Джакония В.Е., Гоголь А.А., Друзин Я.В. Телевидение (4-е издание, 2007) (1143036), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Количественное нормирование параметров оптических изображений, и в частности изображения на экране приемника, обязательно должно учитывать параметры и характеристики зрительной системы. 2.2. Зрительная система. Основные параметры телевизионного изображения Зрительная система. Получение зрительпоИ информации о внешнем мире — форме вещей, их пространственном расположении, цвете, движении и т.п. осуществляется с помощью зрнтельноИ системы. Зрительная система состоит из органа зрения — глаза, нервной системы и зрительного центра коры головного мозга. Глаз представляет собой оптическую систему с углом зрения порядка 120', которая с помощью хрусталика формирует изображение окружающих нас предметов на сетчатке.
Последняя образует светочувствительную поверхность дна глазного яблока. Оптическая система глаза легко управляется с помощью хорошо организованного мышечного аппарата. Так, путем изменения кривизны хрусталика глаз автоматически фокусирует изображение тех предметов, которые мы хотим рассмотреть в данный момент.
Диапазон фокусировки охватывает предметы, удаленные от наблюдателя на десятки сантиметров и до бесконечности. Кроме того, оптическая ось глаза автоматически устанавливается так, чтобы подвергающееся рассматриванию изобрвлсение проецировалось на центральную часть сетчатки 1фовеа) с наибольшей разрешающей способностью. Сетчагпол оболочка глаза представляет собой мозаику из светочувствительных нервных окончаниИ.
Существует два вида нервных окончаний — фогпорецепгпоров: колбочки и палочки. Колбочки— рецепторы аппарата дневного зрения. Дневное зрение характеризуется малой светочувствительностью. но большоИ разрешающей способностью и цветоразличите.вьными свойствами. Палочки — рецепторы аппарата сумеречного зрения, не обладающего способностью ЧАСТЫ. Физические основы телевидения разли штв цвета и имеющего малую разрешающую способность, но большую гвгтгшую чувствительность. Центральная часть сетчатки (г угяонь|мн ролмерами 1... 3') содержит только колбочки, а перифнрця колбочки и палочки. Причем плотность колбочек убывает г удою нигм от центра, а плотность палочек почти постоянна.
Фоторгщ итеры через сложную нервную систему связаны со зрительным центром головного мозга. Световое раздражение сетчатки вызывает появление электричегких импульсов с различными частотами повторения, которые по сложным цепям проводящей системы поступают к головному мозгу. Прежде чем сигнал поступит в вышележащие отделы, он подвергается сложной обработке — кодированию. Механизмы анализа зрительной информации, ее обработки, кодирования и дешифровки еще далеко не изучены. При реализации различных систем воспроизведения изображений необходимо обеспечить рациональное приближение изображения к образу, непосредственно воспринимаемому зрением.
Поэтому при построении ТВ системы необходимо соответствующим образом согласовать ее параметры со свойствами зрительной системы. Рассмотрим характеристики зрительного восприятия и оценим ориентировочные значения основных параметров ТВ изображения. х1исло строк. Формат кадра. Предельная способность зрительной системы видеть мелкие детали определяется разрешающей способностью (остротой зрения). Различают два вида остроты зрения: в плоскости, нормальной к оптической оси глаза, и по глубине деталей. Последнюю принято называть остротой глубинного или стереоскопического зрения. И та и другая острота зрения зависят от разрешающей способности сетчатки глаза и его оптической системы. Для нормального зрения доминирующую роль играет разрешение сетчатки.
Однако определять остроту зрения только по статическим характеристикам нельзя. Глаз — динамическая оптическая система. Процесс зрения сопровождается непроизвольными движениями глазного яблока — тремором. Кроме того, оптическая ось глаза обегает контуры (границы раздела полей разной яркости) изображения, как бы выбирая наиболее существенную информацию. Эти движения глаза оказывают весьма существенное влияние и на остроту зрения, увеличивая ее по сравнению со статической (расчетной). Рассмотрим усредненные характеристики глаза для большого числа наблюдателей с нормальным зрением, Разрешающая способность глаза характеризуется наименьшим угловым расстоянием б между двумя светящимися точками, при котором наблюдатель видит пи точки раздельно.
Минимально разрешаемое расстояние измецягтся в значительных пределах при изменении яркости наблюдагмых точек и их контраста относительно фона. На рис. 2.2 приведена чк~ периментальная зависимость остроты зрения 1г (величины, сира гной д), отнесенной к значению 1о, соответствующему д = 1', от ГЛАВА 2. Характеристики оптического н ТВ изображений 35 1,0 0,8 а з т т са06 з е о о 04 з а О о 0,2 1'/14 1,6 1,2 0,8 0,4 0 70 50 30 0 010 30 а' 0 -4 -2 0 2 4 !КЕ, Рис. 2.2. Зависимость относительной остроты зрення г/те от яркости Ь Рнс. 2.3. Изменение относнтельной остроты зрения по мере удалення от центрального углубления сетчатки на угловое расстояние о АГ„= (а,„/бан„)(о,/ба,ы) = (16 60/1)(12 60/1) = 0,7-106.
яркости Ь. Характер этой зависимости может быть объяснен следующим образом. Малые световые сигналы не в состоянии вызывать в одном нервном окончании (рецепторе) сигнал, отличающийся от собственных шумов и флуктуаций квантов падающего света. Поэтому при малых световых раздражениях сигналы от нескольких рецепторов, объединяющихся в один элемент приемника (рецептивное поле), суммируются, что увеличивает световую чувствительность, но снижает разрешающую способность, По мере увеличения освещенности площадь рецептивного поля (за счет уменьшения числа объединенных рецепторов) уменьшается, и разрешающая способность растет. Однако площадь рецептивного поля может убывать лишь до значения, определяемого размерами одного рецептора, поэтому предельная разрешающая способность ограничивается раздельным возбуждением двух рядом лежащих нервных окончаний сетчатки.
Этим объясняется верхний загиб кривой рис. 2.2. В практике телевидения максимальные значения яркостей экрана приемной трубки достигают примерно 200... 300 кд/мз. При этом для «стандартного» глаза разрешающая способность определяется минимальным угловым расстоянием бмн, = 1' при достаточно большом контрасте и неограниченном времени наблюдения.
Из-за неоднородностей структуры сетчатки острота зрения уменьшается по мере удаления от центрального углубления этой оболочки на угловое расстояние о' (рис. 2.3). Хотя поле зрения глаза весьма велико (порядка 120.. 130'), основная зрительная информация, поступающая в глаз, сосредоточена в иространсптвеннолг угле ясного зрения а„. Приняв размеры поля ясного зрения по вертикали о„„= 12' и по горизонтали сг „= 16' и положив разрешение глаза дана = 1', получим число регистрирующих информацию элементарных участков в поле ясного зрения нб ттАСТЫ.
Физические основы телевидения Изображение ) б) Рис. 2.4. К определению числа строк разложения изображения (а) и четко- сти изображения в вертикальном направлении (б) Назначением ТВ системы является создание репродукции оптического изображения. Телевизионное изображение должно обеспечивать отображение передаваемого образа таким же, каким его воспринимает зритель при непосредственном наблюдении. Однако для начального этапа построения ТВ систем было характерно использование более простых технических решений по статистическому согласованию параметров ТВ систем со свойствами зрительной системы. В частности, для сокращения объема передаваемой информации были уменьшены поле зрения, разрешающая способность ТВ систем и число мельканий изображения, а также не передавалась информация о его цвете и объеме.
В то же время применялись системы более простые в реализации, но с большой информационной избыточностью — с постоянными неадапгаируемыми параметрами для передачи обширного ансамбля всевозможных изображений. Подобным образом были реализованы вещательные ТВ системы с «постоянной» разрешающей способностью во времени и в пространстве (по полю изображения) для наблюдения любых статических и динамических изобралсений только в пространственном угле, равном углу ясного зрения ст„'. Исходя из этого условия и в соответствии с форматом центральной зоны сетчатки (называемой желтым пятном) была выбрана величина формата кадра й = Ь/и = 4/3, где Ь, Ь вЂ” ширина и высота кадра соответственно (рис. 2.4). Для рассмотрения ТВ изображения, расположенного в угле ясного зрения наблюдатель должен находиться от экрана приемной трубки на определенном расстоянии, на котором изображение полностью проецируется в зону ясного зрения.
Из ггомгтрических сообразкений оптимальное расстояние рассматритппш можно определить как ), = 5Ь. При меньшем расстоянии и чялпокспие не полностью проецируется в зону сетчатки с максима ныюй разрешающей способностью, а при большем — в эту зону ~н нида юг п посторонние объекты, окружающие экран ТВ приемника. ')иглл . ~ лсмвнтов разложения изображения )т' также должно со~очи и ~ н~нпггь числу элементарных участков поля ясного зрения )ч,. Е< пп пропп и, конфигурацию элемента разложения в виде квадрата ГЛАВА 3. Характеристики оптического и ТВ изображений 87 или окружности (для одинаковой четкости изображения в вертикальном и горизонтальном направлениях), то число элементов разложения изображения определится как г!' = Йг' (где = — число строк, т.е.
число элементов по вертикали: й — число элементов в строке). Тогда для опознавания 7!г, деталей в неподвижном изображении в ТВ системе с неподвижным (статическим) растром число элементов разложения долнсно быть Л' > 4Ф, из-за того, что между деталями должны воспроизводиться и промежутки по вертикали и горизонтали размером не менее одного элемента разложения. Отсюда требуемое число строк разложения при данных условиях определится как )2 'е„'г=2 07 !О 3/! о!О. Однако взаимное расположение деталей и строк растра может быть различным (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
