Luminotecnia | mecanismos de visión
La visión se realiza en cuatro fases: percepción, transformación, transmisión y la interpretación.
En la percepción la luz entra en el ojo a través de los órganos transparentes (córnea, humor acuoso, cristalino y humor vítreo). En este momento se busca, se sigue y se enfoca la imagen.
En la transformación, la energía luminosa llega a la retina (mácula), donde se activan las células sensoriales (conos y bastones) que transforman la luz en impulsos nerviosos.
En la transmisión, los impulsos nerviosos creados en la retina van a través del nervio óptico hasta la corteza cerebral.
En la fase de interpretaración, el cerebro interpreta los impulsos, los reconoce, los procesa y los convierte en imágenes con sentido para nosotros.
En todo este proceso intervienen otras funciones visuales necesarias como la visión cromática o facultad del ojo para distinguir los colores gracias a los conos o la adaptación a la oscuridad gracias a los bastones.
Visión fotópica y escotópica
El concepto de luminancia se puede asociar con el de "brillo". En entornos muy brillantes, la visión fotópica se activa y los colores se perciben bien; a la sombra y en la semioscuridad, se activa la visión escotópica o mesópica.
Visión del color
La visión del color se confía a los conos que son de tres tipos, cada uno con diferente sensibilidad a las diversas longitudes de onda en el campo visible.
La percepción de los diversos colores viene dada por la estimulación de los tres tipos de conos en diferentes porcentajes, en función de la composición espectral de la radiación incidente. El estímulo máximo y contemporáneo de los tres tipos de conos da la sensación de blanco. Cuando hay defectos en uno o más de los tipos de conos, tiene el daltonismo, una anomalía en la percepción del color.
Adaptación
A medida que la distancia del objeto al ojo cambia para que la imagen siempre se reproduzca en la retina, se requiere una modificación del sistema de dioptrías, lo que da como resultado un cambio en la distancia focal. Dicha modificación se denomina adaptación.
Hay adaptaciones del sistema incluso cuando se cambian las condiciones de iluminación ambiental. La adaptación a las variaciones de luminancia consta de tres fases: una fase rápida que consiste en una reafirmación del comportamiento nervioso celular; cambiando el tamaño de la pupila; una fase más lenta después.
El ojo tiene una capacidad de adaptación bastante alta a diferentes ambientes lumínicos, lo que nos permite obtener percepciones visuales en situaciones límite.
La persistencia de la imagen en la retina
La sensación de luz no alcanza inmediatamente la intensidad máxima y, una vez apagada la fuente de luz, no sale al instante. La persistencia de las sensaciones de luz se manifiesta por el llamado fenómeno póstumo o consecutivo.
A medida que la frecuencia intermitente aumenta más allá de un cierto umbral, la luz parece continua, como si fuera emitida por una fuente estacionaria de intensidad luminosa (o luminancia) igual a la intensidad de luz promedio de la fuente intermitente. La frecuencia a la que esto ocurre se llama frecuencia de fusión crítica.
Visión estereoscópica
Debido a la distancia entre los dos ojos, no ven un objeto desde el mismo punto de vista; la superposición de imágenes en el centro cerebral determina el efecto tridimensional.
Al mirar objetos distantes, las imágenes de la retina difieren poco y la sensación de alivio se atenúa. Se deduce que la visión binocular favorece en gran medida la apreciación de las distancias.
Rendimiento visual
El CIE (Pub. No. 19 / 2.1, 1981) define el rendimiento visual como "la velocidad y precisión con la que se realiza una tarea visual dada" y proporciona métodos para cuantificar ese parámetro de acuerdo con algunas variables. Las cantidades más importantes que entran en juego al evaluar el rendimiento visual son:
- agudeza visual.
- el contraste de luminancia.
- el umbral diferencial de luminancia.
- la velocidad de la percepción.
- agudeza dimensional.
Agudeza visual
La agudeza visual es la inversa del valor del ángulo más pequeño (expresado en minutos de arco) bajo el cual el ojo puede percibir puntos separados. Es igual a las características del ojo, dependiendo de la luminancia de los objetos a separar y la luminancia del fondo.
El contraste de luminancia
El contraste de luminancia es la relación la luminancia del campo central (objeto), y la del campo periférico o fondo, es decir, el campo de visión restante. Si un objeto y su fondo tienen el mismo valor de iluminación, y si ambas superficies se extienden uniformemente, el contraste es solo una función de los factores de reflexión de las superficies.
El umbral de contraste
El umbral diferencial de luminancia es la diferencia de la luminancia mínima percibida el 50% de las veces en determinadas situaciones. Depende de la luminancia del objeto y de la luminancia promedio del fondo. El contraste de umbral es el mínimo contraste de un objeto con respecto a su fondo para que se perciba el 50% de las veces en ciertas situaciones. El recíproco del contraste del umbral se llama sensibilidad al contraste.
Sensibilidad y frecuencia espacial
La sensibilidad de contraste es una función de la frecuencia espacial. El conjunto de una banda oscura y uno transparente en un esquema de cuadrícula se llama ciclo. La frecuencia espacial es el número de ciclos contenidos en un ángulo visual de un grado. Las bajas frecuencias corresponden a las bandas anchas, mientras que a las frecuencias altas las bandas son sutiles. El ojo humano es más sensible a frecuencias espaciales que van de 3 a 5 ciclos por grado. La sensibilidad de contraste es máxima para frecuencias espaciales medianas y se reduce para frecuencias bajas o altas.
Velocidad de la percepción y agudeza dimensional
La velocidad de percepción es el inverso del tiempo entre la presentación de un objeto y el reconocimiento de su forma.
Mientras que algunas tareas visuales como leer, escribir y dibujar requieren una percepción bidimensional, la mayoría de las otras actividades requieren una buena visión en las tres dimensiones.
La agudeza dimensional, que depende de la visión estereoscópica, puede hacerse óptima con una iluminación adecuada que enfatice los relieves.
El campo de visión
El campo visual humano abarca unos 180° en el plano horizontal y unos 130° en el vertical, unos 60° por encima de la horizontal y unos 70° por debajo.
Fuera de los límites de este campo visual tenemos cierta capacidad de visión para detectar los contrastes y el movimiento de los objetos en un entorno de unos 30°.
Deslumbramiento
Para lograr una de las condiciones en que se puede lograr un buen rendimiento visual es necesaria para evitar el deslumbramiento.
El deslumbramiento es una sensación incómoda generada por los valores de luminancia presentes dentro del campo de visión, excesivos en relación con la luminancia de que el sistema visual está adaptado.
El ojo expuesto a un exceso de brillo necesita adaptarse al entorno. Un ambiente con gradientes de luminancia excesiva puede causar una fatiga del sistema visual.
El alumbrado ha de buscar una eficacia visual que permita ver lo que se hace en todo momento con el máximo confort visual, evitando el deslumbramiento.
