El artículo «Brightness function: Effects of adaptation» de Joseph C. Stevens y Stanley S. Stevens, publicado en 1963, explora cómo la adaptación luminosa afecta la función de luminosidad percibida utilizando la metodología de estimación de magnitud. Los investigadores llevaron a cabo experimentos en los que un ojo se adaptaba a la oscuridad y el otro a la luz. Posteriormente, se presentaban campos de prueba a cada ojo y se solicitaba a los observadores que estimaran la luminosidad percibida. Los resultados obtenidos se utilizaron para construir funciones de luminosidad para cada nivel de adaptación.
Los autores comprobaron la validez de las funciones de luminosidad obtenidas mediante comparaciones de luminosidad interocular, hallando que la luminosidad subjetiva crece según una función de potencia de la luminancia, descrita por la ecuación ( Ψ = k (L – L_0)^β ), donde Ψ es la luminosidad, L la luminancia y L₀ el umbral absoluto. El análisis de los parámetros (k), ( L₀ ) y (β) muestra cambios sistemáticos con la adaptación luminosa. En particular, se observó que el exponente (β) aumenta de 0.33 para el ojo adaptado a la oscuridad a 0.44 para el ojo adaptado a 1 lambert.
El estudio reveló que, bajo condiciones estándar (ojo adaptado a la oscuridad observando un objetivo con un ángulo visual de 5° durante 1 segundo), la función de potencia descrita por ( Ψ = 10(L – L_0)^{0.83} ) es válida. A partir de este estándar, los investigadores modificaron las condiciones de observación, ajustando luminancia y niveles de adaptación, y observaron cómo varían las funciones de luminosidad con estos cambios.
En uno de los experimentos destacados, incrementaron la luminancia en pasos de 10 dB y observaron que la luminosidad percibida aumentaba significativamente con cada incremento de luminancia pero decrecía nuevamente al adaptarse al nivel luminoso incrementado. Este proceso se ilustró con una secuencia de curvas que reflejan los efectos de la adaptación en un rango dinámico amplio .
Otra observación relevante es la diferenciación entre umbral absoluto y brillo supraluminal. Por ejemplo, con una adaptación a 100 dB, el umbral luminoso cambia considerablemente, mientras que la luminancia necesaria para mantener un nivel de luminosidad de 10 brils sólo se desplaza en 23 dB. Estos hallazgos indican que aunque la adaptación luminosa afecta significativamente la percepción de la luminosidad, los cambios no son directamente proporcionales entre diferentes niveles de adaptación .
El estudio también introdujo la noción de «funciones de brillo terminal», las cuales representan la luminosidad percibida bajo condiciones de total adaptación al nivel luminoso del objetivo. Hallaron que por encima de un nivel de adaptación de aproximadamente 100 dB, no se observa un incremento significativo en la luminosidad terminal, reflejando una meseta en la percepción de brillo adaptado .
En resumen, los Stevens demostraron que la luminosidad subjetiva sigue una función de potencia de la luminancia, modulada por factores de adaptación lumínica. El exponente de la función de potencia y otros parámetros críticos varían con la adaptación, proporcionando una estructura matemática robusta para entender cómo nuestros sistemas visuales perciben el brillo bajo diferentes condiciones de iluminación. Este trabajo sentó las bases para futuras investigaciones en psicofísica visual y percepción sensorial.
