Risoluzione dell'occhio umano

Occhio nella molla

Comparandola con le misure di risoluzione usate oggi per le macchine fotografiche a quale risoluzione in pixel si può paragonare quella di un occhio umano normale?

Mauro Comaroli
21 marzo 2007

Anche se comunemente si crede che il funzionamento dell’occhio sia simile a quello di una macchina fotografica, in realtà questo è vero solo in parte. La differenza è particolarmente evidente a livello della retina, dove la luce che entra nell’occhio inizia il processo che porta alla percezione dell’immagine. Come dato più importante bisogna dire che la capacità di risoluzione spaziale non è uniforme e costante sulla intera retina ma è massima solo a livello di una parte di essa, la fovea. Si veda per alcuni e maggiori dettagli la risposta alla domanda Come funziona la retina. Non è quindi semplice paragonare un parametro quale la risoluzione ottica di una macchina fotografica con quella dell’occhio umano.
Intanto bisogna chiarire il significato del termine pixel. Esso, infatti, rappresenta l’elemento minimo identificabile in una immagine. Può essere rappresentato da un punto, da un rettangolo o anche da una linea, sempre di pixel si continua a parlare. Oltre che per descrivere una immagine si è soliti utilizzare il pixel anche per esprimere il numero di sensori presenti in uno strumento capace di acquisire l’immagine (sia questo uno scanner, una macchina fotografica, ecc.). Così una fotocamera con un numero di sensori disposti in una griglia di 2048x1536 elementi, viene comunemente descritta come una fotocamera da 3,1 megapixel (2048x1536 = 3 145 728).  Il numero di pixel presenti in una immagine viene comunemente identificato con la risoluzione dell’immagine. Anche se il termina risoluzione, tecnicamente, identifica la distanza alla quale due linee presenti nell’immagine possono essere identificate come separate. Una immagine di 640x480 pixel può avere così una risoluzione inferiore a 640x480 linee. Esistono altre definizioni, utilizzanti i  pixel, per la risoluzione di una immagine ma nessuna di queste corrisponde ad una vera rappresentazione di risoluzione. A volte la definizione in pixel può essere addirittura fuorviante. Si pensi, appunto, ai sensori presenti nelle comune fotocamere digitali.  I singoli elementi del sensore vengono comunemente indicati come pixel, anche se sono in grado di registrare solo uno dei 3 colori presenti (rosso, verde o blu). Il processo di ‘ricostruzione’ dell’immagine avviene per il tramite dell’elettronica presente nella macchina. Una macchina da x megapixel è in grado di produrre una immagine di x megapixel ma in questa saranno presenti solo un terzo delle informazioni originariamente presenti nell’immagine (a causa della menzionata caratteristica dei sensori).
Per quanto riguarda le capacità ottiche degli occhi, si è soliti utilizzare l’acuità visiva come indice del loro potere risolutivo. L’acuità visiva, che rappresenta il più comune metodo clinico di misura delle funzioni visive, rappresenta l’abilità di identificare simboli grafici di colore nero su di uno sfondo bianco a distanze standardizzate ed in seguito alla variazione della dimensione dei simboli stessi. Essendo una misura basata su capacità interpretative, la risoluzione dell’occhio normale descritta con la acuità visiva deve tenere conto non solo dei mezzi ottici che portano la luce in corrispondenza della fovea, ma anche dall’integrità degli elementi nervosi deputati al trasporto dell’immagine sino alla corteccia e, non per ultimo, dall’integrità dalle funzioni cerebrali. Comunque, si può calcolare che in corrispondenza della fovea l’acuità visiva è normalmente inferiore ad 1 minuto d’arco (1/60 di grado; un grado sulla retina corrisponde a circa 0,25 mm) per una coppia di linee, ma questa degrada velocemente man mano che ci si allontana dalla fovea verso la periferia retinica. Alla distanza di solo 1/6 di grado dal punto di fissazione vi è la degradazioone della acuità visiva di circa il 25%. Nel corso del processo di discriminazione di una immagine, è quindi necessario che le fovee dei nostri occhi vengano continuamente spostate grazie a movimenti molto rapidi degli occhi (saccadi) in posizioni differenti dell’immagine sino a quando vengono ottenute informazioni sufficienti per la discriminazione che avviene soltanto a livello del sistema nervoso centrale.

Stefano Ferraina Dip. Fisiologia e Farmacologia, Università La Sapienza di Roma

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