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VISIÓN DIRECTA PARA TELEVISIÓN archivo del portal de recursos
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INDICE
Visión Directa
Globo Ocular
Conos
y Bastones
Tipos de Visión
Otras Capas de la Retina
Sensación de Parpadeo
Persistencia Retiniana en la
Televisión
Zona de
Captación y Enfoque Visual
Adaptación
Ocular al Nivel Lumínico
Poder
de Resolución del Sistema Visual
Definición de una Imagen
Acuidad Visual
VISION DIRECTA
De la información visual que se transmite de una
escena hacia el cerebro humano, se pueden nombrar 5 características,
que, en orden de importancia son:
Contenido Lumínico:
brillos relativos de las áreas de la escena.
Contenido estructural: estructura geométrica, tamaño, formas, bordes.
Contenido Dinámico: movimientos de su estructura geométrica.
Contenido Cromático: colores de las áreas de la escena.
Contenido Estereoscópico: posiciones aparentes a lo largo de la línea de vista.
De estos cinco contenidos, la TV color consigue satisfacer
en mayor o menor medida con los 4 primeros.
En cambio, el ojo humano
cumple con todos ellos, incluso más, dependiendo de las habilidades
de las neuronas fotorreceptoras. Entre estas habilidades se pueden nombrar
las siguientes:
Distinguir entre grados de luz y oscuridad (luminancia
de la escena).
Distinguir entre diferentes colores o longitudes de onda
(crominancia).
Sensación de brillo y color luego de removido
el estimulo (persistencia visual).
Percibir separadamente posiciones,
tamaños, etc. (contenido estructural).
Reconocer ancho y alto
(bidimensional) y profundidad (perspectiva geométrica).
Distinguir cambios dinámicos y movimientos( por el cambio de excitación
de grupos de bastones y conos adyacentes).
El proceso de la visión
se basa fundamentalmente en 2 tipos de células fotorreceptoras (bastones
y conos) que se encuentran en la retina.
Los bastones ( rods ) actúan
sobre el brillo y los conos ( cones )sobre el color.
En el caso de la
TV color, cabe recordar que todo estimulo visual corresponde a una
suma (mezcla aditiva) de 3 señales proporcionales a 3
longitudes de onda correspondientes a R(rojo), G(verde) y B(azul).
Recordando que la difracción es proporcional a la frecuencia, o sea
que el azul sufrirá un mayor ángulo de difracción que
el rojo. Como el ojo reproduce la imagen de acuerdo a la sensación
general de brillo, siendo de las 3 señales, el verde el de mayor
contenido de luminancia, será esta longitud de onda la que se enfoque
sobre la retina al pasar a través del cristalino (especie de lente),
quedando el azul delante de la misma y el rojo detrás.
GLOBO OCULAR
Se trata de un esferoide de unos 24 mm de diámetro,
recubierto exteriormente por 3 membranas: túnica fibrosa, túnica
vascular y túnica nerviosa. En el interior se encuentran medios trasparentes
y refringentes: humor acuoso, cristalino y humor vítreo.
El cristalino
es una lente elástica biconvexa cuya misión es enfocar la
luz sobre la superficie sensible del ojo.
La túnica fibrosa es
la más externa, por la parte anterior forma la cornea y por la posterior
la esclerótica.
La túnica vascular o coroides, en su parte
anterior es un disco llamado iris con células pigmentadas que forman
el color del ojo. En el centro del iris se encuentra la pupila, un diafragma
que regula la entrada de luz por medio de un automatismo del músculo
ciliar.
La túnica nerviosa o retina cubre casi todo el
interior ocular, tiene un espesor de 0.3mm y se considera una expansión
del nervio óptico que lo conecta al cerebro.
Esta es la superficie
nerviosa, trasductora de la energía luminosa en información
sensorial. Posee zonas insensibles como el punto ciego junto a la entrada
del nervio óptico y muy cerca una zona de máximo rendimiento:
mácula lutea, mancha amarilla o fovea.
Entre las importantes
capas de la retina se puede nombrar:
la capa de conos y bastones
epitelio pigmentario
capa granulosa
capa plexiforme interna
la capa de células ganglionares.
CONOS Y BASTONES
Son neuronas especializadas en la recepción de
los estímulos luminosos.
Los bastones son células
delgadas y filamentosas, en una cantidad aproximada de 125 millones,
proveen la visión en forma exclusiva en condiciones de baja iluminación
(menos de 0.01Cd/m2) en forma acromática.
Los conos son células
con forma de botella, sensibles a la longitud de onda, por encima del umbral
antes mencionado, así se dice que hay 3 grupos de conos sensibles
a las longitudes próximas de los 3 colores primarios R(565), G(540)
y B(435). En rigor, cada uno de estos grupos de conos son sensibles a una
gama de longitudes de onda, siendo la longitud dominante dentro de cada
gama, la indicada anteriormente.
TIPOS DE VISION
Según sea la intensidad de radiación o
luminancia presente en la retina, será la acción conjunta
o no de bastones y conos. A su vez, la intensidad de radiación en
la retina, dependerá de las fuentes de luz en donde se encuentre
el individuo, pudiendo ser estas fuentes naturales como la luz solar,
o artificiales, como es el caso de lámparas y tubos
En consecuencia, si la escena esta muy poco iluminada, la visión
será muy deficiente y no se podrán distinguir colores. Por
el contrario, si la luz presente es suficiente, se distinguirán
formas, colores y contornos.
Se podrá hablar de 3 tipos de visión:
Visión Escotópica: por debajo del umbral
de 0.01Cd/m2 actúan solo los bastones. Por lo tanto
la visión es acromática.
Visión Mesópica:
entre 0.01 y 100 Cd/m2 actúan bastones y conos. La resolución
es media y cromática.
Visión Fotópica: mas de 100
Cd/m2 actúan solo los conos. Gran definición de luminancia
y crominancia.
La sensibilidad en el área foveal es de 3.89 10-13
Joule con visión central y de 3.89 10-17 Joule con visión
periférica (fuera de la fovea).
Para aclarar el tema de los tipos
de visión, sígase el siguiente ejemplo: la foto que se ve
a continuación podría representar lo que vería el ojo
humano en condiciones de mucha penumbra. En la imagen apenas se puede distinguir
2 gatitos, pero nada se sabe en cuanto a los colores de los felinos, incluso
se podría llegar a pensar que ambos tienen piel de igual color. Esto
es debido a que en condiciones de muy poca iluminación, Solo actúan
los bastones, responsables de la información de brillo.
En términos
simples, se puede decir que, en la oscuridad todos los objetos son grises.
En cambio, la siguiente foto muestra la misma imagen pero en condiciones
normales de iluminación. Ahora se puede apreciar que un gatito es
naranja y otro grisáceo.
Ocurre que se alcanzo el umbral para
que empezaran a actuar los conos, fotorreceptores responsables del color,
que junto con los bastones, trasmiten al cerebro la información completa
de la imagen.
OTRAS CAPAS DE LA RETINA
El epitelio pigmentario esta constituido por células
prismáticas dispuestas en hilera. Posee un pigmento llamado fucsina
que actúa como materia intersticial alrededor de conos y bastones
a modo de separación y cobertura. La fucsina protege a los fotorreceptoras
en caso de sobreiluminacion. El epitelio pigmentario tapiza toda la retina
excepto la mácula lutea.
La capa granulosa o nuclear
interna posee neuronas bipolares y conecta a los fotorreceptores con
la capa de células ganglionares.
La capa plexiforme interna es
conexión sináptica entre estratos.
La capa
de células ganglionares es el ultimo eslabón de la cadena
de neuronas retinianas. Cierta teoría explica la existencia
de células X e Y donde las X son sensibles al contraste de luminancia
de imágenes estacionarias con gran resolución espacial y las
Y son sensibles a variaciones rápidas de brillo con baja resolución
espacial pero alta sensibilidad a cambios temporales (animación).
El proceso de trasduccion de la luz en información sensorial se realiza
en base a cambios fisico-quimicos en los diferentes pigmentos que se hallan
en las células retinianas. Así, la púrpura visual o
púrpura retiniana, que es una sustancia proteica y colorante (rodopsina)
de pigmentación rojiza existente en los bastones, sufre variadas
trasformaciones químicas: se decolora en naranja y luego amarillo,
se desdobla por la acción luminosa, pero se reconstituye por la presencia
de vitamina tipo A.
SENSACION DE PARPADEO
Las impresiones luminosas no desaparecen de la retina
cuando cesa el estimulo. La respuesta a la excitación impulsiva muestra
un comportamiento exponencial con una constante de tiempo infinitesimal
para la reacción de activación y una constante de tiempo finita
para la desactivacion.
La teoría electroquimica explica esto
diciendo que la púrpura retiniana (visual purple) reacciona al recibir
la luz, formando un componente ácido cuya aparición produce
la generación de una fuerza electromotriz, que trasmitida a
través del nervio óptico llega al cerebro. Cuando el rayo
luminoso cesa, afluye a la célula una sustancia alcalina que
neutraliza el ácido y anula la generación de electricidad.
Esta reacción demanda un cierto tiempo, con una ley de decremento
exponencial .
Este tipo de respuesta hace que la sensación luminosa
persista durante un lapso que varia, según los individuos entre 1/15
y 1/20 segundos.
Si la fuente de luz produce una serie de impulsos luminosos,
que el cerebro lo perciba como un parpadeo o en cambio como un continuo,
dependerá del cumplimiento de ciertas condiciones tales
como: longitud de onda dominante de la radiación, intensidad luminosa
pico, periodo del tren de impulsos, etc.
LA PERSISTENCIA RETINIANA EN TELEVISION
La técnica de televisión, se vale de la
persistencia retiniana para que el cerebro conforme una imagen completa,
aunque en la pantalla solo se ilumina un punto a la vez. Lo que sucede,
es que el barrido de puntos luminosos sobre la pantalla del televisor ocurre
a una velocidad tal, que el cerebro lo interpreta como un continuo.
Para que esto se cumpla, existe una frecuencia de repetición mínima,
que no puede disminuirse, sin que ocurra el parpadeo (flicker).
Experimentalmente
se estableció el valor de ritmo de imágenes, que estas
características fisiológicas trae aparejadas. Para el
cine se adoptó24 fotogramas por segundo (un obturador o shutter ayuda
a evitar el parpadeo). Para la televisión, se cumplen 25 imágenes
completas por segundo, o más (según el sistema de exploración)
Existe una ley empírica, llamada de Ferry Porter que establece la
frecuencia mínima por debajo de la cual el cerebro comienza a percibir
la sensación de parpadeo. A esta frecuencia se la llama frecuencia
de fusión critica
Experiencias demostraron que el parpadeo al observar una
pantalla de televisión, depende, además, de otros factores
como:
1) la luminancia
2) la crominancia
3) variaciones de luminancia y crominancia
4) tamaño de la pantalla
5) distancia de observación
6) iluminación ambiente
7) ángulo que forma la línea de vista con el plano de la pantalla del receptor.
ZONA DE CAPTACION Y ENFOQUE VISUAL
Se llama campo visual a la zona donde se es capaz de percibir
información luminosa en forma simultanea (se puede medir con un campímetro).
La relacion entre los campos horizontal y vertical de la visión binocular
es de 4:3.
La formación de la imagen sobre la retina se logra
mediante una acción de enfoque llevada a cabo por el cristalino,
que altera su curvatura a fin de variar su distancia focal. Esta modificación
de la curvatura (acción refleja de fibras musculares del cuerpo ciliar)
se conoce como proceso de acomodación.
La función principal
del iris no es solo la de adaptar distintos niveles luminicos sino, además,
la de proveer un mecanismo que maximize la agudeza y la profundidad del
campo focal del sistema visual, bien cuando la iluminación de la
escena es mayor que la superficie o bien cuando se miran objetos a cortas
distancias. En este ultimo caso, con un mecanismo llamado reflejo a la visión
próxima, la pupila disminuye su tamaño a fin de reducir posibles
aberraciones y aumentar la profundidad de foco, en la observación
de puntos cercanos.
La potencia del lente cristalino varia con la edad
del individuo, cayendo, primero lenta y luego mas rápidamente con
el aumento de la edad. Este problema conocido como presbicia es causado
por la esclerosis del cristalino que pierde elasticidad y tiende a permanecer
en forma relajada.
ADAPTACION OCULAR AL NIVEL LUMINICO
Se entiende por adaptación a la capacidad del sistema
visual para autoajustar su respuesta frente a variaciones de la luz incidente,
tanto cualitativas como cuantitativas.
Se pueden distinguir 3 tipos
de ajustes:
Adaptación General: se refiere a la acción
de modificación de la sensibilidad de la superficie retiniana completa,
en conjunto con la acción servomotora del iris.
Adaptación
Particular o Local: involucra efectos localizados en pequeñas áreas
retinianas.
Adaptación Adyacente o Lateral: esta relacionada
con reacciones producidas entre distintas áreas retinianas adyacentes
.
En el caso de adaptación general, la respuesta
temporal cuando se pasa de oscuridad a claridad es muy rápida, alrededor
de 1 segundo, siempre que no haya deslumbramiento debido a un salto muy
grande de iluminación. El proceso inverso, en cambio, requiere mayor
tiempo, unos 10 minutos o más. Estos intervalos son conocidos como
tiempos de acostumbramiento.
El tiempo de adaptación particular
depende de los niveles energéticos en cuestión, pero suele
aproximarse a valores de algunos segundos.
La diafotia entre áreas
adyacentes dentro de la retina, por la adaptación adyacente, produce
diversas ilusiones tanto acromáticas como cromáticas. Este
tipo de adaptación es invariante temporal.
PODER DE RESOLUCION DEL SISTEMA VISUAL
También se lo conoce como poder de separación, es la capacidad para percibir objetos de pequeñas dimensiones relativas y distinguir detalles finos de la escena. Depende de:
Objeto bajo observación.
Distribución
espectral de la luz que ilumina al objeto y alrededores.
Contraste luminoso
existente entre el objeto y el fondo circundante.
DEFINICIÓN DE UNA IMAGEN
Se dice que una imagen tiene mayor definición cuanto
más detalles finos reproduce.
Para comprobar la definición
de la luminancia de un sistema reproductor, existen imágenes de prueba
(miras de definición) que poseen dibujos consistentes en barras alternadas
de blanco y negro, de distintos anchos. Al enfocarse con una cámara
de TV estas miras, se genera una señal de video con forma de onda
cuadrada, de frecuencia fundamental creciente, conforme disminuye el ancho
de barras (líneas de definición). Cuanto mayor sea el numero
de líneas visibles por unidad de longitud, mayor será la definición.
Así mismo, otro tanto se puede hacer con la croma, recurriendo a
barras de colores, alternando con 2 tonalidades, etc.
Existen barras
de colores estandar en televisión, donde se dibujan los 3 colores
primarios, los sendos complementarios, el negro y el blanco, ordenados de
mayor a menor luminancia. Estas barras se usan para el ajuste del receptor
de televisión.
ACUIDAD VISIVA
La acuidad visiva es la característica fisiológica del ojo humano por la que un observador puede resolver detalles finos de una imagen. Se distinguen 4 tipos de acuidad:
Acuidad lineal. Es la habilidad para ver una línea fina de ancho conocido.
Acuidad puntual. Es un caso particular del anterior, en que la línea se reduce a un punto.
Acuidad vernier. Es la habilidad para ver una discontinuidad en una línea.
Acuidad espacial. Es la habilidad para ver 2 líneas o 2 puntos como separados, independientes y distintos.