电视原理学习笔记：人眼视觉特性

2024-07-14 07:59| 来源: 网络整理| 查看: 265

视敏特性

视敏特性：对于辐射功率相同而波长不同的光有不同的亮度感觉。

人眼视网膜上存在两种视敏细胞：锥状细胞和杆状细胞。锥状细胞灵敏度低，只能在光亮条件下（白天）感知明暗层次，属于明视觉细胞，还能辨别颜色；而杆状细胞正好相反，灵敏度高但是不能辨别颜色，属于暗视觉细胞，适用于夜晚或弱光线环境中。从图中可以看出，人眼在光亮条件下对波长为555nm的黄绿光有最大的敏感度，在黑暗条件下对波长为507nm的青绿光有最大的敏感度。

电视系统只需要考虑人眼的明视觉视敏特性。图1 相对视敏函数曲线

光的度量

光能：能被人眼感觉的辐射能量称为光能，相同辐射能量不同波长的光及光能是不同的。

光通量：单位时间内光源发出或通过某范围光能的数量称为光通量，用符号Φ表示，单位为流明或光瓦。1光瓦=683流[明]。

Φ=dQ/dt (Q为光能）

如果光源的光谱功率分布为Φe(λ），单位为瓦，则

Φ(λ)=Φe(λ）×视敏函数值v(λ)

总的光通量Φ为各波长的光通量之和。 3. 发光强度：光源在单位立体角内发出的光通量，表示光源发出的光能量在发出方向的强弱程度，用符号I表示，单位是坎德拉。

I=dΦ/dΩ (Ω为角度）照度：被光照射的表面每单位面积上所接受的光通量，表示不发光物体被光源照明的程度，用符号E表示，常用单位为勒克斯(lx)。面发光度：发光表面每单位面积所发出的光通量。照度和面发光度都是标量。亮度：发光面每单位投影面积的发光强度，用符号L表示，单位是cd/m2,过去也叫尼特（nit）。

总结如下：

图 4 总结

亮度感觉和亮度视觉范围特性人眼具有感光适应性：人眼可以随外界光强弱的变化而自动调节感光灵敏度。亮度视觉范围：人眼感受的亮度范围很宽（10^9:1），但不能同时分辨10^9:1的亮度范围。在平均亮度适中时，能同时感觉到的亮度上、下限之比最大为1000:1，而平均亮度过高或过低时，只有10:1。人眼的亮度感觉与人眼主观感觉，景物亮度、环境亮度有关。可见度阈值：人眼刚好能感觉到两个亮度级有差异的最小亮度ΔLmin，即以及亮度级差所增加的亮度值。在不同亮度条件下，人眼的可见度阈值不同，亮度大，可见度阈值大。但是在一定宽的亮度范围内，ΔLmin/L基本为一个常数，该常数称为对比度灵敏度阈或费赫涅尔系数，用δ表示，通常为0.005-0.02，当亮度很高或很低时，可达0.05.视觉掩盖效应：在空间或时间上不均匀的背景中，可见度阈值增大，导致人眼丧失分辨一些亮度的能力。视亮度（亮度感觉）人眼的亮度感觉差别决定于相对亮度变化，亮度感觉S与亮度L的对数成线性关系，即亮度增加到10倍，亮度感觉才增加1倍。这一规律称为韦勃－费赫涅尔定律（Weber-FechnerLaw），即S=k*lg(L)+k0。下图所示为主观亮度感觉和亮度的关系曲线。图中虚线表示人眼适应了平均亮度后能分辨景物中各种不同亮度的视觉范围大大减小了。而且，同一亮度下，所处的视觉范围不同，相对亮度感觉也不相同。这就说明了人眼的明暗感觉是相对的，并不由绝对亮度来决定。一方面，重现的图像亮度无需与景物的实际亮度相等，只需保持二者的对比度C和亮度层次（下面介绍）不变，在屏幕前人眼就可以获得与景物相同的主观亮度感觉。。另一方面，人眼不能辨别的亮度差别无须精确复制。

对比度和亮度层次对比度：最大亮度Lmax与最小亮度Lmin之比为对比度C。亮度层次（灰度层数）：画面最大亮度与最小亮度之间可分辨的亮度级差数，用n表示。正常情况下，亮度层数与对比度呈线性相关，但是人眼能分辨的亮度层次还与对比度灵敏度阈δ有关。

当n

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