Percepción visual

En este capítulo trataremos la percepción visual y cómo percibimos los objetos como un todo.

Volveremos a repasar algunos de los aspectos más relevantes de cómo nuestro sistema perceptivo unifica la información, cómo diferencia lo que es el objeto respecto al resto de la escena, el “fondo” y cómo se elabora el esbozo de la “proto-imagen”, desde el punto de vista computacional, con la teoría de David Marr y desde el punto de vista de los estímulos emergentes de Treisman y Biederman.

Finalmente veremos la importancia del contexto y cómo la escena se mantiene constante a pesar de que cambie el tamaño o las condiciones de iluminación del entorno.

Percepción visual de los objetos

La percepción visual de los objetos tiene un marcado carácter psicofísico, es decir, partiendo de características individuales, pasamos a grupos de características, los objetos propiamente dichos y las escenas.

Actualmente la mayoría de investigadores admiten que el proceso visual se debe a la combinación de estímulos, las sensaciones que determinan y a su integración en diferentes áreas del cerebro.

Los primeros que entendieron este proceso múltiple fueron los integrantes de la Gestalt. Max Wertheimer fue el iniciador de esta corriente al estudiar el fenómeno del movimiento aparente, donde una secuencia de imágenes, fijas y estáticas, presentadas con una frecuencia adecuada, eran capacees de generar la sensación de movimiento. La escuela de Frankfurt con su Psicología de la Gestalt, puso en entredicho el movimiento estructuralista que dominaba en esa época y que proponía que la percepción se crea a partir de sensaciones.

Los psicólogos de la Gestalt estudiaron las ilusiones ópticas, concluyendo que el todo es diferente a la suma de las partes. Estudiaron la forma en que se agrupan los elementos pequeños de los objetos, propusieron lo que se conoce como Leyes de la organización perceptiva: ley de la pregnancia, ley de la similitud, ley de la buena continuación, ley de la proximidad, ley del destino común y ley de familiaridad.

Aunque estos principios de organización reciben el nombre de leyes, para la mayoría de psicólogos en la actualidad, correspondería a heurísticos o reglas generales que ayuda a resolver un problema, a diferencia de una ley o algoritmo, que es un proceso que siempre conduce a la solución de un problema.

La consideración de heurístico a los principios de la Gestalt, obedece a que su aplicación no siempre es perfecta, en cuanto a la información que aporta. En ocasiones nos puede hacer cometer errores a la hora de interpretar lo que percibimos, sin embargo, la utilización de heurísticos está ampliamente difundida en el cerebro, en la forma que resolvemos problemas, es mucho más rápido la utilización de un heurístico que la aplicación de algoritmos, con un coste de energía mucho más elevado.

Parece que fruto de la evolución, nos hemos acostumbrado a utilizar los heurísticos en las decisiones que tomamos y a la hora de resolver cualquier problema.

Recientemente se ha propuesto tres nuevos principios de organización perceptiva (Stephen Palmer, 1992 y 1999):

• El principio de la región común.
• principio de la conexión entre elementos.
• El principio de la sincronía.

Uno de los problemas que interesó a los investigadores de la Gestalt en la percepción visual fue el denominado fenómeno de la segregación, que lo vemos en los casos de fondo-figura, como en el ejemplo de la copa y las caras de Rubin.

Qué es lo que hace que veamos o seamos conscientes de una cosa o de otra, qué es lo que determine que predomine una u otra.

Parece que hay una serie de pistas que motiva el que predomine algo como figura y algo como fondo. Las áreas simétricas tienden a verse como figuras, de la misma forma que las áreas más pequeñas comparadas con áreas más grandes, estás últimas constituirían el fondo y los elementos significativos, también tienen más tendencia a percibirse como figuras.

Constitución de los objetos

Enfoque computacional de Marr

Para David Marr, el sistema visual actuaría como si se tratara de un ordenador programado para ver objetos. La escena que se presenta frente a nosotros penetraría en los ojos y se proyectaría sobre la retina.

El primer paso del análisis será determinar áreas claras y oscuras así como las áreas en las que se producen cambios de intensidad. Con esto se inicia un primer esbozo de las formas que forman parte de la escena, es lo que se denomina “esbozo primario”, el cual incluye áreas cerradas como círculos, elipses o cuadrados, que definirían los objetos.

Este primer paso consiste en definir los objetos de la escena, no sus detalles ni las sombras o cambios de iluminación.

Según Marr, el sistema visual realiza esta función analizando matemáticamente los cambios de intensidad de la imagen y lo que el autor denomina las restricciones naturales del mundo.

El paso siguiente es agrupar los esbozos primitivos. De la misma forma que proponen los psicólogos de la Gestalt.

Ahora los esbozos primitivos se agrupan según unos criterios que presuponen utilizar el proceso de arriba abajo, aunque el autor no lo termina de aclarar del todo. Se obtendría una representación en superficie de los objetos de la escena (esbozo en 2-1/2 D), para terminar en una reconstrucción tridimensional de la escena (esbozo 3D).

Teoría de la integración de características

La teoría de integración de características, también conocida como TIC y propuesta por Treisman y Gelade (1987,1993 y 1998), afirma que la percepción de los objetos se produce de acuerdo con una secuencia de etapas que, se inicia en una primera fase de forma “pre-atencional”, donde el sistema analiza la imagen y determina la existencia de las características que forman las unidades básicas de la percepción, como la curvatura, orientación, color, movimiento, etc.

En una segunda fase, “etapa de atención focalizada”, las características básicas se combinan para dar lugar a la percepción del objeto.

Una vez identificado el objeto, se compara con los datos de objetos similares categorizados previamente y almacenados en la memoria.

El paso de la primera a la segunda etapa es la clave de esta teoría. El sistema visual actúa determinando bordes emergentes entre áreas compuestas de diferentes elementos y mediante un procedimiento de búsqueda visual. En una escena podemos tener dos conjuntos de elementos, unos junto a otros para crear campos texturales, como en la figura. Si las dos áreas contienen características diferentes, un límite “resalta” de inmediato entre las dos áreas, “emerge”, tal como ocurre en la figura, donde los componentes tienen diferentes orientaciones.

En la siguiente imagen podemos ver la misma situación de forma más clara.

Los límites se producen porque uno de los componentes tiene líneas que se cruzan entre sí y el otro no (a y b), mientras que en la figura c, esto no ocurre, el patrón contextural es el mismo y no se produce ningún límite emergente (Nathdurf, 1990).

El proceso de búsqueda visual

El proceso de búsqueda visual sigue dos pautas.

Una de detección cuasi automática, como en el caso de la figura, donde la “O” destaca en el fondo de las otras letras que la rodean “V” y que se percibe de inmediato, tanto en la situación (a), con pocos distractores como en (b), con más distractores. En la otra figura ocurre algo diferente, una detección que requiere mayor esfuezo atencional, percibir la “R” es más difícil y se complica más cuando pasamos de pocos a muchos distractores, lo cual supone un mayor gasto de tiempo y energía.

En los ejemplos anteriores, en el primer caso, la detección es automática, y se denomina resalte en “pop out”.

Detección de objetos automaticamente Vs con mayor esfuerzo visual

El resalte en pop up se caracteriza porque la detección del estímulo, en este caso la letra O, era independiente al número de distractores que la rodean, letras “V”, mientras que en los casos que no emergían de forma automática, como en el ejemplo de la letra “R”, el número de distractores, ahora sí influía en el tiempo que se requiere para su detección, cuantos más distractores y más parecidos al estímulo a detectar, más tiempo se requiere para su identificación, tal como se aprecia en la gráfica, que representa un estudio típico de búsqueda visual, donde la línea (a) representa el caso de la O entre las V y, la línea (b) el de las R entre P y Q, donde el número de distractores si hace que aumente el tiempo de detección.

Estudiando los estímulos que tenían la característica de ser emergentes, Treisman comprobó que los más destacados eran:

• Curvatura.
• Alineación.
• Movimiento.
• Color.
• Brillo.
• Dirección.
• Iluminación. 

Estas características se detectarían al comienzo de la etapa pre-atencional.

Los trabajos experimentales de Treisman demostraron que las características emergentes se perciben de forma independiente (líneas, color, texturas, movimiento, orientación, etc) y es en una fase posterior cuando se irían integrando para dar forma a los elementos que componen la escena.

Esta primera fase, de independencia emergente, se explica con el hecho de que cada una de estas características se procesa en un lugar diferente del cerebro, los movimientos se registran en áreas parietales mientras que las caras en la región inferotemporal.

La etapa de combinación de las características percibidas en la fase preatencional, se produciría gracias a los mecanismos de atención focalizada, que actuaría como el “pegamento” que une las características en una localización concreta.

Reconocimiento por componentes

Propuesto por Irving Biederman en 1987 y en línea con lo aportado por Marr y Treisman. La diferencia principal reside en el hecho de que los elementos detectados tienen carácter volumétrico, forma tridimensional, y constituyen las partes de un objeto.

Biederman llamo a estas unidades volumétricas, “geones”, y llego a definir 36 formas básicas, todas ellas cumpliendo tres propiedades fundamentales:

• Invariancia a la vista: en la que los geones pueden identificarse aunque cambien de ángulo visual.
• Discriminabilidad: cada geón se distingue del otro aunque varíe el punto de vista.
• Resistencia al ruido visual: en el que un geón puede identificarse incluso aunque la mitad de su estructura esté borrada o tapada por otro geón.

En la figura siguiente se observan geones básicos (a), que constituyen partes de las figuras en (b), destacando el hecho de que tan solo con la combinación de 2 o 3 geones, se forman figuras que ya son reconocibles.

Percepción visual y el reconocimiento e identificación visual de objetos

Reconocer o ver un objeto

Reconocer un objeto es la experiencia de percibir algo tal como ya se conocía anteriormente.

Identificar un objeto significa dar un nombre a un objeto, clasificarlo correctamente en algún esquema de categorización, saber en qué contexto suele encontrarse, es decir, recordar algo sobre el objeto, además de simplemente haberlo visto antes.

Cuantas más veces vemos un objeto, mayor es la huella que deja en la memoria y más familiar se nos vuele ese objeto, es decir, más fácil es identificarlo, pasamos al concepto de tener que reconocerlo tan solo.

Ambos procesos se producen mediante un mecanismo de memoria y de recuperación. Cuando vemos algo se genera una imagen perceptual y debe compararse con otras representaciones en la memoria, junto con las conexiones que estas otras representaciones tienen ante otras informaciones almacenadas en la memoria.

Percepción visual accionado por datos y accionado por conceptos

La percepción visual envía datos desde la retina, como color, brillantez, etc, que serán agrupados, siguiendo los preceptos de la Gestalt, hasta constituir un conjunto que tenga sentido para el observador, que identifique esa información como algo concreto.

Por otra parte, podemos procesar mediante conceptos, mediante un mecanismo de arriba abajo, basado en experiencias previos, emociones, conocimientos anteriores, etc que guían de forma activa la búsqueda de ciertos patrones en los estímulos que llegan. Si pasamos ante un patio donde juegan niños y vemos salir volando un objeto no muy grande, lo primero que hará nuestro sistema visual es comprobar si se trata de una pelota, algo muy diferente si estuviéramos en un parque, entonces comprobaríamos si se trata de un pájaro. Se trata de comprobar si lo que vemos es lo que esperamos ver.

Percepción visual de objetos grandes y pequeños

De forma general parce que la globalidad tiene prioridad sobre los aspectos locales, dentro de unos límites.

La presencia de estímulos, p.e. letras, formados por estímulos más pequeños, pone de manifiesto este hecho. Se percibe primero la forma de la letra grande y luego los estímulos, letras, que configuran ésta (Navon 1977). Se detecta más rápido un estímulo global que el local, siempre que no se rompa el patrón de ordenamiento, es decir, si los elementos que componen la figura grande estuvieran muy separados, se percibiría más rápidamente los elementos pequeños que la constituye, para que la percepción de la figura grande, estímulo global, sea más rápida, los estímulos pequeños deben estar agrupados suficientemente cerca unos de otros. 

El tamaño absoluto de la figura también es determinante, si es muy grande tampoco se percibe primero respecto a los estímulos pequeños. La interpretación de este fenómeno hay que situarlo en los mecanismos de atención.

Contexto e identificación

En ocasiones, estímulos idénticos son percibidos como diferentes, en función del contexto en que aparecen, tal como ocurre en la figura donde la letra B y el 13 son idénticos pero los interpretamos como una letra o un número según el contexto donde se encuentran.

De la misma forma, cuando aparece un objeto inapropiado en una determinada escena, si no tiene unos caracteres de relevancia muy significativos, lo más probable es que pase desapercibido, al contrario de los objetos que sí son apropiados en aquella escena, que serán recordados con mayor facilidad.

La constancia perceptual en la percepción visual

Todos hemos experimentado como las cosas, los objetos de la escena visual, permanecen constantes o los seguimos identificando como lo que son, aunque la situación de luz, distancia u orientación cambie. No por el hecho de que algo se acerque a nosotros y aumente su tamaño, pensamos que se trata de otro objeto diferente al primero, hay una constancia de la percepción en la conciencia aunque nuestras condiciones de visión cambien.

Tres son las condiciones de constancia perceptual:

• Tamaño y forma.
• Blancura o color de la superficie.
• Ubicación del objeto en el espacio en relación al observador.

La constancia tiene dos fases fundamentales:

La primera es la de registro, el proceso por el cual se codifican los cambios de los estímulos proximales para procesarlos (inconsciente).

La segunda, de aprehensión, de carácter consciente, en la que nos percatamos de las propiedades del objeto, del estímulo focal que tiende a permanecer constante y las propiedades de la situación, que indica aspectos más cambiantes del entorno, como posición del sujeto.

Constancia del tamaño

Debemos recordar que el tamaño de los objetos en la retina varía según la distancia a la que se encuentran pero la percepción del tamaño no depende solo del objeto que observamos, su percepción depende del entorno en el que se encuentra, de los objetos que lo rodean y de las distancias absolutas y relativas.

La constancia del tamaño se ayuda de las claves pictóricas, especialmente las de distancia y profundidad y por la dinámica de los ojos, la información que mandan los músculos extraoculares en los movimientos de convergencia o divergencia y en la acomodación.

En la figura vemos como en (a), los tres hombres disminuyen de tamaño ajustándose a la perspectiva, que indica un alejamiento respecto al observador, por ello el tamaño debe ser inferior, tal como ocurre en la retina, sin embargo en (b), si el tamaño no se adapta, aunque los tres hombres sean de igual dimensión, parece que el último, el más alejado, sea más grande.

Para los constructivistas como los Gibsonianos, la constancia la tenemos de forma directa, la escena, los estímulos que la constituyen tienen toda la información necesaria para que se posibilite la constancia perceptual.

Junto a las claves hay que situar factores cognitivos. Conocemos objetos que sabemos cómo son, su tamaño y características generales, de forma que nos son familiares, hecho que nos facilita su identificación en la escena y que hace más fácil mantener su constancia perceptual (Predemon 1993).

Percepción visual y la constancia de forma

La constancia de forma la podemos definir como la constancia relativa de la forma percibida de un objeto sin importar las variaciones en su orientación.

Para que se dé constancia de forma, el sistema visual debe compensar los cambios de forma similar a como hacía en la constancia de tamaño, de hecho existe una gran relación entre la constancia de la forma y el tamaño, ambas se relacionan con la percepción de la distancia. Sin embargo para la forma, la distancia se refiere a la distancia relativa de las distintas partes del objeto con relación al observador, a su orientación en el espacio o a su inclinación. Es fundamental la ayuda de las claves de distancia y profundidad y del contexto que pudiera indicar el grado de inclinación.

Percepción visual, luminosidad y blancura

La cantidad de luz que llega a la retina procedente de un objeto depende de la fuente que lo ilumina, iluminancia externa y, de la luz que refleja ese objeto, la reflectancia.

Una superficie blanca reflejara casi un 90% de la luz que incide sobre ella, en contraste, una superficie negra absorberá la mayor parte de luz que llega, reflejando solo una pequeña proporción.

La brillantez

Hablamos de brillantez a la intensidad aparente de la fuente de luz que ilumina una porción del campo visual, p.e., una parte de una habitación que es iluminada por el sol, en comparación con otra parte de la habitación que tiene una iluminación más tenue. 

La luminosidad

Otro concepto importante es el de luminosidad, que refiere a la reflectancia aparente de una superficie, en la que los objetos negros reflejan poca luz y los blancos reflejan mucha luz.

La luminosidad determina el color del objeto, en una escala que va desde el blanco al negro, es lo que denominamos blancura. No hay que confundir los conceptos de blancura y brillantez. Una hoja blanca de papel tendrá una brillantez diferente dependiendo de si se observa con una luz tenue o brillante pero, siempre tendrá el mismo tono de blanco, con lo que se mantendrá su blancura constante.

Constancia de luminosidad

Dos son las explicaciones que se han dado para la constancia de luminosidad. La primera sostiene que la constancia se deduce de la relación entre estímulos. De la misma forma que se mantenía la constancia de tamaño y forma de un objeto en referencia al contexto y a los otros objetos de la escena, ocurre lo mismo con la luminosidad, es una razón entre la luminosidad de la escena, del objeto y de lo que le rodea. Si varia la cantidad de la fuente luminosa, como pudiera ser el sol, la reflectancia será diferente, pero los cambios serán proporcionales en todos los componentes de la escena, es decir, las relaciones de reflectancia que llegan a la retina son las mismas que en la situación inicial.

Inhibición lateral

El principio fisiológico que explicaría este fenómeno sería la inhibición lateral en los campos receptivos. Mayor iluminación supone mayor excitación de la zona estimuladora pero, al mismo tiempo, mayor inhibición de la zona periférica del campo receptivo. Con menor iluminación, se produce menos excitación en el centro del campo y, menos inhibición del campo periférico así la respuesta global se mantiene constante. 

Esta situación cambia en el momento que variamos las condiciones del fondo, el contraste será diferente y así varía la percepción de blancura y brillantez.

Percepción visual, el color y el matiz

Todos hemos experimentado como una manzana roja se sigue viendo roja aunque variemos la intensidad de luz que incide sobre ella o, incluso variemos el matiz de esta luz (azul o amarillo), es la constancia del color.

Esta constancia no depende de la imagen de ese objeto en la retina, de forma aislada, depende de su relación con los objetos que lo rodean y del contexto en el que se encuentra.

Se parece mucho a lo que acabamos de ver en la blancura y la luminosidad. La constancia de color estaría relacionada con los procesos de adaptación.