Способы формирования знаков

В соответствии с элементами отображения все способы формирования знаков можно разделить на три основные группы:

• знакомоделирующий;

• знакосинтезирующий;

• знакогенерирующий.

Знакомоделирующий способ характеризуется целостным представлением знака. При этом форма элемента отображения совпадает с контуром знака

Знакосинтезирующий способ характеризуется тем, что знаки формируются из более простых элементов отображения. На рис. показан синтез цифры 3 из сегментов.

Набор сегментов в знакоместе составляет некоторую обобщенную фигуру – полиграмму. Из 7-сегментной полиграммы можно синтезировать все арабские цифры и некоторые буквы. Расширение алфавита достигается за счет увеличения числа сегментов в полиграмме. 18-сегментная полиграмма позволяет синтезировать буквы русского и латинского алфавита.

Возможен синтез буквы, цифры или символа в знакоместе и с помощью точечных ЭО. К точечным ЭО относятся такие элементы, размеры которых намного меньше размеров синтезируемых знаков.

В пределах знакоместа точечные элементы отображения образуют матрицу знака. Число элементов отображения в матрице знаков выбирают исходя из требований безошибочной и быстрой идентификации (опознавания) всех знаков алфавита. Установлено (см. С. Шерр. Электронные дисплеи), что матрица 5х7 (5 столбцов, 7 строк) является практически минимально приемлемой для синтеза букв русского, латинского алфавитов и цифр.

Для синтеза только арабских цифр размерность матрицы можно уменьшить до 3х5. Как показали психофизиологические исследования, при опознавании символов синтезированных с помощью матрицы 5х7 возможны ошибки. Так особенно часто путают B и 8, R и S, Q и О и т.д. Это делает целесообразным использование в ответственных случаях матрицу 7х9. Дальнейшее увеличение числа точек в матрице, например до 9х15, к существенному улучшению не приводит.

Элементы отображения могут выполняться в виде отдельных элементов (лампы накаливания, светодиоды и т.д.). Такие элементы отображения называют дискретными.

В электронно-лучевых приборах элементы отображения, входящие в знак, генерируются электронным лучом в процессе воспроизведения изображения. Синтез знаков из полученных таким образом элементов называют знакогенерирующим способом формирования знаков.

Основные фотометрические параметры

Создание средств отображения информации требует учета психофизических способностей оператора и прежде всего особенностей и возможностей органов зрения.

Реакция зрительного анализатора человека зависит от энергетических параметров и спектрального состава излучения. Световое излучение характеризуется следующими основными параметрами:

• световой поток;

• сила света;

• яркость;

• освещенность;

• яркостный контраст.

Мощность, переносимую энергией излучения, называют световым потоком . Он выражается в люменах (лм).

Сила света - характеризует пространственную плотность светового потока в данном направлении и определяется как отношение светового потока проходящего внутри малого телесного угла в рассматриваемом направлении к величине этого угла:

.

Телесный угол ,

где - площадь, вырезаемая телесным углом на поверхности сферы A;

- радиус этой сферы.

Телесный угол выражается в стерадианах (ср). Единица силы света – кандела (кд) принята за основную светотехническую единицу.

Кандела – сила света, излучаемая при температуре затвердевания платины элементом поверхности эталона черного тела площадью в направлении перпендикулярном этому элементу.

Единица светового потока – люмен – определяется как световой поток от точечного источника в 1кд внутри телесного угла в 1ср.

На рис. показан точечный источник, помещенный внутри сферы радиусом , создающий равномерный поток во всех направлениях. Поток в 1лм распространяется внутри телесного угла, вырезающего на поверхности сферы участок площадью в .

В пределе, при бесконечном уменьшении , телесный угол стремится к прямой, указывающей направление силы света. Это позволяет рассматривать силу света как вектор.

Если световой поток от точечного источника равномерен, то сила света одинакова во всех направлениях:

.

Яркость L – характеризует излучение светящейся поверхности площадью в данном направлении. Понятие яркости применяется к источникам, имеющим конечные размеры.

.

Из второго соотношения можно дать следующее определение

Яркость – отношение силы света, излучаемой (или отражаемой) элементом поверхности в рассматриваемом направлении к проекции площади этого элемента на плоскость перпендикулярную данному направлению.

Единицей яркости является - яркость поверхности квадратный метр которой дает в направлении, перпендикулярном этой поверхности, силу света в 1кд.

Яркость некоторых источников света:

• экран ЭЛТ – 30 - 1000 ;

• светодиоды – 10 - 400 ;

• люминесцентная лампа – (5 – 10) ;

• нить эл. лампы накаливания – (2 – 3) ;

• нить газонаполненной лампы накаливания – (8 – 20) ;

Объекты, которые видны благодаря освещению светом от первичных (активных) источников, называют вторичными (пассивными) источниками света. Их основной характеристикой является освещенность.

Освещенность характеризуется световым потоком падающим на единицу освещаемой поверхности

.

Световой поток в 1лм, равномерно освещающий площадь в1 создает освещенность в 1лк (люкс).

Минимальная освещенность для чтения – 20лк.

В комнате в ясный летний день – 100лк.

Прямые солнечные лучи на открытой местности – 100000лк.

Яркость через освещенность

.

Отраженная от объекта часть потока характеризуется коэффициентом отражения

,

где - отраженная часть потока .

Поверхность, отражающую свет, можно рассматривать в качестве источника света со световым потоком . Яркость этого источника

.

Коэффициенты отражения для некоторых поверхностей:

• снег, мел, гипс – 0,93;

• белая бумага – 0,6 – 0,8;

• черное сукно – 0,01 – 0,02;

• черный бархат – 0,004 – 0,01.

Яркостный контраст определяет соотношение яркости объекта и фона. Различают прямой и обратный контраст. Для позитивного изображения (темное изображение на белом фоне) задается прямой контраст

;

где и - яркость объекта и фона.

Для негативного (светлого на темном) изображения задается обратный контраст:

.

В ряде случаев пользуются понятием контрастности , представляющим отношение яркостей объекта (фона) и фона (объекта):

при ;

при ;

.