Cono de visión

El cono de visión es el conjunto de direcciones de visión efectivas de una pantalla , vistas desde el ojo. Este conjunto de ángulos se asemeja a un cono generalizado . El concepto se ha introducido como norma internacional ISO 13406-2 , que lo define como el rango de direcciones de visión que se pueden utilizar de forma segura para la tarea prevista sin "reducción del rendimiento visual". Esta norma describe un procedimiento complejo que evalúa el cono de visión a partir de mediciones de luminancia y cromaticidad en función de la dirección de observación. ISO 13406-2 introduce 4 clases de rango de direcciones de visión , desde un cono de visión amplio, para muchos observadores simultáneos, hasta la denominada "pantalla de privacidad", con un cono de visión muy limitado. Las rutas de cumplimiento para diferentes aplicaciones de pantalla se pueden encontrar ahora en la norma sucesora ISO 9241-300 .

Cuando un observador ve una pantalla visual de tamaño variable, cada punto de la superficie de visualización se percibe desde una dirección diferente , como se ilustra en la figura 1. Ningún punto de la pantalla se ve desde la misma dirección. Cuanto mayor sea la pantalla y más cerca esté el observador de ella, mayor será la variación en la dirección de visión sobre la superficie de la pantalla.

Coloquialmente, la dirección de visualización se suele denominar " ángulo de visión ". Esta es una expresión poco acertada que debe evitarse, ya que la dirección de visualización se especifica mediante dos ángulos polares: el ángulo de inclinación , θ (medido desde la normal a la superficie de la pantalla) y el ángulo de acimut , Φ, medido en el plano de la pantalla, como se muestra en la figura 3.

En la figura 2, el globo ocular representa al observador que mira un punto específico de la pantalla, idéntico al origen del sistema de coordenadas polares. La flecha verde indica la dirección de visión (es decir, la dirección de observación). Esta dirección se define mediante el ángulo de inclinación θ, medido desde la normal a la superficie de la pantalla (flecha vertical azul), mientras que el ángulo azimutal Φ es el ángulo que forma la proyección de la dirección de visión sobre la superficie de la pantalla con el eje x (flecha roja). La proyección de la dirección de visión se muestra aquí como la sombra de la flecha verde. El ángulo azimutal Φ aumenta en sentido antihorario, como se ilustra en la figura 3.

La multitud de direcciones desde las que se puede ver una pantalla sin artefactos ni distorsiones que imposibiliten su uso previsto (por ejemplo, trabajo de oficina informatizado, televisión, entretenimiento) se denomina cono de visión (aunque su forma pueda ser la de un cono generalizado ).

El concepto de cono de visión se introdujo por primera vez en la norma internacional ISO 13406-2 :2001 «Requisitos ergonómicos para el trabajo con pantallas planas – Parte 2: Requisitos ergonómicos para pantallas planas». Esta norma clasifica los monitores LCD según el rango de direcciones de visión que pueden utilizarse de forma segura para la tarea prevista (en este caso, trabajo de oficina) sin que se reduzca el rendimiento visual. La clasificación se basa en «Clases de rango de direcciones de visión», donde el rango de direcciones de visión equivale al cono de visión .

La norma ISO 13406-2 describe un procedimiento complejo según el cual se puede evaluar el cono de visión útil a partir de mediciones de luminancia y cromaticidad en función de la dirección de observación. La norma ISO 13406-2 introduce 4 clases de rango de dirección de visión, de las cuales la primera (clase I) es un cono de visión amplio para muchos observadores simultáneos y la última (clase IV) es una denominada "pantalla de privacidad" con un cono de visión muy limitado .

Según la tarea específica que se vaya a realizar con un dispositivo de visualización (por ejemplo, trabajo de oficina, entretenimiento, cine en casa, etc.), los requisitos para la pantalla varían. Las vías de cumplimiento para las distintas aplicaciones de visualización se pueden consultar en la norma sucesora ISO 9241-300.

Las direcciones de visión se representan convenientemente en un sistema de coordenadas polares, donde el ángulo de inclinación, θ, se representa mediante la distancia radial desde el origen y el acimut , Φ, aumenta en sentido antihorario, como se muestra en la figura 4. En este sistema de coordenadas, cada punto corresponde a una dirección de visión . Un cono de visión se define, por lo tanto, mediante un lugar geométrico (una línea cerrada) en este sistema de coordenadas, como se indica mediante el rectángulo y la elipse en la figura 4.

Si un cono de visión se especifica mediante solo cuatro direcciones (por ejemplo, en el plano horizontal y vertical), no queda claro si se trata del rectángulo o del cono elíptico que se muestra en la figura 4. Para resolver esta ambigüedad, el cono de visión debe especificarse mediante al menos 8 direcciones, ubicadas en el plano horizontal y vertical y en los dos planos diagonales (Φ = 45° y 135°).

A cada dirección del sistema de coordenadas polares de la figura 4 se le puede asignar una magnitud física (escalar), por ejemplo, luminancia, contraste, etc. Esta magnitud se puede representar mediante líneas de igual valor (líneas de contorno), mediante tonos de gris o mediante pseudocolores (como se muestra en la figura 4).

Se puede definir un cono de visión a partir de una aplicación específica y la geometría de observación correspondiente, lo que permite obtener un rango de direcciones que especifican el cono de visión necesario para dicha tarea. Dentro de este cono de visión, ciertos parámetros físicos relacionados con el rendimiento visual del dispositivo de visualización deben mantenerse dentro de límites determinados (que dependen de la tarea).

El cono de visión también puede resultar de mediciones (en función de la dirección de visualización ) realizadas con un dispositivo de visualización determinado bajo condiciones de funcionamiento específicas. El cono de visión se obtiene limitando los valores de una magnitud visual (por ejemplo, el contraste) que, para una aplicación determinada, debe ser superior a 10 (véase, por ejemplo, VESA FPDM2 307-4, Umbrales del cono de visión ). La línea para la cual el contraste es igual a 10 define el cono de visión .

Experimentos recientes ^{[ 1 ]} han demostrado que el cono de visión aceptable está determinado más por la disminución de la luminancia y el cambio de cromaticidad que por la disminución del contraste. Se han realizado comparaciones exhaustivas entre experimentos y mediciones para identificar las cantidades y los valores límite correspondientes que definen el cono de visión aparente para pantallas de televisión LCD y PDP. Uno de los resultados es que "la luminancia en niveles de gris intermedios a altos determina la calidad dependiente de la dirección de visión y no la relación de contraste". Esto coincide con otros resultados de investigación que "encuentran una baja correlación entre la relación de contraste y el valor de evaluación visual". Además, "no solo las coordenadas de cromaticidad de los colores primarios, sino aún más las del punto blanco desempeñan un papel importante y deben incluirse en una métrica dependiente de la dirección de visión". Los autores concluyen que, para las pantallas LCD, esta nueva métrica da como resultado un cono de visión del orden de 70°–90° (ángulo subtendido), considerablemente inferior al especificado habitualmente con un contraste mínimo de 10. Para las pantallas PDP, esta nueva métrica ofrece el mismo rango de dirección de visión que la especificación actual, que utiliza una reducción de luminancia del 50 %. En la terminología introducida anteriormente (e ilustrada en la Figura 2), un cono de visión de 70°–90° de ángulo subtendido significa (para un cono de visión con simetría rotacional) un ángulo máximo de inclinación de 35°–45°.

La figura 5 muestra la luminancia y el contraste en función de la dirección de visualización en un sistema de coordenadas polares. La columna izquierda muestra la distribución direccional de la luminancia en el estado oscuro de la pantalla (en este caso: IPS-LCD), la columna central muestra el estado brillante y la columna derecha muestra el contraste (de luminancia) resultante de las dos distribuciones de luminancia anteriores. El valor está codificado mediante (pseudo)colores. Los gráficos situados debajo de los sistemas de coordenadas polares muestran una sección transversal en el plano horizontal e indican los valores de luminancia y contraste.

Cada límite entre dos (tonos de) colores representa una línea de valor constante; en el caso del contraste, una línea de isocontraste (contorno) . Cabe señalar que «iso» se utiliza aquí en el sentido de «igual», y NO establece ninguna relación con la Organización Internacional de Normalización ( ISO) .

Esta forma de representar la variación de una cantidad de una pantalla con la dirección de observación tiene su origen en una técnica óptica llamada conoscopia . La conoscopia , propuesta y utilizada originalmente por Maugin para examinar el estado de alineación del cristal líquido en 1911 ^{[ 2 ],} se ha utilizado en todos los laboratorios de LCD a finales de los años setenta y durante los ochenta para la medición y evaluación de las propiedades ópticas de las pantallas LCD y para la estimación del contraste de las pantallas LCD en función de la dirección de visualización. En el modo de observación conoscópico, antiguamente realizado a menudo con un microscopio polarizador , se genera una imagen de direcciones en el plano focal posterior de la lente del objetivo. ^{[ 3 ]} Esta imagen de direcciones ^{[ 4 ]} se basa en las mismas coordenadas que la representación en el sistema de coordenadas polares que se muestra en las figuras 4 y 5.

La primera publicación de la variación del contraste de las pantallas LCD reflectantes medidas con un aparato gonioscópico motorizado de escaneo mecánico y representadas como una figura de direcciones conoscópicas se publicó en 1979. ^{[ 5 ]}

• Distancia angular
• Campo de visión
• Campo visual

• ISO 13406-2 :2000 "Requisitos ergonómicos para el trabajo con pantallas visuales basadas en paneles planos – Parte 2: Requisitos ergonómicos para pantallas planas."
• ISO 9241-300: «Ergonomía de la interacción persona-sistema – Parte 300: Introducción a los requisitos de las pantallas electrónicas». La serie ISO 9241-300 establece los requisitos para el diseño ergonómico de las pantallas electrónicas. Estos requisitos se expresan como especificaciones de rendimiento, con el objetivo de garantizar condiciones de visualización eficaces y cómodas para usuarios con visión normal o adaptada a la normalidad. Se proporcionan métodos de ensayo y metrología, que permiten obtener mediciones y criterios de conformidad para la evaluación del diseño. La norma ISO 9241 es aplicable al diseño ergonómico visual de pantallas electrónicas para diversas tareas en una amplia variedad de entornos laborales.