Qual è il valore ISO (fotografia) di un tipico occhio umano?

Le stime migliori sembrano essere da qualche parte tra ISO 1 alla luce del giorno e 1SO 800 nella visione notturna completamente adattata al buio. La spiegazione fornisce utili approfondimenti sulla scienza della fotografia e sul ruolo di ISO.

L'occhio umano si adatta alla luce scarsa aumentando la quantità di rodopsina nelle cellule a bastoncello della retina. La rodopsina è una proteina estremamente sensibile alla luce che sbianca in risposta alla luce. Lo sbiancamento porta a un segnale elettrico che si propaga attraverso il nervo ottico. La rodopsina si rigenera nell'oscurità, il che costituisce il processo di adattamento al buio. Il processo è così sensibile che può essere innescato da un singolo fotone di luce. Ecco un diagramma di una cellula a bastoncello ....

By Madhero88 - Own work, CC BY-SA 3.0, File:Cone2.svg - Wikimedia Commons

Secondo le misure di Roger Clark (Resolution of the Human Eye), un occhio completamente adattato al buio può vedere stelle di magnitudine 14 con un paio di secondi di tempo di integrazione. Una macchina fotografica DSLR APS-C con un obiettivo di 5 pollici di apertura può registrare le stelle a ISO 400 in circa 12 secondi. Facendo le conversioni, arriva a una stima di circa ISO 800 per un occhio umano completamente adattato al buio.

La luce intensa sbianca completamente la rodopsina in modo che i bastoncelli non siano più efficaci. Nella normale luce del giorno la visione dei colori avviene tramite le cellule del cono con proteine di rilevamento della luce molto meno sensibili. Ogni cellula conica è fatta su misura per rilevare la luce in una delle tre ampie bande di colore delle lunghezze d'onda corrispondenti al rosso, verde o blu.

Di Ivo Kruusamägi - Opera propria, CC BY-SA 3.0, File:Cone cell en.png

Le cellule coniche sono circa 600 volte meno sensibili. Facendo i calcoli questo dà una sensibilità alla luce del giorno di circa ISO 1.

La notevole gamma di sensibilità permette agli esseri umani di percepire l'ambiente circostante in una gamma enorme di illuminazione. Il sole di mezzogiorno si avvicina a 100.000 lux rispetto a una tipica illuminazione da ufficio di 300-400 lux, e scene notturne di 1-20 lux. Questa enorme gamma di intensità luminosa non può essere gestita solo dall'iride, quindi il meccanismo biochimico per l'adattamento al buio è una parte critica della percezione visiva umana.

Da OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions Web site. OpenStax CNX, 19 giugno 2013, CC BY 3.0, File:1414 Rods and Cones.jpg

La visione umana si adatta così bene alla luce che una carta grigio medio è percepita come grigio medio se vista in pieno sole o a lume di candela. I sensori delle fotocamere non possono fare questo trucco. Avete bisogno di dire alla vostra macchina fotografica come interpretare la quantità di luce catturata come valore tonale nell'immagine finale. Questo è ciò che fa l'ISO ... dice alla macchina fotografica come mappare la quantità di luce catturata in una particolare esposizione in un valore tonale corrispondente alla percezione umana.

Piuttosto ingegnoso, vero?