Dynamikumfang des Auges

[Georgius]

Wir reden immer über den Dynamikumfang von Sensoren, aber wie groß ist der Umfang des Auges? Er wirkt riesig weil die Iris dynamisch geschlossen und geöffnet wird, aber wie groß ohne Anpassung? Glaube nicht sehr groß.

 

[Roadtrip]

Gem. heute.de soll der Dynamikumfang bei 1:10'000 liegen.

Leider ohne Quellenangaben Seitens heute.de

Gruss

 

[N@chtfalke]

Gem. heute.de soll der Dynamikumfang bei 1:10'000 liegen.

Das wären dann also 13 bis 14 Blenden

 

[Dombili]

http://braunglobal.com/da/kapitel5.html

Laut ... beträgt der Dynamikumfang des Auges (bezüglich der Helligkeit) 2.2 logarithmische Einheiten und verschiedene andere Abschätzungen bestätigen, dass bei gegebener Hintergrundhelligkeit (für die Adaption des Auges) die Anzahl der unterscheidbaren Helligkeitsstufen im Bereich von 150 bis 250 liegt.

 

[hinnerker]

Wie in dem Beitrag auf heute.de geschrieben, wird das menschliche Auge und seine Funktion sicherlich bis in den Bereich 1:1.000.000 vordringen.
Durch die Anpassungsfähigkeit des Auges und der Rezeptoren in der Dunkelheit und im gleisenden Sonnenlicht dürfte das Ganze wohl deutlich höher liegen als die 13-14 Blendenstufen liegen.

Wenn ich da nur an Langzeitbelichtungen in der Nacht denke und wie lange das Restlicht da auf den Sensor auffallen muss um z.B. eine Waldszene in der Dunkelheit abzubilden... wenn ich dann zum selben Zeitpunkt in Griechenland sein könnte um in der Mittagssonne vor einem weißen Haus stehend meine angepasste Augen ansehen könnte, ich glaube da sind die 13-14 Blendenstufen im Umfang zu kurz gegriffen.

Wenn man das in Verbindung mit den Rezeptoren und der Einwirkzeit/Anpassung mal in Relation setzt, kommen da sicherlich mehr als die 13-14 Blendenstufen heraus..

einfach mal so eine Vermutung..

 

[Nightstalker]

Ich vermute der Umfang ist recht gering, man darf ja die Tricks des Auge/Gehirnsystems nicht vergessen .. wenn ich gleiches in der Fotograie anwende, dann habe ich ja auch fast unendliche Dynamik, weil ich beliebig viele Bilder zusammenrechnen kann.

Einfacher Test: abgedunkeltes Zimmer, eine Kerze ... kuckt mal auf die Kerze und schaut, was Ihr vom Hintergrund noch sehen könnt. (ohne die Augen zu bewegen)

 

[Flurinamsler]

@Georgius:

Schon bekannt?

"Objektivdaten" menschliches Auge?
Wieviel Megapixel hat ein menschliches Auge?

 

[veitograf]

Ich vermute der Umfang ist recht gering, man darf ja die Tricks des Auge/Gehirnsystems nicht vergessen .. wenn ich gleiches in der Fotograie anwende, dann habe ich ja auch fast unendliche Dynamik, weil ich beliebig viele Bilder zusammenrechnen kann.

Einfacher Test: abgedunkeltes Zimmer, eine Kerze ... kuckt mal auf die Kerze und schaut, was Ihr vom Hintergrund noch sehen könnt. (ohne die Augen zu bewegen)

So sehe ich das auch, man sollte immer von einer konkreten Situation ausgehen.
Für mich klingen 13-14 Blenden relativ realistisch.

 

[hinnerker]

Ich vermute der Umfang ist recht gering, man darf ja die Tricks des Auge/Gehirnsystems nicht vergessen .. wenn ich gleiches in der Fotograie anwende, dann habe ich ja auch fast unendliche Dynamik, weil ich beliebig viele Bilder zusammenrechnen kann.

Einfacher Test: abgedunkeltes Zimmer, eine Kerze ... kuckt mal auf die Kerze und schaut, was Ihr vom Hintergrund noch sehen könnt. (ohne die Augen zu bewegen)

Jepp, aber ich frag mich aber grad, ob jetzt vom Gesamtumfang im Zusammenspiel mit einer gegebenen Hinter/Vordergrundbeleuchtung oder der insgesamten Fähgikeit des Auges zur Anpassung in hellen oder dunklen Situationen gesprochen wird und wo der Zeitfaktor für die Anpassung da einzusetzen ist...

Also Umfang insgesamt oder in einer bestimmten wie von Dir beschriebenen Lichtsituation... ?

 

[Rainmaker No.1]

Hallo,

der Helligkeitsbereich an den sich das Auge anpassen kann ist enorm. Die schwächsten Sterne die man in stockfinsterer Nacht sehen kann haben so um sieben Magnituden. Die Helligkeit des Vollmondes, welche etwas grösser ist als die Helligkeit des Taghimmels liegt irgendwo um - 12,5 mag.. Sechs Magnituden sind eine Helligkeitsdifferenz von 1:100, der menschliche Sehapparat wird also spielend mit einem Dynamikumfang von mehr als 1:10000000 fertig. Das Problem ist nur er schafft es nicht diese grossen Helligkeitsunterschiede gleichzeitig sichtbar zu machen. Ich denke mal ohne Adaptation der Netzhaut und ähnliche Tricks ist bestimmt schon bei deutlich weniger als 1:1000 schluss. Genaue Zahlen habe ich aber nicht.


MfG

Rainmaker

 

[Nightstalker]

das Auge sieht relativ wenig scharf ... nur in etwa soviel wie ein DinA4 Blatt, das man mit ausgstrecken Armen vor sich hält ist annähernd scharf.

Das wirklich gesehene Bild besteht aus gecachten Erinnerungsstücken, die das Hirn zusammenrechnet, dabei macht es natürlich auch einen Kontrastausgleich ... insofern darf man das nicht vergleichen.

Ein Bild muss ja auf einmal erfassbar sein und die Kontraste so wiedergeben, wie sich sie das Gehirn zusammenschummelt ... das ist das Problem an der Fotografie.

 

[Rainmaker No.1]

Hallo Nightstalker,

das halbwegs scharfe Gesichtsfeld des Auges ist deutlich kleiner als von dir angegeben. In etwa 30 cm Entfernung wird kaum ein Feld von drei mal drei Zentimetern scharf abgebildet. Den Rest errechnen die doofen und lahmen Neuronen aus dem Sakkadieren des Auges. Wenn meine Kamera doch blos aus der Wackelbewegung der Hand ein scharfes Bild errechnen könnte.


MfG

Rainmaker

 

[hinnerker]

das Auge sieht relativ wenig scharf ... nur in etwa soviel wie ein DinA4 Blatt, das man mit ausgstrecken Armen vor sich hält ist annähernd scharf.

Das wirklich gesehene Bild besteht aus gecachten Erinnerungsstücken, die das Hirn zusammenrechnet, dabei macht es natürlich auch einen Kontrastausgleich ... insofern darf man das nicht vergleichen.

Ein Bild muss ja auf einmal erfassbar sein und die Kontraste so wiedergeben, wie sich sie das Gehirn zusammenschummelt ... das ist das Problem an der Fotografie.

Trotzdem denke ich, das menschliche Auge ist mit seinen "Tricks" in der Total-Dynamik deutlich überlegen. Nur es ist eben wie jemand hier schon schrieb, schneller in der Anpassung als die Kamera, die entsprechend auf den jeweiligen Bereich "eingenordet" werden muss und über Zeit und Blende den Einfall des Lichtes auf den Sensor erst in "Position" bringen muss. Das macht letztendlich den Vorteil des Auges aus. Die unglaubliche, gleitende "ISO - Automatik" nenne ich es einmal
Die Differenzierung in einer gegebenen Situation ist wahrscheinlich nicht so groß, aber in der "Total-Dynamik" sicherlich deutlich überlegen..

 

[Georgius]

Wich würde eben die Dynamik ohne Anpassung durch "Blende" oder "ISO" interssieren.

 

[it2edse]

Wich würde eben die Dynamik ohne Anpassung durch "Blende" oder "ISO" interssieren.

Ich glaube es ist nicht relevant so eine aussage zu machen, weil eben das Auge, sobald es irgendwas fixiert hat, automatisch die Helligkeit anpasst so dass das Gehirn genau die Details gut sieht die es gut sehen möchte. Es ist quasi ein kompletten Regelkreis.

Und außerdem, wie sollte man so einen Dynamikumfang messen können, ohne die "Blende" und/oder "ISO" zu ändern? Ich zu mindest habe keinen temporären Iris-Aus-Schalter .

 

[hinnerker]

Ich glaube es ist nicht relevant so eine aussage zu machen, weil eben das Auge, sobald es irgendwas fixiert hat, automatisch die Helligkeit anpasst so dass das Gehirn genau die Details gut sieht die es gut sehen möchte. Es ist quasi ein kompletten Regelkreis.

Und außerdem, wie sollte man so einen Dynamikumfang messen können, ohne die "Blende" und/oder "ISO" zu ändern? Ich zu mindest habe keinen temporären Iris-Aus-Schalter .

Ist mal ne Spekulation/Idee:
Vielleicht in einer definierten Beleuchtungssituation herauszufinden, wieviele
möglichst eng bei einanderliegende Grauverläufe unterscheidbar zu markieren und
auszuzählen.
Man hätte da die Farben aus dem Spiel und irgendwas genormtes als Anhaltspunkt, wie genau das Auge in den "Extremen" noch Durchzeichnung erkennen kann. Dies könnte man in "irgendeiner Weise" ausmessen und daraus Rückschlüsse ableiten.

An den kompletten Regelkreis kann ich unter der eingrenzenden Bedingung auch nicht so recht glauben.
Das Auge respektive die Wahrnehmung des Systems Auge/Gehirn passt sich an.. aber
innerhalb der auf die Umgebung bezogenen Anpassung wird sicherlich ein begrenzter Dynamikumfang herrschen.
Dies kann man vielleicht bei der Vorstellung an einen stockdunklen Raum genauer erkennen. Da ist dann Schluss mit dem Sehen.
Aber wenn nun ein Streichholz angezündet wird, so kann ich Teile des Raumes erkennen. Entferntere Teile werden schon schwächer
sichtbar und weisen keine unterscheidbare Zeichnung mehr aus.... dies wird sicherlich messbar sein. Zur Not mit "Grauverlaufstapeten"..
(wobei diese wieder den Gesetzen der Abnahme der Lichtintensität zum (war es das ?) zum Quadrat der Entfernung folgen würden und
nicht korrekt den Umfang wiedergeben würden..)

Wie das an den Forschungseinrichtungen sonst erfasst wird, weiß ich leider nicht, würd mich aber auch interessieren. Letztlich muss es einen Bereich zwischen absoluter Dunkelheit, dem Einsetzen der Grauwahrnehmung und in den Lichtern mit umgekehrten Vorzeichen geben. Was ich glaube ist, das es in der Tat ohne die Anpassungsfunktion des Gehirnes und der Rezeptoren nur einen "begrenzten" Dynamikumfang gibt. Vielleicht sollte man mal die Wissenschaftler genauer befragen, wie die derartige Betrachtungen anstellen und insbesondere "meßtechnisch" untersuchen. Wobei ich glaube, das es immer ein Problem damit geben wird, das bei der Untersuchung des Sachverhaltes ein "analog dynamischer Vorgang" in einen "messbaren" und damit "digitalen" Vorgang
gewandelt wird. Das dürfte dann ähnlich sein wie bei der Umsetzung von analogem Tonmaterial in die moderne Digitaltechnik, wo die analoge Schallentstehung durch Näherung Digital "abgebildet" wird.. also immer nur einen Näherungswert darstellt.

Aber spannendes Thema...

 

[it2edse]

Ist mal ne Spekulation/Idee:
Vielleicht in einer definierten Beleuchtungssituation herauszufinden, wieviele
möglichst eng bei einanderliegende Grauverläufe unterscheidbar zu markieren und auszuzählen.

Vielleicht ein Testchart mit fünf graue Felder, siehe bild unten. Der mittige (wo dass Auge fokussiert) sollte genau der hälfte der Lichtstärke von das hellste Feld (in respekt zum Dunklesten). Die beiden hellen Felder sollten sich nur ganz wenig sich unterscheiden (dass gleiche gilt für die beiden dunkleren). Wenn man so einen Testchart mittels Lampen realisiert, die stufenlos regelbar sind, und somit die Intensität variabel gemacht werden kann. Dann könnte man loslegen .

Was ich glaube ist, das es in der Tat ohne die Anpassungsfunktion des Gehirnes und der Rezeptoren nur einen "begrenzten" Dynamikumfang gibt.

Sehe ich auch so.

Ich möchte nur nochmal kurz wiederholen, was ich oben meinte. Das messen dieses Dynamikumfangs, ist vom Betrachtungsvinkel Bildinterpretation, IMHO nicht relevant. Allerdings wurde es ein Maß geben, wie gut die Gefertigte Kamerasensoren sind im Verhältnis zur Receptoren im Auge.

Aber spannendes Thema...

Allerdings

 

[Frank Klemm]

Gem. heute.de soll der Dynamikumfang bei 1:10'000 liegen.

Leider ohne Quellenangaben Seitens heute.de

Die fehlenden Quellenangabe ist das eine, die Fehlerhaftigkeit der Aussage gemischt mit öffentlich-rechtlicher Oberflächlichkeit das andere.

Das menschliche Auge ist ein Meisterwerk der Natur. Es kann bis zu 10.000 unterschiedliche Helligkeitsstufen wahrnehmen. Durch die Fähigkeit, die Iris in kürzester Zeit auf geänderte Lichtverhältnisse einzustellen, erhöht sich der so genannte Dynamikumfang des Auges gar auf beeindruckende 1:1.000.000.

Der Mensch kann ca. 700 Helligkeitsstufen von tiefsten Schwarz bis zum hellsten Weiß wahrnehmen, allerdings nicht gleichzeitig. Gleichzeitig landet man bei etwa 400 Helligkeitsstufen, die bei hellem Tageslicht unterscheidbar sind. Dabei müssen aber Mindestwinkelabstände (>10°) eingehalten werden. Bei sehr hohen Helligkeiten und bei besonders bei geringeren Helligkeiten verringert sich diese Anzahl. Im Übergangsbereich zum Nachtsehen sind noch knapp 70 Helligkeitsstufen zu unterscheiden, in einer Vollmondnacht noch um die 35.

Der gesamte Dynamikumfang des Auges liegt zwischen etwa 3*10^-6 cd/m² und knapp 10^6 cd/m², wobei letzteres schon sehr unangenehm ist, kaum noch Farbsehen ermöglicht (grün und rot sind kaum noch unterscheidbar, Dichromasie), aber für die Netzhaut noch ungefährlich ist (0,03 W/cm² bei weißem Licht).
Das sind ca. 11,5 Größenordnungen.

Merke:

• Werde vorsichtig, wenn nur glatte Zahlen der Form 10^n auftreten.
• Seid vorsichtig, wenn Warnschilder in Form von Dreibuchstabengruppen wie ARD oder ZDF dranstehen.

Quellenangabe:

1. Bauelemente der Optik; H. Naumann, G. Schröder; Carl Hanser Verlag 1983; ISBN 3-446-13379-8; S. 238-246: 6.8 Daten des Auges => Aufgearbeitete Daten der Tabelle auf S. 242 unten
2. Eigene Messungen am Dell Ultrasharp 2405FPW im Bereich zwischen 1 und 250 cd/m², die nicht im Widerspruch zu 1. stehen

 

[hinnerker]

Die fehlenden Quellenangabe ist das eine, die Fehlerhaftigkeit der Aussage gemischt mit öffentlich-rechtlicher Oberflächlichkeit das andere.

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Der Mensch kann ca. 700 Helligkeitsstufen von tiefsten Schwarz bis zum hellsten Weiß wahrnehmen, allerdings nicht gleichzeitig. Gleichzeitig landet man bei etwa 400 Helligkeitsstufen, die bei hellem Tageslicht unterscheidbar sind. Dabei müssen aber Mindestwinkelabstände (>10°) eingehalten werden.

Der Gesamte Dynamikumfangd es Auges liegt zwischen etwa 2*10^-5 cd/m² und knapp 10^6 cd/m², wobei letzteres schon sehr unangenehm ist, kaum noch Farbsehen ermöglicht (grün und rot sind kaum noch unterscheidbar, Dichromasie), aber für die Netzhaut noch ungefährlich ist (0,03 W/cm² bei weißem Licht).
Sind ca. 10,5 Größenordnungen.

Merke:

• Werde vorsichtig, wenn nur glatte Zahlen der Form 10^n auftreten.
• Seit vorsichtig, wenn Warnschilder in Form von Dreibuchstabengruppen wie ARD oder ZDF dranstehen.
  
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Hab Smileys in den Quote eingefügt...

Wikipedia scheint hier die Quelle, weil der Bilderlink darauf verweist..
Ein Forschungsbericht wäre schön..

Was mich in Erweiterung der Fragestellung von Georgius interessieren würde, wären die Versuchsanordungen, mit denen dies ermittelt wurde, oder ob es sich um rein errechnete Werte handelt.
Mal sehen, ob ich da was zu finde..

LG
Hinnerker

Sehe grad beim Überfliegen, ist scheinbar Dein eigener Wikipedia Beitrag.. was machst Du beruflich. Kannst Du da mehr zu der Frage sagen?

 

[Nightstalker]

Sehe grad beim Überfliegen, ist scheinbar Dein eigener Wikipedia Beitrag.. was machst Du beruflich. Kannst Du da mehr zu der Frage sagen?

vermutlich Universalgenie .... so zumindest mein bisheriger Eindruck

@ Frank