tv (Телевидение), страница 4
Описание файла
Документ из архива "Телевидение", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "наука и техника" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "наука и техника" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "tv"
Текст 4 страницы из документа "tv"
dFвых = I d, где
I = BScos – сила света в направлении ;
В – яркость площадки S;
d - элемент пространственного угла («угловая щель»);
– по определению пространственного угла;
Sсф = 2r sin r d , тогда d = 2 sin .
Так что: dFвых = B S cos 2 sin.
Весь выходной поток:
с другой стороны: Fвх = E S, а Fвых = Fвх = E S
Приравнивая Fвых и Fвых, получим:
Если = 1, то В и Е – это одно и то же с точностью до множителя .
Или: – освещенность в фут-ламбертах;
освещенность в кд/фут, или кд/м2, т.е.
В = Е, где Е = фут-ламберт;
В = Е/, где Е = люкс, т.е. кд/м2.
Посмотрим, как связана освещенность задней стенки глаза (сетчатки) с яркостью соответствующего объекта. Заменим глаз одной линзой на месте роговицы (рис. 2.8), которая проецирует объект площадью S и яркостью L, находящийся на расстоянии R от центра линзы. На сетчатке изображение объекта имеет площадь . Сила света от объекта I = L S, а освещенность в плоскости зрачка составит .
Световой поток F, попадающий в глаз:
q гл – площадь входного отверстия (зрачка) глаза,
гл – коэффициент пропускания глаза.
Этот световой поток F создает на ретине освещенность Е гл:
Отношение определяется расстоянием R и фокусным расстоянием глаза fгл: , так что . Тогда освещенность ретины: .
Для нас существенно отметить, что освещенность участка ретины определяется яркостью объекта, который проецируется на этот участок.
Обращает на себя внимание тот факт, что светотехнические единицы обычно слабо понимаются и запоминаются. Частично это объясняется дуализмом подхода (энергетический и фотометрический, т.е. физиологический), а также использованием большого количества названий светотехнических единиц, хотя многие из них связаны постоянными коэффициентами. Поэтому полезно некоторые из этих понятий и единиц собрать воедино и представить в виде таблиц.
Энергетические величины | Фотометрические величины | ||
Величина и ее связь с другими | Единица измерения | Величина и ее связьс другими | Единица измерения |
Вт | Световой поток; F | люмен (лм) | |
Вт/ср | кандела (свеча) (кд) | ||
Вт/м2 | лм/м2 | ||
Вт/ср м2 | кд/м2 (нит) | ||
Вт/м2 | люкс (лк) |
Достаточно очевидно, что люмен (лм) = 1/683 светового потока мощностью 1 Вт при длине волны = 555 нм. Кандела (свеча) (кд) = 1 лм внутри телесного угла, равного одному стерадиану (ср). Единицей яркости, кроме нита кд/м2, служит стильб (сб), который равен кд/см2.
Единицы яркости (в том числе и несамосветящихся объектов):
Единицы Единицы | Стильб кд/см2 | Свеча с кв.м (нит) | Апостильб (радлюкс) | Ламберт | Футлам- берт | Свеча с кв. дюйма |
Стильб (сб) | 1 | 104 | 31420 | 3,142 | 2919 | 6,452 |
Свеча с кв. метра (нит) (децимиллистильб) | 10-4 | 1 | 3,142 | 3,142 10-4 | 0,2919 | 6,45210-4 |
Апостильб (асб), радлюкс (рлк) | 3,183 10-5 | 0,3183 | 1 | 10-4 | 0,0929 | |
Ламберт (ламб) | 0,3183 | 3183 | 104 | 1 | 929 | 2,054 |
Футламберт (фламб) | 3,426 10-4 | 3,426 | 10,76 | 1,076 10-3 | 1 | 2,21 10-3 |
Свеча с кв. дюйма | 0,155 | 1550 | 4869 | 0,4869 | 452,4 | 1 |
Некоторые единицы в отечественной литературе не используются, однако еще имеют употребление в англоязычных материалах.
Подобная таблица полезна также для единиц освещенности:
Единицы Единицы | Люкс | Фот | Футсвеча | Люмен на ед. площади |
Люкс (лк) | 1 | 10-4 | 0,0929 | 1 лм/м2 |
Фот (ф) | 104 | 1 | 929 | 1 лм/см2 |
Футсвеча (фкд) | 10,764 | 0,001076 | 1 | 1 лм/фут2 |
Иногда употребляют также такую единицу освещенности, как фотон, которая определяет освещенность сетчатки глаза при наблюдении поверхности с яркостью 1 кд/м2 и площади зрачка 1 мм2.
Для практической ориентации проведем значения яркости некоторых объектов в нит:
Поверхность Солнца – 1,6 109
Наиболее яркая точка 60-Вт лампы накаливания с матовым стеклом – 120000
Наиболее яркие кучевые облака – 40000
Белая бумага под прямыми лучами Солнца – 30000
Ясное безоблачное небо – 7000
Яркие участки Луны – 7000
Белая бумага на столе – 85
Телевизионный растр – 70
Белая бумага при свете Луны – 0,03.
2.4. Энергетические характеристики зрения
Энергетические характеристики зрения позволяют говорить об абсолютных значения световых величин, при которых глаз нормально функционирует. Не говоря о цветовых ощущениях (это будет позже), остановимся только на восприятии яркости оптического изображения.
Яркостный диапазон глаза очень велик благодаря наличию двух типов рецепторов. Палочковый аппарат реагирует от 10-6кд/м2, глаз реагирует даже на единичные фотоны. При яркостях 10кд/м2 палочковый аппарат ослепляется, но уже с 1кд/м2 вступает в действие колбочковый аппарат, который работает до 104кд/м2. Глаз не может одновременно воспринимать свет во всем диапазоне и поэтому существует механизм адаптации, способный в 100 раз изменить освещенность сетчатки за счет расширения и сужения зрачка («настройка на диапазон»). Это быстрая адаптация. Кроме того, есть медленная адаптация – за счет выработки глазного пурпура – нейтрального поглощающего фильтра – на поверхности сетчатки (инерционная адаптация).
Яркостный диапазон называют также интервалом яркостей:
Следует различать восприятие абсолютного значения яркости (абсолютный порог восприятия яркости) и восприятие изменений яркости.
Абсолютный порог яркости – минимальное значение яркости, которое обнаруживает (фиксирует) глаз на черном фоне при полной адаптации. Как уже говорилось, глаз в принципе может ощутить даже единичные фотоны.
Говоря об абсолютной чувствительности, следует также иметь в виду, что кривая видности глаза зависит от абсолютной яркости (явление Пуркинье). При низких уровнях освещенности визуальные фотометры не согласуются с теми фотометрами, которые соответствуют фотопической кривой видности. А именно – при меньших яркостях (кривая 2, рис. 2.9) смещается в сторону более коротких волн, т.е. чувствительность к синим лучам растет и падает к красным.
Восприятие глазом изменений яркости. В общем случае яркость наблюдаемого изображения может меняться плавно или скачкообразно. В последнем случае можно говорить о яркостных (т.е. и пространственных и временных) границах изображения. Естественно, что «скачкообразно» означает тот факт, что глаз уже различает величину изменения яркости на границе (т.е. при скачке яркости), в противном случае мы имеем плавное изменение яркости.
Если имеется скачкообразное изменение яркости, то вводят понятие контраста яркостной границы (контраста яркости):
где L1 – яркость 1 части изображения;
L2 – яркость 2 (последующей) части изображения.
Это выражение характеризует контраст перехода. Можно говорить о контрасте изображения, состоящего из двух полей, если величину (L1-L2) относить к средней яркости этих полей: