CAMÉRAS contre L'ŒIL HUMAIN

Pourquoi ne puis-je pas simplement pointer ma caméra sur ce que je vois et enregistrer cela ? C'est une question apparemment simple. C'est aussi l'une des questions les plus compliquées à répondre, et il faut approfondir non seulement comment un appareil photo enregistre la lumière, mais aussi comment et pourquoi nos yeux fonctionnent comme ils le font. Aborder de telles questions peut révéler des informations surprenantes sur notre perception quotidienne du monde, en plus de faire de chacun un meilleur photographe.

CONTRE.

PRESENTATION

Nos yeux sont capables de regarder autour d'une scène et de s'ajuster dynamiquement en fonction du sujet, tandis que les caméras capturent une seule image fixe. Ce trait explique bon nombre de nos avantages communément admis par rapport aux caméras. Par exemple, nos yeux peuvent compenser lorsque nous nous concentrons sur des régions de luminosité variable, peuvent regarder autour de nous pour englober un angle de vue plus large ou peuvent alternativement se concentrer sur des objets à différentes distances.

Cependant, le résultat final s'apparente à une caméra vidéo - et non à une caméra fixe - qui compile des instantanés pertinents pour former une image mentale. Un coup d'œil rapide de nos yeux pourrait être une comparaison plus juste, mais en fin de compte, le caractère unique de notre système visuel est inévitable car :

Ce que nous voyons vraiment, c'est la reconstruction par notre esprit d'objets basée sur les informations fournies par les yeux, et non la lumière réelle reçue par nos yeux .

Sceptique? La plupart le sont - du moins au début. Les exemples ci-dessous montrent des situations où l'esprit peut être amené à voir quelque chose de différent de ses yeux :

Fausse couleur Bandes Mach

Fausse couleur :Déplacez votre souris sur le coin de l'image et fixez la croix centrale. Le point manquant tournera autour du cercle, mais après un certain temps, ce point apparaîtra vert - même si aucun vert n'est réellement présent dans l'image.

Bandes Mach :Déplacez votre souris sur et hors de l'image. Chacune des bandes apparaîtra légèrement plus foncée ou plus claire près de ses bords supérieur et inférieur, même si chacune est uniformément grise.

Cependant, cela ne doit pas nous décourager de comparer nos yeux et nos appareils photo ! Dans de nombreuses conditions, une comparaison équitable est toujours possible, mais seulement si nous prenons en considération à la fois ce que nous voyons et comment notre esprit traite ces informations. Les sections suivantes tenteront de distinguer les deux dans la mesure du possible.

APERÇU DES DIFFÉRENCES

Ce didacticiel regroupe les comparaisons dans les catégories visuelles suivantes :

1. Angle de vue
2. Résolution et détails
3. Sensibilité et plage dynamique

Ce qui précède est souvent compris comme étant celui où nos yeux et nos caméras diffèrent le plus, et sont généralement aussi ceux où il y a le plus de désaccord. D'autres sujets peuvent inclure la profondeur de champ, la vision stéréo, la balance des blancs et la gamme de couleurs, mais ce ne sera pas l'objet de ce didacticiel.

1. ANGLE DE VUE

Avec les appareils photo, cela est déterminé par la distance focale de l'objectif (ainsi que la taille du capteur de l'appareil photo). Par exemple, un téléobjectif a une distance focale plus longue qu'un objectif portrait standard, et englobe donc un angle de vue plus étroit :

Malheureusement, nos yeux ne sont pas aussi simples. Bien que l'œil humain ait une distance focale d'environ 22 mm, cela est trompeur car (i) l'arrière de nos yeux est incurvé, (ii) la périphérie de notre champ visuel contient progressivement moins de détails que le centre, et (iii) la scène que nous percevons est le résultat combiné des deux yeux.

Chaque œil a individuellement un angle de vue de 120 à 200°, selon la rigueur avec laquelle on définit les objets comme étant "vus". De même, la zone de chevauchement des deux yeux est d'environ 130°, soit presque aussi large qu'un objectif fisheye. Cependant, pour des raisons évolutives, notre vision périphérique extrême n'est utile que pour détecter le mouvement et les objets à grande échelle (comme un lion bondissant de votre côté). De plus, un tel grand angle apparaîtrait très déformé et non naturel s'il était capturé par un appareil photo.

Œil gauche	Chevauchement double oeil	Œil droit

Notre angle de vue central - autour de 40-60° - est ce qui a le plus d'impact sur notre perception. Subjectivement, cela correspondrait à l'angle sur lequel vous pourriez vous rappeler des objets sans bouger les yeux. Soit dit en passant, cela se rapproche d'un objectif à focale "normale" de 50 mm sur un appareil photo plein format (43 mm pour être précis), ou d'une focale de 27 mm sur un appareil photo avec un facteur de recadrage de 1,6X. Bien que cela ne reproduise pas l'angle de vue complet sous lequel nous voyons, il le fait correspondent bien à ce que nous percevons comme ayant le meilleur compromis entre différents types de distorsion :

Objectif grand angle
(les objets sont de tailles très différentes) Téléobjectif
(les objets sont de taille similaire)

Un angle de vue trop large et les tailles relatives des objets sont exagérés, alors qu'un angle de vue trop étroit signifie que les objets ont presque tous la même taille relative et vous perdez le sens de la profondeur. Les angles extrêmement larges ont également tendance à étirer les objets proches des bords du cadre.

(si capturé par un objectif de caméra standard/rectiligne)

En comparaison, même si nos yeux capturent une image grand angle déformée, nous la reconstruisons pour former une image mentale 3D apparemment sans distorsion.

2. RÉSOLUTION &DÉTAIL

La plupart des appareils photo numériques actuels ont 5 à 20 mégapixels, ce qui est souvent cité comme étant bien en deçà de notre propre système visuel. Ceci est basé sur le fait qu'à une vision de 20/20, l'œil humain est capable de résoudre l'équivalent d'un appareil photo de 52 mégapixels (en supposant un angle de vue de 60°).

Cependant, de tels calculs sont trompeurs. Seule notre vision centrale est de 20/20, nous ne résolvons donc jamais autant de détails en un seul coup d'œil. Loin du centre, notre capacité visuelle diminue considérablement, de sorte qu'à seulement 20° décentrés, nos yeux ne résolvent qu'un dixième des détails. En périphérie, nous ne détectons qu'un contraste à grande échelle et une couleur minimale :

Représentation qualitative des détails visuels à l'aide d'un simple coup d'œil.

Compte tenu de ce qui précède, un seul coup d'œil de nos yeux n'est donc capable de percevoir que des détails comparables à un appareil photo de 5 à 15 mégapixels (selon la vue). Cependant, notre esprit ne se souvient pas réellement des images pixel par pixel; à la place, il enregistre des textures, des couleurs et des contrastes mémorables image par image.

Afin d'assembler une image mentale détaillée, nos yeux se concentrent donc sur plusieurs régions d'intérêt en succession rapide. Cela peint efficacement notre perception :

Le résultat final est une image mentale dont les détails ont effectivement été hiérarchisés en fonction de l'intérêt. Cela a une implication importante mais souvent négligée pour les photographes :même si une photographie approche les limites techniques des détails de l'appareil photo, ces détails ne compteront finalement pas beaucoup si l'imagerie elle-même n'est pas mémorable.

D'autres différences importantes avec la façon dont nos yeux résolvent les détails incluent :

Asymétrie . Chaque œil est plus capable de percevoir les détails sous notre champ de vision qu'au-dessus, et leur vision périphérique est également beaucoup plus sensible dans les directions s'éloignant du nez que vers celui-ci. Les caméras enregistrent des images presque parfaitement symétriques.

Affichage en basse lumière . Dans des conditions de lumière extrêmement faible, comme sous le clair de lune ou la lumière des étoiles, nos yeux commencent en fait à voir en monochrome. Dans de telles situations, notre vision centrale commence également à décrire moins de détails qu'un peu décentrée. De nombreux astrophotographes en sont conscients et l'utilisent à leur avantage en regardant juste à côté d'une étoile sombre s'ils veulent pouvoir la voir avec leurs yeux sans aide.

Dégradés subtils . Trop d'attention est souvent accordée aux détails les plus fins pouvant être résolus, mais les dégradés de tons subtils sont également importants - et se trouvent là où nos yeux et nos caméras diffèrent le plus. Avec un appareil photo, les détails agrandis sont toujours plus faciles à résoudre, mais contre toute attente, les détails agrandis peuvent en fait devenir moins visibles à nos yeux. Dans l'exemple ci-dessous, les deux images contiennent une texture avec le même contraste, mais cela n'est pas visible dans l'image de droite car la texture a été agrandie.

Texture fine
(à peine visible)→
Agrandi 16X Texture grossière
(n'est plus visible)

3. SENSIBILITÉ ET PLAGE DYNAMIQUE

La plage dynamique* est un domaine où l'œil est souvent considéré comme ayant un énorme avantage. Si nous devions considérer des situations où notre pupille s'ouvre et se ferme pour différentes régions de luminosité, alors oui, nos yeux dépassent de loin les capacités d'une seule image de caméra (et peuvent avoir une plage dépassant 24 f-stops). Cependant, dans de telles situations, notre œil s'ajuste dynamiquement comme une caméra vidéo, donc ce n'est sans doute pas une comparaison juste.

L'œil se concentre sur l'arrière-plan	L'œil se concentre sur le premier plan	Notre image mentale

Si nous devions plutôt considérer la plage dynamique instantanée de notre œil (où l'ouverture de notre pupille est inchangée), alors les caméras s'en sortent beaucoup mieux. Cela reviendrait à regarder une région d'une scène, à laisser nos yeux s'adapter et à ne regarder nulle part ailleurs. Dans ce cas, la plupart estiment que nos yeux peuvent voir entre 10 et 14 diaphs de plage dynamique, ce qui dépasse définitivement la plupart des appareils photo compacts (5 à 7 diaphs), mais est étonnamment similaire à celui des appareils photo reflex numériques (8 à 11 s'arrête).

D'autre part, la plage dynamique de notre œil dépend également de la luminosité et du contraste du sujet, de sorte que ce qui précède ne s'applique qu'aux conditions de lumière du jour typiques. Avec l'observation des étoiles dans des conditions de faible luminosité, nos yeux peuvent approcher une plage dynamique instantanée encore plus élevée, par exemple.

*Quantification de la plage dynamique . L'unité la plus couramment utilisée pour mesurer la plage dynamique en photographie est le f-stop, nous nous en tiendrons donc ici. Ceci décrit le rapport entre les régions enregistrables les plus claires et les plus sombres d'une scène, en puissances de deux. Une scène avec une plage dynamique de 3 f-stops a donc un blanc 8X plus brillant que son noir (puisque 2 =2x2x2 =8).

Photos à gauche (allumettes) et à droite (ciel nocturne) par lazlo et dcysurfer, respectivement.

Sensibilité . Il s'agit d'une autre caractéristique visuelle importante qui décrit la capacité à résoudre des sujets très faibles ou se déplaçant rapidement. Lorsque la lumière est vive, les appareils photo modernes résolvent mieux les sujets en mouvement rapide, comme en témoigne la photographie à grande vitesse d'apparence inhabituelle. Ceci est souvent rendu possible par des vitesses ISO de l'appareil photo supérieures à 3200; on pense même que l'ISO équivalent à la lumière du jour pour l'œil humain est aussi bas que 1.

Cependant, dans des conditions de faible luminosité, nos yeux deviennent beaucoup plus sensibles (en supposant que nous les laissions s'adapter pendant plus de 30 minutes). Les astrophotographes l'estiment souvent comme étant proche de la norme ISO 500-1000; toujours pas aussi élevé que les appareils photo numériques, mais proche. D'un autre côté, les appareils photo ont l'avantage de pouvoir prendre des expositions plus longues pour faire ressortir des objets encore plus faibles, alors que nos yeux ne voient pas de détails supplémentaires après avoir fixé quelque chose pendant plus de 10 à 15 secondes environ.

CONCLUSIONS ET LECTURES COMPLÉMENTAIRES

On pourrait prétendre que la capacité d'un appareil photo à battre l'œil humain est sans importance, car les appareils photo nécessitent une norme différente :ils doivent réaliser des impressions réalistes. Une photographie imprimée ne sait pas sur quelles régions l'œil se concentrera, donc chaque partie d'une scène devrait contenir un maximum de détails - juste au cas où c'est là que nous nous concentrerons. Cela est particulièrement vrai pour les impressions de grande taille ou de près. Cependant, on pourrait également soutenir qu'il est toujours utile de mettre en contexte les capacités d'un appareil photo.

Globalement, la plupart des avantages de notre système visuel proviennent du fait que notre esprit est capable d'interpréter intelligemment les informations de nos yeux, alors qu'avec un appareil photo, nous n'avons que l'image brute. Même ainsi, les appareils photo numériques actuels s'en sortent étonnamment bien et surpassent nos propres yeux pour plusieurs capacités visuelles. Le vrai gagnant est le photographe qui est capable d'assembler intelligemment plusieurs images d'appareils photo, dépassant ainsi même notre propre image mentale.

Veuillez consulter ce qui suit pour en savoir plus sur ce sujet :

• Plage dynamique élevée. Comment étendre la plage dynamique des appareils photo numériques en utilisant plusieurs expositions. Les résultats peuvent même dépasser l'œil humain.
• Filtres à densité neutre graduée (GND). Une technique pour améliorer l'apparence de scènes à contraste élevé similaire à la façon dont nous formons notre image mentale.
• Panoramas numériques d'assemblage de photos. Discussion générale sur l'utilisation de plusieurs photos pour améliorer l'angle de vue.