Formazione e percezione delle immagini - Appunti

MACCHINA FOTOGRAFICA DIGITALE

In una macchina fotografica digitale i CCD stanno su una matrice. Sono quindi presenti in numero maggiore che su uno scanner: aumenta così il costo ma diminuisce il tempo di acquisizione dell'immagine. Pur trovandosi su una matrice i sensori sono organizzati in colonne. Un dispositivo detto otturatore espone a turno ciascuna colonna all'immagine, e questo molto rapidamente. Dopo aver caricato i CCD della prima colonna i dati vengono scaricati sul buffer, mentre contemporaneamente viene esposta la seconda colonna e così via. La lettura dei buffer è quindi un'operazione che deve avvenire rapidamente.

INTERLACING

È una tecnica (quella usata dai classici televisori) che prevede l'esposizione e l'acquisizione delle colonne pari alternate a quelle dispari. Così vengono esposte ed acquisite contemporaneamente le colonne dispari, poi quelle pari e così via, alternandosi rapidamente, così rapidamente da

ingannare l'occhio e dare l'impressione che l'immagine sia presente sempre per intero.

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2.5 Il sistema visuale umano

Il sistema visuale umano è costituito dal sistema occhi-nervi-cervello.

Radiazioni Rappresentazione elettromagnetiche della realtà

OCCHI Cervello (fotoni) (mente)

2.5.1 Struttura dell'occhio umano

La funzione dell'occhio è quella di tradurre le onde elettromagnetiche della luce in impulsi nervosi che vengono trasmessi al cervello mediante il nervo ottico.

L'occhio, o bulbo oculare, è una struttura sferoidale del diametro di circa 2,5 cm con una sporgenza pronunciata sulla sua superficie anteriore. La parte esterna è formata da tre strati di tessuto: il più esterno è la sclera, un rivestimento protettivo che ricopre circa cinque sesti della superficie oculare e che, nella parte anteriore, è in continuità con la cornea,

La cornea è una membrana trasparente, convessa in avanti, costituita da cinque strati, attraverso la quale la luce penetra all'interno dell'occhio. Dietro la cornea c'è una cavità (camera anteriore) che contiene un liquido trasparente e acquoso, l'umor acqueo, che la separa da una struttura, il cristallino, che rappresenta la "lente" dell'occhio. Il cristallino è una sfera appiattita formata da un gran numero di fibre trasparenti disposte in strati; è circondato dal muscolo ciliare, di forma circolare, a cui è collegato da alcuni legamenti. Insieme ai tessuti circostanti,

lo stratointermedio è la coroide, molto ricca di vasi sanguigni, che riveste i tre quinti posteriori del bulbo oculare ed è in continuità con il corpo ciliare e con l'iride che si trova nella parte anteriore dell'occhio. Infine, lo strato più interno è la retina, sensibile alla luce.

Il muscolo ciliare forma il corpo ciliare che, appiattendo il cristallino o arrotondandolo, ne modifica la lunghezza focale, cioè la distanza alla quale esso mette a fuoco le immagini.

L'iride è una formazione circolare, pigmentata, localizzata dietro la cornea e davanti al cristallino; essa presenta un'apertura circolare al centro, la pupilla, le cui dimensioni sono controllate da un muscolo posto sul suo margine. Contraendosi e rilassandosi, questo muscolo fa allargare o rimpicciolire la pupilla stessa, controllando la quantità di luce che penetra nell'occhio.

Dietro il cristallino, il bulbo oculare contiene una sostanza gelatinosa trasparente, l'umor vitreo, racchiusa da uno strato membranoso sottile, la membrana ialoidea. La pressione dell'umor vitreo mantiene il bulbo oculare disteso.

2.5.2 Funzionamento dell'occhio

Gli occhi degli animali possono essere paragonati a semplici macchine fotografiche, in quanto il cristallino forma sulla retina fotosensibile,

capacità di adattare gli occhi anormali distanze di lettura o di lavoro da vicino. Questo difetto dellavisione (presbiopia) può essere corretto con l'uso di lenti convesseper la visione da vicino. Altri difetti come l'ipermetropia e la miopiasono, invece, provocati da differenze strutturali nelle dimensionidegli occhi.

2.5.3 Le diottrie

La diottria è la misura della potenza di una lente sottile. Essa èpari all'inverso della lunghezza focale f, quando questa viene misuratain metri. Ad es. un obiettivo fotografico con fuoco 50 mm ha unapotenza di 1/0,05 = 20 diottrie. Un telescopio con fuoco 7 m hapochissime diottrie.

2.5.4 Cornea e cristallino

Come detto sopra, gli elementi focalizzanti dell'occhio umanosono due e sono:

• La cornea: ha una funzione protettrice ma anche di lente conuna potenza di circa 40 diottrie.
• Il cristallino: ha un fuoco variabile per consentire la formazionedi un'immagine nitida esattamente sulla retina.

Grazie

Al cristallino riusciamo a vedere bene gli oggetti posti a diverse distanze. Il cristallino aggiusta il suo fuoco a seconda della distanza a cui sono posti gli oggetti che guardiamo.

Riferendoci all'eq. della lente sottile e all'occhio umano:

u è la distanza di un oggetto dal cristallino (variabile)

v è la distanza della retina dal cristallino (fissa)

E' chiaro che essendo v fisso per mantenere l'uguaglianza devo agire sul fuoco:

u³/v² = u₁

Nei bambini il cristallino ha potenza nel range di 10-30 diottrie. Negli adulti (età > 45 anni) la potenza in diottrie del cristallino è nel range di 10-15.

La combinazione di cornea e cristallino fornisce un potere di 50/60 diottrie, cioè una focale di 12-16 mm.

Poiché la retina dista dalla cornea circa 24 mm, per una visione a fuoco a media distanza occorrono circa 40 diottrie. La potenza in

più viene utilizzata per compensare l'irregolarità di forma e mettere a fuoco oggetti a diversa distanza. Nella figura seguente vediamo la geometria degli occhi in una persona con vista normale, in una miope, in una ipermetrope:

Come notiamo, in una persona con vista normale l'immagine viene focalizzata esattamente sulla retina, in una miope a distanza minore, in una ipermetrope al di là della retina.

La retina è una membrana fotosensibile, formata in gran parte da cellule nervose stratificate che poggiano, dal lato esterno della retina, su uno strato pigmentato. Queste cellule si distinguono, a seconda del loro aspetto e della loro funzione, in coni e bastoncelli che hanno differenti sensibilità ai colori e alla quantità di luce.

I coni sono più grandi e sensibili ai colori e permettono un'alta acutezza visiva (si attivano solo con una certa quantità di luce); i bastoncelli