Differenze di percezione di luminosità tra una scena

semplice e una scena complessa

Relazione di Psicofisica e Percezione

Simone NenciniGiulia Galasso

Percezione della luce nei secoli

Aristotele (IV secolo a.C.)

Introduce i concetti di luce e colore

Medioevo Rivisitazione dello schema aristotelico: doppia natura della luceLux

Lumen

Dio

Agente materiale

“

”

"…I raggi di luce non possono propriamente dirsi colorati; in essi non c'è altro che una certa disposizione a produrre una sensazione di questo o quel colore…

Opticks Sir Isaac Newton 1704

Già Cartesio nel 1637 e padre Grimaldi nel 1655, avevano analizzato la dispersione di un fascio di luce naturale su tutto lo spettro visibile attraverso il prisma. Newton

ricompone il fascio disperso riottenendo il fascio di luce iniziale andando a dimostrare che i colori spettrali del fascio disperso non sono altro che proprietà della luce e non

del mezzo materiale di cui è fatto il prisma.

Cosa sappiamo oggi…

La luce è energia raggiante costituita da onde elettromagnetiche, caratterizzate da un susseguirsi di massimi e minimi, con periodicità nello

spazio.

Quando le onde colpiscono l'occhio umano si verifica la sensazione della visione.

Sistema visivo umano

- Conversione dei fotoni in segnali nervosi ad opera delle cellule fotorecettrici dell'occhio disposte sulla superficie posteriore della retina.

- La cornea e il cristallino dell'occhio inviano un'immagine del mondo esterno sullo strato di fotorecettori. Ciascuna cellula assorbe la luce da un unico punto dell'immagine e genera un segnale elettrico che codifica la quantità di luce assorbita.

- I segnali vengono trasmessi al cervello.

- In fase di trasmissione i segnali provenienti dai fotorecettori vengono sommati e confrontati ottenendo informazioni sulla forma, il movimento e il colore del mondo circostante.

Coni e Bastoncelli

Coni e bastoncelli sono i due tipi di cellule fotorecettrici.I coni consentono la visione alla luce del giorno, in quanto operano efficacemente a elevate intensità luminose, fornendo una visione più ricca di dettagli temporali e spaziali e permettendo la percezione dei colori.I bastoncelli consentono la visione in luce debole. Coni e bastoncelli contengono organi per la trasduzione e la trasmissione dei segnali. A un'estremità si trova il cosiddetto segmento esterno, che assorbe la radiazione luminosa e genera segnali elettrici. Il segmento esterno di un bastoncello è cilindrico, mentre quello di un cono è appuntito.

Vi è differenza tra la percezione visiva di uno scenario complesso, ossia una

scena costituita da elementi diversi tra loro, come righe, contorni, simboli, parole

e colori, e la percezione visiva di una schermata semplice monocromatica?

Sperimentazione

Si è analizzato, con diversi gradi di luminosità, lo screenshoot della pagina iniziale del sito dell’Università degli Studi di Milano-Bicocca e una schermata monocromatica grigia (RGB 176

176 176).

Per gestire la variazione di luminosità in maniera più semplice è stato utilizzata la scala di luminosità di Photoshop a cui è stata associata una scala con valori arbitrari compresi tra 0

e 10.

Il rapporto tra le due scale è 1:5.

Secondo questi criteri, sono state editate 10 immagini per ciascun esperimento con diverso valore di luminosità .

Per entrambi gli esperimenti sono stati reclutati 10 soggetti, studenti di età compresa tra i 20 e i 25 anni.

I risultati ottenuti sono stati elaborati tramite il programma Microsoft Excel, editor di fogli di calcolo. I dati presi in esame sono:

- il PSE, punto di eguaglianza soggettivo;

- il CE, l’errore costante;

- la JND, la soglia differenziale.

Ordine di presentazione degli stimoli

L’esperimento è stato condotto, in condizione di luminosità naturale, all’interno dell’edificio U6 dell’Università degli Studi di Milano-Bicocca in

data 16 gennaio 2014.

Esperimento 1 - Schermata con immagine complessa

*(5,88 – 5,88 -21,16) I valori sono stati arrotondati in numeri interi poiché Photoshop non prevede l’inserimento di cifre decimali.

Esperimento 1 - Schermata con immagine complessa

  SCALA ARBITRARIA SCALA PHOTOSHOP

PSE 6,18 6*

CE 1,18 6*

JND 4,23 21*

Esperimento 1 - Schermata con immagine complessa

0 2 4 6 8 100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Psicometrica

Stimoli Probabilità0 01 0,32 0,23 0,14 0,45 0,66 0,77 0,68 0,49 110 1

Esperimento 1 - Schermata con immagine complessa

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

Probit

Stimoli Punti Z

1 -0,5244

2 -0,84162

3 -1,28155

4 -0,25335

5 0,253347

6 0,524401

7 0,253347

8 -0,25335

Ordine di presentazione degli stimoli

Il secondo esperimento è stato condotto, in condizione di luminosità naturale, all’interno dell’edificio U6 dell’Università degli Studi di Milano-

Bicocca in data 23 gennaio 2014.

Esperimento 2 - Schermata semplice monocromatica

*(-4,43 – -4,43 – 9,41) I valori sono stati arrotondati in numeri interi poiché Photoshop non prevede l’inserimento di cifre decimali.

Esperimento 2 - Schermata semplice monocromatica

  SCALA ARBITRARIA SCALA PHOTOSHOP

PSE 4,11 -4*

CE -0,89 -4*

JND 1,88 9*

0 2 4 6 8 100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Psicometrica

Esperimento 2 - Schermata semplice monocromatica

Stimoli Probabilità0 01 0,12 0,23 0,44 0,45 0,66 0,77 0,78 0,99 0,910 1

Esperimento 2 - Schermata semplice monocromatica

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Probit

Stimoli Punti Z

1 -1,28155

2 -0,84162

3 -0,25335

4 -0,25335

5 0,253347

6 0,524401

7 0,524401

8 1,281552

9 1,281552

Per una immagine complessa, come quella dell’homepage del sito Unimib, è necessario variare di 21 punti Photoshop per avere una

buona probabilità di percepire una differenza di luminosità; per una immagine semplice, come la schermata grigia del secondo

esperimento, è sufficiente variarla di 9 punti Photoshop.

Risultati

L'homepage del sito dell'Università degli Studi di Milano-Bicocca risulta più difficile da analizzare in un intervallo di pochi secondi,

rispetto alla schermata monocromatica, a causa di una forte distrazione percettiva.

Conclusioni

L'essere umano presenta una spiccata capacità di avvertire cambiamenti di luminosità ma l’abilità di discriminare variazioni

luminose dipende dalla complessità della scena percepita.

All’aumentare di elementi e dettagli della scena, aumenta l’intervallo in cui i soggetti rispondono in maniera probabilistica e viceversa, semplificando la scena, gli estremi in cui il soggetto sperimentale

risponde in maniera deterministica si avvicinano.