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1 Percepción de la luz

• La luz produce una excitación de las células foto-sensibles de nuestra retina (conos y bastones) que transmiten impulsos nerviosos hasta nuestro cerebro.
• A continuación veremos las principales características de este proceso de percepción.

2 Percepción de la intensidad lumínica

• El nivel de iluminación percibido (subjetivo) es, en general, una función logarítmica de la intensidad de luz incidente sobre el ojo (Ley de Weber-Fechner).

• Sin embargo, la intensidad luminosa (o luminancia) percibida depende además de otros muchos factores:
  1. Del estado de adaptación previa del ojo.
  2. Del tiempo que se hace la observación.
  3. De la zona de la retina impresionada.
  4. De la luminancia del contorno.
  5. Del color.

2.1 La luminancia percibida depende del tiempo de obsevación

2.2 La luminancia percibida depende de la zona de la retina impresionada

• Para comprobar que el nivel de iluminación percibido depende de la zona de la retina impresionada, realícese el siguiente experimento:

  Entre en una habitación en penumbra (con un nivel de iluminación muy bajo) desde otra en la que hay suficiente luz y trate de discernir un objeto mirándolo directamente y mirándolo de reojo. Comprobará que es mejor la segunda opción porque impresionamos a los bastones. Notará sin embargo que no es capaz de distinguir los detalles del objeto.

• Esto también se pone de manifiesto en la siguiente imagen (al fijar la vista en los círculos blancos, veremos que sólo cuando los miramos se ven blancos, los demás se ven negros):

2.3 La luminancia percibida depende del nivel de iluminación del contorno

• Seguidamente comprobaremos cómo el nivel de luminancia percibido no depende sólo de la intensidad en un punto, sino que depende además de la intensidad de los puntos vecinos [1].

  

  

  (El tono de gris del cuadrado interno siempre tiene el mismo valor!)

• Por tanto, podemos decir que el SVH tiende a sobrevalorar las fronteras entre objetos [1].

2.4 La luminancia percibida depende del color de la luz

• En esta figura:

  

  aparecen todos colores exactamente con la misma intensidad.

• Como es posible comprobar, el SVH es más sensible al color amarillo y al verde que al azul o al rojo (deslumbran menos).¹
• Sensibilidad relativa del SVH en función del color:

• Esto provoca, por ejemplo, que cuando permanecemos bastante tiempo en una habitación sólo con luz roja o llevemos una gafas rojas el umbral de visión sea muy bajo (casi igual al que hubiésemos conseguido si permanecemos un largo tiempo a oscuras).

3 Otros efectos visuales

• El SVH percibe la distancia a los objetos dependiendo del color y de la zona de la retina sensibilizada. Aquí tenemos algunos ejemplos (en la siguiente imagen los cuadrados rojos parecen estar a distinta distancia que los cuadrados azules):

• Alejándonos o acerándonos de la siguiente imagen, y fijando la vista en el punto negro, apreciaremos cómo si los anillos externos giraran en sentido contrario. Esto se debe a que la posición relativa de los objetos que aparecen en la escena visual depende de la zona de la retina sensibilizada.

• La siguiente imagen pone al límite la capacidad perceptiva del SVH. Se trata de una imagen de muy alta frecuencia en la que se repiten de forma periódica un par de patrones. Tras mirala un rato, sólo la parte de la imagen que incide en la fóvea se percibe sin oscilación (sin movimiento aparente).

• La luz que incide sobre el punto ciego no se utiliza en el proceso de visión [2].

4 La agudeza visual

• Mide la capacidad para discernir las altas frecuencias (por ejemplo, 2 puntos muy cercanos). Depende fundamentalmente de la concentración de conos en la superficie retiniana y de la precisión del enfoque del ojo.
• El campo de visión (área donde la agudeza visual es mayor) del ojo humano es rectangular (30^o en vertical y 40^o en horizontal). Fuera de este campo, la imagen no incide en la fóvea y se ve borrosa.
• Por esta razón, en las fotografías, en el cine, en la televisión, etc., la imágenes son más anchas que altas.

5 La persistencia visual

• Si visualizamos una imagen estática (fotograma) durante un intervalo de tiempo, ésta permanece “impresa” un cierto tiempo después de que el estímulo haya desaparecido.²
• Por este motivo, si la frecuencia de fotogramas es suficientemente elevada la desaparición del estímulo anterior puede fusionarse con la aparición del siguiente. De esta manera, puede parecernos que la imagen es fija (no parpadea), cuando en realidad no es así.
• Esto es utilizado en el cine y en la televisión donde se presentan 48 y 50 (sistema PAL) ó 60 (sistema NTCS) fotogramas/segundo respectivamente. Sin embargo, incluso a estas frecuencias es posible apreciar el parpadedo si el nivel de luminancia de los fotogramas es muy alto.

6 La sensación de movimiento

• Relacionada con la persistencia visual está la sensación de movimiento. Cuando la frecuencia de imágenes estáticas es suficiente (al menos 16 fotogramas/segundo), el SVH interpola el movimiento que falta entre fotogramas y reconstruye la escena real.
• Por ejemplo, en el cine se presentan 24 fps, aunque cada fotograma se repite una vez para evitar el parpadeo. En la TV PAL se muestran 25 fps (fotogramas por segundo) y en la TV NTSC 30 fps. En la televisión de alta definición el número de fotogramas aumenta hasta 50 fps o 60 fps [?].

7 Enmascaramiento espacial

• El SVH tiende reconocer con mayor facilidad las zonas de una imagen que tienen formas sencillas o forman texturas, frente a otras que no son más complejas (como el “ruido”). Gracias a esto existen los CAPTCHAs (Completely Automated Public Turing Test to Tell Computers and Hummands Apart), imágenes que esconden la información poniendo caracteres sobre fondos ruidosos. Ejemplos:

8 Enmascaramiento temporal

• El SVH necesita un tiempo concreto para percibir la aparición de una determinada región de una imagen que antes no existía. Por ejemplo, en un partido de fulbol, cuando miramos el balón o a los jugadores, no apreciamos la textura del cesped que acaba de aparecer³ en la imagen actual respecto de una imagen anterior, hasta que no transcurre un cierto tiempo.

References