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Guido Stolfi 1 / 89 Percepção Visual PTC2547 – Princípios de Televisão Digital Guido Stolfi – 8/2013.

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1 Guido Stolfi 1 / 89 Percepção Visual PTC2547 – Princípios de Televisão Digital Guido Stolfi – 8/2013

2 Guido Stolfi 2 / 89 Percepção Visual Elementos de Neurologia: impulsos nervosos Fisiologia do Olho Humano Características da Visão Mecanismo da formação da imagem Percepção de Intensidade e Fator Gama Resolução Espacial Resolução Temporal e Cintilação Percepção de Movimento Percepção de Distância Ilusões Ópticas

3 Guido Stolfi 3 / 89 Estrutura do Olho Humano

4 Guido Stolfi 4 / 89 Estrutura da Retina

5 Guido Stolfi 5 / 89 Características da Retina de Cones – células sensíveis à intensidade e à cor (visão Fotópica) de Bastonetes – sensíveis apenas à intensidade (Visão Escotópica) de fibras nervosas no Nervo Óptico Fisiologicamente, é uma extensão do córtex cerebral

6 Guido Stolfi 6 / 89 Características da Fóvea Área central da retina (~2 mm 2 ), 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

7 Guido Stolfi 7 / 89 Elementos de Neurologia

8 Guido Stolfi 8 / 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

9 Guido Stolfi 9 / 89 Propagação do Impulso Nervoso Na + K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ Fibra em repouso: Potencial de –75 mV Na + K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ Início do impulso (Paredes da fibra permitem ingresso de Sódio): Potencial de Ação de + 55 mV

10 Guido Stolfi 10 / 89 Propagação do Impulso Nervoso Propagação (paredes da fibra tornam-se permeáveis ao potássio): Potencial retorna a –70 mV Fim do impulso (paredes tornam-se impermeáveis): Potencial de polarização – 70 mV Na + K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+

11 Guido Stolfi 11 / 89 Propagação do Impulso Nervoso Bomba Sódio-Potássio entra em ação (período refratário): Potencial de –70 mV Na + K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ Fibra em repouso: Potencial de –75 mV

12 Guido Stolfi 12 / 89 Modelo de um Elemento de Fibra Nervosa g(K) = 20 g(Na) 0 = 4 g(Cl)g(Na) P = 500 g(Na) 0

13 Guido Stolfi 13 / 89 Impulsos Nervosos em Células Sensoriais E = 1000 E = 10 E = 0 T

14 Guido Stolfi 14 / 89 Percepção de Diferenças de Intensidade log T P E = 0E =

15 Guido Stolfi 15 / 89 Tipos de Fibras no Nervo Óptico Estímulo Luminoso Células ON Células OFF Células ON-OFF

16 Guido Stolfi 16 / 89 Exemplo de Processamento Neuronal t 1 Gânglio Bipolar Neurônio Estímulo Sinapse Ativa Sinapse Inibidora Axônio

17 Guido Stolfi 17 / 89 Fisiologia do Olho Humano

18 Guido Stolfi 18 / 89 Distribuição das Células na Retina

19 Guido Stolfi 19 / 89 Estrutura da Retina

20 Guido Stolfi 20 / 89 Retina Ocular

21 Guido Stolfi 21 / 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)

22 Guido Stolfi 22 / 89 Modelo de Oponentes para Percepção Visual

23 Guido Stolfi 23 / 89 Sensibilidade Espectral da Visão

24 Guido Stolfi 24 / 89 Distribuição de Cones e Bastonetes

25 Guido Stolfi 25 / 89 Distribuição de Cones e Bastonetes

26 Guido Stolfi 26 / 89 Faixa Dinâmica de Percepção de Luminosidade

27 Guido Stolfi 27 / 89 Adaptação à Luminosidade

28 Guido Stolfi 28 / 89 Sensibilidade da Visão para Diferenças de Cromaticidade

29 Guido Stolfi 29 / 89 Mecanismo de Construção da Visão

30 Guido Stolfi 30 / 89 Musculatura do Globo Ocular

31 Guido Stolfi 31 / 89 Movimentos Sacádicos

32 Guido Stolfi 32 / 89 Movimentos Sacádicos

33 Guido Stolfi 33 / 89 Movimentos Sacádicos

34 Guido Stolfi 34 / 89 Mecanismo de Formação da Imagem A t 50 ms

35 Guido Stolfi 35 / 89 Percepção de Intensidade

36 Guido Stolfi 36 / 89 Lei de Weber para Percepção Sensorial Diferença Apenas Perceptível de Brilho Y Y+ Y

37 Guido Stolfi 37 / 89 Fração de Weber

38 Guido Stolfi 38 / 89 Limiar de Percepção Sensorial log T P

39 Guido Stolfi 39 / 89 Faixa Dinâmica de Percepção de Luminosidade (Geral e Local)

40 Guido Stolfi 40 / 89 Sensação de Brilho em Torno de um Ponto de Acomodação L* = Lightness

41 Guido Stolfi 41 / 89 Correção Gama ( = 2,2 )

42 Guido Stolfi 42 / 89 Efeito da Não-linearidade do TRC

43 Guido Stolfi 43 / 89 Ruído Aditivo e Correção Gama = 2,2 = 0 Original

44 Guido Stolfi 44 / 89 Exemplo: Sistema sem Correção Gama Escala uniforme de intensidades aparentes (Lightness)

45 Guido Stolfi 45 / 89 Exemplo: Sistema sem Correção Gama Luminância correspondente à escala uniforme

46 Guido Stolfi 46 / 89 Exemplo: Sistema sem Correção Gama Sinal proporcional à Luminância sujeito a ruído aditivo

47 Guido Stolfi 47 / 89 Exemplo: Sistema sem Correção Gama Percepção visual do sinal sujeito a ruído aditivo

48 Guido Stolfi 48 / 89 Exemplo: Sistema com Correção Gama Escala uniforme de intensidades aparentes (Lightness)

49 Guido Stolfi 49 / 89 Exemplo: Sistema com Correção Gama Sinal proporcional à Luminosidade aparente, com ruído aditivo

50 Guido Stolfi 50 / 89 Exemplo: Sistema com Correção Gama Luminância reconstruída a partir do sinal com ruído

51 Guido Stolfi 51 / 89 Exemplo: Sistema com Correção Gama Percepção visual final do sinal sujeito a ruído aditivo

52 Guido Stolfi 52 / 89 Resolução Espacial

53 Guido Stolfi 53 / 89 Resolução Espacial da Visão

54 Guido Stolfi 54 / 89 Bandas de Mach

55 Guido Stolfi 55 / 89 Carta de Campbell

56 Guido Stolfi 56 / 89 Freqüências Relevantes na Visão 4,2 mm = 1,2 ciclos/grau 1,2 mm = 4,3 ciclos/grau 0,35 mm = 7,5 ciclos/grau 0,15 mm = 17 ciclos/grau 1,5 mm = 3,5 ciclos/grau ( d = 300 mm )

57 Guido Stolfi 57 / 89 Freqüências Relevantes na Visão Linhas de Texto Caracteres Elementos gráficos

58 Guido Stolfi 58 / 89 Resolução Temporal e Cintilação

59 Guido Stolfi 59 / 89 Percepção de Cintilação

60 Guido Stolfi 60 / 89 Mecanismo de Formação da Imagem

61 Guido Stolfi 61 / 89 Sensibilidade à Cintilação de Detalhes

62 Guido Stolfi 62 / 89 Diâmetro da Pupila x Luminosidade Ambiente

63 Guido Stolfi 63 / 89 Luminância x Cintilação Luminância da Tela (Nits) Área da Pupila (mm 2 ) Iluminamento Retinal (Trolands) Freqüência Crítica p/ 10 o (Hz) Freqüência Crítica p/ 70 o (Hz) 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

64 Guido Stolfi 64 / 89 Questão Polêmica Cintilação de 60 Hz é responsável pelo sucesso da Televisão?

65 Guido Stolfi 65 / 89 Percepção de Movimento

66 Guido Stolfi 66 / 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

67 Guido Stolfi 67 / 89 Movimento Retinal e Rastreamento Ocular

68 Guido Stolfi 68 / 89 Mecanismos de Compensação do Movimento Ocular Comando motor Comando motor SensoresInformação compensada Movimento ocular Informação bruta

69 Guido Stolfi 69 / 89 Percepção de Distância

70 Guido Stolfi 70 / 89 Mecanismos de Percepção de Distância Foco Ocular Visão Binocular (Disparidade) Paralaxe de Movimento Fator de Escala Texturas e Saturação

71 Guido Stolfi 71 / 89 Foco Ocular Informação intensa para curtas distâncias (< 1m)

72 Guido Stolfi 72 / 89 Visão Binocular Informação fortíssima para curtas distâncias (dentro do alcance físico); decresce até distâncias médias (< 100 m)

73 Guido Stolfi 73 / 89 Paralaxe de Movimento Depende da amplitude do movimento; em condições de visualização normal é intensa para distâncias curtas (< 10 m)

74 Guido Stolfi 74 / 89 Fator de Escala Forte para qualquer distância (centímetros a quilômetros); depende de aprendizado 1m500m

75 Guido Stolfi 75 / 89 Texturas / Saturação Estimativa razoável para distâncias longas (até vários km) Perto Longe Muito longe

76 Guido Stolfi 76 / 89 Diferenças na Percepção de Distâncias 2,5 m 0,5 m

77 Guido Stolfi 77 / 89 Compensação da Distorção de Perspectiva ABC

78 Guido Stolfi 78 / 89 Distorção de Perspectiva AB, C

79 Guido Stolfi 79 / 89 Questão Polêmica A Televisão do Futuro será em 3 dimensões?

80 Guido Stolfi 80 / 89 Ilusões Ópticas

81 Guido Stolfi 81 / 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 hipóteses

82 Guido Stolfi 82 / 89 Irregularidades do Campo Visual

83 Guido Stolfi 83 / 89 Ilusão de Muller-Lyers

84 Guido Stolfi 84 / 89 Ilusão de Muller-Lyers

85 Guido Stolfi 85 / 89 Mesas de Shepard

86 Guido Stolfi 86 / 89 Justificativa da Ilusão de Muller-Lyers

87 Guido Stolfi 87 / 89 Cultura Circular

88 Guido Stolfi 88 / 89

89 Guido Stolfi 89 / 89

90 Guido Stolfi 90 / 89 Verde Vermelho Preto Branco Marrom Azul Amarelo Roxo


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