La Vista y la PercepcinLa INTRODUCCIN

La vista depende de luz. El alumbrado debera proveer condiciones visuales en las cuales las personas pueden funcionar, eficazmente, eficientemente, y acomodadamente. Para predecir comportamiento humano como una funcin de las condiciones alumbrantes, es importante para entender las caractersticas fsicas, fisiolgicas, y de percepcin del sistema visual. Este captulo resalta una cierta cantidad de las relaciones bsicas entre luz y la vista. Provee algunos datos fundamentales que el luminotcnico puede encontrar til, y llama la atencin hacia los factores que necesitan ser considerados al disear alumbrado para la comodidad y actuacin visual.

ESTRUCTURA DEL SISTEMA VISUAL

El sistema visual es un sistema de procesamiento de imgenes. Implica el ojo y el cerebro trabajan juntos para interpretar el entorno visual (Figuras 3-1 y 3-2). Los elementos pticos del ojo forman una imagen del mundo en la retina. En la retina, los fotones de luz son absorbidos por los fotoreceptores y se convierten a elctrica seales. Estas seales se transmiten por el nervio ptico al ncleo geniculado lateral (LGN), y luego a la corteza visual para el procesamiento visual. Adems de los caminos de los nervios desde el ojo hasta la corteza visual, hay un nmero de otras vas dejando el nervio ptico poco despus de que sale del ojo que controlan la pupila tamao, los movimientos oculares y los ritmos circadianos.

El Ojo

La estructura del ojo se puede dividir en tres partes bien diferenciadas : los componentes ocular motor (los msculos de los ojos) , los componentes pticos ( la crnea, cristalino, pupila , y humores intraoculares ), y los componentes neurolgicos ( la retina y el nervio ptico ) .

Componentes Ocularmotor . Los componentes ocularmotor del ojo se componen de tres pares de msculos ( Figura 3-3) . Estos msculos se posicionan las lneas de visin de los dos ojos, para que ambos estn apuntando hacia el mismo objeto de consideracin (Figuras 3-4 y 3-5). La lnea de visin del ojo pasa a travs de la parte de la retina se usa para discriminar los detalles finos , la fvea . Si la imagen de un blanco no cae en la fvea , se reducir la resolucin de detalle de la presa . Adems, si los foveas de ambos ojos no estn dirigidos al mismo objetivo, el objetivo puede ser visto como doble ( diplopa ) .

Los movimientos oculares se pueden tomar varias formas.1 diferente Entre los ms importantes estn :

1 . Saccades . Movimientos de alta velocidad, por lo general generados para mover la lnea de visin de un objetivo a otro , se llaman movimientos sacdicos . Las velocidades pueden variar hasta 1000 grados por segundo , dependiendo de la distancia recorrida . Los movimientos oculares sacdicos tienen una latencia de 150 a 200 ms , lo que limita la frecuencia con la lnea de visin se puede mover en un perodo de tiempo determinado ; aproximadamente cinco movimientos por segundo es el mximo. Funciones visuales se limitan sustancialmente durante los movimientos sacdicos . Los movimientos oculares durante la lectura caracterizan una serie de fijaciones alternativos y movimientos sacdicos , a lo largo de una fila de impresin.

2 . Persecucin . Movimientos oculares suaves llamados actividades se utilizan para seguir un movimiento sin problemas targetafter una sacada se ha utilizado para llevar la imagen de la retina del objetivo en la fvea . El sistema de persecucin que no puede seguir sin problemas objetivos a altas velocidades de movimiento, ni puede seguir poco a poco , pero de manera irregular blancos mviles . Si el ojo no puede seguir a la meta , la resolucin de los detalles del objetivo disminuye porque la imagen de la retina del objetivo ya no est en la fvea. Para ponerse al da , los movimientos de seguimiento y salto binoculares se producen, que se conocen como movimientos de versin cuandoinvolucrar a los objetos en un plano frontal. Para estos movimientos , los dos ojos hacen movimientos iguales en la misma direccin , lo que no hay cambio en su ngulo de convergencia ( Figura 3-4 ) .

3 . Movimientos de vergencia . Los movimientos de los dos ojos que mantienen las lneas principales de la vista convergieron en un objetivo o que se pueden usar para cambiar la fijacin de un objetivo a una distancia hasta un nuevo blanco a una distancia distinta son los llamados movimientos de vergencia ( Figura 3-5) . Estos pueden ocurrir como un movimiento de salto o pueden seguir sin problemas un objetivo en movimiento en una direccin de proa a popa . Ambos tipos de movimiento implican un cambio en el ngulo entre los ojos . Cuando las lneas primaria de visin se separan de modo que no convergen en el punto de fijacin previsto, movimientos de vergencia juegan un papel importante en la fabricacin de los ojos ver el objetivo.

Figura 3-1. Una seccin horizontal a travs del ojo. La longitud aproximada de la crnea a la retina es de 24 mm. El espesor de la coroides es aproximadamente 0,05 mm y 1,0 mm de la esclertica.

Componentes pticos. La funcin de los componentes pticos del ojo es para formar una imagen del blanco sobre la retina. Para que esto ocurra, la luz tiene que ser transmitida a travs de los ojos sin excesiva absorcin y dispersin, y la imagen del destino tiene que centrarse en la retina (Figura 3-1).

Figura 3-2. Un diagrama esquemtico de la estructura del sistema visual . Usado , con permiso , de R. Sekuler y R. Blake , Percepcin . 1994 . McGraw-Hill .

La transmitancia del ojo vara con la longitud de onda y con edad.2 En ojos jvenes y viejos , la crnea absorbe la mayor parte de la radiacin incidente ms corta que 300 nm . En contraste , la lente cristalina humana se desarrolla gradualmente una pigmentacin amarilla a medida que envejece . Esta pigmentacin atena la transmisin total de energa radiante a la retina , especialmente en la parte de menor longitud de onda del espectro visible y UV ( Figura 3-6 ) .3 Como se muestra en los trabajos ms recientes ( vase el captulo 5 , los efectos no visuales de radiacin ptica y la Figura 5-4) , lentes de humanos recin nacidos transmiten energa.4 UV Esta transmisin se reduce en gran medida , pero no perdi del todo de la edad adulta . Ms tarde, en la edad adulta la transmisin UV est completamente perdido, y tambin hay importantesreducciones en la transmisin de porciones de longitud de onda corta del espectro visible . En consecuencia , la retina recibe la radiacin en el rango de 380 a 950 nm con atenuacin limitada . Ms all de 950 nm , la transmitancia es variable , con mayor absorcin en el infrarrojo (IR) bandas de agua . Muy poca radiacin IR ms all de 1400 nm llega a la retina.

Figura 3-3. Un ojo y los msculos extraoculares utilizados para moverlo. Usado, con permiso, de R. Sekuler y R. Blake, Percepcin. 1994. McGraw-Hill.

En la regin visible del espectro, la ptica del ojo transmiten ms luz a longitudes de onda largas (el extremo rojo) que a longitudes de onda cortas (el extremo azul), una tendencia que se ha mejorado en la fvea por la absorcin de longitud de onda corta adicional de la mcula ltea, un filtro de color amarillo que se encuentra inmediatamente por encima de la fvea y parafovea. En promedio, un 70 a 85% del espectro visible llega a la retina en yes.4 joven Como uno envejece, hay una reduccin general de la transmitancia en todas las longitudes de onda combinadas con una reduccin marcada (ms de 4 veces) en la longitud de onda corta transmitancia, debido principalmente al engrosamiento y coloracin amarillenta de lo cristalino (Figura 3-7).Mientras que la absorcin de la luz reduce la magnitud del estmulo para el sistema visual , no se degrada la calidad de la imagen de la retina , es decir , no el desenfoque de la imagen de la retina ni reducir su contraste de luminancia . Esta degradacin se produce cuando la luz se dispersa en el ojo o luz adicional que se genera dentro del ojo.

Dispersin dentro del ojo es principalmente dispersin de partcula grande , que no es la longitud de onda dependiente. A los ojos de los jvenes , un 25 % de la luz dispersada es producida por la crnea, 6 otro 25 % por el fundus7 - 9 (vase "Componentes Neurolgicos y apoyo " a continuacin ) , y el resto por el cristalino y el humor vtreo . El humor acuoso provoca poca dispersin , en su caso . La cantidad de luz dispersada en el ojo aumenta con la edad .En consecuencia , los ojos de edad avanzada son ms susceptibles al deslumbramiento perturbador , como se comenta ms adelante. Casi todo el aumento de la dispersin con la edad se debe a cambios en la lens.10 La calidad de la imagen de la retina tambin puede reducirse por generacin de luz dentro del ojo , causada por la fluorescencia en la lente . Este fenmeno se produceprincipalmente en los ancianos y es producido por la absorcin de longitud de onda corta la radiacin visible y ultravioleta en la lente que est a continuacin, vuelve a emitir a longitudes de onda ms largas para que el sistema visual es ms sensible.

Figura 3-4 . En un movimiento de versin, como el objetivo se mueve desde el punto O al punto O ', el ngulo entre los ojos permanece constante.

Hay tres componentes pticos involucrados en la capacidad del ojo para refractar o para enfocar una imagen en la retina . La primera es la pelcula delgada de lgrimas sobre la crnea . Esta pelcula es importante porque limpia la superficie del ojo, se inicia el proceso de refraccin ptica (luz flexin) necesaria para enfocar los objetos y suaviza pequeas imperfecciones en la superficie de la crnea . El segundo componente ptico es la crnea . Esto cubre la parte anterior transparente de una quinta parte del globo ocular (Figura 3-1). Con la capa de lgrima , que forma la mayor refractar componente del ojo y da el ojo sobre el 70 % de su poder de refraccin . El cristalino proporciona la mayor parte de la 30 % restante de la potencia de refraccin . Los msculos ciliares tienen la capacidad de cambiar la curvatura de la lente y de ese modo ajustar la potencia de sistema ptico del ojo , cuando sea necesario , en respuesta a los cambios en las distancias a objetos o ciertos tipos de errores refractivos ; este cambio en el poder se llama alojamiento.

Figura 3-5 . En un movimiento de convergencia , como el objetivo se mueve desde el punto O al punto O ' , el ngulo entre los ojos cambios .

El alojamiento es siempre una respuesta a una imagen del objetivo situado en o cerca de la fvea en lugar de en la periferia . Se utiliza para lograr una imagen desenfocada en el foco o para cambiar el foco de un objetivo a otro , a una distancia diferente. Se puede cambiar gradualmente a mantener enfocada a un objetivo que se est moviendo en una proa a popadireccin. Cualquier condicin , ya sea fsica o fisiolgica , que perjudica a la fvea , como un bajo nivel de luz, va a afectar negativamente a la capacidad de acomodacin . Visin borrosa y fatiga visual pueden ser consecuencias de la capacidad acomodativa limitado.

Figura 3-6 . Propiedades de transmisin espectral de los medios oculares humana. Las curvas slidas se refieren a la transmisin de luz total a travs del medio. Las curvas punteadas se refieren slo a los componentes directos , no dispersados . La diferencia entre la curva continua y discontinua en cada longitud de onda indica la cantidad de luz que es dispersada por la transmisin a travs del medio.Donde se muestra ms de una curva de trazos los inferiores son mayores para los ojos .Cuando no hay estmulo para el alojamiento, como en la ms completa oscuridad o en un campo visual de luminancia uniforme, tal como ocurre en una densa niebla , el sistema de alojamiento normalmente tiene capacidad para aproximadamente un metro de distancia .

Componentes neurolgicos y de apoyo. La posterior 80 % del ojo est rodeado por tres capas de tejido ( Figura 3-1 ) . Colectivamente , protegen y nutren el ojo y la transduccin de la luz en seales elctricas :1 . La esclertica . La capa ms exterior del globo , que es continua con la crnea , protege el contenido del ojo y define su forma.2 . La coroides . Un tejido altamente vascular que contiene el suministro de sangre a gran parte del ojo.3 . La retina . La capa ms interna , que convierte la energa radiante en seales elctricas que se envan al cerebro .

Juntos , la coroides y la retina constituyen el fondo de ojo .

Figura 3-7 . La densidad ptica de la lente humana a 490 nm como una funcin de la edad ( densidad ptica D = log ( 1 / T ) donde t = transmitancia total) .

Los fotorreceptores . La retina contiene dos clases principales de receptores sensibles a la luz , barras y conos , que se diferencian por su morfologa y por la sensibilidad espectral de los fotopigmentos que contienen ( Figura 3-8 ) .

Figura 3-8 . Un diagrama simplificado de las conexiones entre los elementos de los nervios en la retina . Las regiones en las que las clulas contiguas estn sinapsis. La direccin de la luz incidente es de la parte inferior de este diagrama.

Varillas , que estn ausentes en la fvea , aumentan en nmero a un mximo a aproximadamente 20 de excentricidad y luego disminuyen gradualmente hacia los bordes de la retina ( Figura 3-9 ) . Todas las barras contienen la misma fotopigmento ( rodopsina ) , que tiene una sensibilidad espectral pico a aproximadamente 507 nm ( figura 3-10 ) .

Figura 3-9 . La distribucin de los bastones y conos fotorreceptores en toda la retina. El punto 0 representa la fvea.

Figura 3-10. Los Observadores estndar CIE fotpica y escotpica , lo que representa la sensibilidad espectral relativa de los fotorreceptores de los conos y varillas , respectivamente.

Los conos se dividen en tres clases conocidas , cada uno caracterizado por el fotopigmento que contiene : erythrolabe , chlorolabe , o cyanolabe ( tambin conocida como de tipo L , tipo M , y de tipo S o largo , de longitud de onda corto por el centro - , y escribir ) (Figura 3-11) . Los conos se concentran en la fvea , aunque hay conos en todas las partes de la retina ( Figura 3-9 ) . Los tres tipos de conos que actan en conjunto tienen una sensibilidad espectral pico a aproximadamente 555 nm (Figura 3-10). Los diferentes fotopigmentos en los conos hacen discriminacin de color posible.

Los campos receptivos. Los fotorreceptores no envan la informacin directamente al cerebro , sino a varias otras clulas en la retina , que a su vez los envan a las clulas ganglionares , cuyos axones terminales constituyen el nervio ptico (Figura 3-8). De esta manera , la luz recibida por un nmero de receptores se " agrupados " para proporcionar una seal lo suficientemente fuerte como para estimular una clula de ganglio . El rea de la retina que estimula una clula de ganglio se llama un campo receptivo . Aunque los fotorreceptores son los transductores primarios de la luz en seales elctricas , los campos receptivos comienzan el procesamiento de imgenes , que permite que el sistema visual para interpretar el entorno visual .

Figura 3-11. Los relativos curvas de sensibilidad espectral de los tres conos fotorreceptores: largo (L), media (M) y corto (S).

Campos receptivos de las clulas ganglionares se componen de dos distintas, reas yuxtapuestas: un centro circular y una envolvente anular. Estas dos reas reciben seales desde diferentes, clulas bipolares individuales (Figura 3-8), que han recibido la informacin de diferentes fotorreceptores.

En la fvea, el rea central del campo receptivo recibe seales de los nervios de una sola clula bipolar, que a su vez recibe seales de un solo cono fotorreceptor. A mayores excentricidades de la fvea, centros de campo receptivas son ms grandes, ya que reciben de entrada de muchos fotorreceptores, ambos conos y bastones, a travs de la capa bipolar. Campo receptivo rodea habitualmente reciben informacin de varias clulas bipolares, que son alimentadas no slo por los vnculos directos a los fotorreceptores, sino tambin de clulas especiales de la retina que se conectan lateralmente otras clulas bipolares. Algunas de las conexiones laterales se ilustran en la capa bipolar de la Figura 3-8.Estos hechos reflejan el equilibrio en la retina entre una fina resolucin espacial y alta sensibilidad a la luz. Campos receptivos grandes, como las que se encuentran en la periferia, pueden reunir muy pocos fotones y las suman para producir una seal neuronal para "luz". Cada fotn capturado dentro de un campo receptivo produce la misma respuesta neural ; por lo tanto , la ubicacin de cada captura de fotones dentro de un campo receptivo no puede ser espacialmente segregado . Muy pequeos campos receptores , como los de la fvea , se necesitan para localizar con precisin los objetos en la retina. Por lo tanto , la fvea tiene una excelente resolucin espacial , pero baja sensibilidad a la luz , mientras que la periferia tiene una alta sensibilidad a la luz y la resolucin espacial pobre.

Un aspecto muy importante de esta organizacin centro - envolvente es la capacidad para mejorar el contraste de las imgenes en el lmite . El ojo es un sistema ptico muy pobre lleno de muchos tipos de aberraciones e imperfecciones (ver "Enfoque de problemas" ) . Para superar su limitacin ptica severa , el sistema visual ha desarrollado la organizacin del campo receptivo de centro- surround para proporcionar un sistema simple , pero elegante , mejora de la imagen .Las zonas central y de sonido producen polaridades opuestas neuronales en las clulas ganglionares cuando son estimuladas por la luz. La luz que incide el centro del campo receptivo aumentar la tasa de disparo neuronal de la clula ganglionar, mientras que la misma luz que incide sobre la envolvente disminuir la tasa de disparo. Llamativa luz tanto en el centro y envolvente producir una respuesta intermediario porque la excitacin producida por la luz que estimula la zona centro ser contrarrestada por el efecto inhibidor de luz que estimula la envolvente.

Consideremos a continuacin, una imagen de un disco blanco sobre un fondo negro se centr y cubriendo con precisin el centro de un campo receptivo. Esta configuracin producir la excitacin mxima de la clula ganglionar porque el centro est mximamente estimulada y la envolvente es mnimamente estimuladas. El efecto neto es la seal ms fuerte posible de la de las clulas ganglionares y, por lo tanto, el mayor contraste posible entre el centro blanco y negro de sonido envolvente. Discos ms grandes o ms pequeos fotografiados en el mismo lugar tendrn menor impacto en la clula ganglionar; un disco ms grande aumentar la respuesta inhibitoria de la envolvente, y un disco ms pequeo no estimular el centro tan fuertemente, ya que no cubre completamente el centro del campo receptivo. Con un poco de pensamiento, la magnitud de mejora de contraste para otras formas de la imagen puede ser conjeturado sobre la base de cmo se colocan sus bordes dentro del campo receptivo. El resultado comn, sin embargo, es que el contraste de la luz yuxtapuesta y las reas oscuras de una imagen se ver reforzada si se centran en el lmite entre un centro del campo receptivo y su envolvente.En cualquier ubicacin en la retina hay una proporcin igual de campos receptivos con centros excitatorios y centros inhibitorios . Por lo tanto , se puede mejorar el contraste de ambos discos negros y blancos discos . Tambin en cualquier ubicacin en la retina , hay una distribucin de tamaos de campo receptivas . Esto permite a la retina para mejorar el contraste de las imgenes de distintos tamaos . Sin embargo , hay un objetivo de tamao ptimo para cualquier ubicacin de la retina ; imgenes ms pequeas se ven mejor en la fvea , y los ms grandes se ven mejor en la periferia .

Es importante tener en cuenta que los tamaos de campo receptivas no son constantes , sino que cambian de tamao con el nivel de luz . A medida que aumenta el nivel de luz , tamao de los campos receptivos se incrementan a medida que recogen las seales a travs de sus conexiones laterales desde lugares ms distantes de la retina. En efecto , esta mayor inhibicin de la envolvente campo receptivo hace que el centro del campo receptivo funcionalmente ms pequeo . De hecho , el centro de un receptivo campo en la fvea puede llegar a ser menor que el dimetro de cono nico en los niveles de luz altos . Esta reduccin en el tamao del centro del campo receptivo nos permite mejorar la agudeza como nivel de luz se aumenta (Figura 3-27 ).La visin del color depende tambin de esta organizacin. Consideremos un campo receptivo donde L -conos pueblan exclusivamente un centro excitatorio y M -conos pueblan una envolvente inhibitorio. Consideremos ahora dos luces de colores que cubren todo el campo receptivo . Si se estimulan las L- conos ms de los M- conos para una de las luces de colores esta de clulas ganglionares sealar "rojo" por el aumento de su tasa de disparo neuronal. Si la otra luz produce una mayor respuesta en los M- conos , las clulas ganglionares sealar " verde " porque disminuye su tasa de disparo . Debido a esta polaridad del campo receptivo, tonos rojos y verdes son los opuestos de percepcin ; es por eso que uno no puede ver , por ejemplo , una luz " verde rojizo " . Amarillo y azul tambin se oponen a travs de ganglioorganizacin celular campo receptivo . Amarillo es creado por la suma de la entrada de la L y conos M en oposicin a azul , que es producida por la entrada del cono S . Tambin hay algunas implicaciones espaciales de esta organizacin sobre el terreno receptivo. Por ejemplo , muy pequeas las imgenes en el centro de la fvea no pueden producir percepciones de color amarillo o azul , porque no hay S -conos en el centro de la fvea . adems informacin sobre la visin de los colores se pueden encontrar a lo largo de este captulo y en el captulo 4, color.CAMINOS DE LOS NERVIOS: Las seales elctricas procedentes de los campos receptivos de la retina se transmiten a travs del nervio ptico. Aproximadamente el 20% de la ptica proyecto fibras nerviosas para el colculo superior, y 80% al ncleo geniculado lateral (LGN) y a la corteza visual (Figura 3-2).

En el quiasma ptico, las fibras de cada divisin ojo en dos grupos; un conjunto permanece en el mismo lado de la cabeza como el ojo, y el otro conjunto cruza al otro lado. El resultado es dos vas pticas, ambos de los cuales contienen las fibras nerviosas de los dos ojos; uno tracto transmite la seal desde el lado izquierdo de ambos ojos en el lado izquierdo de la corteza visual, y el otro transmite las seales desde el lado derecho de ambos ojos en el lado derecho de la corteza visual (Figura 3-2).El colculo superior es una parte filogenticamente ms antigua del cerebro y en el ser humano est implicado en el control de los movimientos oculares. Debido a que el colculo superior tambin recibe las seales de los odos , se cree que su funcin es la direccin de movimiento de los ojos y la cabeza hacia objetivos situados lejos del punto de fijacin. No est implicado en el procesamiento de la imagen detallada .

El LGN contiene una representacin ordenada de la retina . Las investigaciones sobre su funcionamiento han puesto de manifiesto que contina la tramitacin de la imagen de la retina por la clasificacin de la informacin que contiene en distintas categoras .Esto se logra con dos canales de flujo de informacin , el canal magnocelular y el canal parvocelular . El canal magnocelular transmite informacin principalmente temporal y es dominante en la periferia de la retina . El canal transmite informacin parvocelular principalmente espacial y es dominante en la fvea. Este patrn es consistente con la forma de la periferia de la retina identifica cambios en el entorno visual y la fvea determina la naturaleza de esos cambios.La corteza visual toma la informacin ordenada por el LGN y refina y lo interpreta en trminos de la experiencia pasada. Aproximadamente el 80 % de la corteza visual es asignado para analizar e interpretar las centrales 10 del campo visual . Este patrn de asignacin se llama magnificacin cortical.

Aunque los componentes que participan en la transformacin de los patrones de los fotones de la luz en las percepciones visuales han sido discutidos por separado, es importante apreciar que existe una considerable interaccin entre ellos . Un ejemplo de estas interacciones es el sistema de la visin del color ( vase el Captulo 4, color , y "ColorDiscriminacin "en este captulo ) . La capacidad de discriminar entre las longitudes de onda de la luz se debe a una combinacin de procesos fotoqumicos y neurolgicos. Las seales de los tres tipos de conos se codifican en la retina y el cuerpo geniculado lateral en informacin cromtica y acromtica . Como modelo de primer ordende color y brillo de la percepcin , la informacin cromtica es un resultado de una resta de las seales de los fotorreceptores , mientras que la informacin acromtico es un resultado de la suma de las seales de los fotorreceptores . Sin embargo , muchos experimentos usando diversos procedimientos de prueba y los estmulos demuestran que esto es una simplificacin de cmo el sistema visual procesa las seales de luz . Informacin cromtica , acromtico , espacial y temporal se combinan de maneras complicadas para dar las percepciones finales de luz y color. Por ejemplo , lmparas de colores igual - luminancia pueden tener diferentes brillos aparentes debido a la interaccin entre acromtico y canales cromticos . Figura 3-12 es una propuesta de modelo de cmo el sistema visual combina la informacin de estos distintos canales para producir las percepciones humanas.Adaptacin a la oscuridad y de la luz

Para el sistema visual sea capaz de funcionar bien, tiene que ser adaptada a las condiciones de luz reinantes. El sistema visual humano puede procesar informacin a travs de una enorme gama de luminancia (aproximadamente 12 unidades de registro), pero no todos a la vez. Para hacer frente a la amplia gama de iluminaciones de la retina a la que pueda estar expuesta, desde una noche oscura a una playa iluminada por el sol, el sistema visual cambia su sensibilidad a travs de un proceso llamado adaptacin. La adaptacin implica tres procesos distintos:

Figura 3-12. Un modelo propuesto para las conexiones neuronales en el sistema visual. La informacin de los fotorreceptores primera fase (R, G, B) va a los mecanismos que la suma o resta de entrada para dar informacin acromtico y cromtico, respectivamente. Mecanismos posteriores "anlisis cortical" reciben varias entradas de la segunda etapa. Tal modelo intenta describir cualitativamente algunas de las no linealidades en el sistema visual que se han descubierto utilizando estmulos que varan en varias dimensiones (espacial, temporal, cromtico y acromtico). Las lneas continuas indican los datos bien establecidos, mientras que las lneas discontinuas son ms especulativas.

Figura 3-13. Dimetro de la pupila para (crculos abiertos) de luz adaptada y (crculos negros) adaptados a la oscuridad condiciones, representa frente a la era del observador. Desde R.A. Weale, la senescencia de la visin humana, 1992, usada con permiso de Oxford University Press.

1 . Cambios en Tamao de pupila . El iris ( Figura 3-1) constrie y se dilata en respuesta al aumento y la disminucin de los niveles de iluminacin de la retina. Iris constriccin tiene una latencia ms corta y es ms rpida ( aproximadamente 0,3 s ) de la dilatacin ( aproximadamente 1,5 s ) 0.17 Existen grandes diferencias en el tamao de la pupila entre los individuos y para cualquier individuo en particular en momentos diferentes para el mismo estmulo visual . El tamao de la pupila est influenciado por las emociones , como el miedo o la euforia . Por lo tanto , para un estmulo luminoso dado, cierta incertidumbre se asocia con tamao de la pupila de un individuo hasta que se medido . El rango tpico de dimetro de la pupila de los jvenes es de 3 mm para iluminancias retina mayor a 8 mm para baja illuminances.18 retinal Este cambio en el tamao de la pupila en respuesta a la iluminacin de la retina slo se puede dar cuenta de un cambio unitario de 1,2 log en la sensibilidad a la luz. Las personas mayores tienden a tener los alumnos ms pequeos en condiciones comparables (Figura 3-13) .

2 . Neural Adaptacin. Este es un cambio rpido (menos de 200 ms) en la sensibilidad producida por las interacciones sinpticas en el system.19 visual procesos neuronales representan prcticamente todos los cambios transitorios en la sensibilidad del ojo donde blanqueo fotopigmento an no ha tenido lugar (vase ms adelante ) , en otras palabras , en los valores de luminancia se encuentran comnmente en entornos elctricamente iluminadas, por debajo de aproximadamente 600 cd/m2 . Los hechos que la adaptacin neural es rpido, es operativa en los niveles de iluminacin moderados , y es eficaz en un rango de luminanciade 2 a 3 unidades de registro de explicar por qu es posible mirar alrededor interiores ms iluminadas sin tener conciencia de ser misadapted.3 . Fotoqumica de Adaptacin. Los fotorreceptores de la retina contienen cuatro fotopigmentos . Cuando se absorbe la luz , el pigmento se descompone en un aldehdo inestable de la vitamina A y una protena ( opsina ) y emite energa, que genera seales elctricas que se transmiten al cerebro y se interpretan como la luz. En la oscuridad , el pigmento se regenera y vuelve a estar disponible para absorber la luz . La sensibilidad del ojo a la luz es en gran medida una funcin del porcentaje de pigmento sin blanquear . En condiciones de irradiancia de la retina constante , la concentracin de fotopigmento es en equilibrio; cuando se cambia la irradiancia de la retina , pigmento es ya sea blanqueada o regenerado para restablecer el equilibrio . Debido a que el tiempo requerido para llevar a cabo las reacciones fotoqumicas es del orden de minutos , los cambios en la sensibilidad a menudo quedan detrs de los cambios de estmulo . El sistema de cono se adapta mucho ms rpidamente de lo que lo hace el sistema de barras ; incluso despus de la exposicin a altas irradiancias , los conos de alcanzar su mxima sensibilidad en 10 a 12 minutos , mientras que las barras requieren 60 minutos ( o ms) para alcanzar su mxima sensibilidad ( Figura 3-14 )

Figura 3-14. El aumento de la sensibilidad a la luz (disminucin en el umbral) como una funcin del tiempo en la oscuridad, despus de la exposicin a una luz brillante. La sensibilidad se mide en un punto 7 de la fvea. Las dos curvas representan los extremos de la gama normal de los observadores. (1 picolambert = 3.2 10-9 cd/m2)Exactamente cunto tiempo se necesita para adaptarse a un cambio en la iluminacin de la retina depende de la magnitud del cambio , el grado en que se trata de diferentes fotorreceptores , y la direccin del cambio . Para los cambios en la iluminacin de la retina de aproximadamente 2 a 3 unidades de registro , la adaptacin neural es suficiente , por lo que la adaptacin es en menos de un segundo . Para cambios ms grandes , adaptacin fotoqumica es necesario. Si el cambio en la iluminacin de la retina se encuentra completamente dentro de la gama de funcionamiento de los fotorreceptores de los conos , unos pocos minutos es suficiente para que se produzca la adaptacin . Si el cambio en la iluminacin de la retina cubre de operacin fotorreceptor cono a la operacin de los fotorreceptores de varilla , se puede exigir decenas de minutos . En cuanto a la direccin del cambio , una vez que estn involucrados los procesos fotoqumicos , cambia a una iluminancia retiniana superior se puede lograr mucho ms rpidamente que cambia a una iluminancia retiniana inferior.

Cuando el sistema visual no se adapta totalmente a la iluminacin de la retina que prevalece , sus capacidades son limited.21 Este estado de cambio de adaptacin se llama la adaptacin transitoria . Es poco probable que sea notable en interiores en condiciones normales de adaptacin transitoria pero puede ser significativa cuando se producen cambios bruscos de la escuela a la iluminacin de la retina bajo, como al entrar en un tnel de carretera de largo en un da soleado o en caso de corte de corriente en un sin ventanas edificio.Fotpica, escotpica y mespica Vision

Este proceso de adaptacin tiene el sistema visual a travs de tres estados de funcionamiento diferentes.

1. Visin fotpica. Este estado de funcionamiento del sistema visual se produce a luminancias superiores a aproximadamente 3 cd/m2. Por estas luminancias, la respuesta de la retina est dominado por los fotorreceptores de los conos. Esto significa que el color es percibido y el detalle fino se puede resolver de la fvea. 2. Visin escotpica. Este estado de funcionamiento del sistema visual se produce a luminancias de menos de aproximadamente 0.001 cd/m2. Por estas luminancias slo los fotorreceptores de los bastones responden a la estimulacin, por lo que la fvea de la retina es inoperante. No hay percepcin del color, y lo que la resolucin de detalle Hay se produce en la periferia dentro de unos pocos grados de la fvea.3. Visin mespica. Este estado de funcionamiento del sistema visual es intermedio entre los estados fotpica y escotpica. En el estado mespica ambos conos y fotorreceptores de los bastones estn activos. Como luminancia disminuye a travs de la regin mespica, la fvea, que slo contiene los conos, la disminucin lenta de la sensibilidad absoluta y sin cambios significativos en la sensibilidad espectral, hasta que la visin no del todo como se alcanza el estado escotpica. En la periferia, los fotorreceptores de los bastones vienen gradualmente a dominar los fotorreceptores de los conos, que resulta en gradual deterioro de la visin y la resolucin de color y un cambio en la sensibilidad espectral a corto longitudes de onda.La relevancia de estos diferentes estados de funcionamiento para la prctica de la iluminacin vara. Visin escotpica es en gran medida irrelevante para la prctica de la iluminacin. Casi todas las instalaciones de iluminacin proporciona luz suficiente para mover al menos el sistema visual en el estado mespica . Ms iluminacin interior asegura el sistema visual est funcionando en laEstado fotpica . La prctica actual en iluminacin exterior asegura que el sistema visual funciona cerca de la frontera de los estados fotpicas y mespicas .

Las sensibilidades espectrales del sistema visual en el fotpica y escotpica estados han sido definidos por la Commission Internationale de l' clairage ( CIE) . La figura 3-10 muestra los Observadores estndar CIE fotpica y escotpica estndar . Estas dos funciones rendimiento luminoso se utilizan en la definicin fundamental de la luz, para convertir de cantidades radiomtricas para cantidades fotomtricas ( vase el Captulo 1 , Luz y ptica ) . El estado mespica ha sido ampliamente estudiado , pero no se ha definido oficialmente por la CIE , en parte debido a problemas con la aditividad . Problemas con aditividad son de esperar para cualquier sistema basado en el brillo debido a la percepcin de brillo utiliza el canal parvocelular , que combina tantorespuestas acromticos y cromticas de una manera compleja . Recientemente, se ha propuesto un enfoque alternativo para la fotometra mespica , basado en mediciones de tiempo de reaccin .

Debido a que la visin escotpica es irrelevante y el estado mespica oficialmente no se ha definido , prcticamente todas las cantidades fotomtricas utilizadas en la prctica de iluminacin se miden utilizando el estndar CIE fotpica Observer, incluso para la iluminacin exterior en el que el sistema visual puede estar operando en el estado mespica . Debe tenerse en cuenta que el uso de la CIE fotpica observador puede dar discrepancias entre las cantidades fotomtricos medidos en un espacio y la percepcin de brillo en el espacio . El estndar CIE fotpica observador se basa en las cantidades relativas de potencia en cada longitud de onda requerida para producir una respuesta de brillo criterio en un campo foveal 2 de vista . Se trata de un medio de respuesta derivada de varios experimental diferentetcnicas , incluyendo las tcnicas que utilizan los juicios de brillo directos que implican el canal parvocelular y tcnicas se basan en la percepcin del parpadeo la participacin de los Estudios channel.8 magnocelulares han demostrado que , incluso con el sistema visual que opera en el estado fotpica , la Norma CIE fotpica Observador ligeramente subestima la influencia de la regin de longitud de onda corta del espectro visible en el brillo , incluso para un campo de visin 2 ; 28 y la subestimacin es mayor para un campo de visin , 8 10 , porque este campo ms grande se extiende ms all de la mcula ltea . Esta discrepancia entre las cantidades fotomtricas y la percepcin de brillo es ligero para fuentes de luz con un contenido espectral distribuidos en todo el espectro visible. Sin embargo, cuando se comparan fuentes de luz con un contenido espectral muy discreta , las limitaciones de la Norma CIE fotpica observador puede llegar a ser importante . Esto es particularmente cierto para las luces de seales de color , donde el brillo de la luz es lo que importa.Diferencias Individuales

Aunque los sistemas visuales de todas las personas tienen la misma estructura bsica, como en la mayora de los seres vivos, hay diferencias individuales. Por ejemplo, la Figura 3-15 muestra una amplia variacin en la eficacia luminosa de 52 individuals.Many de estas diferencias se ignoran cuando se considera la iluminacin para su uso por el pblico en general, pero algunos son lo suficientemente grandes y sus efectos tan predecible que deben tomarse en cuenta en algunas aplicaciones de iluminacin. Esto es especialmente cierto cuando la iluminacin para los ancianos y deficientes visuales, como se ver ms adelante (ver "El envejecimiento y la deficiencia visual").

Figura 3-15. El rango de valores de la eficiencia luminosa de 52 observadores.

Problemas de enfoque. Como se discuti anteriormente en "Componentes ocular," el ojo ajusta su potencia ptica para enfocar objetos a diferentes distancias en la retina. Esto es posible para una amplia gama de distancias cuando hay una coincidencia entre la potencia ptica combinada de la crnea y la lente y las dimensiones del ojo. Sin embargo, cuando hay un desajuste entre la potencia ptica y la distancia entre el objetivo y la retina, una imagen ntida no se puede formar en la retina. Esta imagen retiniana borrosa se llama un error de refraccin. Hay varias formas diferentes de defectos de refraccin. Ellos son:

1. Miopa. La potencia ptica es mayor de lo necesario lo que los objetos a una distancia se centran delante de la retina (Figura 3-16a). 2. Hipermetropa. La potencia ptica es menos de lo necesario lo que los objetos a una distancia se centran detrs de la retina (Figura 3-16b). 3. Astigmatismo. La potencia ptica no es igual en todos los planos lo que los objetos se centran en frente, detrs y en la retina de los diferentes planos (figura 3-16c). 4. Presbicia. El ajuste de la potencia ptica es limitada. Por lo general, los objetos cercanos se enfocan detrs de la retina (Figura 3-16d).

Figura 3-16. La relacin entre la imagen de un objeto de punto y la retina en los errores de refraccin comunes. (a) En la miopa, la imagen se forma delante de la retina. (b) En la hipermetropa, la imagen se forma detrs de la retina. (c) En el astigmatismo, mltiples focos se forman debido a diferentes potencias pticas que ocurren en los diferentes meridianos del ojo. (d) En la presbicia, el alojamiento est suficientemente limitado que los objetos cercanos se enfocan detrs de la retina.

La mayora de estos errores refractivos pueden corregirse mediante el uso de gafas o lentes de contacto, aunque incluso cuando el ojo est perfectamente corregido los errores de refraccin, una mancha residual puede permanecer debido a aberraciones esfricas y cromticas.

1. Aberracin esfrica. Los rayos de luz que penetran a travs de la periferia de la crnea se refractan ms de los que entran a travs de las zonas centrales (Figura 3-17). As, la luz en la imagen de la retina est parcialmente redistribuido sobre un rea de la retina ms grande que sera el caso en un sistema libre de aberraciones. La cantidad y el tipo de aberracin esfrica vara con el estado del alojamiento (Figura 3-18). 2. Aberracin cromtica. Longitudes de onda ms cortas se refractan ms de las longitudes de onda ms largas (Figura 3-19). Al igual que en la aberracin esfrica, los resultados de los diferentes focos causa desenfoque (Figura 3-20).

Figura 3-17. La aberracin esfrica: los rayos marginales (F'm) se centran en la parte delantera de los rayos que entran en el ojo, cerca del centro de la pupila (F'p).

Estas aberraciones (y otros) son principalmente de inters terico. Ellos son parcialmente compensados por el procesamiento de la imagen del sistema visual y por lo general se pueden despreciar en el diseo de iluminacin prctica. Podrn, sin embargo, ser importantes en ciertas aplicaciones especializadas, tales como trabajo en la reduccin de iluminancias donde el tamao de la pupila puede ser grande.

Anormal color de la visin. Aproximadamente el 8% de los varones y el 0,2% de las mujeres tienen algn tipo de alteracin de la visin del color. Visin anormal se debe a fotopigmentos fotorreceptoras anormales. La razn de la preponderancia de machos es que visin anormal del color se debe a una diferencia gentica en el cromosoma X. Los hombres slo tienen un cromosoma X, pero las hembras tienen dos, y para una mujer tener visin anormal del color, ambos cromosomas X deben tener el mismo gen anormal.

Figura 3-18. La aberracin esfrica: la cantidad de aberracin esfrica (en dioptras, D) est en el eje horizontal (positivo cuando undercorrected) y la distancia desde el eje acromtico es en el eje vertical. La lnea continua corresponde al ojo no acomodado; la lnea discontinua corresponde a 1,5 alojamiento D; la lnea de puntos corresponde a 3,0 alojamiento D.

Figura 3-21 tabula los diferentes tipos de trastornos de la visin de color, sus causas y su prevalencia. Para la mayora de las actividades, la visin anormal de color causa pocos problemas, ya sea porque la identificacin exacta de los colores no es necesaria o porque hay otros indicios de que la informacin necesaria se puede obtener (por ejemplo, la ubicacin relativa de las seales de trfico). La visin del color anormal se convierte en un problema cuando el color es el nico medio o dominantes utilizados para identificar objetos, por ejemplo, en algunas formas de cableado elctrico. Las personas con trastornos de la visin de color tienen dificultad con este tipo de actividades.

Figura 3-19. La aberracin cromtica: la potencia ptica necesaria para corregir el enfoque del ojo por las diferencias en la refraccin en diferentes longitudes de onda (correccin cero se fija arbitrariamente a 589 nm).

Figura 3-20. La aberracin cromtica , porque el ndice del ojo de refraccin es mayor para las longitudes de onda ms cortas que para las longitudes de onda ms largas , el ojo enfoca las longitudes de onda cortas ( F'B ) delante de longitudes de onda largas ( F'R ) .

Cuando se utilizan colores auto-luminosos en forma de seales , luces de colores deben limitarse a las que se puede distinguir por las personas con las formas ms comunes de anomalas color. El CIE ha reas en el diagrama de cromaticidad CIE 1931 dentro de la cual , las luces de seales verdes , amarillas, azules , rojas y blancas mienta recomendado recientemente ( ver Figura 26-17 en el captulo 26 ) . Estas reas estn diseadas de forma que la luz roja se nombra como el rojo y el verde como verde, incluso por dicrmatas , que han perdido o bien un pigmento fotorreceptor larga o media longitud de onda. Cabe sealar que para las personas con la forma ms comn de la visin del color anormal , los tricrmatas anmalos , la capacidad de discriminar colores muestra diferencias amplia individuales . Algunos tricrmatas anmalos son apenas distinguibles para las personas con visin normal , mientras que otros se asemejan a dicrmatas en su capacidad para discriminar colores.

Figura 3-21. La Clasificacin, caractersticas, y la prevalencia de la defectuosa Color Visin

Envejecimiento. Como las edades del sistema visual, una serie de cambios en su estructura y capacidades ocurrir. Por lo general, el primer cambio evidente es la prdida de la vivienda. Funcin acomodativa disminuye rpidamente con la edad, de modo que para los 45 aos la mayora de la gente ya no puede enfocar a distancias cercanas a la de trabajo (aproximadamente 40 cm) y pueden necesitar ayuda ptica. Esto se conoce como presbicia. A los 60 aos, hay muy poca capacidad acomodativa que queda en la mayor parte de la poblacin (Figura 3-22), lo que resulta en un sistema ptico fijo-foco. Esta falta de capacidad de enfoque es compensado en cierta medida por los alumnos fisiolgicamente ms pequeos en los ancianos (senil miosis) debido a que estos aumentan la profundidad de campo del ojo. Sin embargo, los alumnos ms pequeos, a su vez aumentan el requerimiento de luminancia tarea de mantener la misma iluminancia retiniana como cuando los alumnos eran ms grandes.

Figura 3.22. La disminucin en la amplitud de la acomodacin con la edad .

Mientras que el aumento de la rigidez de la lente , as como muchas otras formas de enfocar dificultad, se puede compensar mediante el ajuste de la potencia ptica del sistema ptico del ojo con las gafas y lentes de contacto, los otros cambios que se producen en el ojo no puede . Como las edades del sistema visual , la cantidad de luz que llega a la retina se reduce , ms de la luz que entra al ojo se dispersa , y el espectro de la luz que llega a la retina se ve alterada por la absorcin preferencial de las cortas longitudes de onda visibles . La velocidad a la que se producen estos cambios se acelera despus de 60 aos de edad . Adems de estos cambios en las caractersticas pticas del ojo , el deterioro de los componentes neurolgicos del sistema visual tambin se produce en la vida ms tarde . la consecuencias de estos cambios con la edad se reducen la agudeza visual , disminucin de la sensibilidad al contraste , la reduccin de la discriminacin de color , aumento del tiempo necesario para adaptarse a los grandes y repentinos cambios de luminancia , y mayor sensibilidad al deslumbramiento.La iluminacin puede ser utilizado para compensar parcialmente estos cambios. En concreto, en un amplio estudio de campo a largo plazo, la calidad de vida de las personas mayores ha demostrado ser mejorado mediante el aumento de la calidad de su lighting.34 Esto plantea la cuestin de cmo mejorar la calidad de la iluminacin para los ancianos. Basta con proporcionar ms luz podra no ser suficiente . La luz debe ser proporcionada de manera que tanto la discapacidad y la deslumbramiento molesto se controlan y se evitan reflexiones de velo. Cuando las personas de edad avanzada es probable que se mueve de un rea con buena iluminacin para un rea oscura , como un supermercado a un aparcamiento , una zona de transicin con una reduccin gradual de la iluminacin es deseable. Esta zona de transicin permite a su sistema visual ms tiempo para hacer los cambios necesarios en la adaptacin.

Vista parcial . Vista parcial es un estado de la visin que tenga lugar entre la visin normal y la ceguera total. Mientras que algunas personas nacen con deficiencia visual , la mayora de las personas con deficiencia visual son mayores. Entre los deficientes visuales , el 20% se hizo con deficiencia visual entre el nacimiento y los 40 aos , 21 % entre 41 y 60 aos y 59 % despus de 60 aos de edad. Las encuestas realizadas en los Estados Unidos y el Reino Unido sugieren que la proporcin de la poblacin total que son clasificados como deficientes visuales se encuentran en el rango de 0,5 a 1%.Las tres causas ms comunes de la deficiencia visual son la catarata, degeneracin macular y glaucoma. Estas causas involucrar a diferentes partes del ojo y tienen diferentes implicaciones para cmo la iluminacin puede ser utilizado para ayudar a las personas con deficiencia visual.

1. Catarata. Esta es una opacidad en el desarrollo de la lente. El efecto de la catarata consiste en absorber y dispersar ms de la luz que pasa a travs del objetivo. Este aumento de la absorcin y la dispersin se producen en los resultados de la lente en disminucin de la agudeza visual y la reduccin de la sensibilidad al contraste en todo el campo visual debido a que la luz dispersada se degrada el contraste de la imagen de la retina. Esto se conoce como deslumbramiento perturbador, que ocurre cuando la luz se dispersa en el ojo. La medida en que ms luz puede ayudar a una persona con cataratas depende del equilibrio entre la absorcin y la dispersin. Ms luz ayudar a superar el aumento de la absorcin, pero si la dispersin es alta, con el consiguiente deterioro en el contraste de luminancia de la imagen retiniana reducir las capacidades visuales. El uso de los fondos oscuros contra el que los objetos se pueden ver tambin ayudar.

2. La degeneracin macular . Esto ocurre cuando los fotorreceptores maculares y neuronas dejen de funcionar debido a una hemorragia o atrofia . La fvea est en el centro de la mcula ltea , y cualquier prdida de la visin implica una reduccin grave de la agudeza visual , visin de color , y la sensibilidad al contraste en las frecuencias espaciales altas . Tpicamente , estos cambios hacen que la lectura difcil, si no imposible . Sin embargo , la visin perifrica no se ve afectada de manera letreros de orientacin es sin cambios . Proporcionar ms luz , por lo general a travs de una luz de trabajo , ayudar a las personas en la etapa temprana de la degeneracin maculara leer, a pesar de que el deterioro avanza, ms luz es menos eficaz . El aumento del tamao visual de la imagen de la retina por aumento o por cada vez ms cerca es til en todas las etapas , porque esto puede aumentar el tamao de la imagen de la retina suficiente para llegar a partes de la retina ms all de la mcula .

3. El glaucoma . El glaucoma es debido a un aumento en la presin intraocular que daa la retina y el nervio ptico anterior . El glaucoma se muestra por un estrechamiento progresivo del campo visual , que contina hasta la ceguera completa se produce o se reduce la presin intraocular . Como se desarrolla el glaucoma , adems de una reduccin en el tamao del campo visual , mala visin nocturna , ralentizado adaptacin transitoria , y aumento de la sensibilidad al deslumbramiento se produce , debido a la destruccin de los fotorreceptores y de las neuronas perifricas . Sin embargo , la resolucin de detalle visto en el eje es afectado hasta la fase final . Iluminacin tiene un valor limitado en ayudar a las personas en las primeras etapas del glaucoma, debido a que se ha producido el dao , la retina se ha destruido . Sin embargo , se debe considerar la posibilidad de proporcionar suficiente luz para la iluminacin exterior durante la noche para permitir que la fvea para operar . Dicha iluminacin ser til slo si se controla el deslumbramiento.

Si bien los beneficios de la luz adicional dependen de la causa especfica de la vista parcial , hay un enfoque que es generalmente til para todos aquellos con visin parcial . Este enfoque es simplificar el entorno visual y hacer que sus detalles sobresalientes ms visible. Detalles se pueden hacer ms visible mediante el aumento de su tamao , la luminancia diferencia de contraste y color. Como ejemplo , consideremos el problema de cmo establecer una mesa de modo que una persona con deficiencia visual puede comer con confianza. La placa de la celebracin de la comida y los cubiertos asociado puede hacerse ms visible mediante el uso de un mantel que contrasta , por ejemplo , un mantel oscuro con una placa blanca y cubiertos.La comida en el plato puede ser ms fcil de identificar por el uso de una placa de overlarge de manera que los productos alimenticios individuales se pueden separar el uno del otro . Toda la escena se puede simplificar mediante el uso de colores slidos en lugar de patrones. Este mismo enfoque de la simplificacin y una mayor visibilidad de la informacin ms destacada se puede aplicar a habitaciones enteras , por ejemplo , por pintura de un marco de la puerta en un color que contraste con la puerta de manera que la puerta se identifica fcilmente . Asesoramiento en el diseo de iluminacin de la visin parcial se da en el informe tcnico CIE 123.

Figura 3-23. Una frecuencia de la funcin de ver. A medida que aumenta el contraste de luminancia (vase la Ecuacin 3-6), el nmero de veces que se ve correctamente en relacin con el nmero de veces que se presenta aumenta a un mximo de 100%.UMBRAL DE RENDIMIENTO VISUAL

Las mediciones de rendimiento visual umbral se refieren a los lmites de las capacidades del sistema visual. Como un ejemplo de un umbral , considerar la medicin de la diferencia mnima en luminancia que puede ser detectada entre una regin y una envolvente de otro modo uniforme . Esta funcin ha sido estudiado con gran detalle y se ha utilizado para relacionar la probabilidad de detectar un objeto de prueba pequeo disco sobre un fondo uniforme para el contraste de luminancia del disco y la luminancia de la de fondo ( figura 3-23 ) . A medida que se eleva el contraste de luminancia del disco , la probabilidad de aumentos de visibilidad hasta que, en un cierto contraste , se puede detectar 100 % del tiempo . El contraste de luminancia en la que el objeto se puede detectar 50 % de las veces se denomina convencionalmente el contraste de luminancia umbral.

Mediciones de rendimiento visual de umbral se pueden hacer para la capacidad de resolver detalle, para detectar diferencias de luminancia y diferencia de color, y para ver los cambios temporales en luminancia. Todas estas mediciones de umbral dependen en gran medida de las caractersticas de la iluminacin, la tarea, y el sistema visual del observador. Entre las variables que han demostrado ser importantes son: La iluminacin de la retina a la que el sistema visual est adaptado. Contenido espectral de la fuente. Distribucin de la luz alrededor de la meta. Tamao visual de destino (en unidades de ngulo o de ngulo slido). Tamao visual de fondo (en unidades de ngulo o ngulo slido). Luminancia del blanco. Luminancia de los antecedentes inmediatos. Contraste de luminancia de la meta. Color de la meta. Color del fondo. La diferencia de color entre el blanco y el fondo. Duracin de la exposicin. Caractersticas frecuencia temporal. Ubicacin de la meta relativa a la lnea de visin. El movimiento del objetivo en el campo de vista. Calidad de la imagen retiniana, segn lo determinado por el estado de la vivienda, tamao de la pupila, la dispersin de luz y lente de fluorescencia.

Adems, tales factores cognitivos como la atencin, la expectativa, y la habituacin afectan la medicin del umbral de detectabilidad y reconocimiento de objetivos.

El practicante puede controlar variables tales como la iluminancia, el espectro de la luz, y la distribucin de la luz. Estas variables son a veces importante, de por s, y pueden afectar a otros factores importantes tales como el contraste de luminancia de destino y el contraste de color. De vez en cuando, el practicante puede influir en variables tales como el tamao de tareas de destino y duracin de la exposicin. Amplios detalles de la realizacin umbral del sistema visual se dan en la Referencia 40.

Algunas definiciones

Iluminancia retiniana. Para un individuo determinado mirando una escena dada, la iluminancia en la escena rige las luminancias de las superficies y de ah la iluminancia retiniana. Luminancias en el espacio objeto pueden estar relacionados con la iluminacin de la retina por la siguiente funcin:

donde

Er = iluminancia retiniana en lm/m2, = transmitancia ocular, = desplazamiento angular de superficie a partir de la lnea de visin, k = constante cuyo valor es 15, et = cantidad de luz que entra al ojo en trolands, y se calcula.

donde

L = luminancia superficial en cd/m2, p = rea de la pupila en mm2.

Cabe sealar que la cantidad de luz que entra en el ojo, y, medido en trolands, se hace referencia a la iluminacin como la retina a menudo. Esto es engaoso, ya que no tiene en cuenta la transmisin de los medios oculares y por lo tanto no representa la densidad de flujo luminoso en la retina.

Visual Size. Para un objetivo para ser visto, que tiene que ser ms grande que un tamao mnimo. El tamao correspondiente de un destino es una medida angular y depende de las dimensiones fsicas, d, del objeto en s; el ngulo de inclinacin, , del objetivo de normal a la lnea de visin; y la distancia del espectador, l. El tamao puede ser medido en un plano de dos dimensiones como un ngulo visual o en un volumen en tres dimensiones que un ngulo slido, como se muestra en las figuras 3-24a y 24b-3, respectivamente.

ngulo visual de un objeto puede ser aproximada por la siguiente ecuacin:

Para ngulos pequeos, este se puede simplificar a:

ngulo slido viene dada por la siguiente ecuacin:

La eleccin entre el ngulo visual y ngulo slido como una medida de tamao visual se determina en gran parte por la simetra del objeto. Cuando el objeto es radialmente simtrico tal como un disco, o simtrica en una dimensin tal como una rejilla, a continuacin, el ngulo visual es todo lo que se requiere. Donde no hay simetra en el objeto, como una letra C, el ngulo slido es una mejor medida del tamao visual. Muchas veces, el ngulo visual o ngulo slido sern pequeas. En esta situacin, tamao visual se mide en minutos de arco (60 minutos es igual a 1 grado) y el ngulo slido se mide en microsteradians.

Figura 3-24. Dimensiones requeridos para el clculo de (a) ngulo visual y (b) de ngulo slido.

Luminancia y contraste de luminancia. Dado que el objetivo est por encima del mnimo, ser visible slo si difiere de su antecedente inmediato en luminancia o color. Si se diferencia en luminancia desde el antecedente inmediato, el objetivo tiene un contraste de luminancia. Contraste de luminancia se define de varias maneras:

donde

Lt = luminancia del blanco, Lb = luminancia del fondo.

Esta ecuacin da lugar a contrastes de luminancia que oscilan entre 0 y 1 para objetivos que sean ms oscuros que sus antecedentes, y entre 0 y el infinito para los objetivos que son ms brillantes que sus orgenes. Esta ecuacin es la ms utilizada en el primer caso, donde el fondo es ms brillante que el objetivo (por ejemplo, el texto impreso).

donde

Lg = mayor luminancia, Ll = menor luminancia.

Esta ecuacin da lugar a contrastes entre 0 y 1 para todos los objetos, ya sea ms brillante o ms oscuro que sus orgenes. Es especialmente aplicable en una situacin como un modelo bipartito en el que ninguno de los mbitos en los dos lados de la frontera se pueden identificar como destino u origen.

donde

L mx = luminancia mxima ,L min = luminancia mnima .

La cantidad definida por esta ecuacin es a menudo llamado contraste , o el contraste de Michelson , pero se llama generalmente y ms adecuadamente de modulacin . Se da un valor entre 0 y 1 para todos los objetos . Se aplica a los patrones peridicos , tales como rejillas , que tienen un mximo y un mnimo en cada ciclo.

Puesto que existen varias definiciones diferentes de contraste de luminancia y definiciones diferentes tienen diferentes rangos de valores posibles , es importante saber qu definicin se utiliza cuando no se especifica el contraste de un objetivo.

Cuando un blanco y su fondo son ambos reflectores difusos , el contraste de luminancia no se ve afectada por el cambio de la iluminacin , por lo que el contraste de luminancia se puede calcular a partir de las reflectancias . Sin embargo , si el objeto o el fondo son reflectores direccionales , de luminancia debe ser utilizado para calcular el contraste.

Cabe sealar que para el clculo de contraste de luminancia , no importa cmo se logra la luminancia . No hace ninguna diferencia si la luminancia es producido por la reflexin de una superficie, como por ejemplo la impresin ; desde una fuente de luz propia , tal como una pantalla VDT ; o por alguna combinacin , tal como una pantalla en una pantalla VDT con una imagen reflejada superpuesta .Diferencia de Color. Objetivos visuales que son ms grandes que el tamao mnimo, pero que tienen la misma luminancia como antecedente inmediato, es decir, el contraste de luminancia cero, todava se pueden discernir las diferencias de color. La diferencia de color se puede calcular como una distancia entre los colores del objeto y el medio inmediatamente utilizando el CIELAB o los espacios de color CIELUV descritos en el Captulo 4, color, u otro espacio de color aproximadamente uniforme. Cabe sealar que una dimensin de estos espacios de color es de luminancia, por lo que una diferencia expresada a travs de estos espacios de color incluye tanto de luminancia y diferencia de color. Para medir slo las diferencias de color, la separacin del color del objeto y su inmediata fondo en un plano de ligereza constante en los CIELAB o de color CIELUV espacios o el bidimensional CIE 1976 u ', v' diagrama se puede utilizar.

Resolucin espacial

Sumacin espacial. En completa oscuridad, la menor cantidad de luz que puede ser detectada vara inversamente con el rea sobre la cual se produce la luz. En otras palabras, el nmero total de fotones recibidos por unidad de tiempo, para la deteccin, es constante. Esta relacin, que se conoce como la Ley de Ricco, toma la forma:

donde

I = umbral de flujo luminoso , medido en fotones por unidad de rea por unidad de tiempo ,A = rea de destino.

Sumacin espacial es relevante slo para blancos muy pequeos. Por encima de un cierto tamao, sumacin espacial deja para que nuevos aumentos de tamao no hacen ninguna diferencia en la menor cantidad de luz que puede ser detectado . Este tamao crtico vara con la localizacin en la retina . Para la visin foveal , es de aproximadamente 6 minutos de arco , lo que aumentaa aproximadamente 0,5 para un objetivo del 5 fuera del eje , y 2,0 para un objetivo de 35 fuera del eje .

Agudeza Visual . La palabra " agudeza " se utiliza para describir la capacidad de resolver detalles finos . Varios tipos diferentes de agudeza se reconocen .

1 . Resolucin de la agudeza . La capacidad de detectar que hay dos estmulos , en lugar de uno , en el campo visual . Se mide en trminos de la separacin angular mnima entre dos estmulos que todava puede ser visto como algo separado , como dos estrellas de la noche. Por lo general , la resolucin de la agudeza es del orden de 1 minuto de arco.2 . Agudeza reconocimiento . La capacidad para identificar correctamente un objetivo visual , como en la diferenciacin entre una G y una C. pruebas de la agudeza visual realizado usando letras , como se hace clnicamente , es una forma de prueba de la agudeza reconocimiento . Por lo general , la agudeza reconocimiento es del orden de minutos de arco.3 . La agudeza de Vernier . La capacidad de identificar una desalineacin entre dos lneas . Vernier agudeza es tpicamente del orden de segundos de arco.

Varios ejemplos de objetos de prueba de agudeza se muestran en la figura 3-25 . Rejillas , cartas, y los anillos de Landolt han sido utilizados como objetos de prueba de agudeza .

Al igual que con muchas otras tareas de umbral , la agudeza visual vara con la iluminancia , el tamao del campo de fondo , duracin de la exposicin y el movimiento objetivo. Tambin vara con contraste de luminancia , sino por la agudeza convencin se mide slo en alto contraste de luminancia . En general , la agudeza es mejor cuando el objetivo cae en la fvea (Figura 3-26 ) y mejora a medida que aumenta la retina de iluminancia , porque el aumento de la iluminancia retiniana disminuye el tamao del campo receptivo. En cuanto al tamao del campo de fondo , Lythgoe41 ha demostrado que la agudeza sigue mejorando con la luminancia de fondo , siempre y cuando el fondo es grande ; cuando el campo de fondo es pequea , hay una luminancia ptima para la agudeza visual , por encima del cual la disminucin de la agudeza ( figura 3-27 ) .

La agudeza visual tambin aumenta a medida que aumenta la duracin de la exposicin , hasta aproximadamente 500 ms , despus de lo cual no se produce una mejora adicional (Figura 3-28 ) . Objetivo movimiento puede limitar la duracin de la exposicin y la capacidad de mantener la imagen de la retina en la fvea . Como era de esperar , el aumento de velocidad objetivo tiende a reducir la agudeza visual ( figura 3-29 ) . La nica condicin bajo la cual la fvea deja de tener la mejor agudeza visual es la visin escotpica . En esta condicin, la fvea est inactivo y la mejor agudeza visual se encuentra a pocos grados de la lnea de visin.

Figura 3-25. Prueba usada comnmente objetos para determinar los lmites resolucin y la agudeza visual. El tamao crtico est representada por la dimensin d.

Figura 3-26. Resolucin mnima en minutos de arco, como una funcin de separacin angular de la fvea. Se utilizaron tres objetivos diferentes: los anillos de Landolt a una luminancia de fondo de 2,45 cd/m2 (crculos abiertos); Anillos de Landolt en un fondo de luminancia de 245 cd/m2 (crculos rellenos); rejillas de onda sinusoidal a una luminancia de fondo de 1.118 cd/m2 (cuadrados rellenos).

Figura 3-27. Efecto de la luminancia de fondo sobre la agudeza visual. Los objetivos son los anillos de Landolt en un campo de fondo de medicin 0,85 por 1.7 . Cuando la luminancia de campo de sonido envolvente (S) es igual a la luminancia de la objetivo de fondo (B) de la agudeza visual sigue mejorando a medida que aumenta la luminancia de fondo.

Figura 3-28. Resolucin espacial mnima en minutos de arco representa frente target duracin de la exposicin. Resolucin mejora a medida que aumenta la duracin de la exposicin de hasta aproximadamente 500 ms. Duraciones de exposicin ms largos no afectan a la resolucin mnima.

Figura 3-29 . Resolucin espacial mnima en minutos de arco representa frente a la velocidad angular del objetivo y observador del movimiento.

Umbral de contraste

El sistema visual da prcticamente ninguna informacin til cuando la retina se ilumina de manera uniforme , sino que est altamente especializado para recopilar informacin sobre los bordes luminosos y los gradientes en el campo visual.La capacidad para detectar un blanco contra un fondo puede ser cuantificada por su contraste umbral . Por convencin , el contraste umbral es el contraste de luminancia de la diana que puede ser detectado en 50 % de las ocasiones que se presenta ( figura 3-23 ) . Muchos factores afectan el contraste umbral. Entre los ms importantes son el tamao del objetivo y la iluminancia . La figura 3-30 muestra el cambio en el umbral de contraste para un disco de arco 4 min visualizado por 200 ms graficados contra luminancia de adaptacin , para las personas de dos grupos de edad diferentes . Se muestra que a medida que aumenta la adaptacin de luminancia , el umbral de contraste disminuye , rpidamente al principio y despus ms lentamente . Objetivos de diferentes tamaos expuestas durante tiempos diferentes dan diferentes valores absolutos de umbral de contraste , pero todas siguen la misma tendencia .Contraste Funcin de Sensibilidad

La agudeza visual y el contraste umbral definen por separado dos aspectos de un objetivo que define su visibilidad. La agudeza visual se establece el tamao mnimo para un objetivo a ser visto y el contraste umbral establece el contraste de luminancia mnimo que se requiere para un objetivo de un tamao determinado para ser visto. La funcin de sensibilidad al contraste combina estas dos medidas, mostrando el contraste mnimo necesario para los objetivos de diferentes tamaos para ser visto. Especficamente, la funcin de la sensibilidad al contraste es un grfico de la sensibilidad al contraste frente a la frecuencia espacial (figura 3-31). Generalmente se basa en datos recogidos de los objetivos de rejilla de diferente frecuencia espacial. La frecuencia espacial es el recproco del ngulo visual de un periodo de la rejilla y se mide en ciclos / grado. La sensibilidad de contraste para una frecuencia espacial dada es el recproco de la contraste de luminancia de la rejilla en el umbral. Objetivos que tienen una frecuencia espacial y la sensibilidad al contraste de manera que quedan por encima de la funcin de sensibilidad al contraste son invisibles (es decir, se pueden detectar en menos del 50% de las ocasiones que se presentan) y los que estn por debajo de la funcin de sensibilidad al contraste son visibles (por ejemplo, puede ser detectada en ms de 50% de ocasiones presentados). Para los objetivos de complejos que contienen muchas frecuencias espaciales diferentes, la funcin de sensibilidad de contraste se puede utilizar para determinar si y cmo el objetivo aparecer dividindola en sus componentes de frecuencia espacial. El objetivo ser visible slo si al menos uno espacial componente de frecuencia tiene una sensibilidad de contraste menos de la funcin de sensibilidad de contraste. Exactamente cmo aparecer la meta depender de la ponderacin dada a cada uno de sus componentes de frecuencia espacial de la funcin de sensibilidad al contraste.

Figura 3-30. Datos de contraste umbral para un grupo de 60 - a los nios de 70 aos (x) en comparacin con la curva de umbral de contraste para un grupo de 20 - a los nios de 30 aos (lnea continua), como una funcin de la luminancia. La curva de trazos es la misma que la curva de trazo continuo, pero desplazada hacia arriba por un factor de 2,51. Umbral de contraste se calcul de acuerdo con la Ecuacin 3-6.

Figura 3-31 . La funcin espacial contraste sensibilidad para la visin foveal , en diferentes luminancias de destino .

Hay muchos factores que afectan a la funcin de sensibilidad al contraste. Entre las ms importantes son la luminancia de adaptacin , la ubicacin en el campo visual , y el nmero de ciclos del estmulo . La figura 3-31 muestra la variacin de la funcin de sensibilidad de contraste de luminancia con la adaptacin . Como la luminancia de adaptacin cambia el estado de funcionamiento del sistema visual de escotpica a fotpica , la sensibilidad al contraste aumenta para todos frecuencias espaciales ; la frecuencia espacial a la que la sensibilidad al contraste mximo se produce aumentos , y la frecuencia espacial ms alta que puede ser detectado aumentos .En cuanto al efecto de la ubicacin en el campo visual , sensibilidad al contraste se reduce en todas las frecuencias espaciales con el aumento de la excentricidad , pero el decremento es mayor para frecuencias espaciales altas . Ms detalles de los cambios en las funciones de sensibilidad al contraste con diferente iluminacin y las condiciones visuales y ejemplos de suuso de diagnstico se puede encontrar en la Referencia 40.Resolucin temporal

As como el sistema visual responde a las variaciones de luminancia en el espacio, sino que tambin responde a las variaciones de luminancia en el tiempo.

Suma temporal. Por breves destellos individuales de luz (menos de 100 ms), cualquier combinacin de luminancia (L) y la duracin del flash (t) con el mismo producto produce la misma percepcin. Esta caracterstica se conoce como ley de Bloch:

Por breves destellos individuales de la luz ms de aproximadamente 100 a 200 ms, la percepcin de que el flash es solamente una funcin de la luminancia del estmulo (Figura 3-32).

Flicker. Como un estmulo intermitente repetitiva aumenta en frecuencia , que finalmente alcanza un punto en el que se percibe como constante en lugar de como intermitente ; esta es la frecuencia crtica ( o la frecuencia crtica de fusin , CFF ) . La frecuencia a la que se produce la fusin vara con el tamao de estmulo , la forma , la ubicacin de la retina , luminancia de adaptacin, y la profundidad de modulacin. La figura 3-33 muestra la relacin de la CFF a la luminancia de adaptacin para los objetos de prueba fijado centralmente de diferentes tamaos . El CFF rara vez supera los 60 Hz , incluso para una gran rea visual con el 100 % de modulacin , visto en una alta luminancia de adaptacin. Esto es tan as , porque todas las fuentes de luz que operan a partir de un suministro elctrico de corriente alterna muestran algunas fluctuaciones en la produccin de luz . La frecuencia de alimentacin elctrica en Amrica del Norte es de 60 Hz, lo que significa que la frecuencia fundamental de oscilacin en la produccin de luz es de 120 Hz , aunque podra haber algn componente de 60 Hz presentes. La frecuencia fundamental de la oscilacin de salida de luz ( 120 Hz ) es dos veces la frecuencia fundamental de la alimentacin elctrica ( 60 Hz ) a causa de las mitades positivos y negativos del ciclo de CA.

Figura 3-32. Nmero total de los cuantos para ver un destello de luz en funcin de la duracin del flash.

Figura 3-33. Frecuencia crtica (CFF) como una funcin del rea de la fuente y la iluminacin de la retina.Otra forma de considerar los efectos combinados de la modulacin temporal y la frecuencia temporal es a travs de la funcin de transferencia de modulacin temporal ( MTF ) . Este es el equivalente en el tiempo de la funcin de sensibilidad al contraste espacial ( Figura 3-31 ) . La figura 3-34 muestra la MTF temporal para diferentes luminancias de adaptacin. El eje vertical es el recproco de modulacin temporal por ciento y el eje horizontal es la frecuencia de la fluctuacin medido en ciclos por segundo . Figura 3-34 muestra que en condiciones fotpicas ( es decir , por encima de aproximadamente 3 cd/m2 ) , el sistema visual es ms sensible a frecuencias en el rango de 10 a 30 Hz y que a medida que disminuye la luminancia de adaptacin , la sensibilidad absoluta de parpadeo disminuye , la frecuencia a laque la sensibilidad mxima se disminuye y la frecuencia ms alta que se puede detectar disminuciones . Estas funciones de transferencia de modulacin temporales , y otros para diferentes condiciones , se pueden usar para determinar la probabilidad de que una fluctuacin dada a la luz se percibe como parpadeo . Para una fluctuacin con una forma de onda compleja para ser visto como parpadeo, al menos uno de sus componentes de frecuencia debe tener una modulacin suficientemente alta para que la sensibilidad de modulacin est por debajo de la MTF temporal . El conocimiento de la respuesta temporal del sistema visual es muy til cuando se considera la deteccin de seales intermitentes y la percepcin de los signos animados.Sensibilidad a flicker difiere a travs de la retina. La fvea puede seguir las tasas de parpadeo de hasta aproximadamente 60 Hz a luminancias moderadas, pero es relativamente insensible a las modulaciones de baja frecuencia. La retina perifrica, por otro lado, puede detectar tasas de parpadeo a aproximadamente 15 Hz, pero es muy sensible a pequeas amplitudes de parpadeo. Es por eso que a menudo se detecta parpadeo en el campo perifrico, pero desaparece cuando la luz est visto directamente.

Figura 3-34. La funcin de transferencia de modulacin temporal (sensibilidad al contraste) para diferentes luminancias de adaptacin para un campo de visin de 68 .

Es ampliamente reconocido que las fluctuaciones visibles en la luz que se producen en un rea grande pueden causar molestias visuales o molestias. Recientemente, sin embargo, se han reportado reducciones en la prevalencia de dolores de cabeza cuando las lmparas fluorescentes fueron operados con balastos electrnicos de alta frecuencia, en comparacin con cuando eran operada (Am.) 50 Hz balastos magnticos convencionales, a pesar de que el parpadeo no era visible. Esto implica que el parpadeo podra tener efectos subliminales en el sistema visual. Esta hiptesis est apoyada por grabaciones electro fsicos en tales condiciones.color de la Discriminacin

El sistema visual vara en su capacidad para discriminar entre las longitudes de onda. Hay regiones de mxima discriminacin de longitud de onda en el medio del espectro visible pero la discriminacin desciende rpidamente en los extremos espectrales. Del mismo modo, la capacidad de discriminar tonalidad de blanco es la longitud de onda dependiente. Colores monocromticos de los extremos del espectro visual son ms fcilmente discriminados desde el blanco, ya que son ms saturados que los colores en el centro del espectro. La capacidad para discriminar colores nonspectral tambin est relacionada con sus cromaticidades. En general, la discriminacin de color es mejor en la fvea y disminuye hacia la periferia. Sin embargo, la discriminacin de color muy pequeos campos (20 min de arco o menos) present a la fvea es pobre porque hay muy pocos de onda corta S-conos en el centro de la fvea. Este efecto se conoce como pequea tritanopia de campo.

La capacidad de discriminar entre los colores se puede estimar en trminos de distancias en un espacio uniforme de cromaticidad 3-D (vase el Captulo 4, color). MacAdam48 produjo una serie de elipses alrededor de las coordenadas de cromaticidad de un nmero de diferentes colores (figura 3-35). Cada elipse establece el lmite en el que un determinado porcentaje de las personas son capaces de determinar que dos colores, uno con coordenadas de cromaticidad en el centro de la elipse y uno con coordenadas de cromaticidad de la elipse, son notablemente diferentes. Los detalles completos se dan en la referencia 8.

Elipses de MacAdam se determinaron en condiciones que ofrecen la mxima sensibilidad a las diferencias de color: comparacin lado a lado, el tiempo de observacin ilimitada, de visin foveal, y la operacin fotpica del sistema visual. Cambios en cualquiera de estos factores y la adicin de estmulos de distraccin o confusas se puede esperar que aumentar la diferencia en el color necesario para alcanzar umbral de discriminacin. De particular importancia es la cantidad y la distribucin de energa espectral de la luz que llega a la retina.

La iluminancia retiniana es importante porque determina el estado de funcionamiento del sistema visual. Si la iluminacin de la retina est en el rango escotpica, no hay colores pueden ser vistos y no discriminacin es posible. En el rango de mespica, los colores pueden ser vistos, pero la discriminacin de los colores es pobre, en especial para baja reflectancia colores. El umbral de discriminacin de color se reduce a medida que aumenta la retina de iluminancia. Este proceso contina hasta que se alcanza una iluminancia de la retina de aproximadamente 30 trolands, despus de lo cual hay poco cambio en la capacidad de discriminar colores. El espectro de luz es importante, ya que cambia el estmulo para el sistema visual.

RENDIMIENTO VISUAL supraumbral

Rendimiento visual Umbral se ocupa de lo que acaba de se puede ver. Rendimiento visual por encima del umbral se ocupa de las tareas que son visibles debido a sus importantes aspectos son muy superiores a los niveles de umbral. Esto plantea la pregunta de por qu las condiciones de iluminacin hacen la diferencia a la tarea de rendimiento una vez que lo que hay que ver es visible. La respuesta es que, aunque los estmulos son visibles, iluminacin influye en la velocidad y la precisin con la que la informacin visual extrado de los estmulos puede ser procesada. Al igual que el rendimiento visual umbral, el rendimiento visual por encima del umbral se rige por parmetros tales como la iluminancia de la retina, contraste tarea, tamao visual, y las caractersticas del sistema visual. Iluminancia retiniana es en gran parte determinada por la luminancia del campo visual que se ve y, por tanto, por la iluminancia en las superficies que forman ese campo.

Figura 3-35. El diagrama de cromaticidad CIE 1931 que muestra una seleccin de las elipses de MacAdam, ampliada por un factor de diez. Desde G. Salvendy, Manual de factores y la ergonoma humanos, 2 ed. Copyright 1997. Reproducido con permiso de John Wiley & Sons, Inc.

Un enfoque para el estudio del rendimiento visual por encima del umbral es examinar el desempeo de tareas para una variedad de tareas realistas que requieren visin. Se han realizado varios estudios que imitan tareas realistas para determinar cmo la iluminacin afecta al rendimiento. Este enfoque permite al experimentador para evaluar el desempeo para una tarea especfica en condiciones suprathreshold, pero es difcil generalizar los resultados con alta precisin a otras tareas, aunque sea superficialmente similares, ya que es imposible separar visual a partir de componentes no visuales de rendimiento. Un ejemplo de componentes no visuales sera el tiempo necesario para pasar la pgina en una tarea de correccin de pruebas (ver "Visual Performance, Rendimiento de tareas y Productividad" abajo para una discusin de la estructura de la tarea).

Otro enfoque fue desarrollado por Blackwell basado en sus extensas mediciones psicofsicas de contraste umbral. l desarroll varios modelos para predecir el rendimiento por encima del umbral de rendimiento umbral. Estos sistemas utilizan todos el mismo concepto que la base de la prediccin, a saber, una multiplicador sencilla derivada de la relacin entre el contraste real presentado por un objetivo para el contraste umbral en la misma luminancia de adaptacin. Este multiplicador se conoce como nivel de visibilidad. Desafortunadamente para simplicidad, se demostr ms tarde que no es posible predecir con precisin el rendimiento por encima del umbral de umbral rendimiento, ya que si los estmulos en el umbral son diferentes, el mismo nivel de visibilidad produce diferentes actuaciones suprathreshold. Adems, las complejidades introducidas por componentes no visuales y fuera del eje de trabajo no se aprecia plenamente. Como resultado, el nmero de factores que tuvo que ser introducido para hacer las predicciones se ajustan a un conjunto de datos experimentales aument dramticamente a medida que el nmero de conjuntos de datos aumenta, llevando eventualmente a la prdida de credibilidad. Como resultado, los intentos de utilizar los sistemas han sido pocos.

Ya en 1935, Weston reconoci la importancia de un estudio sistemtico, directo de la actuacin por encima del umbral utilizando variables que haban demostrado ser importante para la visin de umbral, es decir, orientar tamao y contraste de luminancia objetivo visto en diferentes luminancias de fondo. Las curvas de la figura 3-36 demuestran los efectos de iluminacin sobre la deteccin de anillos de Landolt de diferentes orientaciones y impreso en diferentes contrastes y tamaos. Se defini Performance, en estos estudios, como un marcador global basado en la velocidad y la precisin.

Figura 3-36. La media de las puntuaciones de rendimiento de Landolt cartas anillo de Weston de diferente tamao visual y contraste de luminancia para (vase la Ecuacin 3-6), representada frente a la iluminacin.

La puntuacin de rendimiento para cada individuo viene dada por la expresin

Un anlisis de work60 de Weston identificado varios defectos de diseo y anlisis, entre ellos la falta de documentacin sobre las caractersticas visuales especficas y el uso de un sistema de puntuacin que no incluy rechazos correctos, como parte de la mtrica de precisin. Datos de rendimiento de Weston se muestran en la figura 3-36 pueden proporcionar slo las tendencias generales en respuesta supraumbral pero, sobre todo, las tendencias que no pueden ser recogidas a partir del conocimiento de la visin umbral.

En general, Weston mostr que a medida que aumenta la luminancia de fondo, el rendimiento (medido en trminos de velocidad y precisin) aument rpidamente al principio pero luego se lleg a menos y menos hasta un punto en que se requeran cambios muy grandes en la luminancia de fondo para hacer cambios muy pequeos en rendimiento. Esta tendencia de los rendimientos decrecientes fue ms pronunciada en el caso de alto contraste, las metas grandes que para las de bajo contraste, metas pequeas. Tambin mostr que el rendimiento de un objetivo de bajo contraste pequea no se podra llevar a la misma altura que un objetivo de alto contraste grande simplemente aumentando la iluminacin. Ms bien, cambiar el tamao y el contraste de luminancia del objetivo a menudo tuvo un efecto mucho mayor sobre el rendimiento visual por encima del umbral de aumentar la iluminancia sobre cualquier intervalo prctico. Varios estudios sobre el rendimiento por encima del umbral han ampliado el enfoque de Weston. Todos estos estudios han producido resultados consistentes con las tendencias generales mostradas por Weston.

Modelos de On-Axis Visual Performance

Resultados de Weston ilustran la forma general de la relacin entre el tamao visual, el contraste de luminancia del objetivo, y la iluminacin de la retina. Otros investigadores han aportado modelos cuantitativos utilizando tcnicas ms precisas. Las tendencias generales de la actuacin por encima del umbral, que se muestran por Weston, no han sido contradichas por estos modelos.

Figura 3-37. Rendimiento visual relativa (RVP) representar grficamente como una funcin de contraste de tareas (vase la Ecuacin 3-7) y una iluminancia de la retina (en trolands) para varios diferentes tamaos de destino mide como ngulo slido (microsteradians).

Figura 3-38. La lectura de la velocidad en palabras / segundo traza contra nivel de visibilidad (tamao).El modelo de rendimiento visual relativa (RVP) de rendimiento visual es un modelo cuantitativo basado en un amplio conjunto de datos formado por los cambios que se producen en tiempo de reaccin para la deteccin de estmulos visuales visto por la fvea. Las condiciones referidas en el conjunto de datos representan una amplia variedad de luminancia de adaptacin, los contrastes de luminancia y tamaos visuales. Mediante el uso de tiempo de reaccin simple como una medida, este modelo trata de minimizar los componentes no visuales de la tarea. Al basar el modelo de la diferencia en el tiempo de reaccin que se produce para diferentes combinaciones de luminancia de adaptacin, el contraste de luminancia y el tamao visual, el efecto de los componentes no visuales restantes se minimiza an ms. Por lo tanto, el modelo de RVP muestra el efecto de la adaptacin de luminancia, contraste de luminancia y tamao visual en el rendimiento visual supraumbral sin diluir por componentes no visuales.

La figura 3-37 muestra la forma de la rendimiento visual relativa modelo (RVP) para cuatro tareas tamao visual diferentes, siendo cada superficie para una gama de contrastes de luminancia y iluminancia de la retina. La forma general de la superficie de rendimiento visual relativa ha sido descrito como una meseta y una escarpa. En esencia, se muestra que el sistema visual es capaz de un alto nivel de rendimiento visual a travs de una amplia gama de tamaos visuales, contrastes de luminancia, y iluminaciones de la retina (la meseta) pero en algn momento, ya sea tamao visual, el contraste de luminancia, o la iluminacin de la retina se vuelven insuficientes y visual rendimiento colapsa rpidamente (La escarpa) hacia un estado de umbral.El modelo RVP proporciona un mtodo cuantitativo para predecir los efectos del cambio de tamao de la tarea, ya sea, el contraste de luminancia o luminosidad adaptacin para el eje, el rendimiento visual por encima del umbral. Es aplicable a luminancias en el rango fotpica pero no toma en cuenta el efecto de la reduccin de la imagen de la retina calidad causada por un alojamiento limitado, ni el efecto de las diferencias de color entre el blanco y el fondo. Esto slo ser aplicable una vez que se toma una decisin en cuanto a lo que constituye el verdadero tamao crtico de la meta. El modelo RVP ha sido validado en que se ha demostrado para predecir la forma del cambio en rendimiento producido por diferentes condiciones de iluminacin, medidos en tres experimentos independientes, utilizando diferentes tareas visuales. Se puede aplicar el uso de variables de entrada que pueden todos ser medidos directamente de la tarea.El modelo RVP se basa en los datos de tiempo de reaccin para la deteccin de la presencia de un objetivo cuadrado. Este objetivo requiere la discriminacin de contraste, pero no requiere resolucin de detalle. Una tarea que requiere la resolucin de detalles est leyendo. La figura 3-38 muestra el desempeo de tareas medida como velocidad de lectura representada frente a la Nivel de visibilidad de las letras que se lee. En este caso, nivel de visibilidad se define como la relacin del tamao real para el tamao de umbral de las letras de un contraste de luminancia dado y en un conjunto de luminancia de adaptacin. La figura 3-38 muestra que la velocidad de lectura cambi poco hasta que el nivel de visibilidad se redujo por debajo de un valor de 3, pero disminuy rpidamente como el umbral de resolucin (VL = 1) fue abordado. Tambin en este caso, haba una meseta y escarpe de ejecucin de tareas. Para estos datos de la velocidad de lectura, se encontr una funcin basada en el nivel de visibilidad a ajustarse a los datos ligeramente mejor que el modelo de RVP, la mayor parte de la diferencia se produce por tamaos de impresin menor de 6 puntos, donde se podra esperar la resolucin a ser importante. A pesar de los argumentos tericos, en muchos aspectos, los resultados de estos estudios de rendimiento visual por encima del umbral y la ejecucin de tareas son ms notables por sus similitudes que sus diferencias. Todos muestran una meseta y forma escarpa. Este tiene implicaciones importantes. La existencia de una meseta de rendimiento visual implica que para una amplia gama de condiciones visuales, rendimiento visual cambia poco con los cambios en las condiciones de iluminacin. Sin embargo, el