Быков Р.Е. Теоретические основы телевидения (1998) (1142168), страница 10
Текст из файла (страница 10)
РлзвиямОщля слосоыность ГлдзА Разрешающая саособиосшь глаза оценивается тем мвавмвльыьш углом зрения, под которым раздельно ввдыы дае ващем раеюложенвые детали вэображеывя, разделенные промежутком, имеющим яркость, отличную от яркости рассматрвввемых деталей. Этот угол называют углом разраиения глаза. Чтобы авде1ь дае деталв аэобршенвя (например, а в б ыа рве. 27, а) раздельно (разомкнутое кольцо), веобходымо, чтобы на сетчатке оставалось векоторое пространство, аозбуждевае которого вызывало бы ощущение ввое, чем ыа тех участках взображеыия а' в б', где отображаются точкы а в б. Мввымальвое (пороговое) значевве угла Р ы является угтом раэрешеыяя.
В некоторых случаях разрешающую способность характервзуют величавой, обратной углу разрешеывя, — осиуоямй эре»ия Р,,',. К числу прввцвпвальвых фвзаческвх факторов, влюпошвх ва разрешаюшую способность глаза, прежде всего следует отвести двфракцыю света, днскретвосп, структуры сетчатка а аберрацнк в опгыческой свстеме глаза. Рассмотрим влвяыве двфрахцвв света.
Световой поток, попадающвй а глаз, ограничивается радужной оболочкой, которая является своеобразной диафрагмой. Из оптвка известно, что если световой поток проходят через узкую шель (рыс. 2.7, б), то, согласно пранцвпу Гюйгевса, каждую точку пространства мовжо рэссматрввать как асточввк сфервческой волны. Рассмотрым лучи! в 3 от верхней ы важней точек шелл, которые пересекутся а точке я плоскости жюбражешя. Если фазовый сдвиг лучей 1 в 2 составляет 42, то это вмеет место и для каждой пары лучев, распрострашпопцспж в конусах, образуемых лучами 1 в 2, 2 н 3, т. е.
яркость в точке а будет равна нулю. Нетрудно определить положевве точки а в плоскости юображенж Выразвм его через расстояние г от оптической осв. Из рве. 2.7, Б вадво, что авр=гК=427, откуда г= (Я2272, (2.6) где 2' — расстояние от плоскости шолы до точка а взображеввя; Ю вЂ” диаметр шелл; 2 — длина волны излучения. Если проалалызйроаать аналопгэные явления ве для шелл, а для 42 1 Ро. 27. дащ Л ЭоэРиовооиа ооосоеооота гла.
отверсты дыаметром 27, то соотношение (2.6) првмет ввд го:=1,22(7)27)2. Распределение яркости излучения в плоскости изображения пра прохождении плоской волны от удалевного ысточныпг света через круглую двафрагму лраведево ва рыс. 2.8 (кривая 2). дыаметр 2го кружка рассевала тем больше, чем меыьше Р а больше длина волны 2. Если а поле ызобрыкешш находятся дае точки, то картина распределения дополнится крввой 2. Глаз различает дае точки люль а том случае, югда аид ннтенсааыосты результирующей кршюй превышает пороговое раздражеыае соответствуюшвх рецепторов. Прв опенке разрешающей способносты оптаческых приборов в аналогичной сытуации прывято считать разлвчвмымв дае точки в плоскости изображения в том случае, когда максимум яркоста взлученвя одной точка совпадает с первым мвввмумом а распределелва яркости второй точки (вла максимумы лежат ю большем расстоявыа).
В этом случае расстояние между точкамы в плосхосты взобрскенвя равно го. В результнруюшей крааой образуется провал (276). Если этот крвтервй, введенный Рэлеем, применить для оценка угла разрешения глаза, то получвм гр =ГД'=1,22 419. Для 1=500 вм, 22=5 мм вмеем вм,=0,03'. Это значевве условно может быть принято за теоретачесзвй предел разрешаюшеа способ- носта глаза, определяемый волновой првродой света. Прв рассмотренна вопроса о впаянны двскретноста структуры сетчатка ва разрешающую способность глаза в первом праблааивыа можно считать, что для разлачевыя двух деталей ыэображевля необходимо, чтобы расстоявве между ввмы в плоскости ивображевая было ве менее дыаметра рецептора (магду двумя возбужденвымы должен быль по крайней мере одын веагибуждеввый рецептор).
В желтом пятне сетчатки глаза расстояние между цевтрамв аз смежных колбочек составляет около 2 мкм; следовательно, расстояние мннду возбужденными рецепторами ге должно составлять не менее 4 мкм. Бели учесть геометрию глазного яблока, то можно показать, что зто грасстояние на сетчатке соответствуег углу разрептенпм р ге0,06. Следует замеппь, что в том случае, когда расстояние между дауьш точками на сетчатке меньше диаметра рецептора, зти точка все же могут быть различимы, так как вптевсваность возбуждения этого рецептора мепыпе, чем смежных. Эксперименты подтверждают, что минимальный темпьш промежуток, регистрируемый глазом, может соответствовать углу, меньшему 0,06'.
Рассматривая вопрос о влиянии структуры сетчатки на разрешающую способносп, следует иметь в виду, что рымер саеточулствительного элемента сетчатки лвшь в предельном случае определяется размером рецептора. В процессе преобразования светового раздражения в нервное возбуждение при малых освещенностях объекта полезный сигнал станоаитса соизмеримым с помехами (темвовые шумы сетчатки, которые вызываются спонтанным разложеввем зрительного пурпура, флуктуации поглощенного светового потока и др.). В этом случае вступает в действие механизм пространственного суммированнм возбужденвй от нескольких рецепторов, что првводвт к увеличению полезного согнала.
Размер эквивалентного светочувствительного элемента, ввтегрирующего по площади юображевнл световое воздействие, возрастает, образуется так вазьпаемсе рекепппатпае пале. В этом случае разрешающая способность определяется размерами рецепгвлвых полей. По мере дальнейшего умепьшениа освещенности размеры рецептивных полей уаеличвваются, что приводит к падешпо разрешающей способности. Детальное рассмотрение механизмов функцвопированим рецептнвпых полей приводит к раскрытию весьма сложных механизмов обработки сигналов на сетчатке. Рецептяввые поля облацают внутренней структурой со сложным взалмодейстаием светочувствительных элементов, что формирует характерные отклики в случае перекрыты рецептпввых полей и првводит к другим эффектам, объмсюпощям ряд мехапюмоа зрительного воспрнятвя.
В реальных условиях наблюдения юображепкм разрешающая способность глаза в значительной мере олределмется влвмнием хроматической аберрацни в хрусталике, механюм влияния которой ве отличаетса от механизма влиянии хроматической аберрации иа разрешающую способность оптических приборов.
Зависимость угла разрешения глаза от яркости юображенпя длм различных значенив контраста К деталей испытательной таблицы приведена ва рве. 2.9. При яркости 100 кд/мт и предельном контрасте юобразтевпм угол разрешенвм достигает 0,75...1,00'. Характеристики разрешающей способности глаза явлюоттж основными для расчета необходимой разрешающей способности ТВС. Зная расстояням до телевюиовного экрана, размеры изображения 44 и его яркость, пользуясь прввелевнммп у.,пм данными о разрешающей способности глаза, нетрудно определить веобходвмую степейь дискретвзацпи юобрюкеням (число элементов в поле юображеннм).
Одв~- га ко использование првведеввых данных ддл расчета систем воспроюведенвя юображеввм не всегда оправдано, так как они стносятсм к пороговым (предельным) характеристикам зреввм. Уместно поставить вопрос о том, как зрительная система решврует ва снижение четкости изображения по сравнению с предельной, установленной исходя ю характериствк, приведенных ва рис. 2.9. Подобные по. следования были выполнены в 1933 г. Я. гяе хэ зяпнаместь жяа А. Рыфтппым. Дла этого были юготовлевы жсколько серий взображенпй с различной степенью дпскретюацтш (разным числом элементов).
Испытуемым предлагалось выбрать одинаковые по восприятию качества юображевия. 06- работка результатов показала, что кажущееся приращение четкости 66 пропорционально относительному приращению числа элементов Ьп/п, из которых формируется изображение: Ьб=айп/п, (2.7) где р — коэффициент пропорциональности. Переходя к бесконечно малым приращениям, соотношенве (2.7) можно представить в виде 60 = абп/п. (2.8) Интегрируя (2.8), нетрудно получить зависимость кажутеейеп чепткаспти 6 от числа элементов юображелва: б=р) бп/л=рйп+ С. (2.9) Из условии 0=0 при и =1 следует, что настоянная ивтегрвровавил С=О.
Коэффицинтт р определметсм нз другого грапвчного условна, т. е. 6=! при п=л, где и — число элементов изображения, определенное из следующего условию каждая пара элементов видна под углом, равным углу разрешения при заданных условиях наблюдения. Из этих условий саедует, что р=(1пп ) т. Соотношение (2.9) принимает вид 6=1пп/1пп (2.10) Завшжмость 0 от п для л в 85 104 (число элементов взобра]ке- ния при числе строк 800 и формате шдра 4/3) првведепа на рис. 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
