La Luz y La Visión

MEDIOS TCNICOS AUDIOVISUALES Y ESCNICOS Fernando Rivera, Jos Manuel Mallo 1

UT 03 LA LUZ Y LA VISIN I La luz 0.1 Introduccin 1. Teoras sobre la naturaleza de la luz 2. Espectro visible

2.1 Radiacin electromagntica 2.2 Espectro electromagntico 2.3 Espectro luminoso

3. Emisin de la luz II - Propagacin de la luz 1. Reflexin 2. Refraccin de la luz 3. Absorcin de la luz 4. Interferencia 5. Difraccin 6. Polarizacin III - Caractersticas de la visin humana 1. Descripcin anatmica 2. Proceso visual ptico

2.1 Smil ojo/cmara fotogrfica 2.2 Formacin de imgenes 2.3 Regulacin de luminosidad 2.4 Aberraciones

3. Proceso visual fotoqumico 3.1 Respuesta del ojo a distintos niveles luminosos 3.2 Adaptacin

4. El proceso de la visin del color 5. Parmetros de informacin visual

5.1 Cromaticidad 5.2 Detalle 5.3 Movimiento


I - NATURALEZA DE LA LUZ 0.1 Introduccin La luz es la "primera materia" bsica de comunicacin, tanto en le fotografa, como en los MAV. Nos transmite informacin sobre objetos que quedan fuera del alcance de otros sentidos: tacto, olfato y odo. Canaliza informacin sobre objetos a travs del objetivo de le cmara hacia el sensor. El estudio de la luz como rama de le fsica suele estar relacionado con le naturaleza y propiedades de aquellas radiaciones que pueden proporcionar una seal el ojo, la cual al ser interpretada por el cerebro produce la sensacin de luz visible. 1. Teoras sobre la naturaleza de la luz A mediados del siglo XVII surgen dos grandes teoras que intentan explicar la naturaleza de la luz. La teora de Newton, teora corpuscular, eclipsar durante aos a la teora de Huyghens o teora ondulatoria. Louis-Vctor de Broglie, en 1924, concilia ambas teoras en la mecnica ondulatoria. Todo este proceso est jalonado por descubrimientos que hacen surgir y modificar las teoras relativas a la naturaleza de la luz. 1.1. Teora de Newton; Teora de la emisin corpuscular: (1.666) Segn esta teora, la luz est compuesta por una serie de partculas que emiten los cuerpos luminosos. Estas partculas se propagan en lnea recta y en todas direcciones, pueden atravesar medios transparentes y pueden ser reflejadas por medios opacos. Al llegar a la retina nos producen la sensacin de luz. 1.2 Teora de Huyghens; Teora ondulatoria: (1678) La luz consiste en un movimiento ondulatorio longitudinal como el sonido. Puesto que la luz se propaga tambin en el vaco, Huyghens supone que las ondas luminosas necesitan un medio para propagarse que se encuentra tanto en el vaco como en los medios materiales: el ter. La luz, pues, es generada por la vibracin de las partculas incandescentes, y se propaga a travs del ter. Todos los puntos alcanzados por una onda se convierten a su vez en nuevos focos emisores de ondas. 1.3. James Clark Maxwell: Teora electromagntica (1865) En 1865 lleg por un camino puramente terico a demostrar la existencia de las ondas electromagnticas y a deducir que la velocidad de stas es equivalente a la velocidad de la luz en el vaco; como consecuencia de ello, define las ondas luminosas como ondas electromagnticas. Veinte aos despus, experimentalmente, Hertz corrobora que las ondas electromagnticas tienen las mismas propiedades que las luminosas. 1.4. Max Plank; Teora de los cuantos: (1900) Para explicar los fenmenos fotoelctricos de intercambios de energa entre materia y luz fue necesario recurrir a la teora corpuscular de Newton y emplear el cuanto como tomo de luz que posteriormente se denominar fotn 1.5 Einstein - De Broglie; Mecnica ondulatoria: (1924) Concilia estas las dos teoras electromagnticas y de los cuantos, herederas de la teora ondulatoria y corpuscular respectivamente, en la evidente dualidad de la naturaleza de la luz. Por un lado la luz tiene naturaleza corpuscular, est formada por fotones (procesos de emisin y absorcin) y por otro se comporta como ondas electromagnticas (propagacin). 2. Espectro visible 2.1 Radiacin electromagntica Las ondas electromagnticas pueden considerarse como ondas planas transversales formadas por un campo elctrico E y otro magntico B, perpendiculares entre si, cuya intensidad varia

http://es.wikipedia.org/wiki/Seno_(trigonometra)


sinusoidalmente con el tiempo y el espacio (fig. 1.a), y cuya direccin de propagacin es perpendicular a ambos campos. La amplitud de la radiacin electromagntica determina indirectamente el brillo o la intensidad de la luz. La relacin diferente entre la amplitud y la fase de los campos elctrico y magntico condiciona el estado de polarizacin. Velocidad de propagacin: Siguiendo una trayectoria rectilnea, la velocidad de las ondas electromagnticas es constante en cada medio especfico, e independiente tanto de la fuente que la genera como del observador. La velocidad de la luz en el vaco es de unos 300.000 Km./seg. En el aire es ligeramente inferior. Al pasar de un medio a otro la nica caracterstica que permanece constante es la frecuencia, la velocidad varia de forma diferente para cada medio. Frecuencia / Longitud de onda (fig. 1.b): En las ondas electromagnticas existe la misma relacin entre ambos conceptos que en las ondas mecnicas. Siendo en este caso constante la velocidad de propagacin de las ondas electromagnticas, podemos escribir:

= C x T = c / f c= velocidad La frecuencia es el nmero de vibraciones en la unidad de tiempo y por lo tanto su unidad es el ciclo por segundo. En 1965 se cambia este trmino por el de herzio (Hz) en honor de H.R. Hertz. La longitud de onda es la distancia desde un punto determinado de una onda al punto correspondiente de la siguiente onda. Su unidad es por tanto la unidad de longitud, el metro; en el caso concreto de las radiaciones luminosas se emplean los submltiplos nanmetro nm, que equivale a una milmillonsima del metro (nm = 10-9 m.); y el Angstrom (A). que equivale a (A = l0-10 m.)

Un movimiento ondulatorio es longitudinal cuando las partculas vibran en la misma direccin de propagacin de la onda, en caso contrario se denomina transversal.

La distancia existente entre el punto de equilibrio (recta K), y el lugar donde se encuentra la partcula del medio propagacin en un momento dado (puntos q y +q), se denomina elongacin. La mxima elongacin recibe el nombre de amplitud y se relaciona con la energa del movimiento vibratorio.

La distancia entre dos puntos consecutivos que se encuentran vibrando de la misma forma es la longitud de onda (). En el esquema todos los puntos que unen los segmentos discontinuos estn separados por una longitud de onda.

El tiempo que se emplea para completar una vibracin completa (longitud de onda) se denomina periodo (T).

El nmero de vibraciones completas que se realizan en la unidad de tiempo recibe el nombre de frecuencia (f). Por lo tanto f =1 /T.

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2.2 Espectro electromagntico Se denomina as al espectro que comprende todas las radiaciones electromagnticas. En la tabla puede observarse la distribucin de stas.

Longitud de onda Frecuencia Energa

Radio

Muy Baja Frecuencia > 10 km < 30 Khz < 1.99 e-29 J Onda Larga < 10 km > 30 Khz > 1.99 e -29 J Onda media < 650 m > 650 Khz > 4.31 e-28 J Onda corta < 180 m > 1.7 Mhz > 1.13 e-27 J

Muy alta frecuencia < 10 m > 30 Mhz > 2.05 e-26 J Ultra alta frecuencia < 1 m > 300 Mhz > 1.99 e-25 J

Microondas < 30 cm > 1.0 Ghz > 1.99 e-24 J

Infrarrojo Lejano / submilimtrico < 1 mm > 300 Ghz > 199 e-24 J

Medio < 50 um > 6.0 Thz > 3.98 e-21 J Cercano < 2.5 um > 120 Thz > 79.5 e-21 J

Luz Visible < 780 nm > 384 Thz > 255 e-21 J

Ultravioleta Cercano < 380 nm > 789 Thz > 523 e-21 J Extremo < 200 nm > 1.5 Phz > 993 e-21 J

Rayo X < 10 nm > 30.0 Phz > 19.9 e-18 J Rayos Gamma < 10 pm > 30.0 Ehz > 19.9 e-15 J

ONDAS HERTZIANAS (NORMALIZACIN DEL CCIR)

De 3 a 30 Khz. VLF (muy baja frecuencia) ondas mriamtricas. De 30 a 300 Khz. LF (baja frecuencia) ondas kilomtricas. De 300 a 3.000 Khz. MF (media frecuencia) ondas hectomtricas.

De 3 a 30 Mhz HF (alta frecuencia) ondas decamtricas. De 30 a 300 Mhz VHF (muy alta frecuencia) ondas mtricas. De 300 a 3000 MHz UHF (ultra alta frecuencia) ondas decmtrcas.

De 3 a 30 Ghz SHF (sper alta frecuencia) ondas centimtricas De 30 a 300 Ghz EHF (extremadamente H F) ondas milimtricas. De 300 a 3000 Ghz ondas decimilimtricas. 2.3 Espectro visible Energa radiante electromagntica comprendida entre longitudes de onda de 300 y 1.500 nm. Comprende el espectro visible y el espectro luminoso no visible. ESPECTRO VISIBLE: Se denomina de esta forma a la parte del espectro luminoso capaz de impresionar el sentido de la vista. Est comprendido entre el violeta (380 nm) y el rojo (780 nm). A efectos prcticos se toma el espectro visible como comprendido entre 400 y 700 nm. (4.000 y 7.000 A). Partiendo de la frmula anterior, podemos escribir que la frecuencia del espectro visible se encuentra:

f (380 nm.) = 780 THz y f (780 nm.) = 380 THz De la figura se deducen las siguientes relaciones entre los distintos sectores del espectro:

1. Menor longitud de onda que las radiaciones visibles (Mayor frecuencia que las visibles): Ultravioleta, Rayos X, Rayos Gamma, Rayos Csmicos

2. Mayor longitud de onda que las radiaciones visibles (Menor frecuencia que las visibles): Infrarroja, Ondas Hertzianas (radio, microondas)


Al ser el espectro visible continuo, los lmites marcados para cada color deben tomarse de una forma indicativa. Obsrvese que los colores prpuras o magentas no existen en el espectro. Esto es debido a que se componen de radiaciones rojo y azul que al mezclarse nos producen a sensacin de color magenta, no son contiguas en el espectro. La longitud de onda dominante que se atribuye a estos colores no espectrales se trata en el apartado de colorimetra.

Los lmites de la visin humana a los colores viene determinada por la sensibilidad de los pigmentos retinianos. Las diferentes longitudes de onda del espectro visible son percibidas por el ojo humano como colores. El color no es intrnseco a la luz sino que, como se ver, constituye una percepcin visual estimulada por ella. 3. Emisin de la luz La energa luminosa que impresiona nuestra retina puede proceder de dos fuentes: Fuentes primarias son todas aquellas que emiten radiaciones luminosas debido a cambios en la

velocidad y la direccin de partculas cargadas, tales como iones y electrones, como consecuencia de procesos de combustin, descarga, fluorescencia,. Es decir, emiten luz por s mismas.

(Fuentes) secundarias son las que reflejan, ms o menos modificada la luz que reciben de una fuente primaria. La energa luminosa que emiten depende tanto de la que les llega como del poder de absorcin o reflexin que posean.

Comnmente se considera la combustin como la creacin de fuego, el cual emite luz. Pero desde el punto de vista tcnico, la combustin es una oxidacin rpida, durante la cual el material original que sirve de combustible es transformado qumicamente en gases, dejando slo carbn y cenizas: vela. Las descargas elctricas en un medio aislante se producen cuando la diferencia de potencial supera la rigidez dielctrica del medio y este pasa a ser conductor, producindose una corriente elctrica. Durante la emisin de una descarga elctrica, los electrones mviles de electricidad se desplazan de ciertos


gases desde unas rbitas hacia otras que poseen niveles de energa ms altos. A medida que los electrones retornan a sus niveles originales, desprenden energa radiante electromagntica, una parte de la cual es luz. Este principio se utiliza con las conocidas luces de nen, arcos. En las luces fluorescentes, la emisin de luz es ms compleja. El gas de mercurio del tubo emite algo de luz por descarga, pero buena parte de la energa aparece en forma de radiacin ultravioleta. Esta radiacin es absorbida por el recubrimiento fluorescente del cristal del tubo, que la emite de nuevo en forma de luz. Tcnicamente, la fluorescencia es similar a la emisin de una descarga. La incandescencia es el tipo de emisin de luz producida cuando la electricidad circula por un filamento de tungsteno de resistencia elevada. Debido a que el filamento se calienta mucho por el paso de electrones, podra consumirse en pocos segundos si existiese oxigeno. Por ello se elimina el aire, de las bombillas, dejndolas vacas o con un gas inerte como el nitrgeno que no mantiene la combustin.

II - PROPAGACIN DE LA LUZ La luz, que se propaga con una trayectoria rectilnea y con una velocidad constante en cada medio, cuando incide sobre un objeto se comporta de muy diferentes formas segn las caractersticas del mismo. Los principales fenmenos que tienen lugar son la reflexin, refraccin, dispersin, difusin, difraccin, absorcin y polarizacin. El estudio de estas caractersticas debe emprenderse bajo el principio general de a frmula RAT (acrnimo de Reflejada, Absorbida y Transmitida), cuyo enunciado es el siguiente: la energa total de la luz incidente debe equivaler a la suma de la energa de la luz reflejada, absorbida y transmitida. 1. Reflexin A cualquier objeto sin luz propia los rayos luminosos que le llegan son reflejados en mayor o menor medida selectivamente, segn su longitud de onda o uniformemente, cuando se refleja todo el espectro luminoso. A nivel coloquial se tiende a emplear el trmino reflexin para referirse a la que se produce con los espejos o las superficies pulimentadas, sin embargo el trmino reflexin es ms amplio y podemos diferenciar varios tipos segn sean las superficies en las que se produce. Reflexin especular (de espejo): Es producida al incidir la luz sobre una superficie perfectamente pulimentada. La luz, en estos casos, cambia de direccin siguiendo un camino determinado por las Leyes de Snell :

1 ley: El rayo incidente, la normal (recta perpendicular a la superficie en el punto de incidencia del rayo luminoso con la superficie), y el rayo reflejado estn en el mismo plano.

2 ley: El ngulo de incidencia (ngulo formado por el rayo de incidente y la normal), y el de reflexin (ngulo formado por la normal y el rayo reflejado) son iguales.

Reflexin semiespecular: Cuando la luz incidente llega a una superficie lisa mate es reflejada en ngulos ligeramente diferentes pero en la misma direccin general, dando lugar a una reflexin intermedia que comprende un porcentaje variable de reflexin especular y otro de difusa (fig. b.3). Reflexin difusa: Cualquier superficie rugosa puede ser considerada como formada por infinidad de superficies pulimentadas con distinta inclinacin. La luz que es llega con una sola direccin ser reflejada por cada una de estas microscpicas superficies, siguiendo las leyes de Snell, en direccin diferente. Por lo tanto, del objeto iluminado partir luz de una forma difusa en todas direcciones (4, 5)

http://www.youtube com/watch?v=


Reflexin acromtica / cromtica: Si se reflejan por igual todas las longitudes de onda del espectro se denomina reflexin acromtica, apareciendo negra la superficie si el porcentaje de reflexin es mnimo, gris si es medio y blanca si es mximo. Por el contrario, si la reflexin afecta diferentemente a las distintas longitudes de onda del espectro se obtiene una reflexin cromtica y la superficie se percibe coloreada.

2. Refraccin de la luz En la introduccin se deca que la luz se propaga con una trayectoria rectilnea y a una velocidad constante en cada medio. Cuando la luz pasa de un medio de propagacin a otro, con una densidad ptica diferente, sufre un cambio de velocidad al que acompaa, si no entra perpendicular al medio, un cambio de direccin en su trayectoria de propagacin. Si un rayo luminoso se propaga por el aire y atraviesa el cristal de nuestra ventana con un cierto ngulo de incidencia, sufre, al introducirse en el cristal una disminucin de su velocidad, puesto que pasa a un medio ms denso, que se manifiesta por una inclinacin del rayo hacia la normal. Dado que este rayo luminoso emerge del cristal para pasar de nuevo al aire, sufre un aumento de velocidad (pasa a un medio menos denso) y se separa de la normal. Es decir, recupera su velocidad y trayectoria primitiva; el rayo emergente es paralelo al rayo incidente Podemos definir la refraccin como el cambio de direccin que experimenta un rayo luminoso en su propagacin al cruzar, con un cierto ngulo de incidencia, la superficie de separacin de dos medios transparentes (dioptro), de distinta densidad, como consecuencia de la distinta velocidad de propagacin de la luz en cada uno de esos medios. Este fenmeno se utiliza para la consecucin de lentes pticas y objetivos fotogrficos. El grado de desviacin que sufre un rayo incidente al atravesar una lente depende:

De la densidad ptica relativa de las sustancias que componen los dos medios transparentes. Cuanto mayor sea la diferencia de densidad mayor ser el grado de desplazamiento.

Del ngulo de incidencia. De la longitud de onda del rayo incidente.

NDICE DE REFRACCION: La densidad ptica relativa de un medio determinado respecto al vaco se expresa mediante el ndice de refraccin de ese medio que es el cociente entre la velocidad de la luz en el vaco y la velocidad de la luz en el medio considerado:

Vaco - 1 Aire - 1,000294

Agua - 1,338 Vidrio - de 1,4 a 1,6

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LONGITUD DE ONDA DEL RAYO INCIDENTE: La velocidad de propagacin de la luz est en funcin no slo de la densidad ptica de los medios transparentes implicados sino tambin de su longitud de onda. Como consecuencia cuando la luz blanca pasa de un medio a otro sufre diferente desviacin para

cada longitud de onda de que se compone. Este fenmeno es conocido con el nombre de dispersin. En virtud de esta propiedad se descompone la luz blanca en las distintas tonalidades que la forman al atravesar un prisma. Un efecto de la dispersin es la difusin que sufre la luz solar en su desplazamiento por la atmsfera al encontrarse con partculas de polvo, humo... Puesto que las longitudes de onda cortas son hasta cuatro veces ms dispersadas que las largas, el cielo de da adquiere esa dominante azulada.

3. Absorcin de la luz La cantidad de luz que incidiendo sobre una superficie determinada no es transmitida ni reflejada, resulta absorbida y se transforma en calor en el interior del objeto, en concordancia con la frmula RAT que se comenta en la introduccin. Segn las caractersticas de transmisin los cuerpos pueden ser:

TRANSPARENTES: Aquellos que transmiten los rayos luminosos incidentes segn una estructura regular. Los cuerpos transparentes pueden ser cromticos, si transmiten libremente algunas longitudes de onda de la luz incidente y absorben total o parcialmente otras. Estos transmiten las radiaciones de su propio color mientras que absorben los complementarios. Si transmiten todas las longitudes de onda por igual se le considera incoloro.

TRASLUCIDOS: Son cuerpos que transmiten los rayos luminosos incidentes pero desordenndolos y dirigindolos en todas direcciones. Segn su selectividad de transmisin pueden ser igualmente cromticos o incoloros.

OPACOS: Aquellos que no transmiten ninguna cantidad de la luz que les llega, en consecuencia la luz incidente es reflejada y/o absorbida nicamente. Segn su selectividad en la absorcin o reflexin de la luz incidente pueden considerarse como:

BLANCOS: Cuando reflejan en todas direcciones y con absorcin nula, todas las radiaciones del espectro visible recibidas.

NEGROS: Cuando absorben las radiaciones recibidas sin transmitir ni reflejar ninguna. GRISES. Cuando reflejan/absorben parcialmente, pero por igual todas las radiaciones COLOREADOS: Si reflejan, de forma diferente, las radiaciones en funcin de su longitud

de onda. Reflejan las de su propio color y absorben todas las dems. 4. Interferencia Cuando dos o ms rayos luminosos de la misma longitud de onda se superponen, forman una nica onda cuya amplitud es el resultado de la suma de las dos amplitudes. Si se superponen en contrafase tienden a anularse (interferencia destructiva), por el contrario si se superponen con la misma fase se intensifican (interferencia constructiva). Este fenmeno se consigue cuando dos superficies de un medio delgado y transparente (p. ej. el vidrio para un filtro) se hallan separados por una fraccin de longitud de onda.

INTERFERENCIA DESTRUCTIVA: Este tipo de interferencia es la utilizada en el recubrimiento de los objetivos, para aumentar su poder de transmisin y anular las prdidas sufridas por la reflexin de las superficies de las lentes.

INTERFERENCIA CONSTRUCTIVA: Con este tipo de interferencias se trata de conseguir que las ondas reflejadas por las dos superficies de la fina capa interferente, anterior y posterior, se superpongan en concordancia de fase, reforzndose. Este tipo de interferencias constructivas se utilizan en los filtros y espejos dicricos (separadores de haz de las cmaras) donde una determinada banda del espectro es reflejada mientras que las dems son transmitidas. La


misma filosofa se emplea con ciertos espejos utilizados en los proyectores (espejos diatrmicos fros): reflejan la luz visible y transmiten la radiacin infrarroja por lo cual el calor no llega al sujeto iluminado.

5. Difraccin Cuando los rayos luminosos se desplazan en su trayectoria rectilnea prximos a un borde opaco son ligeramente desviados debido a la naturaleza ondulatoria de la luz. El grado de desviacin que sufren depende de la composicin espectral de la luz en transmisin, siendo mayor para las ondas largas (rojo) que para las ondas cortas (azul).

Es importante tener presente el fenmeno de difraccin en cualquier toma de imagen puesto que para que la luz impresione el material fotosensible debe pasar por el un orificio regulador de la cantidad de luz que penetra (diafragma) el cual producir mayor o menor difraccin segn est cerrado o abierto. As pues, cuando lo cerramos al mximo, provocamos que llegue a la placa fotosensible un mayor porcentaje de luz difractada en el diafragma lo que afecta negativamente a la nitidez.

6. Polarizacin Las ondas de la luz puede considerarse que vibran en planos en todas las direcciones perpendiculares a la del desplazamiento. La luz puede ser polarizada lineal o circularmente. La polarizacin lineal es la que ofrece ms perspectivas en fotografa, y la informacin que sigue se refiere a este tipo de luz. El estado de polarizacin depende de la relacin existente entre las fases y amplitudes del campo elctrico y magntico. En otras palabras, un rayo que va desde esta pgina a nuestro ojo parece que vibra en todos los planos tal como se ve en la figura (a). Sin embargo, bajo ciertas circunstancias las ondas de luz pueden verse obligadas a vibrar en un solo plano. Esta luz se llama polarizada y el plano en el que se desplaza es llamado plano de polarizacin. El ojo no puede distinguir normalmente si una luz est polarizada, pero facilita al fotgrafo ciertos efectos visuales tiles y espectaculares. Aplicaciones: Obtener efectos visuales coloreados con dos filtros polarizadores Evitar los reflejos especulares en las superficies pulidas no metlicas: Lunas de cristal, agua... La luz puede ser polarizada por la dispersin de finsimas partculas tales como gas, polvo, etc. El

ejemplo ms importante de esto es la luz de un cielo azul despejado. Se puede conseguir una intensificacin del color azul mediante un polarizador.

Los cristales dicroicos emplean lminas en las que se depositan cristales microscpicos como filtros polarizadores. Su accin puede compararse a un emparrillado a travs del cual se pasa una cuerda.

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III - CARACTERSTICAS DE LA VISIN HUMANA 1. DESCRIPCION ANATOMICA Es un rgano de forma circular con un abombamiento en la parte anterior, encerrado por capas concntricas y su interior lo forman medios transparentes. Membranas concntricas:

ESCLEROTICA: Es la membrana ms externa, provista de dos aberturas.

COROIDES: Su color oscuro convierte el interior, del ojo en una cmara oscura.

RETINA: Es la ms interna. Est formada por las prolongaciones del nervio ptico y adosada a la coroides. La presin del humor vtreo impide que se produzca el desprendimiento de retina. En ella se distinguen hasta diez capas de las cuales las ms importantes son:

Conos y bastones, denominados as por su forma, siendo su principal caracterstica el ser los fotorreceptores sensibles a la luz. Tienen una gran importancia.

Clulas bipolares. Clulas ganglionares.

Puede observarse en el dibujo como la luz debe atravesar varias capas de la retina hasta llegar a las clulas fotosensibles. En la parte posterior de la retina, en el eje ptico del ojo y en el centro de la mancha amarilla, existe una pequea depresin de aproximadamente milmetro y medio de dimetro denominado FOVEA. Muy cerca de ella se encuentra el PUNTO CIEGO, lugar por donde pasan el nervio ptico y los vasos sanguneos.

Distribucin de los fotorreceptores en la retina: El total de clulas fotorreceptoras que existe en la retina es de 130 millones: unos 7 millones de conos y 123 de bastones.

Conos: La mxima concentracin se encuentra en la fvea en cuyo centro no existen bastones, pero su presencia disminuye paulatinamente hacia el borde de la retina donde apenas existen. Son responsables de la visin de los colores.

Bastones: Desde el centro de la fvea, donde no existen (punto ciego), aumenta su concentracin rpidamente. Son responsables de la visn en condiciones de baja luminosidad, pues presentan una elevada sensibilidad a la luz verde azulada, aunque apenas detectan los colores


Medios transparentes: Forman los diptricos principales que debe atravesar la luz hasta la retina LIQUIDO LACRIMAL:. Sus funciones son mantener hmeda la crnea, facilitar su limpieza

as como suavizar sus imperfecciones. HUMOR ACUOSO: Est compuesto por una dispersin de albmina en agua salada. CRISTALINO: Es una lente biconvexa formada por numerosas fibras transparentes. Su tamao

aumenta con la edad perdiendo elasticidad y enfoque de objetos cercanos (vista cansada). HUMOR VITREO: Es gelatinoso y se encuentra entre la membrana hialidea y la retina.

SISTEMA NERVIOSO Existe un nervio ptico para cada ojo. Ambos convergen detrs de los ojos y se encuentran en el quiasma. Cada bastn o cono posee una sinapsis (extremo transmisor de impulsos) que lo conecta a otras clulas nerviosas. Dado que el total de clulas fotosensibles (130 millones) supera con creces el nmero de fibras del nervio ptico (un milln), cada fibra del nervio ptico agrupa la seal proveniente de varios elementos fotosensibles. 2. PROCESO VISUAL OPTICO 2.1 SMIL OJO/CAMARA FOTOGRAFICA

La esclertica Cmara Coroides Revestimiento negro El iris Diafragma La crnea y el cristalino Objetivo La retina Placa fotosensible

Este paralelismo encuentra su mayor diferencia en la forma de realizar el enfoque de la imagen sobre la retina: fenmeno de acomodacin del cristalino. 2.2 FORMACION DE IMAGENES Los rayos de luz procedentes de los objetos iluminados penetran en el ojo y se refractan sobre la retina al atravesar los medios transparentes, con un poder en refraccin de 58-60 dioptras, formando imgenes reales e invertidas. Esta imagen es ntida en unos 2 disminuyendo a partir de 10. En la periferia de la retina la definicin es totalmente deficiente y slo puede percibirse el movimiento de objetos muy contrastados. En cuanto al color, se percibe con una pequea desaturacin a partir de 2 perdindose totalmente en los extremos de la retina. Campo visual: Con el ojo fijo se aprecia un campo visual horizontal ntido de unos 50 de arco que se hace progresivamente borroso haca los extremos de 165. En el plano vertical es menor. Si permitimos que el ojo gire en torno a su centro de rotacin podemos apreciar un campo ntido de 70 que se denomina campo de visin directa. Acomodacin: La imagen es refractada hacia la retina por la crnea y el cristalino, se enfoca en la retina slamente en el caso que el objeto est situado entre 65 m. (punto remoto) y el infinito. Para que los objetos situados entre el punto prximo (15 cm) y el punto remoto estn a foco es necesario que se modifique la distancia focal del ojo. Esto se realiza mediante la acomodacin, que implica :

cambios de curvatura del diptrico anterior y posterior del cristalino

variacin del ndice de refraccin al deslizarse las capas que forman el cristalino


2.3 REGULACION DE LUMINOSIDAD Se efecta automticamente (reflejo pupilar) al modificarse la abertura del iris, la pupila, entre 2 mm. para niveles altos de iluminacin retinal y 8 mm. para niveles bajos. El fenmeno de contraccin de la pupila (0,3 s.) es ms rpido que el de dilatacin (1,5 s). El reflejo pupilar y el de la acomodacin se realizan simultnea y coordinadamente de tal forma que para visin lejana se dilata la pupila y se reduce la curvatura del cristalino y al contrario para observar los objetos prximos. 2.4 ABERRACIONES Las considerables aberraciones esfricas del ojo quedan minimizadas por la curvatura de la superficie donde se enfoca la imagen (retina) y las aberraciones de tipo cromtico, dado que los focos de los colores violeta y rojo quedan muy distanciados, dejan de evidenciarse al enfocar el ojo sobre la radiacin de 555 nm. (verde-amarillenta} de mayor eficiencia luminosa 3. PROCESO VISUAL FOTOQUIMICO La transformacin de la energa, que transporta la radiacin luminosa en impulsos nerviosos, se realiza en los conos y bastones teniendo una base fotoqumica. Al incidir esta radiacin sobre los pigmentos existentes en los fotorreceptores retinianos se decoloran, dando lugar a los impulsos nerviosos correspondientes: RODOPSINA: Es el pigmento en los bastones y el afectado por los cambios de luminosidad. De su

produccin se deriva que el tiempo de adaptacin a la oscuridad es corto y la adaptacin a la oscuridad despus de un periodo largo de exposicin a la luz requiere mucho tiempo.

YODOPSINA: Es el pigmento que contienen los conos y el responsable de la visin del color. De estructura similar a la de la rodopsina. Existen tres tipos sensibles cada uno al rojo, azul o al verde.

3.1 RESPUESTA DEL OJO A DISTINTOS NIVELES LUMINOSOS La retina funciona de acuerdo a las modalidades segn el nivel luminoso en que se produce la visin. Si representamos la eficiencia luminosa relativa o el factor de visibilidad para todo el espectro de longitudes de onda, obtenemos la grfica adjunta. Ambas curvas son similares con un desplazamiento en la visin escotpica hacia las ondas cortas (azules) denominado efecto purkinje: VISIN FOTPICA: Funciona con

luminosidades mayores. Su mxima sensibilidad se obtiene para la radiacin de 555 nm (amarillo). Su visin es ntida y cromtica. Con visin fotpica se cierra el iris

VISIN ESCOTPICA: Visin con bajas luminosidades. Su mxima sensibilidad se sita sobre los 500 nm (verde). Su visin es borrosa y moncroma. Se abre el iris. Con visin escotpca el ojo adquiere una miopa nocturna de 2 dp. al no enfocarse la imagen sobre la retina.


En consecuencia, cuando se recrea el efecto noche en color (noche americana) se intenta conseguir un desplazamiento cromtico hacia las longitudes de onda corta y una menor nitidez, de ah el empleo de filtros azules y el de filtros neutros que permiten abrir el diafragma al mximo para perder profundidad de campo

3.2 ADAPTACION El ojo no solamente es capaz de adaptarse a distintos niveles de luminancia, sino que en la misma escena es capaz de adaptarse a niveles de contraste imposibles para cualquier sistema fotoqumico o electrnico (hasta 106:1). El proceso de adaptacin involucra cambios

de abertura del iris, cambios de concentracin de pigmentos fotorreceptores y otros cambios muy rpidos de tipo neuronal. Recordando el ciclo de la rodopsina es fcil comprender como la adaptacin a la luz requiere poco tiempo, mientras que la adaptacin a la oscuridad es muy lenta despus de un perodo prolongado de exposicin, o con posterioridad a una iluminacin muy intensa; puesto que la rodopsina debe generarse a partir de la vitamina A existente en el torrente sanguneo.

4. EL PROCESO DE LA VISIN DEL COLOR Partiendo de las observaciones de Newton sobre la descomposicin y sntesis de la luz, existen en la retina de tres tipos diferentes de fotorreceptores cromticos, que son sensibles respectivamente al rojo, al verde y al azul. Si estos receptores son estimulados simultneamente y en la proporcin adecuada la sensacin es de blanco, en caso contrario tiene lugar la percepcin cromtica. La sensacin de color se produce cuando una luz con una mezcla no uniforme de longitudes de onda incide en la retina y estimula, en distinta medida, los conos sensibles al rojo, al verde y al azul:

Rojo, verde o azul saturado: Si slo se estimula el conjunto de conos correspondiente.

Cyan, magenta o amarillo saturado: Se estimulan por igual dos conjuntos de conos. Violetas, anaranjados y amarillos-verdosos: Se perciben si un conjunto de conos es

estimulado plenamente y otro lo es en parte. Colores no saturados: Se perciben cuando los tres conjuntos de conos son estimulados pero

solamente uno o dos lo son plenamente. Si los conos son estimulados por igual producen una sensacin neutra y se genera la percepcin de blanco cuando el estmulo es intenso, gris con estmulos medios y negro si es muy bajo. 5. PARAMETROS DE INFORMACION VISUAL 5.1 CROMATICIDAD El color podemos estudiarlo desde dos puntos de vista. Uno objetivo, como estimulo que produce cierta sensacin; el otro desde el punto de vista subjetivo, que es el estudio concreto de esa sensacin. De


una forma esquemtica podemos enunciar las cualidades del color de la siguiente manera y cada color (percibido o psicofsico) puede definirse por tres magnitudes:

Color percibido Color psicofsico Luminosidad (brillo) Luminancia CROMIA: Tonalidad cromtica CROMATICIDAD: Longitud de onda Saturacin Pureza

LUMINOSIDAD: Es la cantidad de luz que es percibida por el ojo al observar una escena, y por lo tanto una nocin subjetiva. Depende tanto de las caractersticas del objeto visualizado como del entorno donde se encuentra. Contraste: Se denomina as a la relacin existente entre el mximo y el mnimo nivel de luminosidad. CROMIA: Es la calidad de luz percibida y viene definida por dos caractersticas: tono y saturacin.

Tono / matiz o tinte: Es la cualidad del color que permite decir que un objeto es rojo, amarillo... Las tonalidades posibles son las del espectro luminoso ms los colores no espectrales. El ojo es capaz de distinguir unos 150 colores que en su correspondencia con la longitud de onda no es la misma en todas las partes del espectro.

Saturacin: Se refiere objetivamente a la pureza del color. Un color insaturado, adems de un matiz particular, contiene blanco; un color saturado posee solament e el matiz. La saturacin de una superficie coloreada depende de su naturaleza (brillante, mate), a iluminacin (directa o difusa) y otros factores subjetivos.

Contraste de colores La combinacin de los colores tiene aplicaciones en el campo de la sealizacin de seguridad, decoracin el arte. Tambin se aplica al mbito creativo escnico y audiovisual mediante el diseo de decorados, iluminacin por supuesto y otras facetas complementarias como vestuario maquillaje. 5.2 DETALLE La agudeza visual es la capacidad que tiene el ojo para determinar con precisin las caractersticas de la imagen. Est determinada tanto por la iluminacin como por las limitaciones propias del ojo. Las coordenadas que determinan la capacidad del ojo para percibir el detalle se enuncian como:

Mnimo visible: Se refiere a la percepcin de objetos de tamao finito. Si la iluminacin es ptima, es lgico pensar que dependa nicamente del tamao y separacin de los fotorreceptores, pero a este factor hay que aadir otros, como la difraccin producida al atravesar la luz el dimetro de la pupila, los micro movimientos incesantes de los globos oculares y las micro fluctuaciones del mecanismo de acomodacin del cristalino y por ltimo el contraste de la imagen tambin interviene. Los detalles rojos o azules tendrn menor definicin que los verdes en una imagen policroma.

Mnimo separable: Es la capacidad del ojo para discernir objetos prximos entre si. Mnimo cognoscible: Se refiere al reconocimiento de formas y las pruebas se realizan con

caracteres alfanumricos tales como los que emplean los oftalmlogos. 5.3 MOVIMIENTO Corresponde a la informacin que proporciona el sentido de la vista sobre el desplazamiento de los


elementos presentes en el campo visual. Los medios audiovisuales reproducen el movimiento gracias a dos factores de nuestra visin: la persistencia retiniana y el fenmeno phi. Por otra parte, debe evitarse el parpadeo que se genera si la frecuencia de destello luminosa es inferior a la frecuencia crtica de fluctuacin:

Persistencia retiniana: Cuando una imagen se forma sobre la retina existe un tiempo de retardo de la sensacin respecto al estimulo, variable entre 50 y 200 microsegundos denominado periodo latente. Cuando la iluminacin de la retina cesa, la sensacin no se anula instantneamente; nuestra percepcin dura como mnimo 1/15 de segundo ms que el estmulo que la genera. La explicacin podemos encontrarla en el tiempo que los pigmentos retinianos tardan en regenerarse despus de ser descompuestos por la luz.

Fenmeno fi / phi: Cuando dos imgenes idnticas aparecen sucesivamente muy prximas sobre la retina y con intervalos de tiempo inferiores al de la persistencia retiniana tendremos a sensacin de estar frente a un objeto que se desplaza desde una posicin a la otra. El cerebro crea una sensacin de movimiento aunque reciba solamente pequeos fragmentos del mismo. Es decir, rellena los huecos entre ellos y crea la ilusin de un continuo a partir de la simple serie de imgenes estticas del movimiento. Si la separacin es excesivamente grande tendremos la sensacin de objetos que aparecen y desaparecen; para evitar este efecto en animacin se difuminan los contornos de los personajes en movimiento.. Cuando un objeto, debido a su velocidad, se desplaza un espacio muy grande en el fotograma, aparece reflejado en l de una forma borrosa.

Frecuencia crtica de fluctuacin: Se denomina as a la frecuencia mnima de parpadeo que debe tener una fuente luminosa de emisin fluctuante para producir una sensacin de luz continua en la visin humana. Por encima de esta frecuencia los fotoconversores del ojo no tienen tiempo de respuesta suficiente para seguir ese ciclo. Tiene un mnimo de 48-50 encendidos por segundo, aunque vara de acuerdo a las condiciones de observacin. Frecuencia inferiores a la crtica producen flicker parpadeo, por lo cual para evitarlo, tanto en cine como en TV, se eleva la frecuencia de destello por encima de la FCF. En cine la cadencia de filmacin es de 24 ips. y por tanto se proyectan 24 ips., pero mediante el obturador del proyector cada imagen es proyectada dos veces por lo que la frecuencia de destello en la pantalla es de 48/sg,. En televisin, por los condicionamientos de la frecuencia de red se han tomado 25 y 30 ips. Tanto una como otra queda por debajo de la frecuencia crtica. Para evitar se lleg al empleo del anlisis entrelazado.

El contraste es un fenmento con el que se pueden diferenciar colores atendiendo a la luminosidad, al color de fondo sobre el que se proyectan... Por Luciano Moreno Vimos en el tema sobre el diseo equilibrado que el contrate entre elementos era un aspecto importante a la hora de crear una composicin grfica, y que una de las formas ms efectiva de conseguirlo era mediante el color.

http://www.youtube.com/watch?v=O3pWmDOUP14&eurl=http://meco.blogia.com/

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Cuando dos colores diferentes entran en contraste directo, el contraste intensifica las diferencias entre ambos. El contraste aumenta cuanto mayor sea el grado de diferencia y mayor sea el grado de contacto, llegando a su mximo contraste cuando un color est rodeado por otro. El efecto de contraste es recproco, ya que afecta a los dos colores que intervienen. Todos los colores de una composicin sufren la influencia de los colores con los que entran en contacto. Existen diferentes tipos de contrastes: Contraste de luminosidad Tambin denominado contraste claro-oscuro, se produce al confrontar un color claro o saturado con blanco y un color oscuro o saturado de negro.

Es uno de los ms efectivos, siendo muy recomendable para contenidos textuales, que deben destacar con claridad sobre el fondo. Contraste de valor Cuando se presentan dos valores diferentes en contraste simultneo, el ms claro parecer ms alto y el ms oscuro, mas bajo. Por ejemplo, al colocar dos rectngulos granates, uno sobre fondo verdoso y el otro sobre fondo naranja, veremos ms claro el situado sobre fondo verdoso.

La yuxtaposicin de colores primarios exalta el valor de cada uno. Contraste de saturacin Se origina de la modulacin de un tono puro, saturndolo con blanco, negro o gris. El contraste puede


darse entre colores puros o bien por la confrontacin de stos con otros no puros. Los colores puros pierden luminosidad cuando se les aade negro, y varan su saturacin mediante la adiccin del blanco, modificando los atributos de calidez y frialdad. El verde es el color que menos cambia mezclado tanto con blanco como con negro.

Como ejemplo, si situamos sobre un mismo fondo tres rectngulos con diferentes saturaciones de amarillo, contrastar ms el ms puro. Contraste de temperatura Es el contraste producido al confrontar un color clido con otro fro.

La calidez o frialdad de un color es relativa, ya que el color es modificado por los colores que lo rodean. As un amarillo puede ser clido con respecto a un azul y fro con respecto a un rojo. Y tambin un mismo amarillo puede ser ms clido si est rodeado de colores fros y menos clido si lo rodean con rojo, naranja, etc. Contraste de complementarios Dos colores complementarios son los que ofrecen juntos mejores posibilidades de contraste, aunque resultan muy violentos visualmente combinar dos colores complementarios intensos.


Para lograr una armona conviene que uno de ellos sea u color puro, y el otro est modulado con blanco o negro. Contraste simultneo Es el fenmeno segn el cual nuestro ojo, para un color dado, exige simultneamente el color complementario, y si no le es dado lo produce l mismo.

El color complementario engendrado en el ojo del espectador es posible verlo, pero no existe en la realidad. Es debido a un proceso fisiolgico de correccin en el rgano de la vista. Otros contrastes Un color puro y brillante aplicado en una gran extensin de la pgina suele resultar irritante y cansino (especialmente, el amarillo), mientras que ese mismo color, usado en pequeas proporciones y sobre un fondo apagado puede crear sensacin de dinamismo.


Dos colores claros brillantes puestos uno al lado de otro impactan en nuestra vista, produciendo un efecto de rechazo, mientras que si esos dos mismos colores los situamos uno dentro del otro el efecto cambia por completo, resultando agradable.

Un mismo color puede cambiar mucho su aspecto visual dependiendo del color en el que se encuentre embutido. Este efecto del cambio de apariencia de un color dependiendo de la luz incidente sobre l, del material de que esta formado o del diferente color que le sirva de fondo recibe el nombre de Metamerismo.

En este ejemplo vemos dos cuadrados, uno de color de fondo azul, y otro negro, ambos con un cuadrado amarillo dentro. Los dos cuadrados interiores son del mismo amarillo, pero parecen diferentes: en fondo azul se enmascara la pureza del amarillo, mientras que en fondo negro el amarillo muestra toda su pureza y frescura.

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La Luz y La Visión