martes, 14 de abril de 2015

Los límites de la visión humana

Estrenamos el blog contando el resultado de ciertas indagaciones sobre los límites de la visión humana y como afectan estos a los parámetros técnicos que tenemos que tener en cuenta al manejar dispositivos electrónicos.

En particular, vamos a prestar atención a cuanta resolución podemos ver (cuantos pixels, o megapixels) y a cuán deprisa responden los ojos a cambios en las imágenes (lo que se conoce como frecuencia de refresco). Para ello responderemos a las siguientes preguntas:

¿Cual es la máxima densidad de pixels que el ojo humano puede ver?


Normalmente, se define el detalle mínimo visible por un ojo normal en condiciones óptimas como un minuto de arco (es decir 1/60 de grado) de la visión central. Esto por ejemplo, quiere decir que, a 30 cm de distancia, podemos ver detalles de 87 micras de tamaño, mientras que a 1km no podemos distinguir detalles de menos de 29 cm [1].

Esquema del campo de visiónComo la densidad de pixels se mide en pixels por pulgada, si lo pensamos, esto quiere decir que no existe una máxima densidad absoluta de pixels que el ojo pueda ver. En realidad, la densidad máxima estará supeditada a la distancia a la que situemos lo que estemos leyendo. En otras palabras, los pixels de los carteles electrónicos de las autopistas en las carreteras son gordos como puños, pero como los vemos desde lejos, se ven como en un monitor de ordenador (más o menos).

Por otra parte, sucede que los usuarios sitúan diferentes dispositivos a distintas distancias. Por ejemplo: las tabletas se manejan con dos manos y se sitúan a unos 40 cm de los ojos, mientras que los teléfonos se cogen con una y se acercan más a los ojos, manteniéndose a unos 30 cm de ellos.

En todo lo anterior se basó Apple, por ejemplo, para decir que sus pantallas Retina (300 pixels/pulgada en el iPhone, 220 en el MacBook Pro) tienen la máxima resolución visible por el ser humano. Sin embargo, los parámetros que usa Apple para decir que su pantalla Retina no es mejorable están obsoletos, puesto que antiguamente se aceptaba que un minuto de arco era el máximo detalle visible, pero ya hay estudios que lo sitúan en 0,6 minutos de arco y algunos incluso en 0,4 y hasta 0,3 [2].

En resumen, si aceptamos que un ojo humano ve detalles de unos 0,4 minutos de arco, serían necesarios unos 952 pixels/pulgada para un teléfono, y 467 para un monitor de 15 pulgadas.

 

¿Cuantos "frames" por segundo puede ver el ojo humano?


La respuesta habitual a esta pregunta es 24. Todos los aficionados al cine saben que las cámaras de cine analógicas grababan a veinticuatro imágenes por segundo. Sin embargo, esta es la respuesta fácil porque... si bastan veinticuatro, ¿por qué hay TVs de 100Hz o cámaras de cine que graban a 48 cuadros/segundo?

La tasa de refresco necesaria para que el ojo perciba una película como natural varía según distintos parámetros [3]:

  • Enfoque: el cerebro interpreta las imágenes borrosas como movimiento, mientras que si están enfocadas le parece verlas más a saltos. Por eso, en juegos de ordenador hacen falta más cuadros por segundo que en el cine: en el ordenador cada cuadro está perfectamente enfocado, mientras que en el cine, con el movimiento, las escenas se desenfocan y dejan estelas. Así, una posible mejora de visibilidad para los juegos de ordenador sería aplicar un filtro "motion blur" (desenfoque de movimiento) entre escena y escena. Esto, de hecho, lo hacen algunas TVs, motivo por el cual se ven mejor las películas que si se proyectan en un monitor de ordenador.

  • Sensibilidad a la oscuridad: cuando el ojo mira una superficie brillante en la que, por un corto espacio de tiempo, se intercala una imagen oscura, el cerebro necesita, como mínimo, que la imagen oscura dure una centésima de segundo [CITAR FUENTE] para darse cuenta de ella. Esta es la razón de que las TVs con refresco de 100Hz se vean con menos parpadeo que las de 50Hz. Y por la misma razón, no tiene sentido una TV con mucho más refresco. Esta es la razón también de que en cine, aunque se grabasen las películas a 24 cuadros/segundo, se proyectasen a 48 o 72 cuadros/segundo, repitiendo el mismo cuadro varias veces e intercalando cuadros negros entre medias.

  • Sensibilidad a la luz: cuando el escenario es opuesto al anterior y el ojo está "viendo" la oscuridad, ¿que duración tendría que tener un flash de luz para que el cerebro lo procese? Se calcula, basándose en pruebas hechas a pilotos de avión [CITAR FUENTE], que bastaría con que durase 0,33 centésimas de segundo. Este intervalo es menor que el anterior por el conocido efecto de retención de la imagen que tiene la retina, y que nos permite "seguir viendo" después de un deslumbramiento.

Por eso, la respuesta no es tan obvia, y por eso tampoco hay una respuesta absoluta a esta pregunta, porque el conjunto ojo-cerebro funciona como un dispositivo que analiza multiples informaciones a la vez y que, dependiendo de la escena vista, puede necesitar más o menos información para que algo le parezca real.

Conclusión


A pesar de lo que muchos fabricantes se empeñen en decir, todavía queda bastante recorrido para mejorar los dispositivos electrónicos en lo que a resolución se refiere. Sin embargo, es cierto que cada vez nos estamos acercando más a los limites de los sentidos humanos y que no queda tanto para que lo digital acabe siendo tan bueno o mejor que lo analógico.

Ya ha pasado en cine, ha pasado en fotografía y, tarde o temprano, pasará con los medios impresos [4].

Fuentes del artículo

[1] http://ocularis.es/blog/?p=27
[2] http://www.cultofmac.com/173702/why-retina-isnt-enough-feature/
[3] http://www.100fps.com/
[4] http://www.useit.com/alertbox/web-typography.html

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