5 respuestas a los límites de velocidad de la percepción visual humana

La velocidad de la percepción visual humana es un tema sorprendentemente complicado, sin una respuesta única. Depende del tipo de velocidad que quieras mirar. Aquí analizaremos 5 facetas fascinantes de la visión y daremos respuestas a los límites de velocidad conocidos actualmente de lo que podemos ver: ¡disfrútelo!

1. ¿Cuál es el período de tiempo más corto en el que podemos percibir un destello de luz?

Como muchas respuestas interesantes en la ciencia, esta surgió de manera incidental y resultó ser mucho más allá de lo que cualquiera hubiera imaginado.

Varios astronautas en el espacio exterior informaron haber visto anomalías inexplicables de puntos extremadamente breves y rayos de luz fugaces , incluso con los ojos cerrados. Estos ocurrirían cada pocos minutos. Resultó que estaban viendo un fenómeno recientemente descubierto llamado partículas cósmicas de alta energía. Éstas son, con diferencia, las masas que se mueven más rápido en el universo conocido.

Las exóticas partículas provienen de algún lugar de nuestra galaxia, la Vía Láctea, pero pueden viajar tan cerca de la velocidad de la luz que la energía necesaria para acelerarlas está más allá de cualquier cosa conocida en astrofísica: ¡ni siquiera dos agujeros negros supermasivos en colisión se acercarían! Cuando chocan contra la atmósfera terrestre, su energía se transforma en innumerables partículas nuevas (E = mc²).

El punto aquí es que a esta velocidad extrema, el tiempo necesario para percibir partículas de tan alta energía a través de la visión humana es del orden de femtosegundos , ¡literalmente cuatrillones de segundo!

Cuanto más brillante sea el flash, menos tiempo se necesitará para detectarlo. En el espacio exterior la contaminación lumínica es insignificante, por lo que el contraste entre la luz y la oscuridad está cerca de su máximo posible.

Sin embargo, actualmente no se conocen los mecanismos neurobiológicos que implican ver partículas de alta energía. Probablemente implica el hecho de que millones de neuronas diferentes pueden potencialmente captar una entrada sensorial, pero cuanto menos lo hagan, menos precisa será la percepción. Algunas investigaciones muestran que nuestros ojos pueden potencialmente detectar un solo fotón , pero este es un evento probabilístico.

2. ¿Cuántos 'FPS' necesitamos para percibir un movimiento fluido?

Los "cuadros por segundo", comúnmente conocidos como "FPS", son el punto de referencia común para nuestras tecnologías visuales, como pantallas de computadora, televisores y cámaras. Resulta ser una medida útil también para los humanos.

La respuesta a esta pregunta se descubrió a finales del siglo XIX tras la invención del cine. Las primeras compañías cinematográficas descubrieron que 16 FPS era el mínimo indispensable para engañar al cerebro y hacer que el movimiento en la pantalla fuera continuo. Aquí podemos tener una idea de cómo nuestro cerebro une imágenes separadas en movimiento a velocidades de películas (24 FPS) y pantallas de computadora típicas (60 FPS).

Esto es sorprendentemente bajo, por ejemplo muchos animales, como las aves , requieren al menos 75 FPS solo para percibir el movimiento. Para ellos, mirar un televisor es lo mismo que ver una secuencia de imágenes estáticas separadas.

Esta capacidad humana en realidad representa algo profundo sobre la poca información visual que nuestro cerebro necesita para extrapolar información sensorial. Aquí hay un ejemplo del estudio de la psicofísica.

Como puede ver, podemos construir un modelo interno de movimiento a partir de una cantidad sorprendentemente pequeña de señales: ¡nuestros centros visuales hacen el trabajo pesado por nosotros!

3. ¿Cuántos destellos de luz por segundo se necesitan? Vea la luz como continua.

La respuesta aquí se llama Flicker Fusion Threshold y también proviene de los primeros pioneros del cine. Aunque se podía percibir movimiento a 16 FPS, el parpadeo de la pantalla a este ritmo se consideraba insoportable. Aquí hay un ejemplo de la primera película jamás realizada .

Para resolver este problema, se desarrolló una nueva tecnología de obturador para hacer parpadear cada cuadro de imagen individual varias veces seguidas. La velocidad a la que el parpadeo se volvió cómodo y relativamente imperceptible fue de alrededor de 46 destellos por segundo.

Por lo tanto, nuestra capacidad de percibir conscientemente pulsos de luz opera aproximadamente a tres veces la velocidad de nuestra capacidad de movimiento en términos de FPS. En resumen, somos mucho más sensibles a la luminancia que al movimiento.

4. ¿Con qué rapidez podemos percibir la ausencia de luz?

En otras palabras, ¿a qué velocidad podemos detectar un destello negro entre luz continua? En esta área se realizaron investigaciones con personas jóvenes y mayores para investigar la degeneración de la visión con el envejecimiento. Se descubrió que la detección se realiza en una escala de tiempo de 18 milisegundos para los adultos más jóvenes y de 22 milisegundos para los adultos mayores.

Esto se traduce en entre 45 y 55 FPS, cuando 1 cuadro oscuro se vuelve imperceptible o no parpadea. La advertencia aquí es que este fue el promedio, pero los resultados individuales variaron significativamente.

Incluso en un grupo de estudio pequeño, algunos participantes pudieron detectar un solo destello negro entre 500 FPS de destellos de luz (o 2 milisegundos). Nuevamente, esto es extremadamente rápido. En comparación, parpadear tarda entre 100 y 400 milisegundos, lo que normalmente no se tiene en cuenta en la experiencia consciente.

5. ¿Cuánto tiempo necesitamos ver una escena para poder identificarla?

Una investigación de 2014 sobre el reconocimiento rápido de imágenes descubrió que podemos detectar escenas específicas en escalas de tiempo mucho más cortas de lo que se pensaba anteriormente. En experimentos en los que se muestran diferentes imágenes aleatorias (por ejemplo, una casa, un perro, un bosque, etc.) en rápida sucesión, los sujetos pudieron reconocer o recordar una escena específica en tan solo 13 milisegundos.

Esto se traduce en que se le muestren 75 imágenes diferentes en un solo segundo y poder decir con cierta confiabilidad si una imagen específica estaba allí o no. Puedes comprobar por ti mismo lo sorprendentemente rápido que es esto.

Curiosamente, no se descubrió que este fuera el límite, sino que era simplemente lo más rápido que los investigadores podían mostrar imágenes en ese momento.

Bueno, ahí lo tenemos, ojalá hayas aprendido que la visión humana es más profunda y misteriosa de lo que pensabas, y que es realmente extraordinaria. Si desea profundizar más, este excelente video de YouTube de TechLaboratories profundiza más.