Presentazione per l'esame di Psicofisica e percezione del prof. Stucchi - Università degli Studi di Milano - Bicocca - studenti: Giulia Galasso; Simone Nencini

1. Differenze di percezione di
luminosità tra una scena semplice e
una scena complessa
Relazione di Psicofisica e Percezione
Simone Nencini
Giulia Galasso

2. 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 luce
Lux
Lumen
Dio
Agente materiale

3. “
”
"…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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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?

8. 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).

9. 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 .

10. 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.

11. 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

12. *(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*

13. Esperimento 1 - Schermata con immagine complessa
0 5 10
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Psicometrica
Stimoli Probabilità
0 0
1 0,3
2 0,2
3 0,1
4 0,4
5 0,6
6 0,7
7 0,6
8 0,4
9 1
10 1

14. Esperimento 1 - Schermata con immagine complessa
0 2 4 6 8 10
-1.4
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
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

15. 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

16. *(-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*

17. 0 2 4 6 8 10
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Psicometrica
Esperimento 2 - Schermata semplice monocromatica
Stimoli Probabilità
0 0
1 0,1
2 0,2
3 0,4
4 0,4
5 0,6
6 0,7
7 0,7
8 0,9
9 0,9
10 1

18. Esperimento 2 - Schermata semplice monocromatica
0 2 4 6 8 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

19. 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

20. 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.