cateq pt 09.ppt

Guido Stolfi 1/89

Percepção Visual

• Diana Mendes• 10ºP-cmr

trabalho de recuperação

Guido Stolfi 2/89

Estrutura do Olho Humano


Guido Stolfi 3/89

Estrutura da Retina


Guido Stolfi 4/89

Características da Retina

• 7.000.000 de Cones – células sensíveis à intensidade e à cor (visão Fotópica)

• 130.000.000 de Bastonetes – sensíveis apenas à intensidade (Visão Escotópica)

• 1.000.000 de fibras nervosas no Nervo Óptico• Fisiologicamente, é uma extensão do córtex

cerebral


Guido Stolfi 5/89

Características da Fóvea

• Área central da retina (~2 mm2), responsável pela Visão Central

• Abrange ângulo visual de ~2 graus• Resolução Angular para Luminância: 1 a 2

minutos de grau (1 a 2 mm x 3 metros)• Resolução Angular para Crominância: 5 a 10

minutos de grau• Freqüência Crítica de Cintilação: 40 a 85 Hz


Guido Stolfi 6/89

Elementos de Neurologia


Guido Stolfi 7/89

Elementos de Neurologia

• Fibras nervosas transmitem impulsos químicos• Potencial elétrico é conseqüência do impulso

químico• Impulsos têm sempre mesma amplitude• Intensidade do estímulo afeta taxa de repetição

dos impulsos• Cada fibra nervosa transmite apenas uma

qualidade de estímulo


Guido Stolfi 8/89

Propagação do Impulso Nervoso

Na+

K+

Na+

Na+

Na+Na+

Na+

Na+

Na+

K+

K+

K+K+K+

Fibra em repouso:Potencial de –75 mV

Na+

K+Na+

Na+

Na+Na+

Na+

Na+

Na+

K+

K+

K+K+K+

Início do impulso (Paredes da fibra permitem ingresso de Sódio):Potencial de Ação de + 55 mV


Guido Stolfi 9/89


Propagação (paredes da fibra tornam-se permeáveis ao potássio):Potencial retorna a –70 mV

Fim do impulso (paredes tornam-seimpermeáveis): Potencial de polarização – 70 mV

Na+

K+

Na+Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

K+

K+

K+

K+

K+

Na+

K+

Na+Na+

Na+ Na+Na+

Na+

Na+K+

K+

K+

K+

K+


Guido Stolfi 10/89


Bomba Sódio-Potássio entra em ação (período refratário): Potencial de –70 mV

Na+

K+

Na+Na+

Na+ Na+Na+

Na+

Na+K+

K+

K+

K+

K+

Na+

K+

Na+

Na+

Na+Na+

Na+

Na+

Na+

K+

K+

K+K+K+ Fibra em repouso:

Potencial de –75 mV


Guido Stolfi 11/89

Modelo de um Elemento de Fibra Nervosa

g(Na) g(Cl) g(K)

69 mVE(Cl)

75 mVE(K)

55 mVE(Na)

I(K) I(Na) Cm

Exterior

Interior

g(K) = 20 g(Na)0 = 4 g(Cl) g(Na)P = 500 g(Na)0trabalho de recuperação

Guido Stolfi 12/89

Impulsos Nervosos em Células Sensoriais

E = 1000

E = 10

E = 0

Ttrabalho de recuperação

Guido Stolfi 13/89

Percepção de Diferenças de Intensidade

log T

PE = 0E = 1000

100102


Guido Stolfi 14/89

Tipos de Fibras no Nervo Óptico

Estímulo Luminoso

Células “ON”

Células “OFF”

Células “ON-OFF”


Guido Stolfi 15/89

Exemplo de Processamento Neuronal

t

1

Gânglio Bipolar

Neurônio

Estímulo

Sinapse Ativa

Sinapse Inibidora

Axônio


Guido Stolfi 16/89

Fisiologia do Olho Humano


Guido Stolfi 17/89

Distribuição das Células na Retina

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80Ângulo em relação à Fóvea

Bastonetes

ConesPonto Cego

Cél

ula

s p

or

mm

2

x 1000


Guido Stolfi 18/89

Estrutura da Retina


Guido Stolfi 19/89

Retina Ocular


Guido Stolfi 20/89

Pré-processamento da Retina

• Agrupamento: várias células contribuem para uma unidade de percepção (ex.: bastonetes)

• Inibição Lateral: estímulos locais dessensibilizam células vizinhas (filtro passa-altas espacial)

• Inibição temporal: estímulos “ON”, “OFF” (filtro passa-altas temporal)


Guido Stolfi 21/89

Modelo de Oponentes para Percepção Visual

LogLogLog

ConesVermelhos

ConesConesVerdesAzuis

BrilhoOponente OponenteAzul-Amarelo Vermelho-Verde

RGB


Guido Stolfi 22/89

Sensibilidade Espectral da Visão

r

g

b R P F dR ( ) ( )

G P F dG ( ) ( )

B P F dB ( ) ( )


Guido Stolfi 23/89

Distribuição de Cones e Bastonetes


Guido Stolfi 24/89

Distribuição de Cones e Bastonetes


Guido Stolfi 25/89

Faixa Dinâmica de Percepção de Luminosidade


Guido Stolfi 26/89

Adaptação à Luminosidade


Guido Stolfi 27/89

Sensibilidade da Visão para Diferenças de Cromaticidade


Guido Stolfi 28/89

Mecanismo de Construção da Visão


Guido Stolfi 29/89

Musculatura do Globo Ocular


Guido Stolfi 30/89

Movimentos Sacádicos


Guido Stolfi 31/89



Guido Stolfi 32/89



Guido Stolfi 33/89

Mecanismo de Formação da Imagem

A7

8

45

9

6

10

1

32

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

t 50 mstrabalho de recuperação

Guido Stolfi 34/89

Percepção de Intensidade


Guido Stolfi 35/89

Lei de Weber para Percepção Sensorial

Diferença ApenasPerceptível de

Brilho

Y

YLei de Weber0 02. ( )Y Y+Y


Guido Stolfi 36/89

Fração de Weber

0,01

0,1

1

-20 -10 0 10 20

Ln da Luminância (cd/m2)

Fra

ção

de

Web

er


Guido Stolfi 37/89

Limiar de Percepção Sensorial

log T

P

100102


Guido Stolfi 38/89

Faixa Dinâmica de Percepção de Luminosidade (Geral e Local)


Guido Stolfi 39/89

Sensação de Brilho em Torno de um Ponto de Acomodação

Brilho Aparente

Y Y se Y Y

Y Y caso contrario

n n

n

116 16 0 008856

9033

1

3( / ) / .

. ( / )

0

20

40

60

80

100

0 0.5 1

Luminância relativa (Y/Yn)

Bri

lho

Ap

aren

teL* = “Lightness”


Guido Stolfi 40/89

Correção Gama

Câmera CorretorGama T.R.C

BrilhoAparente

Canal deTransmissão

OY 45.0YV Y V 2 2.OYY

( = 2,2 )


Guido Stolfi 41/89

Efeito da Não-linearidade do TRC

01020304050

60708090

100

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Tensão na Grade do TRC

Saí

da

Rel

ativ

a

Brilho Aparente

Luminância do TRC


Guido Stolfi 42/89

Ruído Aditivo e Correção Gama

= 2,2

= 0

Original


Guido Stolfi 43/89

Exemplo: Sistema sem Correção Gama

Escala uniforme de intensidades aparentes (“Lightness”) trabalho de recuperação

Guido Stolfi 44/89


Luminância correspondente à escala uniforme trabalho de recuperação

Guido Stolfi 45/89


Sinal proporcional à Luminância sujeito a ruído aditivo trabalho de recuperação

Guido Stolfi 46/89


Percepção visual do sinal sujeito a ruído aditivo trabalho de recuperação

Guido Stolfi 47/89

Exemplo: Sistema com Correção Gama

Escala uniforme de intensidades aparentes (“Lightness”) trabalho de recuperação

Guido Stolfi 48/89


Sinal proporcional à Luminosidade aparente, com ruído aditivotrabalho de recuperação

Guido Stolfi 49/89


Luminância reconstruída a partir do sinal com ruídotrabalho de recuperação

Guido Stolfi 50/89


Percepção visual final do sinal sujeito a ruído aditivotrabalho de recuperação

Guido Stolfi 51/89

Resolução Espacial


Guido Stolfi 52/89

Resolução Espacial da Visão

1

10

100

1000

0,01 0,1 1 10 100Freqüência Espacial (Ciclos/grau)

Luminância

Vermelho-Verde

Azul-Amarelo

Contraste


Guido Stolfi 53/89

Bandas de Mach


Guido Stolfi 54/89

Carta de Campbell


Guido Stolfi 55/89

Freqüências Relevantes na Visão

4,2 mm = 1,2 ciclos/grau



0,15 mm = 17 ciclos/grau


( d = 300 mm )trabalho de recuperação

Guido Stolfi 56/89

Freqüências Relevantes na Visão

1

10

100

1000

0,1 1 10 100Freqüência Espacial (Ciclos/grau)

Luminância

Contraste

Linhasde Texto

Caracteres

Elementosgráficos


Guido Stolfi 57/89

Resolução Temporal e Cintilação


Guido Stolfi 58/89

Percepção de Cintilação

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0,01 0,1 1 10 100 1000

Luminância (nits)

Fre

qü

ênci

a C

ríti

ca (

Hz)

20o (perif.)

20o (central)

1o (central)

1o (perif.)


Guido Stolfi 59/89

Mecanismo de Formação da Imagem

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

7

8

45

9

6

10

1

32


Guido Stolfi 60/89

Sensibilidade à Cintilação de Detalhes


Guido Stolfi 61/89

Diâmetro da Pupila x Luminosidade Ambiente

01

23

45

67

8

0 0.01 0.1 1 10 100 1k 10k 100k

Luminância (nits)

Diâmetro da Pupila

(mm)


Guido Stolfi 62/89

Luminância x Cintilação

10 10.75 19.63

215 392 48.4 54.4 60.6 66.9

30 9.08 15.21

544 912 57.6 62.8 70.2 75.5

100 8.04 11.34

1608 2268 68.9 71.9 81.8 84.9

300 7.07 9.62

4242 5772 78.2 81.3 91.4 94.6

1000 6.16 12320 88.9 102.4

3000 4.52 27120 96.7 110.5

Luminância da Tela

(Nits)

Área da Pupila (mm2)

Iluminamento Retinal (Trolands)

Freqüência Crítica p/ 10o (Hz)

Freqüência Crítica p/ 70o

(Hz)

10000 3.14 62800 105.1 119.2

Relação entre Luminância da Tela de Monitores de Vídeo e Freqüências Críticas de Cintilação, para 95% da População (ISO/TC159/1987) - Campos de Visão de 10 e 70 graus


Guido Stolfi 63/89

Questão Polêmica

• Cintilação de 60 Hz é responsável pelo sucesso da Televisão?


Guido Stolfi 64/89

Percepção de Movimento


Guido Stolfi 65/89

Percepção de Movimento

Movimento Retinal– Imagem do objeto se move em relação à retina– Sujeita às características temporais da visão– Baixa definição espacial, visão periférica

• Rastreamento Ocular– Olho acompanha a trajetória do objeto– Sujeita às características espaciais da visão – Alta definição espacial, visão central


Guido Stolfi 66/89

Movimento Retinal e Rastreamento Ocular


Guido Stolfi 67/89

Mecanismos de Compensação do Movimento Ocular

-+

- +Comando

motor

Comandomotor

Sensores Informaçãocompensada

Movimento ocular

Informaçãobruta


Guido Stolfi 68/89

Percepção de Distância


Guido Stolfi 69/89

Mecanismos de Percepção de Distância

• Foco Ocular• Visão Binocular (Disparidade)• Paralaxe de Movimento• Fator de Escala• Texturas e Saturação


Guido Stolfi 70/89

Foco Ocular

• Informação intensa para curtas distâncias (< 1m)


Guido Stolfi 71/89

Visão Binocular

• Informação fortíssima para curtas distâncias (dentro do alcance físico); decresce até distâncias médias (< 100 m)


Guido Stolfi 72/89

Paralaxe de Movimento

• Depende da amplitude do movimento; em condições de visualização normal é intensa para distâncias curtas (< 10 m)


Guido Stolfi 73/89

Fator de Escala

• Forte para qualquer distância (centímetros a quilômetros); depende de aprendizado

1m 500mtrabalho de recuperação

Guido Stolfi 74/89

Texturas / Saturação

• Estimativa razoável para distâncias longas (até vários km)

PertoLonge

Muitolonge


Guido Stolfi 75/89

Diferenças na Percepção de Distâncias

2,5 m

0,5 m


Guido Stolfi 76/89

Compensação da Distorção de Perspectiva

A B C


Guido Stolfi 77/89

Distorção de Perspectiva

A B, C


Guido Stolfi 78/89

Questão Polêmica

• A Televisão do Futuro será em 3 dimensões?


Guido Stolfi 79/89

Ilusões Ópticas


Guido Stolfi 80/89

Ilusões Ópticas (Visuais)

• Quando a percepção entra em contradição com a realidade física

• Estudo dos mecanismos da percepção visual

• Ilusões fisiológicas (intrínsecas) e cognitivas (culturais)

• Teste de hipótesestrabalho de recuperação

Guido Stolfi 81/89

Irregularidades do Campo Visual


Guido Stolfi 82/89

Ilusão de Muller-Lyers


Guido Stolfi 83/89

Ilusão de Muller-Lyers


Guido Stolfi 84/89

Mesas de Shepard


Guido Stolfi 85/89

Justificativa da Ilusão de Muller-Lyers


Guido Stolfi 86/89

Cultura “Circular”


Guido Stolfi 87/89


Guido Stolfi 88/89


Guido Stolfi 89/89

VerdeVermelhoPretoBranco

MarromAzulAmareloRoxo


cateq pt 09.ppt

Technology