El artículo de Otto H. Schade, titulado «Optical and Photoelectric Analog of the Eye» y publicado el 1 de septiembre de 1956, constituye un intento pionero por modelar los sistemas ópticos y fotoeléctricos del ojo humano utilizando principios de diseño de sistemas y datos anatómicos. Schade propone un análogo fotoeléctrico del sistema visual que se asemeja a una cadena de cámaras de televisión en color, las cuales alimentan señales eléctricas a un «computador» o cerebro. Aunque la evaluación de las características se limita a los elementos que preceden al computador, el estudio se enfoca especialmente en el «canal de luminancia» del sistema de color.
La construcción del análogo se basa en cálculos meticulosos de las características primarias de transferencia fotoeléctrica ((\it= f(Er))) de los receptores (bastones y conos) en función de la iluminación retiniana ((Er)). Estos cálculos se realizan a partir de razones señal-ruido en el área efectiva de la imagen de fuentes puntuales, discos y otros objetos de prueba. El área efectiva de la imagen, que es la convolución del área del objeto con el área de muestreo del sistema visual, se determina a partir de su espectro de Fourier. Los constantes de las funciones de transferencia se establecen a partir de las constantes ópticas del ojo, su función de tiempo de almacenamiento y la relación de transferencia máxima de las unidades estadísticas de los sistemas de bastones y conos.
En el sistema de Schade, la retroalimentación negativa y la restauración incompleta de corriente continua (diferenciación de bordes) se consideran componentes de la imagen negativa. Esta retroalimentación influye en la integración de señales por los elementos retinianos y en las características relativas de ganancia fotoconductora de los receptores, que son parte de un sistema de funciones interdependientes.
Se realiza una cuantificación rigurosa de los umbrales del sistema, que se determina a través de las fluctuaciones estadísticas en el proceso primario de conversión fotoeléctrica. Las áreas de muestreo o pasabandas equivalentes del sistema óptico y la retina, que son funciones de la iluminación, controlan fuertemente el valor numérico del área de imagen y la razón señal-ruido que determina la agudeza y la discriminación de medios tonos. La relación de transferencia estadística máxima de los receptores se encuentra ser mayor en los conos que en los bastones, sugiriendo que la excitación de los bastones requiere al menos dos fotones.
El análogo construido permite obtener evaluaciones visuales de las características de la imagen por medio de cálculos, eliminando observaciones subjetivas. Esta evaluación se logra computando la degradación en la respuesta visual cuando se inserta un proceso externo entre el objeto y el ojo, como sucede, por ejemplo, con la resolución de la imagen deteriorada. Además, el artículo sugiere que más detalles podrían añadirse al análogo extendiendo las observaciones subjetivas y usando los conceptos del análogo para diseñar experimentos que aíslen funciones primarias y reduzcan la confusión derivada de combinaciones específicas de muchas variables.
En suma, el trabajo de Schade ofrece una perspectiva innovadora sobre cómo los principios de diseño de sistemas y los datos anatómicos pueden unirse para informar sobre las características ópticas y fotoeléctricas del ojo, proporcionando un modelo que es tanto útil como limitado en su capacidad para replicar todos los aspectos de la visión humana.
