Mikä on ihmissilmän resoluutio?

Resoluutio kuvaa niiden kuvaelementtien eli pikseleiden kokonaismäärää, joista digitaalinen kuva koostuu. Monesti resoluutiota käytetään kuvaamaan, miten hyviä kuvia kameralla saa otettua ja usein ajatellaankin, että kamera on sitä parempi, mitä isompi resoluutio sillä on.

Ihmissilmissä ei kuitenkaan ole pikseleitä, vaan värit havaitaan eri tavalla kameraan verrattuna. Silmä myös sopeutuu hämärään ja havaittu kuva tuotetaan silmään päätyvän valon perusteella monimutkaisten prosessien avulla vasta aivoissa.

Pikseleiden määrä ei muutenkaan kerro kaikkea. Resoluutiossa on kyse pienten yksityiskohtien erottamisesta toisistaan, mikä riippuu monesta muustakin asiasta kuin pelkästä pikselien määrästä. Esimerkiksi valon määrä, yksittäisten pikseleiden sisältämä tieto suhteessa toisiinsa sekä kohteen etäisyys havaitsijasta vaikuttavat todelliseen resoluutioon.

Voimme esimerkiksi ottaa kameralla kuvan, joka on epätarkka, jolloin kuvasta on vaikea erottaa pieniä yksityiskohtia, vaikka resoluutio olisi kuinka suuri.

Voimme kuitenkin verrata ihmisen näköaistia digikuvaan muotoilemalla kysymyksen hieman parempaan muotoon; Olettaen, että kaikki muu on optimaalista, kuinka monta pikseliä tarvitaan, että koko näkökenttämme kokoiselle näytölle saadaan luotua kuva, jonka pikseleitä ei pysty erottamaan toisistaan?

Kyseinen analogia ei ole täydellinen. Kamera tallentaa koko kuvan kerralla kun taas silmät liikkuvat jatkuvasti ja aivot yhdistävät niiden havaitseman jatkuvan tietovirran näköhavainnoiksi. Kuvittelemme helposti, että silmämme havaitsevat asiota samaan tapaan kuin kamera, mutta yhdellä silmäyksellä havaittu kuva on itseasiassa todella epäselvä.

Ensinnäkin, näkökentässämme on jatkuvasti esteitä. Katsomme esimerkiksi kokoajan omaa nenäämme ja mahdollisia silmälasejamme. Aivomme onneksi kykenevät prosessoimaan nuo esteet pois, koska niiden näkemisellä ei yleensä ole merkitystä. Näkökentässämme on myös sokea alue, joka ei tuota minkäänlaista näköaistimusta. Sokean pisteen voi löytää omasta silmästä sulkemalla oikean silmän, tarkentamalla kiintopisteeseen ja tuomalla ylösojennettua peukaloa vasemmalta pikkuhiljaa lähemmäs kiintopistettä, kunnes peukalo näyttää katoavan. Näkökentän esteiden lisäksi silmiemme täysi värinäkö ja tarkkuus on mahdollista vain todella pienellä osalla näkökentästä, joka kattaa näkökentästä suurin piirtein saman verran tilaa kuin kaksi vierekkäin asetettua peukaloa, kun kädet on ojennettuna.

XKCD sivustolla on loistava havainnollistus näkökenttämme rajoittuneisuudesta.

Todellisuudessa emme kuitenkaan näe maailmaa epäselvänä, koska silmämme liikkuvat jatkuvasti ja siirtävät tarkan näön aluetta juuri sinne, missä sitä tarvitaan. Aivomme monimutkainen näköjärjestelmä täyttää yksityiskohdat, yhdistää kuvia molemmista silmistä ja tekee paljon arvauksia. Lopputuloksena on käsitelty ja tarkka kuva.

Aivojemme näköjärjestelmä on älykäs, mutta pystymme myös hämäämään sitä monenlaisilla visuaalisilla illuusioilla kuten neon värin leviämisellä. Alla olevassa kuvassa ei ole neonväristä ympyrää. Pelkästään viivoja on väritetty. Laitteesi näyttö ei näytä kuvaa väärin vaan aivosi muodostavat kuvaan ympyrän, jonka sinä koet näkeväsi silmilläsi.

^{Kuva: Neon Color Circle. Blepspot. Wikipedia Commons CC BY-SA 3.0}

Vaikka näköaistimme ei toimi samalla tavalla kuin kamera, voimme silti pohtia uudelleen muotoiltua kysymystämme, koska voimme tutkia erilaisia kulmaetäisyyksiä.

Tutkija ja valokuvaaja Roger N. Clark on arvioinut, että ihmissilmä pystyy erottamaan yksityiskohtia, jotka kattavat vähintään 0.59 kaariminuutin (60 kaariminuutia = 1 aste) kokoisia alueita näkökentässämme ja laskenut sen perusteella arvion ihmissilmän resoluutiosta. Tuloksena hän sai vastauksen juuri siihen kysymykseen, jota mekin pohdimme; Kuinka monta pikseliä tarvitaan, että koko näkökenttämme kokoiselle näytölle saadaan luotua kuva, jonka pikseleitä ei pysty erottamaan toisistaan? Vastaus oli 576 megapixeliä.

Clark oletti, että näemme koko näkökenttämme tarkkana, mikä tarkoittaa sitä, että silmä saa liikkua. Ilman silmien liikuttelua arvo on huomattavasti pienempi. Noin 7 megapikseliä pakattuna tarkan näön alueelle näkökentässämme riittää siihen, ettemme pysty erottamaan pikseleitä toisistaan. Arvioiden mukaan koko muulle näkökentälle riittäisi noin 1 megapikselin resoluutio.

Vaikka on olemassa näytön kokoja ja pikselitiheyksiä, jotka voivat huijata ihmissilmää, se ei ole merkki siitä, että näkisimme maailman pikseleinä. Verkkokalvoillamme on rajallinen ja tietty määrä näkösoluja, kuten kameran anturilla, mutta aivomme prosessoivat niiden lähettämät viestit lopulliseksi näköhavainnoiksi. Ihmisen näkö ei ole digitaalinen.