Como é que um olho tem um alcance dinâmico tão grande em comparação com uma câmara?

Para começar, o olho é uma câmera muito boa. Você tem uma retina que's em média acima de 1.000 mm^2. Um sensor de 35mm de quadro completo é 864mm^2. Nesse sensor, temos cerca de 6 megapixels dedicados à coleta de cores (cones) e 120milhões dedicados à luminância (hastes). Tão poucos quanto 6 fotões absorvidos pelas proteínas fotorreceptoras da haste's podem disparar a haste... e tenha em mente que isto acontece de forma bastante contínua. Isto é chamado fototransdução visual... complexo it's, você pode ler mais aqui: Fototransdução visual.

Na maioria das câmaras, você tem uma matriz de cores RGB que essencialmente faz de cada sensor um "cone"... they're cortando 2/3 da luz visível que vai para cada sensor. O sensor em si é composto por uma matriz de fotodiodos. Um fóton atingindo um fotodíodo fará com que um elétron flua nesse circuito de pixel's. No entanto, há também ruído a ser enfrentado. Todo sistema elétrico tem ruído térmico inerente -- apenas a excitação aleatória de elétrons devido ao calor da temperatura ambiente. E cada sistema elétrico real também tem algum ruído inerente de sua própria operação. E os fotodíodos têm uma "corrente escura"... algumas pequenas correntes fluem mesmo quando não há luz (curiosamente, o olho também tem uma espécie de corrente escura, o estado em que um fotorreceptor estará sob nenhuma luz é't estritamente "desligado"). Então a câmera tipicamente captura uma imagem "escura", então a imagem real que's é tirada de uma forma quantificada -- uma foto a 1/125º segundo ou o que quer que seja. A imagem escura é usada para zerar a corrente de cada fotodiodo. Obviamente, você precisa de corrente suficiente de fótons para exceder o ruído aleatório no sistema para obter qualquer imagem, e mais ainda para realmente puxar essa imagem para fora do ruído.

Então isso's o olho para cada um deles. Depois há's o cérebro. O cérebro humano é computacionalmente, para coisas como processamento de imagens, processamento de velocidade, coisas que as redes neurais fazem muito bem e computadores... nem tanto... o nosso cérebro é mais rápido neste tipo de coisas do que o supercomputador mais rápido. Talvez algumas salas cheias de alguns milhares de processadores, todos a trabalharem em conjunto, correspondam ao cérebro humano nos próximos 10 anos ou assim, é bem provável... Mas isso'não vai estar na sua Nikon tão cedo.

Então o cérebro está constantemente a recolher amostras e a integrar a saída do olho. It's também executa toda uma variedade de algoritmos de reconhecimento nele, tudo simultaneamente (rede neural = computador paralelo de grande porte), então it's detectando linhas horizontais e verticais, it's detectando movimento, it's detectando rostos, etc. Mas significativamente, it's integrando a imagem que você percebe ao longo do tempo, e também combinando isso com suas memórias. Assim, o que você vê é a saída de múltiplas "fotos" fundidas, bem como referenciadas contra o que você sabe sobre o que você're vê.

Sua câmera's processamento de imagem... bem, se você fotografar cru, não muito. Se você're fotografar em JPEG, ele pode fazer muitas coisas, como nitidez de bordas, redução de ruído, coisas que você mesmo pode fazer mais tarde no Photoshop se você're um atirador cru. Mas nada como o que o seu cérebro faz. Algumas câmeras têm um "modo noturno" especial que'vai realmente fundir várias fotos de maneiras diferentes... e que'é na verdade os primeiros passos para fazer o que o olho faz. A minha Canon 6D tem um modo que irá fazer a média ou a soma do resultado de várias fotografias. Assim, pode obter uma gama dinâmica melhorada, mas também remover o ruído. Lembre-se, o ruído em si é aleatório, por isso, à medida que soma diferentes amostras da mesma imagem, esse ruído começa a desaparecer. Estatisticamente, com muitas amostras, it'desaparecerá completamente, mas mesmo quatro fotos ajudarão.