El Ojo, nuestra cámara digital.

Muchas veces criticamos la imperfección de los scaners, cámaras digitales y otros dispositivos de captación de imagen digital, pero los que lo hacen nunca se han planteado, que aunque el cuerpo humano es una máquina muy compleja tiene sus limitaciones, en este post vamos a centrarnos en nuestro sistema de visión, como captamos las imágenes y sus limitaciones.

Primeramente, y a pesar de todo, hay que decir que el ojo en general y en concreto el que trataremos aquí el ojo humano, es el sistema óptico más complejo y perfecto jamás conocido, todos los sistemas de visión digital y analógica creados, han sido concebidos intentando imitar su funcionamiento. Por este motivo si entendemos algunas características importantes sobre los elementos que lo constituyen y sobre su funcionamiento, nos ayudará en gran manera a tratar las imágenes digitales y valorar hasta donde merece la pena llegar, para conseguir la perfección si es que existe.

Fig.1

El ojo humano es un globo cuasi-esférico (Figura.1), en el exterior está recubierto por la "córnea" y la "esclerótica", en el interior por el "coroides" y la "retina", el "coroides" acaba en el "cuerpo ciliar" y en el "iris", este último elemento funciona como un diafragma limitando la cantidad de luz que entra en el "globo ocular" por un orificio central llamado "pupila". 

 



 Detrás del "iris" está el "cuerpo lenticular (cristalino)", que se compone de agua, grasas y proteínas, funciona como una lente convergente, debido a la tensión de las "fibras ciliares", las cuales modifican su forma, estirándolo o contrayéndolo, hacen que enfoque la luz de diferente manera dentro de la "retina", que se encuentra en la parte posterior del globo ocular, éste elemento es nuestro "sensor digital", está compuesto de dos tipos de receptores, muy complejos y perfectamente diferenciados:

•  "Conos" dependiendo de la persona podemos tener entre 6 o 7 millones por cada globo ocular, son sensibles a la longitud de onda de la luz que incide sobre ellos, es decir, aprecian los colores. Existen 3 tipos, uno que capta la luz roja (650 nm), otro que capta la luz verde (530 nm) y por último los que captan la luz azul (430 nm), por ejemplo las aves y reptiles tienen otro tipo nuevo que capta la luz ultravioleta (< 350 nm).
• "Bastones" tenemos aproximadamente entre 100 o 120 millones por cada globo ocular, y son sensibles a la luminosidad, la sensibilidad es mucho mayor a la de los "conos" en la luz verde-azulada en torno a los 500 nm, en las demás longitudes de onda y con alta luminosidad se saturan y no perciben nada, los "bastones" nos permiten ver formas pero no los colores en condiciones de luz muy débiles, aunque por su forma de agruparse, no permiten distinguir tantos detalles. Se cree que tenemos mayor número de ellos, porque nuestro sistema ocular se desarrolló y adaptó para entornos oscuros, durante muchos millones de años y nuestra convivencia con entornos con más luz, en términos evolutivos, es mucho más reciente.

Tipos de visión dependiendo del número de "conos":

• Tetracromática: 4 o más conos (las aves, reptiles y peces ; ven el ultravioleta)
• Tricromática: 3 tipos de conos (hombre y primates).
• Dicromática: 2 tipos de conos, la inmensa mayoría de los animales.
• Monocromática: 1 tipo de cono, (Mapaches y salamandras)

Dejaremos los tipos de ojo de los insectos por no tener similitud con el ojo humano y salirse del tema que queremos tratar.
Una ventaja que tenemos con respecto al ojo de otros animales, es que el ojo humano puede regenerarse muy rápidamente, frente a la degradación fotónica de sus pigmentos,  los fotones que impactan en el ojo en un día soleado, degradan los pigmentos de los "conos" que automáticamente son regenerados, aunque no haya presencia de luz, así si cambiamos a un entorno oscuro, regenerará sus pigmentos para adaptarse rápidamente a la visión nocturna.


Conceptos sobre la luz

Espectro visible  del ojo humano

La luz es una radiación electromagnética, se caracteriza por su frecuencia, en hertzios(Hz) o por su longitud de onda en nanómetros (nm) o micrómetros(µm).


El ojo humano tiene limitada la visión dependiendo del individuo en concreto entre 350nm (violeta) y 780nm(rojo), cada variación entre este intervalo es un color diferente, fuera de este intervalo no percibiremos la luz, nosotros percibimos los objetos dependiendo de la luz reflejada en ellos, según el material de la superficie donde incida la luz, se absorberá parte de la luz, reflejando el resto en una longitud de onda determinada, que corresponde al color que vemos, según este principio, un objeto que absorba todas las longitudes de onda y no refleje nada, lo veremos en negro y uno que sea capaz de reflejar todo nuestro espectro visible de la luz que le incida, será invisible para nuestro ojo.





Figura.2



Figura.3

El brillo se corresponde con la respuesta del ojo a la intensidad o luminancia de la luz incidida, nos dará una sensación de más claridad cuanto más brillo o intensidad luminosa nos incida.



El contraste es la diferencia entre los valores de luminancia de dos objetos contiguos, dependiendo del contraste del entorno del objeto lo percibiremos con una "sensación" de mayor luminancia o brillo, esto se aprecia en los ejemplos, donde el rectángulo central en ambos casos Figura 2 y 3, tiene la misma luminancia, pero parecen tener distinto brillo debido a la diferencia de contrastes relativos respecto al fondo.

Figura.4

La respuesta del ojo a la intensidad de la luz(Figura.4) no es lineal es más próxima a incrementos logarítmicos y depende de la longitud de onda (color) de que se trate. Esta respuesta hace que el sistema de visión humano, tenga histéresis y dificulta ver imágenes en movimiento sino se presentan en una frecuencia igual o superior a 24 Hz, es decir, 24 imágenes por segundo, por ejemplo en un monitor si la frecuencia es inferior a 24 Hz apreciaremos un parpadeo en la imagen mientras se mueve. 

Esperamos haber aclarado algunas cosas más de como vemos en realidad nuestro entorno y en que se basa la tecnología actual de captación digital de imágen, la cual todavía se está perfeccionando y permanece en contínuo desarrollo.

MacWinLin
macwinlincps@gmail.com