplandığı veya kesiştiği bir noktadır. İnsan gözünde bu merkezi destek noktası lensin hemen arkasındadır. Ortalama olarak gözün odak uzunluğu 16 milimetrenin biraz üstündedir. Gözün aynı anda çalışan, gözün arkasında retina tarafından yaratılan iki görme sistemi vardır. Merkezi kısım yüksek çözümlemeli ana olarak statik informasyonu inceleyen bölümdür. Periferal kısım, geniş görüş açılı olup uzayda nerde olduğumuzu bilmek ve hareket içindir.

Gözün anatomisi öyle şekilde gelişmiştir ki merkezden iki uca doğru hareket ettikçe gözün çözümlemesi azalır. Merkezi kısım çok ince detayı algılama ve çözümleme - ayırma özelliğine sahiptir. Çok yüksek tanımlamalar yapabilir. Bunun nedeni merkezi kısımda bulunan ışığa duyarlı mekanizmalardır. Merkezi kısımda bulunan Fovea isimli bölüm bir takım konilerden oluşur. Koniler renk ve aydınlatma seviyesini kaydedebilme özelliğine sahip küçük partiküllerdir. Merkezde her konik yapı optik bir sinir vasıtasıyla bire bir olarak beyne bağlanmıştır. Koninin küçük boyutları ve bağlantı oranları bize ince detayları görebilme yeteneği verir.

gorme_sistemi_2Lensten gelen görüntü parçalara bölünmüştür. Parçaların büyüklüğü ve sayısı bize görebileceğimiz çözümlemeyi tayin eder. Bir koninin genişliği 1.5 mikrondur. (1 mikron metrenin milyonda biridir.) Her koni arasında 0.5 mikronluk bir boşluk vardır. Bu merkezi görüş bölümümüzün 2 mikrona eş değer bir piksel ( resim elementi ) boyutu var demektir.

Bir parça detay örneğin bir satır görebilmek için, satırın kenarında aydınlatmada bir değişiklik olması gereklidir. Bu değişikliği ayırabilmek için iki koninin yan yana gelerek bir kenarı algılaması gereklidir. Komşu kenarı algılamak için de diğer iki koninin yan yana gelmesi gerekir. Bu nedenle bizim piksel boyutumuzun temelini dört koni oluşturmaktadır.
Bu bilgiler ışığında görüşün iyilik derecesi üzerinde durabiliriz.

Lensin odak uzaklığı 16mm civarındadır ve insan piksellerinin boyutu 4 mikrondur. Optisyenin veya göz doktorunun bir görevi de belirli mesafelerdeki üzerinde harfler bulunan, aşağı doğru gittikçe harflerin küçüldüğü bir kartı bize okutarak bizim detay görebilme yeteneğimizi araştırmaktır. Bu sayede gözün performansını yöneten odak uzaklığı ile piksellerin arasındaki ilişki, gözün keskinliği ve detayları görebilme yeteneği ölçülerek kontrol edilir. Bizim görme tanımımıza esas teşkil eden prensipler aynı zamanda televizyon, film ve fotograf için de geçerlidir.

Çözümlemeyi hesaplamak için kullanılan yöntem çok basit bir geometriye dayanır.
Lenste ve lensin yakınında merkezi bir destek noktasıyla başlarız. Bu üçgenin tepe noktasını oluşturur. Üçgenin tabanını ve pikselin genişliğini oluşturur ( insan gözü için 4 mikron ) Üçgenin yüksekliği gözün odak uzaklığını oluşturur ( 16mm ). Şimdi elimizde tabanı 4 mikron, yüksekliği 16mm ve tepe noktası merkezi destek noktasında olan bir üçgen var.
Merkezi destek noktasında, görüntü tarafındaki iki çizgi arasında bir açı vardır. Eğer biz bu iki çizgiyi kesişme noktalarının ötesine uzatırsak, merkezi destek noktasında, aynı açı ile nesne uzayına açılan iki çizgi elde ederiz.
Burada ilgilendiğimiz konu, açısal ölçüm değil nesne tarafındaki üçgenin oranıdır. Bu oran üçgenin taban uzunluğunun yüksekliğine olan oranıdır ve ölçümü değişik mesafelerde ne kadar detay görebildiğimizi tayin eder.
Üçgendeki oran, taban uzunluğunun üçgenin yüksekliğine olan oranıdır. Yani, odak uzaklığının ( 16mm ) piksel boyutuna ( 4 mikron ) oranıdır. 16 milimetreyi, 4 mikrona böldüğümüzde sonuç 4000 olacaktır. Bu değer nesne tarafında mesafenin 1/4000 kadar küçük olan detayı algılayabiliriz demektir. Örneğin 4 metre mesafeden 1 milimetre genişliğindeki bir nesneyi kolayca görebiliriz.

gorme_sistemi_3Pratikte bundan daha iyisini de yapabiliriz. Bilgi beyne gittiği için, beyin bu bilgiyi sübjektif olarak yorumlar ve bir kamera chip‘i veya filmden farklı olarak daha küçük detayları görebilir. Beyin hangi koninin değişik gördüğünü ortaya çıkarır.

Pratikte 1 inç ( 2.54cm ) genişliğinde bir elektrik pilonları arasında uzanan telleri görebiliriz anlamına gelmektedir. Uzun bir telde yatay olarak bir çok koni olacağından, bu oranı 1/41000 kadar çıkarabiliriz. Bu durum teli, 100 yarda ( 1005 metre ) mesafeden görebileceğimiz anlamına gelir. Dairesel bir disk de bir çok koni içerir ve bu nedenle bu oran 6.872 olmaktadır. Bu da çapı 18 milimetre olan metal parayı 400 ayaklık ( 121.92 metre ) mesafeden görebileceğimiz anlamına gelir.
Optisyen veya göz doktorunda kullanılan kriterler son iki örnekten daha basittir.

Standart görmede bu oran 3.436 dır. Bu da iyi bir aydınlatma ve nokta arasındaki iyi kontrastlı bir arka fon ile 1 mm çapındaki bir noktayı 11 ayaklık ( 3.35 m ) mesafeden görebileceğimizi gösterir.

Bizim konilerimizin eş değeri olan filmlerin grenleri veya kameranın chipleri insan gözünden daha az duyarlıdır. Piksel yüksekliği 625 satır pal sistemine göre 0.1 milimetredir. Resim aşağısından yukarısına kadar yalnızca 625 satır vardır. Bunların bazıları da teleteks ve diğer bazı kodlu bilgileri taşır. Buna karşın insan gözünün retinası milyonlarca koni ve çubuk içermektedir. Bu özellik göze çok detaylı bir görüş sağlamaktadır.