LENTES RETICULARES

Mejorar la visión utilizando lentes reticulares, en lugar de las lentes ópticas tradicionales. Detalles del ojo humano: córnea, pupila, cristalino, retina, humor acuoso, humor vítreo, mácula, fóvea, etc. Ventajas e inconvenientes del uso de lentes reticulares, también conocidas como estenopéicas o pinhole en inglés. Construcción casera de unas lentes reticulares, utilizando una fresadora de control digital (CNC).

Lentes reticulares
Lentes reticulares

El ojo humano se compone de:

1-  Diafragma llamado pupila, cuyo diámetro está regulado por el iris

2-  Lente llamada cristalino, que se ajusta según la distancia mediante la tensión o relajación de los músculos ciliares

3 – Tejido sensible a la luz llamado retina

El ojo humano
El ojo humano

La luz penetra a través de la pupila, atraviesa el cristalino y se proyecta sobre la retina; y allí se transforma en impulsos nerviosos, gracias a las células fotorreceptoras. Finalmente, los impulsos nerviosos se trasladan al cerebro mediante el nervio óptico.

El globo ocular está lleno de un gel transparente llamado humor vítreo que rellena el espacio comprendido entre la retina y el cristalino.

En la porción anterior del ojo se encuentran dos pequeños espacios:

1-  Cámara anterior: entre la córnea y el iris

2- Cámara posterior: entre el iris y el cristalino

Estas cámaras están llenas de un líquido que se llama humor acuoso, cuyo nivel de presión, llamado presión intraocular y es muy importante para el correcto funcionamiento del ojo.

Para que los rayos de luz que penetran en el ojo se puedan enfocar en la retina, se deben refractar. La refracción requerida depende de la distancia que existe entre el objeto y el ojo. Un objeto distante requerirá menos refracción que otro más cercano.

La mayor parte de la refracción ocurre en la córnea, cuya curvatura es fija. Y la otra parte de la refracción se realiza en el cristalino. El cristalino puede cambiar de forma, aumentando o disminuyendo su capacidad de refracción.

RETINA

La parte más importante de la retina es la mácula, que es la zona con mayor agudeza visual. En el centro de la mácula se encuentra la fóvea que es un área muy pequeña y muy sensible a la luz.

La fóvea es el área de la retina donde se enfocan los rayos luminosos y es la zona encargada de proporcionar la visión aguda y detallada. Cualquier daño en la fóvea, tiene importantes consecuencias en la capacidad visual.

Otra zona importante es la papila óptica, que es el lugar por donde sale de la retina el nervio óptico. En la papila no existen células sensibles a la luz por lo que se conoce también como punto ciego.

Las células sensoriales de la retina reaccionan de forma distinta a la luz y los colores. Los bastones se activan en la oscuridad, y no permiten distinguir los colores (vista en blanco y negro). Cuando aumenta la luminosidad, los conos permiten la visión de los colores. Cada ojo tiene aproximadamente 7 millones de conos y 125 millones de bastones.

ENFOQUE DEL OJO

Si el músculo ciliar se contrae, el cristalino se hace más esférico y aumenta su poder de refracción  y esto permite enfocar la luz procedente de objetos cercanos. Cuando el músculo ciliar se relaja, el cristalino se hace menos esférico y disminuye su poder de refracción, y esto permite enfocar los objetos lejanos.

Al envejecer, el ser humano va perdiendo la capacidad de ajustar el enfoque. Este problema se conoce como presbicia o vista cansada.

DEFECTOS DE VISIÓN

MIOPÍA

La miopía es un defecto del ojo, en el que el punto focal se forma delante de la retina. Esta anomalía ocasiona la dificultad para ver de lejos. A cambio,  se mejora la visión de objetos muy próximos debido a su efecto ‘lupa’. La causa más frecuente de miopía es debida a un aumento en el diámetro del globo ocular, o al aumento en la curvatura de la córnea. La miopía suele ser progresiva en la etapa de crecimiento.

HIPERMETROPÍA

La hipermetropía provoca que los rayos de luz que inciden en el ojo se enfoquen en un punto situado detrás de la retina. Es el defecto inverso al de la miopía. A diferencia de la miopía, la hipermetropía no es progresiva y no afecta a la visión de lejos. Suele producir dolor de cabeza o cansancio, provocado por el esfuerzo continuado de acomodación que realiza el músculo ciliar al enfocar objetos cercanos… normalmente al leer.

PRESBICIA

La presbicia o vista cansada es un defecto genético, que comienza alrededor de los 40 años y va en aumento hasta después de los 60. Se produce por una pérdida progresiva y gradual de la elasticidad del cristalino y provoca la dificultad de ver con claridad los objetos cercanos. Los efectos son los mismos que  la Hipermetropía.

 ASTIGMATISMO

Es un defecto de visión, debido a diferencias de refracción entre dos meridianos oculares; provocando que los objetos se vean desenfocados. Generalmente está originado por una curvatura irregular en la zona anterior de la córnea, provocando que la refracción del meridiano vertical sea diferente al horizontal.

Lentes de corrección
Lentes de corrección

CORRECCIÓN

Para corregir el déficit de visión se pueden utilizar lentes comunes de distinto tipo.

Cóncavas : Corrigen la miopía

Convexas: Corrigen la presbicia (vista cansada) y la hipermetropía

Modeladas: Corrigen el astigmatismo

ALTERNATIVAS

Lentes: ESTENOPEICAS – RETICULARES – PINHOLE

Estas gafas se componen de una lámina opaca llena de pequeños agujeros, que pueden  ser cuadrados, hexagonales o redondos. Los agujeros  recogen la luz y la concentran perpendicularmente hacia el centro de la retina, apuntando hacia la fóvea (que es el punto de visión más nítido), el resto de luz es retenida por la opacidad entre agujeros.

Estas lentes requieren un tiempo de acomodación, provocado por las zonas opacas de la lente. Debido a la proximidad que existe entre lente y el ojo, se acomoda la vista hacia el objeto de interés, y el ojo desenfoca las zonas oscuras traduciéndolas como una falta de luz.

VENTAJAS

  • Las gafas reticulares pueden sustituir a  lentes entre +4 y -4 dioptrías, independientemente del tipo de problema: miopía, hipermetropía, vista cansada, astigmatismo… y además son la única clase de lentes que pueden dar una visión nítida con cataratas. También ayudan a una mejor integración de los ojos con problemas de estrabismo. Estos lentes son naturales y no necesitan ningún tipo de prescripción médica
  • Las gafas reticulares sirven de entrenamiento para que el ojo evite la mirada fija, por ejemplo viendo la TV, restableciendo el movimiento natural del ojo y mejorando la nitidez.
  • Las gafas reticulares no crean dependencia como las de lente convencional. Al quitárselas o ponérselas, el ojo no tiene que readaptar el cristalino.
  • Las gafas reticulares las puede utilizar cualquiera, incluso con visión normal para ejercitar el ojo, o simplemente como gafas de sol.
  • Las gafas de agujeros son más baratas que las de lente tradicional, no se ensucian y tampoco se empañan.

INCONVENIENTES

  • Las lentes de agujeritos no son indicadas para las actividades en la cual se requiere un movimiento rápido del ojo, tales como conducir un vehículo o realizar un deporte.
  • Tampoco son adecuadas en condiciones de muy baja luminosidad

LENTES  BIFOCALES

Cuando se necesita pasar rápidamente de una cierta distancia a otra diferente , el ajuste del ojo es más rápido y fácil con lentes bifocales. En las gafas reticulares, los orificios superiores son más pequeños y tupidos, y los inferiores son más grandes y distantes. Con las gafas reticulares, al pasar del sector superior al inferior no causa ningún problema ni distorsión, mientras que con las lentes bifocales normales o multifocales, si.

 

Reloj-Temperatura de abanico

Stick de 16 LEDVeremos la hora y temperatura en el kit Shake Stick Flash, de 16 LED por columna. El circuito original incluye el micro controlador AT89S52, y aunque ya viene programado con 4 imágenes diferentes, lo reprogramaremos para darle una mayor versatilidad. Este kit incluye un conector ISP (In-system programming), y esto facilita su uso como plataforma de desarrollo para realizar prácticas con este tipo de micro controladores.

Sensor: DS18B20
Sensor: DS18B20

Después de añadir al kit un sensor de temperatura (DS18B20) y un pequeño módulo de reloj en tiempo real (DS1302), sólo necesitaremos actualizar el firmware (se adjunta de forma gratuita) para ampliar las funcionalidades que ya le hicimos en la versión anterior. Este firmware permitirá la presentación de la Fecha y Hora, así como 15 imágenes diferentes (gráficos o textos). Uno de sus mensajes podrá reprogramarse a través del puerto serie, los otros 14 mensajes están almacenados en ROM, y podrán modificarse editando el archivo del firmware de forma muy simple.

Módulo RTC: DS1302
Módulo RTC: DS1302

El montaje de estos dos sensores en el kit es muy sencillo. En el siguiente esquema podemos ver las conexiones que se deben realizar. El módulo RTC (DS1302) se puede montar de forma opcional; si no se instala, el Stick mostrará solamente la temperatura cuando esté seleccionada la presentación 1ª. En caso de que se instalen ambos sensores, se alternará la presentación de la hora y temperatura.

Equema: Reloj-Temperatura
Equema: Reloj-Temperatura

IMPORTANTE: Para que aparezca la hora en el Stick, es imprescindible programar el módulo RTC, utilizando el software que se adjunta, o mediante la conexión de dicho módulo con el reloj de esfera rotante (ver la explicación en el video).

En los dos videos anteriores, podrás encontrar todos los detalles de funcionamiento y programación:

Stick LED programable #1
Stick LED programable #2

Stick.exe (v1.0.5)
Stick.exe (v1.0.5)

El nuevo firmware se puede descargar de forma gratuita desde el siguiente enlace: J_RPM_v2_STICK.HEX

Nueva versión del software de control, para programar los textos de la memoria RAM y actualizar la hora: Install_Stick_v1.05.zip

 

Alta Definición: TV-CINE

Adaptación de la TV analógica (PAL, SECAM y NTSC) al nuevo formato digital, conocido con las siglas SDTV. Transición del celuloide al formato digital en el cine. Normativa y evolución de los sistemas de alta definición HDTV. Estándar DCI (Digital Cinema Initiatives) utilizado desde el año 2005 por el cine. Resolución espacial, exploración entrelazada y progresiva, número de imágenes por segundo (fps), sistemas de compresión (CODEC), etc.

Mi agradecimiento a David Orús, por la documentación que ha elaborado. Sin ella, me habría resultado mucho más difícil hacer este video.

La Alta Definición es posterior al paso de la TV analógica a digital. Los sistemas PAL y SECAM, de 625 líneas y 2 campos entrelazados a 50 ciclos por segundo, pasó al formato digital de 720 pixel por línea y 576 líneas, conocido como 576i.

El sistema NTSC, de 525 líneas y 2 campos entrelazados a 60 ciclos por segundo, pasó al formato digital de 720 pixel por línea y 480 líneas, conocido como 480i.

Los sistemas de alta definición están definidos en la norma de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, denominada Recomendación 709

Los tres parámetros principales que definen un formato HD son:

1 – Resolución espacial

En los formatos HD existen dos resoluciones, a los que se los suele denominar por su número de líneas: 720 / 1080. El formato SD (576) tiene una resolución de 720 pixeles x 576 líneas.

Sistemas HD
Sistemas HD

2 – Forma en que se explora el cuadro

Existen dos posibles sistemas de exploración de cuadro: entrelazado y progresivo. El modo de exploración progresivo es un gran avance respecto al entrelazado (utilizado en SDTV), porque se asemeja al modo de trabajar del cine, captando todas las líneas de forma secuencial. Con un sistema entrelazado 50i, sólo la mitad de las líneas se captan o reproducen cada 1/50 segundos y con un sistema progresivo 50p, se captan o reproducen todas las líneas en el mismo tiempo.

Entrelazado TV
Entrelazado TV

3 – Número de imágenes por segundo (fps)

Los formatos HD permiten aumentar el número de imágenes por segundo:

fps variable: 24, 25, 50, 60

Formatos HD
Formatos HD

Con la combinación de todos estos parámetros se dispone de un sistema multiformato, y se fija la relación de aspecto a 16:9. Con esta relación, el sistema HD se acerca a los formatos cinematográficos, aumentando el campo de visión respecto a la relación 4:3 del sistema estándar (SDTV).

OBJETIVOS DE LAS CÁMARAS HD

Los objetivos de las cámaras se evalúan según su respuesta en frecuencia espacial. La unidad que se emplea para medir la frecuencia espacial es pares de líneas por milímetro: Lp/mm . Se utilizan cartas de imagen con patrones de líneas pares, una negra y otra blanca, separadas entre ellas con una distancia cada vez menor.

Resolución de una óptica
Resolución de una óptica

Para obtener la máxima resolución en una cámara, se necesita una óptica con una resolución mínima de:

Formato SD:      30 Lp/mm

Formato HD:     80 Lp/mm

Estándar DCI (Digital Cinema Initiatives)

En el cine utiliza el estándar DCI desde el año 2005 y se divide en 4 categorías. La categoría más alta se destina a las pantallas de cine de más de 15 metros de ancho, y la más baja es para la proyección de material en lugares públicos.

Antes de que surgieran las primeras cámaras digitales, se escaneaba la película de 35mm en trozos de 3 micras, obteniéndose una cantidad de información por fotograma de 4K.

4K no es una resolución exacta sino que hace referencia a distintas resoluciones que tienen alrededor de 4000 píxeles de resolución en horizontal.

Cada fotograma está compuesto por 4096 píxeles horizontales y 2160 verticales, lo que supone una resolución de 8,8 millones de píxeles, y su relación de aspecto es 17:9.

Existe un segundo formato de cine digital  DCI de 2K, con una resolución de 2048×1080, reduciendo su resolución hasta 2,2 millones de píxeles.

Norma DCI
Norma DCI

El sistema DCI contempla dos velocidades de cuadro: 24 y 48 fotogramas por segundo. Con 24 fps se garantiza la compatibilidad con todos los proyectores del mundo.

La resolución del color en el sistema DCI es fija, a 12 bits.

Fichero: Digital Cinema Package
Fichero: Digital Cinema Package

Una vez terminada toda la postproducción de la película, se genera un archivo que contiene todo el material de la película junto con su información asociada. Este archivo se llama DCP (Digital Cinema Package) y consiste en un conjunto de archivos estructurados, en los que se encuentran los archivos de video, audio, subtítulos, playlist, etc.

Recomendación 2020

Está enfocada al mundo de la producción de televisión y video profesional, definiendo las especificaciones técnicas para producir contenidos en UltraHD con dos resoluciones: UHD-1 (4K)UHD-2 (8K).

UHDTV
UHDTV

UHD-1 (4K)

Se aumenta de forma considerable la resolución HD, duplicando el número de líneas y cuadriplicando su resolución espacial (HD: 1920×1080). UHD-1 es conocida como 2160p, y también 4K.

  • Resolución: 3840×2160
  • Relación de aspecto es 16:9
  • Formato cuadrado del pixel, con relación 1:1.
  • Exploración de cuadro progresivo, desapareciendo la exploración entrelazada.
  • Resolución temporal de la imagen (cuadros por segundo), variable entre 24 y 120 fps
  • Aumenta la representación de color. La codificación de los canales RGB puede realizarse con 10 o 12 bits. Al ser un sistema binario, con un aumento en 2 bits se multiplica x4 el número de tonalidades en cada canal.

UHD-2 (8K)

La única diferencia que existe entre UHD-1 y UHD-2 es su resolución. Con el sistema UHD-2 se duplica el número de líneas del UHD-1 y también se cuadriplica su resolución espacial. UHD-2 tiene una resolución de: 7680×4320  y es conocido como 4320p, y también como 8K.