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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E07 - Fotometría y Óptica de la Visión
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3877
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Ponderación fotométrica espectral
Convierte la energía radiométrica espectral en una magnitud perceptualmente ponderada. La contribución de cada longitud de onda aumenta con la energía radiométrica presente y con la sensibilidad espectral del ojo a esa longitud de onda; una misma energía física puede aportar distinto brillo según la sensibilidad.
Grupo 2: Grupo 2: Estado de adaptación y sensibilidad espectral
Selecciona qué sensibilidad espectral domina según el nivel de adaptación luminosa. A niveles altos dominan los conos; a niveles muy bajos dominan los bastones, por lo que cambia la ponderación espectral y una misma luz física puede adquirir distinto peso fotométrico.
Grupo 3: Grupo 3: Iluminancia retiniana y adaptación fotorreceptora
La luz ya ponderada que atraviesa la pupila determina la iluminancia que alcanza cada punto de la retina. Al aumentar esa iluminancia, los fotorreceptores reducen su sensibilidad para evitar saturación; al disminuir, aumentan su sensibilidad para mantener una respuesta detectable.
Grupo 4: Grupo 4: Umbral de contraste para detección
La iluminancia retiniana regula el contraste mínimo de luminancia necesario para detectar un objeto frente a su fondo. Cuando la iluminancia baja, el umbral de contraste aumenta; cuando la iluminancia sube, el contraste mínimo requerido disminuye.
Grupo 5: Grupo 5: Diseño y control de iluminación visual
Usa la fotometría y el umbral de contraste para fijar condiciones de iluminación destinadas a visión cómoda y evaluación clínica. La emisión de pantallas y la iluminancia de salas deben ser suficientes para conservar contrastes detectables y evitar que una medición de agudeza o campo visual quede limitada por iluminación insuficiente.
ID:1299
Grupo 1: Grupo 1: Ponderación fotométrica espectral
Descripción
Convierte la energía radiométrica espectral en una magnitud perceptualmente ponderada. La contribución de cada longitud de onda aumenta con la energía radiométrica presente y con la sensibilidad espectral del ojo a esa longitud de onda; una misma energía física puede aportar distinto brillo según la sensibilidad.
Pregunta clave: ¿Cómo se transforma la energía física espectral en una magnitud que represente el brillo percibido?
Convierte la energía radiométrica espectral en una magnitud perceptualmente ponderada. La contribución de cada longitud de onda aumenta con la energía radiométrica presente y con la sensibilidad espectral del ojo a esa longitud de onda; una misma energía física puede aportar distinto brillo según la sensibilidad. Este modelo fotométrico corrige esa diferencia ponderando la energía radiométrica de cada longitud de onda por la sensibilidad espectral propia del ojo a esa longitud de onda, dándole más peso a las longitudes de onda a las que el ojo es más sensible y menos peso a las que percibe más débilmente, para obtener así una magnitud fotométrica que sí representa cuánto brillo percibe realmente el ojo, y no solamente cuánta energía física transporta la luz. Esa sensibilidad espectral que pondera la radiometría no es fija, sino que depende de qué fotorreceptores dominan la visión en cada momento: cuando el ojo está adaptado a niveles de luz altos, tal como describe el modelo de fotorrecepción, son los conos los que dominan la visión, y este modelo pondera la radiometría según la sensibilidad espectral combinada de los conos; cuando en cambio el ojo está adaptado a niveles de luz muy bajos, son los bastones los que dominan la visión, y este modelo pasa a ponderar la radiometría según la sensibilidad espectral propia de los bastones, desplazada hacia longitudes de onda distintas de las que predominan cuando dominan los conos. Dentro de esta dinámica, Energía radiométrica espectral se pondera para obtener Magnitud fotométrica, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Sensibilidad espectral del ojo pondera según Magnitud fotométrica, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Magnitud fotométrica hace que represente Brillo percibido, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Magnitud fotométrica contribuye a calcular Iluminancia en la retina, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Sensibilidad espectral combinada de los conos determina la sensibilidad espectral dominante Sensibilidad espectral del ojo, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Nivel de adaptación del ojo hace que una misma luz se pondere de manera distinta en Magnitud fotométrica, vínculo que conecta ambas partes del modelo.
ID:7997
Grupo 2: Grupo 2: Estado de adaptación y sensibilidad espectral
Descripción
Selecciona qué sensibilidad espectral domina según el nivel de adaptación luminosa. A niveles altos dominan los conos; a niveles muy bajos dominan los bastones, por lo que cambia la ponderación espectral y una misma luz física puede adquirir distinto peso fotométrico.
Pregunta clave: ¿Cómo cambia la ponderación espectral cuando cambia el estado de adaptación del ojo?
Selecciona qué sensibilidad espectral domina según el nivel de adaptación luminosa. A niveles altos dominan los conos; a niveles muy bajos dominan los bastones, por lo que cambia la ponderación espectral y una misma luz física puede adquirir distinto peso fotométrico. Esa sensibilidad espectral que pondera la radiometría no es fija, sino que depende de qué fotorreceptores dominan la visión en cada momento: cuando el ojo está adaptado a niveles de luz altos, tal como describe el modelo de fotorrecepción, son los conos los que dominan la visión, y este modelo pondera la radiometría según la sensibilidad espectral combinada de los conos; cuando en cambio el ojo está adaptado a niveles de luz muy bajos, son los bastones los que dominan la visión, y este modelo pasa a ponderar la radiometría según la sensibilidad espectral propia de los bastones, desplazada hacia longitudes de onda distintas de las que predominan cuando dominan los conos. Este modelo fotométrico corrige esa diferencia ponderando la energía radiométrica de cada longitud de onda por la sensibilidad espectral propia del ojo a esa longitud de onda, dándole más peso a las longitudes de onda a las que el ojo es más sensible y menos peso a las que percibe más débilmente, para obtener así una magnitud fotométrica que sí representa cuánto brillo percibe realmente el ojo, y no solamente cuánta energía física transporta la luz. Dentro de esta dinámica, Nivel de adaptación del ojo hace dominar a niveles altos a Conos, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Nivel de adaptación del ojo hace dominar a niveles muy bajos a Bastones, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Conos aportan Sensibilidad espectral combinada de los conos, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Sensibilidad espectral combinada de los conos determina la sensibilidad espectral dominante Sensibilidad espectral del ojo, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Nivel de adaptación del ojo hace que una misma luz se pondere de manera distinta en Magnitud fotométrica, vínculo que conecta ambas partes del modelo. El elemento Sensibilidad espectral de los bastones queda así representado dentro de esta interpretación.
ID:7998
Grupo 3: Grupo 3: Iluminancia retiniana y adaptación fotorreceptora
Descripción
La luz ya ponderada que atraviesa la pupila determina la iluminancia que alcanza cada punto de la retina. Al aumentar esa iluminancia, los fotorreceptores reducen su sensibilidad para evitar saturación; al disminuir, aumentan su sensibilidad para mantener una respuesta detectable.
Pregunta clave: ¿Cómo la luz que alcanza la retina regula la sensibilidad de los fotorreceptores?
La luz ya ponderada que atraviesa la pupila determina la iluminancia que alcanza cada punto de la retina. Al aumentar esa iluminancia, los fotorreceptores reducen su sensibilidad para evitar saturación; al disminuir, aumentan su sensibilidad para mantener una respuesta detectable. La cantidad de luz, ya ponderada por esa sensibilidad espectral, que atraviesa la pupila y llega a cada punto de la retina es la iluminancia en la retina, y es esa iluminancia en la retina —no la energía radiométrica bruta que sale de la fuente de luz— la que realmente determina cuánto deben ajustar su propia sensibilidad los fotorreceptores mediante la adaptación a la luz o la adaptación a la oscuridad que describe el modelo de fotorrecepción. Cuanto mayor es la iluminancia en la retina, más reduce el fotorreceptor su propia sensibilidad para no saturarse; cuanto menor es esa iluminancia en la retina, más la aumenta para seguir produciendo una respuesta detectable. Dentro de esta dinámica, Pupila deja atravesar luz hacia Iluminancia en la retina, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Iluminancia en la retina determina cuánto ajustar Sensibilidad propia del fotorreceptor, vínculo que conecta ambas partes del modelo. En este mecanismo, Iluminancia en la retina al aumentar hace reducir Sensibilidad propia del fotorreceptor, reforzando así la respuesta del sistema. Como parte del mismo balance, Sensibilidad propia del fotorreceptor se reduce para evitar Saturación del fotorreceptor, por lo que el efecto final se expresa como una disminución funcional. En este mecanismo, Iluminancia en la retina al disminuir hace aumentar Sensibilidad propia del fotorreceptor, reforzando así la respuesta del sistema. En este mecanismo, Sensibilidad propia del fotorreceptor se aumenta para mantener Respuesta detectable, reforzando así la respuesta del sistema. En este mecanismo, Iluminancia en la retina al bajar hace aumentar Contraste mínimo necesario, reforzando así la respuesta del sistema. Como parte del mismo balance, Iluminancia en la retina al subir hace disminuir Contraste mínimo necesario, por lo que el efecto final se expresa como una disminución funcional. Dentro de esta dinámica, Magnitud fotométrica contribuye a calcular Iluminancia en la retina, vínculo que conecta ambas partes del modelo.
ID:7999
Grupo 4: Grupo 4: Umbral de contraste para detección
Descripción
La iluminancia retiniana regula el contraste mínimo de luminancia necesario para detectar un objeto frente a su fondo. Cuando la iluminancia baja, el umbral de contraste aumenta; cuando la iluminancia sube, el contraste mínimo requerido disminuye.
Pregunta clave: ¿Cómo determina la iluminancia retiniana el contraste mínimo detectable?
La iluminancia retiniana regula el contraste mínimo de luminancia necesario para detectar un objeto frente a su fondo. Cuando la iluminancia baja, el umbral de contraste aumenta; cuando la iluminancia sube, el contraste mínimo requerido disminuye. Esa misma iluminancia en la retina determina, además, cuánto contraste de luminancia hace falta entre un objeto y su fondo para que ese objeto siga siendo detectable: cuanto más baja es la iluminancia en la retina, mayor es el contraste que hace falta entre el objeto y su fondo para producir una diferencia de potencial receptor lo bastante grande como para distinguirlos, y cuanto más alta es la iluminancia en la retina, menor es el contraste que hace falta para lograr esa misma distinción. Por eso este modelo fotométrico, que pondera la radiometría con la sensibilidad espectral del ojo para calcular la iluminancia en la retina y el contraste mínimo necesario para la detección, es la base con la que se diseña cualquier iluminación destinada a que un ojo humano vea con comodidad: cuánta luz debe emitir una pantalla para que sus contrastes sigan siendo detectables, o cuánta iluminancia hace falta mantener en la sala donde se evalúa la agudeza visual con el proyector de optotipos o donde se mide el campo visual con la perimetría, para que el resultado de esa evaluación clínica dependa de la visión del paciente y no de una iluminación insuficiente. Esta cadena causal hace que Contraste de luminancia produce Diferencia de potencial receptor, integrando ambos elementos dentro de un mismo proceso. Dentro de esta dinámica, Contraste mínimo necesario establece el mínimo de Contraste de luminancia, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Contraste mínimo necesario determina cuánta emisión requiere Emisión luminosa de pantalla, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Contraste mínimo necesario determina la iluminancia necesaria en Sala de evaluación visual, vínculo que conecta ambas partes del modelo. En este mecanismo, Iluminancia en la retina al bajar hace aumentar Contraste mínimo necesario, reforzando así la respuesta del sistema. Como parte del mismo balance, Iluminancia en la retina al subir hace disminuir Contraste mínimo necesario, por lo que el efecto final se expresa como una disminución funcional.
ID:8000
Grupo 5: Grupo 5: Diseño y control de iluminación visual
Descripción
Usa la fotometría y el umbral de contraste para fijar condiciones de iluminación destinadas a visión cómoda y evaluación clínica. La emisión de pantallas y la iluminancia de salas deben ser suficientes para conservar contrastes detectables y evitar que una medición de agudeza o campo visual quede limitada por iluminación insuficiente.
Pregunta clave: ¿Cómo se usan esas magnitudes para diseñar iluminación visual y clínica adecuada?
Usa la fotometría y el umbral de contraste para fijar condiciones de iluminación destinadas a visión cómoda y evaluación clínica. La emisión de pantallas y la iluminancia de salas deben ser suficientes para conservar contrastes detectables y evitar que una medición de agudeza o campo visual quede limitada por iluminación insuficiente. Por eso este modelo fotométrico, que pondera la radiometría con la sensibilidad espectral del ojo para calcular la iluminancia en la retina y el contraste mínimo necesario para la detección, es la base con la que se diseña cualquier iluminación destinada a que un ojo humano vea con comodidad: cuánta luz debe emitir una pantalla para que sus contrastes sigan siendo detectables, o cuánta iluminancia hace falta mantener en la sala donde se evalúa la agudeza visual con el proyector de optotipos o donde se mide el campo visual con la perimetría, para que el resultado de esa evaluación clínica dependa de la visión del paciente y no de una iluminación insuficiente. Dentro de esta dinámica, Emisión luminosa de pantalla es emitida por Pantalla, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Sala de evaluación visual condiciona la evaluación con Proyector de optotipos, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Proyector de optotipos contribuye a Resultado de evaluación clínica, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Contraste mínimo necesario determina cuánta emisión requiere Emisión luminosa de pantalla, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, Contraste mínimo necesario determina la iluminancia necesaria en Sala de evaluación visual, vínculo que conecta ambas partes del modelo.
ID:8001