Зубарев Ю.Б. Телевизионная техника (1994) (1143038), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

По системе СИ яркость измеряется в канделах на метр квадратный, т. е. яркость в 1 кд/м' создается светящейся площадкой размером в 1 м'. Если излучающая поверхность искривлена или наклонна, вместо площади 5 вводят кажущуюся площадь, равную проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную направлению распространения. Значения иркостей, кд/и', для источников Киноэкран.....,,...

10... 30 Экран кинескопа........ 40...80 Экран проекционного кинескопа ., (1... 2) 10е Пламя ппичик......... 5 1Оз Нить лампы накаливания.... 5 10'...10' Электрическая дуга....... 1О'...2 10' Солнце...,....... 1,5 10' Многие источники света излучают свет, распределение которого в пространстве подчиняется закону Лзмберта (закону косинусов). В частности, излучение экрана приемной ТВ трубки довольно точно следует этому закону. л Сила света, излучаемого светящейся площадкой площадью 5 (рис. 1.2.3), зависит от направления, опре- Рве. !.2.2.

Зазлеамеетл аркеетл от угла наблюдения дла лз- лучателл Ламберта делаемого углом а между данным направлением и перпендикуляром к площадке. Для свечения, следующего закону Ламберта: 1„=1есоз а, (!.2.!0) где 1е — сила света в перпендикулярном к площадке направлении. Поскольку кажущаяся площадь 5„= =5 соз а в направлении вектора, составляющего угол а с вектором 1е, яркость Вл=/„(5„=!е соз а/5 соз а=/а/5.

(1.2.! 1) Выражение (1.2.11) показывает, что яркость не зависит от направления наблюдения. Этим объясняется тот факт, что при наблюдении экрана телевизора изображение кажется одинаково ярким вне зависимости от того, где находится зритель — перед экраном или сбоку от него. 2.3. Зрительный анализатор человека Основные характеристики Изучение механизмов зрительного восприятия и характеристик зрительного анализатора человека вызвана необходимостью определить условие правильного согла- Я /0 Рзс. КЗ.1. Строение глаза сования параметров ТВС я зрения. Механизмы зрительного восприятия явлиются аналогами процедур обработки визуальной информации и могут служить источником идей построения и оптимизации аналогичных систем обработки изображений.

Глазное яблоко (рис. 1.3.1) человека представляет собой шарообразное тело диаметром около 24 мм, иоторое окружено сравнительно твердой оболочкой — склерой б. Склера в передней части переходит в роговицу 8, имеющую прозрачную для света и относительно твердую структуру. Диаметр роговой оболочки около 12 мм. Чечевицеобразыый хрусталик у †двояковыпукл линза — строит на внутренней оболочке глаза — сетчатке 4 перевернутое изображение предметов. С передней стороны глаза хрусталик прикрывается радужной оболочкой 10, образующей зрачок глаза.

Играя роль диафрагмы, зрачок изменяется в диаметре 2...8 мм. Благодаря действию удерживающих мышц 7 хрусталик может изменять радиусы кривизны обеих поверхностей, нз-за чего измеыяется фокусное расстояние и устанавливается (фокусируется) изображение на сетчатке. Это называется акномодацпей, Пространство между роговицей и хрусталиком (передняя камера) заполнено прозрачной жидкостью, пространство между хрусталиком и сетчаткой — студенистообразной прозрачной массой. Светочувствительными элементами глаза являются колбочки н палочки — оии входят в состав сетчатки (около 7 10о колбочек и 130.10' палочек).

Таким образом, сетчатка имеет диснретную светочувствительную структуру. Распределены колбочки и палочки по поверхности сетчатки неравномерно (рис. 1.3.2). Видно, что /б Ш Х 0 б Ух,мм Рнс. ЬЗ.2. График распроаолеззз числа палочек и колбочек на сетчатке глаза колбочки концентрируются в области желтого пятна (см. рис.

3.1.3) — участке сетчатки, расположенном в центре и обладающем свойствами наилучшего видения (расстояние х отсчитывают от центра желтого пятна). Желтое пятно имеет овальную форму длиной около 2 мм и шириной 0,8 мм, Палочки сконцентрированы на периферии.

Светочувствительные элементы глаза преобразуют световую энергию в импульсы, которые по нервным волокнам и зрительному нерву ! передаются в зрительные центры головного мозга, где ы обраба- тывается поступающая информацвя. Такая предварительная обработка информацин осуществляется на сетчатке благодаря наличию разветвленной нейтронной структуры, охватывающей значительные участки сетчатки.

В месте отведения зрительного нерва имеется нечувствительная часть сетчаткв — слепое пятна 2. Колбочковый аппарат обладает меньшей световой чувствительностью, чем палочковый, поэтому его условно называют аппаратом дневного зрения. Колбочковый аппарат обладает цветовой чувствительностью; палочковый аппарат ею не обладает. Обменные процессы в активных тканях глаза происходят благодаря налячию сосудистой оболочки б — системы нервных волокон и кровеносных сосудов, связанных с глазными веной и артерией, расположенной непосредственно перед сетчаткой.

Нервная ткань практически прозрачна для проходящего через нее света. Кровеносные сосуды для света мало прозрачыы, однако не мешают восприятию изображения, что определяется локальной адаптацией светочувствительных элементов. Удобно выделить механизмы, определяющие три аспекта зрительного восприятия: 1) образование оптического иаображения на светочувствительной поверхности глаза; 2) преобразование оптического изображения в нервные импульсы, распространяющиеся по зрительному нерву; 3) обработка полученной информации зрнтельными центрами головного мозга.

Все эти механизмы представляют собой единое целое и взаимозависимы. Светочувствительные элементы сетчатки преобзуют световую энергию в химическую, тепловую, электрическую. Установлено, что энергия нервных импульсов на несколько порядков больше энергии падающего света, т. е. между поглощением света и возниныовением сигналов в нервном волокне происходят промежуточные процессы, Световое излучение (падающий свет) выступает в качестве сигнала, управляющего этими процессами, к числу которых и относятся фотохимическая реакция.

Светочувствительные элементы сетчатки — колбочка — содержат родопсин (зрительный пурпур), который при воздействии света распадается на витамин А и белок (ретиывн). Освобождающаяся при этом энергия создает сигнал в нервном волокне. Способность зрительного анализатора человека реагировать иа световое раздражение называют чувствительностью глаза. Это — величина, обратная интенсивности порогового раздражения, 1,-'. Пороговое раздражение — минимальная интенсивность светового воздействия, которая вызывает ощущение света. Глаз способен реагировать на единицы световых квантов, а зрительный анализатор обеспечивает нормальное восприятие при очень высоких интенсивностях падающего света, Способность глаза изменять чувствительность и приспосабливаться к разной интенсивности падающего света называют адаптацией, Палочковый аппарат обладает ббльшей чувствительностью, чем колобочковый: он реагирует иа яркости порядка 10-з...10-з кд/мз, а колбочковый †поряд единиц.

При яркостях около 10 кд/м' палочковый аппарат ослепляется, так как скорость распада родопсина увеличивается настолько, что его концентрация резко падает, и в конце концов полностью разлагается зрительный пурпур. При яркостях 1О ... 10г кд/м' работает только колбочковый аппарат. Таким образом, световой динамический диапазон глаза составляет около 1О'. Такой широкий диапазон обусловлен фотохимическими процессами разложения зрительного пурпура, а также (в меньшей степени) дифрагироэанаем — (изменением диаметра зрачка) явлениями, связанными с автоматическим регулированием воздействующего на сетчатку светового потока, Дна~пазов длин волн, в котором глаз реагирует на электромагнитное излучение, 380...760 нм. Внутри диапазона чувствительность глаза неодинакова.

Чувствительность глаза к воздействию монохроматического излучения разной длины волны — величина, обратная 13 У /а и' й11 аг /аа 00 /а" Ш-г Ш-7 аа /а /аг 1, нй/мг 16 а 400 баа 000 /ь, лн Рис. 1.З.З Кривая отвосителькой злдкосгв значению интенсивности раздражения, которое может вызвать у наблюдателя ощущение определенной яркости. Зависимость чувствительности глаза от длины волны называют кривой относительной видимости (рис. 1.3.3, 2). При существенном уменьшении интенсивности раздражения эта кривая смещается в сторону более коротковолнового излучения (см.

рис. 1.3.3, 1), что приводит к увеличению чувствительности глаза к синим лучам и резкому снижению к красным 1 (явление Пуркиньг) . Кривая относительной видности— исходная характеристика при расчете ряда ТВ устройств при согласовании их с характеристиками зрения человека. Важнейшими характеристиками зрения являются восприятие яркости и число различньгл градаций. Если на глаз воздействует световое излучение, то наблюдатель реагирует не на абсолютное изменение значения интенсивности Л/, а на относительное а//1.

Минимальное относительное изменение интенсивности АЦ/=Ь, (ощущаемое) называют относительным разностным порогом раздражения. Эта величина в пределах изменения яркости от десятых долей до 10» кд/и' постоянна, а ощущение пропорционально логарифму интенсивности: в=К 1п(//1,), где К вЂ” коэффициент пропорциональности (рис. 1.3.4). Если известно значение разностного порога Рис. 1.З.з. Пределы взмекевия отиосителького рази»отлого по- рога раздражекия Ью можно определить регистрируемое глазом число градаций гу= (!и К)/!и(1+А»).

Число градаций определяют не только относительным разностным порогом, но и контрастностью К изображения (рис. 1.3.6): К= 100 (черный бархат с коэффициентом отражении 0,009, снег с коэффициентом отражения 0,9) и Л =0,02 !9=232. При выборе динамического диапазона яркостей и контРастности изображения на экране телевизора следует помнить, что контрастность черно-белого изображения телевизора более 100:1 (в затемненном помещении). Разрешающая способность — это способность зри'тельного анализатора реагировать на различие в раздражении в пространстве поля зрения (при монокуляряом зрении — различие в плоскости изображения). РазРешающую способность оценивают минимальным углом а ба йуа /30 /г Ркс.

1.З.б. зависимости числа градаций ог коктраствоств зрения фюг» (рис. 1.3.6), под которым раздельно видны две рядом расположенные, разделенные промежутком детали изображения. Этот угол называют углом разрешения глаза. Чтобы видеть две детали (см. рис. 1.3.6, а и б) раздельными (кольцо разомкнутым), необходимо, чтобы между их изображениями а' и б' на сетчатке оставалось пространство, возбуждение которого вызывало бы ощущение иное, чем те места, на которых отобража- Рис. 1.3.б. К определеиию угла разреюеиля глаза ются изображения деталей а и б.

В некоторых случаях разрешающую способность характеризуют величиной, обратной углу разрешения,— остротой зрения 10„1,-'. В оптимальных условиях наблюдения разрешающая способность зрительного анализатора определяется влиянием хроматической аберрации в хрусталике, механизм которой аналогичен механизму влияния хроматической аберрации на разрешающую способность оптических приборов; определенный вклад вносят также влияние дискретной структуры сетчатки и дифракция света.

При яркости фона испытательной таблицы 100 кд/мз и предельной контрастности изображения острота зрения достигает 0,76 ...1' (рис. 1.3.7). По характеристикам Рис. 1.3.7. зависимости остроты зрения от яркости изображе ккя разрешающей способности зрительного анализатора можно рассчитать число элементов разложения ТВ системы с учетом расстояния рассматривания ТВ изобра. жения, его размеры, яркость, степень дискретизацян число элементов в строке и на высоту нзображения). днако использование пороговых характеристик для расчета ТВ систем не всегда оправдано. Необходимо учитывать реакцию зрительного анализатора на снижение четкости иэображения по сравнению с предельной, установленной исходя вз характеристик (см.

Характеристики

Список файлов книги