Джакония В.Е. Телевидение (4-е изд., 2007) (1143033), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Ш2. Фотометрия и свойства зрительного аппарата человека Излучение есть перенос энергии от источника к поглощающему телу. Количественной мерой излучения является лучистая энергия, а мощность переноса лучистой энергии, т.е. энергии, переносимой излучением в единицу времени, называют лучистым потоком Ф, единицей которого является ватт (Вт). Спектр лучистого потока имеет различныИ характер: может быть лннейчатым (частным случаем такого спектра является поток монохроматических излучениИ), сплошным, непрерывным или смешанным.
Спектральную характеристику лучистого потока удобно характеризовать с помощью так называемой спектральной плотности лучистого потока, Вт/нм: (10.1) ~,= И(1Л. Для примера на рис. 10.1 приведена спектральная плотность источника белого света типа С. На этом рисунке заштрихованная часть, заключенная между абсциссами Л и Л + ЙЛ и высотой Ф(Л), имеет значение НФ, соответствующее данной Л.
Площадь под кривой Ф(Л) определяет величину лучистого потока ГЛ2 Ф = / Ф(Л)ИЛ, Спектральный состав излучения, воздействующего на светопрнемники, зависит не только от спектральной плотности потока, но и 201 ГЛАВА 10. Методы передачи информации о цвете |р(Л) = Ыфггс~л 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 380 420 460 500 54 Рис. 10.1. Спектральная интенсивность источника белого света типа С 0 580 620 660 700 740 Л, ни р(Л) = Фр(Л)/Ф(Л); т(Л) = ф,(Л)/Ф(Л), (10.2) (10.3) где Фр и Ф, — отражаемыИ и пропускаемый лучистые потоки соответственно. Таким образом, если поток излучения, падающиИ на объект глг Р= / Е(Л)1Л, л, (10.4) то отраженный от объекта или пропущенный им лучистый поток за- пишется соответственно как глг Ф,= ( р(Л)Ф(Л) 1Л; л, глг Ф, = / т(Л)Ф(Л) ИЛ.
л, (10.5) (10.6) Для оценки воздействия лучистой энергии на светочувствительный элемент нормального глаза необходимо учитывать особенности ого светового восприятия. По определению, данному МКО (Международная комиссия по освещению) в 1924 г... светом называется электромагнитное излучение, оцененное глазом по тому действию, которос оно на него производит. Световой поток г' связан с лучистым потоком Ф через спектральную световую чувствительность глаза, так от спектральных свойств тел. В зависилюсти от этих свойств тело может частично или полностью пропустить, а также поглотить падающий на него лучистый поток. При этом в большинстве случаев окружающие предметы отражают и пропускают лучистую энергию избирательно по спектру, что приводит к изменению спектрального распределения первоначального лучистого потока.
Отношение отраженной, пропущенноИ и поглощенной частеИ лучистого потока ко всему лучистому потоку, падающему на предмет, называют соответственно коэффициентами отражения (р), пропускания (т) и поглощения (сг). Функции спектральных коэффициентов отражения р(Л) и пропускания т(Л) определяются следующими выражениями; 208 ЧАСТЫП. Системы цветного телевидения У(УЛ ЦО 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Рис. 10.2.
Стандартная относительная 380 460 540 620 700 Л, нм видность глаза называемую стпандаргпиую огпносигпельную видносгпь глаза И(Л): г 780 Е =1„(Л) / ф(Л)1 (Л) дЛ. 880 (10. 7) г780 Е = 683 / Ф(Л)17(Л) дЛ. 880 (10.8) Пределы интегрирования выбраны в соответствии с минимальным значением ординат Г(Л). Излучение, длины волн которого лежат за этими пределами, практически не вызывает раздралсения зрительного аппарата.
В диапазоне длин волн от 10 до 380 нм излучение называется ультрафиолетовым, а в диапазоне от 760 до 340 108 нм — инфракрасным. 10.3. Колориметрическое определение цвета Физиологические основы цветового зрения базируются на теории трехкомпонентного зрения, выдвинутой впервые в 1756 г М.В. Ломоносовым. Согласно этой теории допускается присутствие на сетчатке глаза трех видов нервных аппаратов, каждый из которых обладает преимущественной чувствительностью к определенному участку видимого спектра — коротковолновому (синему), средневолновому (зеленому), длинноволновому (красному). Единица измерения светового потока — люмен (лм).
Стандартная относительная видность глаза (рис. 10.2) определена в результате усреднения экспериментальных данных, полученных для большого числа наблюдателей. Коэффициент И (Л), являющийся максимумом кривой стандартной относительной видности с длиной волны Л = 555 нм, устанавливает количественную связь между световым н лучистым потоком. В результате точных измерений установлено, что 1 Вт лучистого потока монохроматического излучения с длиной волны Л = 555 нм равен 683 лм светового потока. Следовательно, 17 (Л) = 683, и выражение для светового потока принимает следующий вид: 209 ГЛАВА 10.
Методы передачи информации о цвете Изолированное возбуждение одного из этих аппаратов дает ощущение одного из трех насыщенных цветов — синего, зеленого, красного. Обычно (при наблюдении малонасыщенных цветов) воздействующее излучение содержит весь спектр видимого диапазона волн, но с разной спектральной интенсивностью. Это приводит к раздражению не одного, а двух или трех световоспринимающих аппаратов одновременно. При этом волны различной длины возбу>кдают эти аппараты в разной степени. Различное соотношение возбуигдений световоспринимающих аппаратов вызывает ощущение цвета.
Таким образом, анализ воздействующего излучения тремя селективными светочувствительными аппаратами глаза и последующий синтез результатов их возбуждений корой головного мозга вызывают ощущение большого числа цветовых оттенков от окружающих предметов. Эта теория хорошо согласуется с законами смешения цветов, которые косвенно ее подтверждают. В телевидении используется локальное, пространствешн>с и бинокулярное смешение цветов.
Локальное смешение может быть одновременным (оптическим), когда на одну поверхность проецируются два или несколько излучений, вызывающие каждый в отдельности ощущение разных цветов, и последовательным, когда аналогичные излучения воздействуют на глаз последователыю одно за другим. При быстрой смене излучений в зрительном аппарате возникает ощущение единого результирующего цвета. При пространственном смешении участки, окрашиваемые смешиваемыми цветами, имеют достаточно малые размеры, и глаз восприпнм>и т нх как единое целое. Примером этому могут служить мелкис петрики, мозаика и др.
Воспроизведение цветного изобраигения на телевизионном экране в большинстве случаев основано на пространственном смешении цветов. Бинокулярным смешением называется смешение двух или нескольких цветов путем раздольного раздражения левого и правого глаза разными цветами, в результате чего возникает ощущение нового цвета. Основной закон смешения утверждает, что любые четыре цвета находятся в линейной зависимости. Иначе говоря, любой цвет может быть выражен через любые три взаимно-независимых цвета: (10.9) 1 Р = г Я+ д~С+ Ь В; здесь 1" à — излучение произвольного состава, единица которого обозначена через В, а количество единиц — через 1', Н, С,  — единичные количества основных цветов; г', д', Ь' — множители, обозначающие количества излучений, соответствующих цветам В, С, В, нли «модули этих цветов».
Основными цветами называются взаимно-независимые цвета, когорыс нельзя получить смешением двух других, т.е. они не могут 210 ггАСТЬ П1. Системы цветного телевидения быть связаны уравнениями типа т'В = д'С+ Ь'В; д'С = т'В+ Ь В; Ь'В = т В+ д С. (10.10) Примером взаимно-независимых цветов являются красный (гГ), зеленый (С) и синий (В). Необходимо отметить, что для чистых спектральных цветов невозмо кно получить цветового равенства (10.9) ни при каких значениях основных цветов В, С, В.
Согласование для этих цветов наступает лишь тогда, когда один из основных цветов переносится на сторону исследуемого цвета. В случае переноса в сторону исследуемого цвета, например красной составляющей, цветовое уравнение принимает следующий вид: 1 Е+тВ=дС+ЬВ (10.11) или У'Г = -тя+ д'С+ Ь'В. (10.12) Таким образом, при описании некоторых цветов с помощью уравнения (10.9) коэффициенты т', д', Ь' уравнения (10.9) могут иметь отрицательные значения. Это позволяет расширить применение формулы цветового уравнения (10.9), показывающего, что в общем случае цвет определяется тремя независимыми переменными т', д', Ь', что подтверждает его трехмерность.
Знание численных значений цветовых коэффициентов т', д', Ь' полностью определяет воздействующее на глаз излучение, и количественно, и качественно. Для определения только качественной характеристики светового потока цветности Г достаточно знать не абсолютные, а относительные количества основных цветов т, д, Ь: т' + д' + Ь' тп ! Ф (10.13) д— т'+ д'+ Ь' тп Ь' Ь' Ь— т'+д'+Ъ' т где тл = т' + д' + Ь' — цветовой модуль. Очевидно, что (10.14) т+д+Ь=1.
Символы т, д, Ь носят название координат пветаностаи. В уравш и ни (10.9) множитель г' указывает на количество цвета Г, необходимое лля обеспечения цветового равенства. Известно, что яркость гьнги равна сумме яркостей смешиваемых цветов, те. 1' = т'+ д'+ Ь' = пи (10. 15) 211 ГЛАВА 10. Методы передачи информации о цвете Тогда, разделив (10.9) на цветовой модуль пц получим (10.16) Е = гВ+ дС + ЬВ. Цвет Е носит название единичного цвета; сумма его координат равна единице.
Координаты цветности являются зависимыми величинами, так как, зная две из них, третью находим из равенства (10.14). Это подтверждает двумерность параметра цвета — цветностн и позволяет отобразить ее точкоИ в плоскости треугольника основных цветов. 10.4. Геометрическое представление цвета Вследствие трехкомпонентности цветового зрения полная характеристика цвета определяется тремя числами, которыми в выбранной колориметрической системе, например АВС, являются модули трех основных цветов а', Ь', с'.
Необходимость и достаточность трех чисел для полной характеристики цвета позволяет рассматривать его как точку в трехмерном цветовом пространстве или как вектор, проводимый в эту точку из начала координат. Если основ~ыс цвета А, В, С представить в виде векторов А, В, С, то уравнение цвета может быть записано в виде В = а'А + Ь'В + Ь'С. (10.17) В этом уравнении цвет смеси определяется суммарным вектором Р, имеющим координаты а', Ь', с' в системс координат АВС. Координаты каждой точки цветового пространства численно равны проекции вектора цвета на координатные оси.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
