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

La velocidad de la percepción visual humana es un tema sorprendentemente complejo, sin una respuesta única. Depende del tipo de velocidad que se quiera observar. Aquí analizaremos cinco facetas fascinantes de la visión y daremos respuestas a los límites de velocidad conocidos actualmente para lo que podemos ver. ¡Disfruten!

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

Como ocurre con muchas respuestas interesantes en el ámbito científico, esta surgió de manera incidental y resultó ser mucho más allá de lo que cualquiera hubiera imaginado.

Varios astronautas en el espacio exterior reportaron haber visto anomalías inexplicables de puntos extremadamente breves y fugaces rayos de luz, incluso con los ojos cerrados. Estos ocurrían cada pocos minutos. Resultó que estaban observando un fenómeno recientemente descubierto llamado partículas cósmicas de alta energía. Estas son, con mucho, la masa que se mueve más rápido en el universo conocido.

Las partículas exóticas 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 supera cualquier conocimiento astrofísico: ¡ni siquiera dos agujeros negros supermasivos en colisión se acercarían! Al impactar la atmósfera terrestre, su energía se transforma en miríadas de nuevas partículas (E = mc²).

La cuestión 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 cuatrillónésimas de segundo!

Cuanto más brillante sea el destello, menos tiempo se necesita 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 comprenden los mecanismos neurobiológicos que intervienen en la percepción de partículas de alta energía. Probablemente se deba a que millones de neuronas diferentes pueden captar una entrada sensorial, pero cuantas menos lo hagan, menos precisa será la percepción. Algunas investigaciones muestran que nuestros ojos pueden detectar un solo fotón, pero este es un evento probabilístico.

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

Los fotogramas por segundo, comúnmente conocidos como FPS, son la referencia común para tecnologías visuales como pantallas de ordenador, 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 hacerle ver el movimiento en pantalla como continuo. Esto nos permite hacernos una idea de cómo nuestro cerebro une imágenes separadas en movimiento a la velocidad de las películas (24 FPS) y las pantallas de ordenador 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 ellas, mirar un televisor es como 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 la información sensorial. He aquí un ejemplo de un estudio de psicofísica.

Como puedes 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? Ver la luz como continua.

La respuesta se llama Umbral de Fusión de Parpadeoy también proviene de los pioneros del cine. Aunque el movimiento se podía percibir a 16 FPS, el parpadeo en la pantalla a esta velocidad se consideraba insoportable. Aquí hay un ejemplo de la primera película jamás realizada.

Para solucionar este problema, se desarrolló una nueva tecnología de obturador que disparaba cada fotograma varias veces consecutivas. La velocidad a la que el destello se volvía cómodo y prácticamente imperceptible era de unos 46 destellos por segundo.

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

4. ¿Qué tan rápido podemos percibir una ausencia de luz?

En otras palabras, ¿con qué rapidez podemos detectar un destello negro en medio de una luz continua? Se realizaron investigaciones en este campo con personas jóvenes y mayores para investigar la degeneración de la visión con el envejecimiento. Se descubrió que la detección se produce en una escala de tiempo de 18 milisegundos para los adultos jóvenes y de 22 milisegundos para los adultos mayores.

Esto se traduce en entre 45 y 55 FPS, cuando un fotograma oscuro se vuelve imperceptible o no parpadea. Cabe destacar 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). De nuevo, esto es extremadamente rápido. En comparación, parpadear tarda entre 100 y 400 milisegundos, lo cual suele descartarse de la experiencia consciente.

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

Una investigación de 2014 sobre reconocimiento rápido de imágenes descubrió que podemos detectar escenas específicas en plazos mucho más cortos de lo que se creía. En experimentos donde se proyectan imágenes aleatorias (por ejemplo, una casa, un perro, un bosque, etc.) en rápida sucesión, los sujetos podían reconocer o recordar una escena específica en tan solo 13 milisegundos.

Esto se traduce en ver 75 imágenes diferentes en un solo segundo y poder determinar con cierta fiabilidad si una imagen específica estaba presente o no. Puedes comprobar por ti mismo lo increíblemente rápido que es.

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

Bueno, ahí lo tienen. Esperamos que hayan aprendido que la visión humana es más profunda y misteriosa de lo que creían, y que es realmente asombrosa. Si desean profundizar en el tema, este excelente video de YouTube de TechLaboratories ofrece más detalles.