El diseño de iluminación no debe limitarse solo a cumplir exigencias técnicas, le corresponde anticiparse a la idea de percepción que logrará en el observador; el diseñador no puede olvidarse que la definición de luz solo tiene sentido en el ser humano.
Por eso, esta vez queremos hacer el recorrido de la luz hasta llegar al fondo de los ojos.
Nuestro sensor de luz es genial, anatómicamente está conformada por diferentes órganos encargados de proporcionar y mantener su forma casi esférica con el pasar de los años, comprende toda la estructura óptica que establece una imagen, el control mecánico para permitir el ingreso de la cantidad de radiación incidente, la codificación de la luz mediante la capa retinal y la conformación de la imagen visible en el cerebro.
Empecemos entonces nuestro recorrido…
El ojo y su óptica
Nuestra capacidad de supervivencia depende en gran parte de la información que llega a través de nuestros ojos, reconocer los espacios, establecer ciertos vínculos que nos resulten familiares, realizar actividades, generar recuerdos y aprender sobre los datos que nos llega en forma de luz; es por esta razón que las condiciones de iluminación, como su distribución, cantidad y cualidades cromáticas, influyen sobre nuestro estado emocional y percepción.
Iluminar un espacio debe tener como primer objetivo al verdadero beneficiario, el ser humano.
El ojo contiene diferentes componentes que trabajan al unísono, con el propósito de rastrear objetivos visuales y cambiar así la forma de la lente para enfocar adecuadamente. Básicamente tenemos de nacimiento, el mejor autofocus del mercado.
Una combinación entre mecánica y química cambia la sensibilidad del sistema para que pueda operar a diferentes niveles de luz, que van desde la visión escotópica hasta la visión fotópica. Pero… y ¿qué sucede en medio?, pues bien, ese tema lo tratamos en ¿Y CUANDO NOS HABLAN DE LUMINANCIA MESÓPICA?.
Elementos del ojo humano
- Córnea, es la extensión delgada y clara de la esclerótica (capa que llamamos el «blanco del ojo«) en la parte frontal del ojo, no contiene vasos sanguíneos, pero está dotada de receptores de dolor para ayudar a proteger el ojo. Su forma redondeada proporciona una ganancia en el enfoque del ojo.
- Coroides, es la capa delgada oscura justo dentro de la esclerótica, sirve para lleva los vasos sanguíneos al interior del ojo, cerca a la córnea tiene una reflectancia muy baja para absorber la luz y evitar así reflejos innecesarios.
- Iris, es el anillo central de tejido de apertura redondeada (pupila) que controla la cantidad de radiación que ingresa al ojo en respuesta al brillo y al tamaño de los objetos en el campo de visión.
- lente, es una estructura biconvexa de varias capas justo detrás del iris. Es casi transparente y adecua su curvatura óptica relativo al poder de refracción conforme a la necesidad de enfoque.
- Humores, son los líquidos incluidos en el ojo, encargados de ejercer la suficiente presión sobre las estructuras del ojo
- Músculo ciliar, rodea la lente, se contrae o se relaja, para permitir que el lente se haga grueso o delgado.
- Retina, capa celular que contiene las células foto-receptoras, neuronales y de procesamiento de señales.
Después de enfocar y permitir el suficiente paso de luz, es momento de capturar la imagen en el sensor de nuestra cámara de memorias fotográficas, para eso los circuitos neuronales complejos de la retina son los responsables, en parte, de la detección de movimiento, la visión del color y el reconocimiento de patrones.
La retina en lo visual
Justo después de toda la anatomía mecánica del ojo, justo después que la luz atraviesa el sistema óptico más complejo existente, se encuentra la retina, esa capa encargada de interpretar la radiación electromagnética y traducirla a luz.
La córnea, el lente (cristalino) y los humores forman el camino óptico hacia la retina, la cual codifica información sobre la imagen mediante señales neutras combinadas de ambos ojos que se conducen al centro del cerebro, de ahí la señal es llevada al área posterior del cerebro en el cual se realiza el procesamiento visual.
La capa celular de retina recubre la mayor parte posterior del ojo y se encuentra estructurada en capas que contienen básicamente tres tipos de células:
- Celulas fotorreceptoras. Tenemos dos tipos de fotorreceptores, nombrados según su forma: conos y bastones. En proporción cada ojo contiene aproximadamente 30% de conos y 70% de bastones distribuidos en la capa retinal, la mayoría de los conos ubicados cerca a la Fóvea. Las células fotorreceptoras contienen moléculas de fotopigmento que absorben la radiación óptica convirtiéndola en señales neuronales. Hay cuatro tipos de fotopigmentos, un tipo que se encuentra en todos los bastones y los tres restantes tipos (rojo 575nm, verde 525nm y azul 450nm) se encuentran en los conos.
- Células horizontales, amacrinas y bipolares, conectan y procesan las señales neuronales de los fotorreceptores. Las células bipolares adecuan señales de los fotorreceptores y las células horizontales, hacia las células ganglionares. Las células horizontales y amacrinas distribuyen señales a través de fotorreceptores y células bipolares.
- Células ganglionares y el nervio óptico, recibe información de un grupo cercano de células bipolares, horizontales y amacrinas, y conduce una señal adecuada resultante al nervio óptico; del cual estas señales van camino a partes del cerebro que las procesan en forma de luz e imágenes. Algunas células ganglionares de la retina funcionan como un cuarto tipo de fotorreceptor, llamadas células ganglionares intrínsecamente fotosensibles (ipRGC en inglés), estas reaccionan a la radiación difusa incidente a la retina, emitiendo señales al hipotálamo, el cual controla parte de nuestro ritmo circadiano.
Si la idea es diseñar iluminación integradora, debemos apuntar determinados espectros de luz justo a las células ganglionales ipRGC.
La Luz como imagen
Quizá la definición más objetiva podría ser que, la luz es toda la radiación electromagnética que percibe y siente el ojo humano, es el espectro que distingue nuestro sistema visual. Tan habitual como esa sensación al despertar y abrir los ojos, la luz simplemente es todo lo visible, damos por hecho que ahí está y estará, y no es raro, pues en todo el proceso evolutivo del ser humano nuestro ojo se acostumbró a la gran fuente de luz natural, el sol.
A la radiación electromagnética que es capaz de causar directamente alguna sensación visual, se le conoce como luz; y de todo el espectro de distribución de energía se podría tomar un pequeño rango que va aproximadamente de los 380nm a los 780nm, por debajo de este límite se encuentra la radiación ultravioleta y por encima la radiación infrarroja, lo que tenemos en la mitad es luz, y a este rango le llamamos espectro visible.
Toda fuente de luz, los trabajos de propiedades ópticas, los diseños de iluminación, y la mayoría de nuestros recuerdos visibles se encuentran contenidos en este rango espectral de radiación. Lo claro, lo oscuro, los colores, las sensaciones, todo depende del espectro de luz incidente al ojo, lo que se encuentre por fuera de ese pequeño rango no se considera luz ya que simplemente no se ve.
La visión por tanto es, sin importar lo complejo, un mecanismo que tenemos a nuestra disposición inmediata para conocer el mundo, el cual siempre estará afectado por su entorno luminoso.
La luz en el espacio se puede calcular y medir, esto significa que la cantidad y cualidad pueden controlarse, al fin y al cabo permanecemos en el espectro visible, sin embargo, es la percepción del observador quien determina su afecto al concepto de iluminación desarrollado.
Ahora bien, es necesario recordar que…
Los ojos no sirven de nada para un cerebro ciego.
Fuentes:
– Kara Rogers – The Eye, The Physiology of Human Perception (The Human Body) (2010)
– David H. Hubel – Eye, Brain, and Vision-W H Freeman & Co (1988)
– Illuminating Engineering Society, The Lighting Handbook, 10th Edition (2011)