Světlo aneb nástroj každého fotografa - 3. díl

Lidské oko

Asi si říkáte, co v seriálu o světle dělá článek o lidském oku. Je zde z jednoduchého důvodu. Světlo a veškeré vlastnosti světla vnímáme právě díky oku, tudíž je tu naprosto oprávněně. Většina lidí si ani neuvědomuje, jak jsou oči vzácné a jak důmyslný je to orgán, ostatně tak, jako celý lidský organismus a nejen ten. V tomto článku si řekneme několik zajímavostí o lidském oku, ale i očích jiných. Podobnost lidských očí s fotografickou digitální technikou v dnešní době je až zarážející. Ale začneme u přírody.



Příroda kouzlila, když vybavila živočichy zrakovými orgány roztodivných konstrukcí. K nejjednodušším patří světločivné skvrny, které dokážou rozlišit světlo od tmy. Slouží živočichům obvykle jen k základní orientaci.

Někteří živočichové před slunečním svitem prchají do temnot, jiní jej naopak vyhledávají. Někteří tvorové mají zase celou sadu jednoduchých oček rozeznávajících pohyblivé předměty. Obvykle jimi vyhlížejí a pozorují přirozené nepřátele. Takovýma očima jsou vybaveni například někteří mořští mlži. Hmyz má rovněž stovky jednoduchých oček. Ta však nefungují jednotlivě, ale jsou složena do velkého oka.



Za vrchol evoluce obvykle považujeme komorové oči vybavené čočkou. Ty svou optikou připomínají fotoaparát, v kterém film nahrazuje vrstva světločivných buněk sítnice. Na svět se jimi dívají nejen obratlovci včetně člověka, ale třeba i sépie a chobotnice.

Stavba lidského oka

Lidské oko a především pak jeho struktura jsou plně přizpůsobivé potřebě zaostřit paprsek světla na sítnici. Všechny části oka, přes které paprsek světla prochází jsou průhledné, pro co možná největší zabránění rozptylu dopadajícího světla. Rohovka a čočka pomáhají paprsek světla spojit a zaostřit na sítnici, neboli zadní stěnu oka. Toto dopadající světlo pak zapříčiňuje chemické změny ve světločivných buňkách (tyčinky a čípky) vysílající nervové impulsy zrakovým nervem do mozku. V zásadě je princip digitálních světlocitlivých čipů na stejné, ale s prominutím primitivnější bázi než lidské oko. I z tohoto důvodu je dobré vědět o lidském oku mnohem více, než jen znát jeho podobu, jak ji vnímáme všude kolem nás. O očích se odjakživa tradují různá mystéria. Jedno z nejznámějších je, že "oko, je do duše okno". Z vědeckého hlediska je oko pouze orgán. Z psychologického hlediska je oko zprostředkovatel asi 70% vnímání světa. Toto všechno je pěkné, ale nebýt světla, budou nám lidem oči v podstatě na nic. Nebo je to naopak?



Každý zdravý člověk uvidí v noci plamen svíčky až na vzdálenost 27 m. Oko je stále vlhké zásluhou slzných žláz, tekutinu roztírají oční víčka, kterými každodenně „mrkneme“ cca 11 500krát. Nejen mrkáním je však oko záslužnou součástí našeho organismu. Jeho hlavní úlohou je samozřejmě dívat se. Zprostředkovávání vizuálních informací. Existují však jevy, které využívají určité nedokonalosti lidského zraku (viz článek optické iluze).

Co je to Fata Morgana?

Dalším podobným jevem je tzv. Fata Morgana. Název tomuto jevu dala stará bretaňská pověst. V ní vystupovala rozmarná mořská víla Morgain, která dokázala měnit podobu a uměla i létat. Fata pak znamená italsky víla. Pojem Fata Morgana se časem stal i symbolem pro cosi, co je krásné a lákavé, ale v podstatě se jedná jen o přelud a klam. Tento jev zvaný jako „víla Morgain“ se dá spatřit například na poušti. Fata Morgana je druh zrcadlení v atmosféře, při němž se objevují vícenásobné, zdánlivé přímé i převrácené obrazy vzdálené krajiny. Vzniká odrážením a lomením paprsků v nestejně teplých a hustých vrstvách atmosféry, které tak fungují jako obrovské přírodní zrcadlo. Tento jev se dá vyrobit i v domácích podmínkách. Sice ne asi s takovou mírou dobrodružství, jako by tomu bylo na poušti, ale prosím. Pro výrobu nám bude stačit zavařovací sklenice, zkumavka, svíčka, tužku a sirky.



Vezmeme zavařovací sklenici a nelijeme do ní vodu. Vezmeme sklenici a podíváme se na ní zespodu, vypadá lesklá jako zrcadlo. Když do sklenice s vodou ponoříme prst, je vidět ta jeho část, která je pod vodní hladinou. Část prstu nad hladinou nevidíme, ačkoli voda je průhledná.

Nyní postavíme vedle sklenice hořící svíčku a znovu se podíváme zdola na hladinu vody. Jako v zrcadle v ní uvidíme obraz hořící svíčky. Na vodní hladině totiž dochází k odrazu. A přelud lesklé hladiny? Fata morganu, v podobě, jaká se objevuje na poušti, si vytvořit nedokážeme. Zkusme to tedy jinak!

Do zkumavky zasuneme tužku (špičkou dolů) a postavíme ji šikmo do sklenice. Podíváme se do sklenice shora, tužku ve zkumavce dobře vidíme. Nalijeme-li do sklenice vodu, můžeme při pohledu shora pozorovat, že se povrch zkumavky stříbřitě leskne a pod tímto zrcadlovým povrchem tužka mizí, i když sklo i voda jsou průhledné.

Nyní nalijeme trochu vody i do zkumavky. Objeví se nám část tužky ponořená ve vodě. Na rozhraní opticky hustšího prostředí (voda ve sklenici) a opticky řidšího prostředí (vzduch ve zkumavce) dochází při určitých úhlech dopadu světelných paprsků k tzv. úplnému odrazu světla.




Ve fotografii je jeden z nejpřirozenějších jevů ten, když fotograf vidí krásnou scénu a chce si ji v tak krásné podobě také uchovat jako fotografii. Tady nastává problém. Lidské oko, jak víme, je dokonalý vjemový orgán, nikoliv však jediný. Emoce, jež člověka – fotografa pobízejí k vytváření snímků, jsou tvořeny povětšinou všemi smysly. Zrak, čich, chuť, hmat, sluch.

Mohlo by se tedy zdát, že pro zachycení našich emocí bychom potřebovali ještě speciální „fotografický šestý smysl“. Přeneseně se takto dá schopnost zachytit emoce fotografickou cestou charakterizovat, však ve skutečnosti jde především o výbornou spolupráci očí, znalostí, praxe a techniky. Dokázat zachytit emoce, na to nám nestačí pouhý fotoaparát a zrak. Pokud však chceme všechny tyto schopnosti spojit, je třeba uvědomit si jak co funguje. V předešlých dílech jsme se bavili o světle a spektrografii. Pojďme si nyní tedy říct o očích ještě více.



Lidské oko je složeno z mnoha částí, jež napomáhají celkové funkci. Je třeba si popsat jednotlivé části .
Nejdůležitějším světlolomivým médiem v lidském oku je rohovka. Je průhledná a ve svém středu dosahuje její tloušťka pouze 0,5 mm. Skládá se z více vrstev, z nichž je každá funkčně nepostradatelná.



Rohovka je jedna z velmi citlivých součástí lidského těla. Již nepatrné podráždění cizím tělesem vede k tomu, že oči mhouříme a slzíme. To způsobuje množství nervů, které rohovka obsahuje. Další součástí je skléra, což je bělavá povrchová vrstva oka, na kterou se upínají okohybné svaly. Nachází se (viz. Obrázek výše) těsně pod rohovkou a je to ta část lidského oka, jež je bílá a mnohdy na ní bývají zřetelné popraskané žilky.



Ty však nejsou umístěny přímo ve skléře, ale pouze pod ní prosvítá cévnatka. Ta je protkána množstvím cév a tak má vyživovací funkci. To co udává barvu lidských očí je duhovka a slouží jako clona, která pomocí svého kruhovitého svalu při ostrém světle zmenší zornici a v tmavém prostředí naopak zornici rozšíří. Zornice každého živočicha je jedinečná. Spolu s očním pozadím je dokonalejším originálním otiskem, než otisky prstů. Toto platí i u zvířat, která otisky prstů nemají.



Tekutina, která vyplňuje oční komory, se jmenuje komorová voda. Sítnice je na světlo citlivá vrstva na očním pozadí. Najdeme na ní 2 typy fotoreceptorů, tyčinky a čípky. K jejich bližšímu prozkoumání se dostaneme níže. Naprosto geniálním dílem přírody je bezesporu oční čočka, ta se při pohledu na různé vzdálenosti více či méně zakřivuje.

Oční vady

Při pohledu do blízka se zakřivuje více, při pohledu do dálky se zakřivuje málo, nebo vůbec. Zakřivením čočka mění svoji lomivost. Pokud čočka neplní svoji funkci na 100% je člověk nucen nosit brýle. A skoro nakonec největší část lidského oka sklivec, průhledná, rosolovitá hmota. Sklivec zachovává kromě jiného oku jeho tvar a dále slouží pro fixaci sítnice na cévnatce. Jako poslední si zmíníme optický nerv, je součástí mozku, je to párový senzorický mozkový nerv. Vede jednotlivé impulsy ze sítnice do mozku.



Tak jako existují vady objektivů, může oko vlastnit několik nedostatků. Jedním z nejčastějších je Myopie. Myopie by se dala charakterizovat jako vada, kdy je oko fyziologicky příliš dlouhé. Ostrý obraz se potom vytváří před sítnicí a na sítnici vzniká obraz neostrý. Pacient trpící myopií vidí špatně na dálku, ale dobře na blízko.




Vzdálenost, na kterou myop ostře vidí je tím kratší, čím je myopie vyšší. Presbyopie, neboli česky vetchozrakost, je naopak přirozený proces vidění, týkající se každého z nás po čtyřicítce. Čočka začíná ztrácet na pružnosti, nedostatečně se vyklenuje a oplošťuje, čímž je akomodace velmi obtížná. Z toho pak vyplývá stále se zhoršující vidění na blízko. Tyto dvě vady jsou nejběžnější, avšak ne jediné. Očních vad existuje nepřeberné množství. Pro zajímavost ještě astigmatismus. Slovo známé, však víme, co přesně si pod ním představit?



Ten, kdo trpí astigmatismem, vidí neostře jak na blízko, tak i do dálky. Nevidí jasně kontrasty mezi horizontálními, vertikálními nebo zešikmenými řádky. Příčinou často bývá zakřivení rohovky, jež není sférické. Normální rohovka má tvar kulové úseče. Při astigmatismu má však ve dvou osách na sebe kolmých rozdílné zakřivení a výsledkem je válcová plocha, která způsobuje zkreslení. Zajímavé je, že člověk trpící astigmatismem si často zaměňuje písmenka, tvary a symboly si podobné.

Oko jako senzor

Oko , jak již bylo zmíněno, je téměř dokonalé. Jeho schopnost rozlišovat je úžasná a nevyrovná se jí žádný fotoaparát. Oko dokáže rozlišit několik desítek milionů barev. Většina z nich ani nemá jméno.
Vedle tyčinek citlivých na černobílé vidění obsahuje sítnice 3 druhy čípků - každý druh s jiným světlocitlivým pigmentem reaguje s jinou barvou (barva je vlnová délka světla). Červené čípky reagují zejména na červeno-žlutou barvu, zelené reagují zejména na zeleno-žlutou a modré na modro-fialovou barvu.

Barva každého světlo nevyzařujícího objektu je určena tím část spektra na něj dopadá a jak se dále odráží. Důležité také je, jakou má objekt schopnost pohlcovat světlo, neboli absorbovat.


Tak objekt mění spektrum odraženého světla a my jej vnímáme jako barvu objektu samotného. Oko pak zaznamená ty barvy, vlnové délky, jež obsahovalo světlo dopadající a jež se odrazily zpět. Bílé světlo obsahuje všechny vlnové.



Běžně používané zdroje světla které považujeme za bílé, ale ve skutečnosti bílé nejsou. Každý takový zdroj září v určitém spektru (viz druhý díl seriálu o světle). Světelné zdroje se dle fotografických hledisek dělí na přirozené a umělé. Nejběžnějším zdrojem světla je slunce, které vytváří denní světlo, často však přes mraky, mlhu, smog atd. Světlo od Slunce se během dne mění dost výrazně. Během zamračenějšího dne je světlo od Slunce, tak jak ho vnímáme my, trochu do modra v porovnání s poledním sluncem. Naopak ranní nebo večerní sluneční světlo je do červena. Obecně se ale dá říci, že denní světlo se pohybuje v rozmezí 4200 – 7000 (udáváno ve stupních Kelvina).



Dále mezi přirozené světelné zdroje patří blesk, kulový blesk, oheň, veškeré vesmírné objekty, jejichž světlo září až na Zemi a také přírodní jevy a fosforeskující horniny a živočichové. Přírodní světelné zdroje jsou všude kolem nás, stačí je jen objevit.


Naproti tomu umělé světelné zdroje jsou modifikovatelnější. Jejich sortiment je v dnešní době rozsáhlý. Zmíníme si ty nejtypičtější. Běžná žárovka, blesk a výbojky. A teď něco málo o vyvážení bílé a oku. Když se díváte na bílý papír, nepozorujete bílou barvu papíru, ale bílou barvu odraženou od bílého papíru. Pozorujete světlo, které na papír dopadá a papír ho odráží. A bílý je proto, že odráží vše - čili nemění spektrum světla, které na něj dopadá. Pro názorný příklad je zde fotografie lva, jehož osvětluje zapadající slunce. Jeho hříva je sice do žluto-oranžova, však červeň zapadajícího slunce z ní dělá skoro až ohnivou.



Denní světlo má rozdílnou barvu. Fotoaparát a vyvážení bílé, to je na dlouho, ale mozek, oči a bílá, to je jasná láska. Bílá je pro člověka jaksi magická. Příčina tohoto nedorozumění je v tom, že lidský mozek je silně tolerantní na bílou.



Mozek ví, že papír je bílý a signály, které mu posílají oči, upraví na bílou i když nervy z čípků oka posílají třeba namodralou. Proto nelze jednoznačně říci, co to je bílá. Vnímání bílé se mění v závislosti na tom, jak se mozek podle okolních podmínek překalibroval a pro kalibraci použil zkušenosti o barvách předmětů nashromážděných během celého života. Zde dochází dost často k problémům. Když jdeme například tisknout fotky a nemáme zkalibovaný monitor. Lidské oko je geniální ve spojení s mozkem, proto světlocitlivé čipy nemohou být zatím zdaleka tak dokonalé.



Pojem dynamický rozsah scény neboli kontrast scény nebo také tonální rozsah je jednoduše řečeno rozdíl mezi nejsvětlejším a nejtmavším místem fotografie. Každému je vcelku jasné, o co tu jde. Nebudeme asi fotografovat černou kočku na sněhu apod...
Dynamický rozsah je rozdíl možných vnímaných, u fotoaparátu možných zaznamenaných, barev. Velký dynamický rozsah znamená, že máme na fotografii velký rozdíl mezi třeba bílou a černou.



To by bylo k lidskému oku skoro vše. Tento článek neobsahuje veškeré informace o oku, bylo by nemožné je všechny vtěsnat do jednoho a také má být především informačním bonbónkem a pastvou pro oči. Na závěr si popřejme dobré světlo a oči, abychom jej mohli pozorovat.