La mácula (o mácula lútea) está en el centro de la visión (y de la retina), y la fóvea es el punto de foco. La fovea tiene 0.4mm de diámetro.
Mácula y fóvea
Hay más de 100.000 conos en un área correspondiente a 1.5 a 2 grados.
visión
córnea y lentes enfocan la luz hacia la retina.
La retina contiene fotorreceptores: conos y bastones.
Los bastones son muy sensibles a la luz.
Es habitual la ceguera temporal ante mucha luz (de día suelen estar saturados).
Hay 120 millones y se encuentran principalmente en la periferia de la retina (visión periférica)
Los conos son menos sensibles a la luz
3 tipos de conos sensibles a diferentes tipos de longitud de onda.
son 6 millones y están concentrados en la mácula
visión
visión
visión
Punto ciego
No somos concientes de su existencia
Corresponde a la zona de “empalme” con el nervio óptico.
Celulas ganglionares (ganglion cells) X e Y.
X: Concentradas en la fóvea y sirven para la detección temprana de patrones.
Y: Más distribuidas en la retina y sirven para la detección temprana de movimiento (no podemos detectar patrones en la periferia, pero sí movimiento)
agudeza visual (visual acuity)
Agudeza entre puntos
Agudeza en rejilla
1 minuto de arco
(Gp:) 2 minutos de arco
agudeza visual (visual acuities)
Agudeza para letras
(5 minutos de arco)
Agudeza en estereo (10 segundos de arco)
Agudeza visual (visual acuities)
(super) agudeza de Vernier (10 segundos de arco)
La habilidad de percibir si dos segmentos son colineales.
En condiciones óptimas es de 8” de arco (0.13’).
La agudeza “normal” es de 0.6’ y 0.4’ para el cono fóveal.
Es un proceso que se piensa que se realiza en la corteza visual y no en la retina.
Equivalente en niños y adultos (no se entrena, no decae)
No se sabe por qué sucede.
Sensibilidad al contraste espacial
Sensibilidad al contraste espacial
Percibiendo tamaño y profundidad
Tamaño de la imagen ? ángulo visual.
1 objeto de 1cm a 57 cm. del ojo tiene un áng. vis. de 1º
Una línea se detecta si tiene un grosor de 0,5’’ de ángulo
Sin embargo, el ángulo visual no alcanza para definir el tamaño del objeto.
Claves de profundidad
Si hay superposición de objetos, el objeto parcialmente cubierto está detrás.
Borroneo (blurring).
Tamaño y altura del objeto nos indica su distancia.
El tamaño esperado del objeto nos indica su distancia.
Percibiendo brillo
Brillo: Depende de la luminancia (energía)
Contraste: Relación entre la luminancia del objeto y la luminancia del fondo.
Los bastones perciben mejor el brillo que los conos.
El temblor (flickering) es percibido mejor con mayor intensidad de luz. Es mejor percibido en la visión periférica.
Percibiendo color
Color: se perciben 150 colores diferentes. Aproximadamente 7 millones de tonalidades diferentes (agregando intensidad, saturación).
8% de hombres y 1% mujeres sufren de algún grado de ceguera al color (por ej. no distinguen entre el rojo y el verde)
Aberración cromática: El ojo humano no corrige la aberración cromática. Diferentes longitudes de onda enfocan a distintas distancias dentro del ojo.
Cuando se enfoca a un color, el otro está fuera de foco, por lo que puede parecer que un color flota sobre otro.
Percibiendo Color
Aberración Cromática (cromostereopsis):
Aberración
Cromática
Percibiendo Color
Aberración Cromática (cromostereopsis):
La mayoría percibe el rojo
más cerca que el azul
Pero otros ven
el efecto contrario
Lectura
Es un “caso especial” de la visión, en función de su relevancia en HCI
94% vista fija, 6% sácadas, (cegera temporal), con regresiones.
Adultos leen aprox. 250 palabras por minuto.
Las palabras familiares se reconocen tan rápido como los caracteres.
Esto indica que reconocen la forma. Por tanto, al cambiar la forma se leerá más lento.
Fuentes de tamaño 9 a 12 son igualmente legibles.
Letras negras en fondo blanco.
Se incrementa la luminancia, aumenta la legibilidad y puede producir parpadeo (flicker).
En la práctica es preferible y produce mejores resultados.
Can You Raed Tihs?
'Aoccdrnig to a rscheearch at an Elingsh uinervtisy, it deosn't mttaer in waht oredr the ltteers in a wrod are, the olny iprmoetnt tihng is taht frist and lsat ltteer is at the rghit pclae. The rset can be a toatl mses and you can sitll raed it wouthit porbelm. Tihs is bcuseae we do not raed ervey lteter by it slef but the wrod as a wlohe
Visión como percepción
¿La visión es el sentido más importante en el diseño de interfaces?
Inferencia inconsciente: (Helmholtz), derivar una interpretación probable, a partir de información incompleta.
La interpretación debe basarse en la información relevante.
Modelo: S=(F,C). S = escena. F, datos relevantes (Features) y C datos irrelevantes (counfounding variables).
S determina I (patrón de iluminación de la retina), por lo que I(S)=(F,C). La visión consiste en obtener F a partir de I. (S es incognoscible). 3D ? 2D.
Visión como percepción
Modelo gestáltico (proximidad, similitud, cercanía y simpleza).
Modelos probabilísticos. Tratamiento de señales (teorema de Bayes y teorema de Helmholtz).
Los veremos más adelante.
Psicofísica. Estudio de la relación entre los estímulos y su percepción.
Ilusiones ópticas
¿Sirven como instrumento de estudio de la percepción?
¿Cuán fiel es la visión?
Percepción (e ilusión) de iluminación
el cerebro debe descontar las condiciones locales para estimar la luminancia y la reflectancia.
la cantidad de luz depende de la reflectancia y de la cantidad incidiente.
¿cómo distinguimos entre blanco poco iluminado y negro muy iluminado?
constancia de iluminación. la cantidad de gris es resultado del procesamiento.
En todo punto de una imagen existe una apparent atmospheric transfer function (ATF) que mapea la reflectancia en luminancia. Para estimarla el sistema visual debe invertir el mapeo, implícita o explícitamente. La función de inversión se llama lightness transfer function (LTF).
La iluminación de un “parche” es computada comparando su luminancia con una distribución con pesos de las luminancias vecinas (no se sabe bien cuál es la computación exacta)
Los mecanismos perceptuales clásicos influyen (gestálticos, etc.).
Las estadísticas de iluminación se obtienen con una ventana adaptativa, con muestras densas las ventanas son pequeñas. La ventana es soft-edged.
Cambia de forma para evitar información de atmósferas distintas.
El contorno actua como una frontera atmosférica.
es importante tener
en cuenta que
que existen
usuarios
ROJO
AZUL
NEGRO
AMARILLO
VERDE
ilusiones
Visuales (perceptuales) y cognitivas (“de pensamiento”)
Ilusiones visuales
Físicas.
se explican por distorsiones de la luz entre el objeto y el ojo
Fisiológicas
se explican por el proceso de transducción de señales.
Cognitivas
por las asunciones que realiza la mente
Bibliografía
1- D. Kahneman y A. Tversky (2000). "Choices, values and frames". Cambridge: University Press.
2- M. Piatelli. (2005)."Los túneles de la mente: ¿qué se esconde tras nuestros errores?" Barcelona: Editorial Crítica.
Ilusiones ópticas
¿Sirven como instrumento de estudio de la percepción?
¿Cuán fiel es la percepción visual?
El display óptimo
Si hay que diseñar en función del usuario:
¿Qué resolución ideal debe tener un monitor?
Si el monitor está a 57 cm ? 1º = 1cm
Si el monitor es de 17 pulgadas = 34 x 26 cm
Si el ojo tiene 180 receptores por grado (fóvea).
? El monitor debería ser de 180*34 x 180*26 = 6120 x 4680
o
Si el ojo percibe 50 ciclos por grado. Entonces se debe poner como mínimo 100 píxeles por cm.
? El monitor debería ser de 100*34 x 100*26 = 3400 x 2600
El display óptimo
¿Por qué las impresoras imprimen a 1200dpi=460 puntos por centímetro?
Aliasing y superagudezas.
Niveles de gris
256 niveles de gris precisa cuadrados de 16×16 píxeles.
1200 dpi se alcanza en imágenes blanco y negro. Para patrones de gris, la resolución es mucho menor.
Línea, aliasing y antialiasing
Puede ser bueno ver esto para distinguir fácilmente si la línea es horizontal o no.
niveles de gris
(Gp:) 6 8 4
1 0 3
5 2 7
model human processor
Los sentidos
“capacidades fisiológicas que operan como entradas para la percepción”.
cinco aristotelianos: visión, oído, gusto, olfato y tacto,
además: termocepción, nociocepción, propiocepción, cinestesia, y equilibriocepción
además: cronocepción, magnetocepción (direccional débil).
introspectivos vs. extrospectivos
El modelo aristoteliano difiere del actual, sobre todo en el tacto.
Sentidos no humanos: electrocepción, magnetocepción, ecolocación, presión del agua…
Oído
Procesamiento del sonido
El sonido es el cambio o vibración de la presión del aire. El oído puede distinguir:
Frecuencia 20 Hz a 15 kHz
Diferencias de frecuencia de hasta 1.5Hz.
Volumen (intensidad, “velocity”)
Timbre (tipo de sonido, forma de la onda)
Localización del sonido.
Filtro de sonidos (aislar ruidos o fuentes sonoras, ignorar ruidos de fondo, etc.).
Raramente utilizado en diseño de interfaces, pero extremadamente potente.
Sí se usa en la tele.
El oído
Consta de tres partes
Oído Externo
Oído Medio
Oído Interno
El oído
Oído Externo: Las ondas sonoras llegan al pabellón auricular y son dirigidas hacia el conducto auditivo externo, donde ciertas frecuencias resultan amplificadas. Finalmente llegan a la membrana timpánica, a partir de la cual, las vibraciones se transmiten por medio sólido.
Oído Medio: Incluye la trompa de Eustaquio, un conducto que comunica directamente el oído medio con la faringe, igualando la presión entre las dos bandas del tímpano. Por otro lado también está formado por una cadena de huesitos (martillo, yunque y estribo), que son el camino de las vibraciones mecánicas hacia la ventana oval.
La ventana oval es otra membrana que provoca una vibración en el líquido contenido dentro del caracol transformando un estímulo del medio aéreo a uno líquido.
El oído
Oído interno: La cóclea o caracol contiene el órgano de Corti, que en humanos consta de entre 24.000 y 30.000 células ciliadas que descansan sobre la membrana basilar. Las regiones de esta membrana vibran a distintas frecuencias características (en humanos, entre 0.02 y 20 kHz aproximadamente), en función de la distancia desde la ventana oval. Las células ciliadas se activan y transmiten información nerviosa cuando vibra la parte de la membrana basilar sobre la que se encuentran. Este es el principio fundamental de la tonotopía (organización de las neuronas en los diversos núcleos del sistema auditivo, en función de la frecuencia del sonido al que responden mejor) del sistema auditivo.
Finalmente la información nerviosa llega al cerebro, cada oído por separado.
El oído
Sistema de protección Tenemos dos músculos (estapedio y tensor del tímpano) que tensan o relajan el tímpano y la cadena de huesos automáticamente, en función de la intensidad del sonido, limitando así la cantidad de energía transmitida hasta la cóclea (cuyas células ciliadas son muy sensibles).
El principal inconveniente de este sistema es el tiempo de adaptación, durante el cual el oído puede padecer daños serios.
Además el canal auditivo externo puede segregar cerumen como barrera protectora ante la llegada de sonidos fuertes.
El oído
Umbrales de la audición: Los umbrales o límites de la audición considerados estándar corresponden a intensidades de 0 dB (umbral de audición) a 140 dB (umbral de dolor) donde ya hay una molestia o dolor físico.
El margen de frecuencias audibles oscila entre 18 a 28000 Hz.
A lo largo de todo este espectro de audiofrecuencias varía la sensación de intensidad o sonoridad. Para determinar esta sonoridad se emplea el gráfico de Fletcher-Munson (curvas isofónicas).
La unidad de sonoridad es el fonio o fon.
El oído
Sonoridad: La sonoridad es una medida subjetiva de la intensidad con la que un sonido es percibido por el oído humano. Es decir, la sonoridad es el atributo que nos permite ordenar sonidos en una escala del más fuerte al más débil.
La sensación sonora de intensidad (sonoridad) se agudiza para sonidos débiles, y disminuye para sonidos fuertes, lo que se debe a que la audición humana no es lineal, sino logarítmica.
Las curvas isofónicas son curvas de igual sonoridad.
Estas curvas calculan la relación existente entre la frecuencia y la intensidad (en decibelios) de dos sonidos para que éstos sean percibidos como igual de fuertes, con lo que todos los puntos sobre una misma curva isofónica tienen la misma sonoridad.
Así, si 0 fon corresponden a una sonoridad con una intensidad de 0 dB con una frecuencia de 1 kHz, también una sonoridad de 0 fon podría corresponder a una sonoridad con una intensidad de 60 dB con una frecuencia de 70 Hz.
Localización sonora
Es una tarea computacionalmente muy compleja.
Se utiliza una combinación de claves biaurales, monoaurales y dinámicas para realizarla con suma facilidad.
Cuando un sonido alcanza la cabeza es interceptado primero por una oreja, luego la cabeza distorsiona la onda sonora y la onda distorsionada es recibida por la segunda oreja.
La distorsión introducida por la oreja es determinada unívocamente por el ángulo de incidencia de la onda.
Localización sonora
Temprano en el desarrollo humano, el cerebro aprende a computar las diferencias entre las dos ondas procesadas por los oídos y utiliza esa información para detectar la localización del sonido.
El cerebro crea una “función de transferencia relacionada a la cabeza”: head related transfer function o HRTF, la cual describe la relación entre las ondas sonoras en función del origen del sonido.
Cuando se escucha un sonido, el cerebro analiza las dos ondas y computa la inversa de la HRTF para localizar el sonido.
Experimento para comprender la naturaleza de la HRTF.
Se envía al sujeto un sonido alterado utilizando una HRTF estándar, simulando un sonido con determinada ubicación espacial.
sistema tradicional de reproducción.
verificación de la distorsión producida por la cabeza.
Sistema con simulación espacial (HRTF)
Localización sonora
Una forma de simular sonido espacial es hacer que los sujetos escuchen sonido biaural. El sonido biaural es una técnica utilizada para crear el efecto de sonido espacial utilizando únicamente un par de auriculares estero.
El sonido es grabado utilizando dos o más micrófonos. El sonido grabado es luego mezclado y editado para luego ser emitido por dos canales separados.
Para generar sonidos biaurales más realistas se montan dos micrófonos omnidireccionales sobre una cabeza artificial.
Luego, convolucionando la HRTF de la cabeza humana promedio en el sonido, se pueden derivar los canales del sonido esterofónico.
Localización sonora
Además de las claves biaurales (HRTF), cada oído dispone de herramientas que le ayudan a localizar la fuente sonora.
La oreja refleja las ondas sonoras en diferentes direcciones como una función de la frecuencia y la dirección de incidencia.
Otra clave monoaural que cada oído puede utilizar, consiste en interpretar las demoras en los ecos producidos por el entorno.
Localización sonora
Además de las claves biaurales y monoaurales existen claves dinámicas.
El movimiento de la cabeza puede mejorar drásticamente la precisión de la localización sonora. Al tomar múltiples conjuntos de datos, el cerebro puede interpolar y triangular la localización de un sonido.
Se utiliza mucho cuando un sonido proviene del frente o de la espalda, porque la mayoría de las claves biaurales y monoaurales dejan de funcionar.
Localización sonora
Paradoja del tritono
una secuencia de dos tonos de Sheppard separados por un tritono (media octava).
un tono de Sheppard es un conjunto de sinusoides octavadas.
figura biestable
Tacto (percepción háptica)
En la piel existen tres grupos de receptores (clasificación funcional):
termoreceptores (calor y frio)
nocioceptores (presión intensa, calor y dolor)
mecanoreceptores (presión)
Rápidamente adaptables
Lentamente adaptables.
Existen áreas con una sensibilidad mucho mayor que otras.
hay sentido del tacto externo e interno.
Tacto (percepción háptica)
Podemos clasificar los receptores por sus características fisiológicas
Corpúsculos de Meissner y discos de Merkel.
miden entre 50 y 100 micras.
dedos y punta de la lengua.
Ruffini: temperatura alta.
Krause: temperatura baja y dolor.
localizados en lo profundo de la hipodermis.
son unos 260k, por todo el cuerpo.
Paccini: presión alta.
Terminaciones nerviosas.
Receptoras de dolor ramificadas.
En los lugares más sensibles hay unas 200 unidades por cm2.
Tacto (percepción háptica)
Cinestesia (o kinestesia) o propiocepción: conciencia de la posición del cuerpo y extremidades (por receptores en las articulaciones).
Existen tres tipos de sensores:
Rápidamente adaptables (movimientos en una dirección particular)
Lentamente adaptables (movimiento y posición estática)
Receptores posicionales (extremidad en una posición estática)
Movimiento
Tiempo del movimiento depende de las características de las personas (edad y salud).
Tiempo de reacción depende a su vez del sentido a través del cual un estímulo es recibido.
Señal audible 150ms
Señal visual 200ms
Dolor 700ms
Señal combinada es aún más rápida
Práctica, entrenamiento y fatiga varían estos valores.
Movimiento
Exactitud:
¿La velocidad de reacción resulta en exactitud reducida?
Tiempo del movimiento depende de las características de las personas (edad y salud).
Ley de Fitts
Mecanógrafos rápidos escriben dos veces más rápido y cometen 10 veces menos errores que mecanógrafos casuales.
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