Лекция 13. Энергетические и информационные характеристики зрительного анализатора

Раздражителем зрительного анализатора является световая энергия, а рецептором — глаз. Человек-оператор около 90 % всей информации получает через зрительный анализатор. Зрение позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение предметов.

Возможность зрительного восприятия определяется энергетическими, пространственными, временными и информационными характеристиками сигналов, поступающих к оператору. Совокупность этих характеристик и их численные значения определяют видимость объекта (сигнала) для глаза. В соответствии с названными характеристиками выделяют четыре группы характеристик зрительного анализатора.

1. Энергетические характеристики зрительного анализатора

К ним относятся: а) диапазон яркостей, воспринимаемых глазом, б) контраст, в) цветоощущение.

1. Восприятие яркости.

Яркостью предмета называется величина

B = J/S cos ,

где J — сила света, т. е. световой поток, излучаемый на единицу телесного угла; S — величина светящейся поверхности; α — угол, под которым рассматривается поверхность.

Единицей яркости является кандела на 1 кв. м (кд/м²). Яркостью в 1 кд/м² обладает равномерно светящаяся плоская поверхность, излучающая в перпендикулярном к ней направлении свет силой 1 кд на каждый квадратный метр. Яркость является основной характеристикой света. Величиной яркости определяется величина нервных импульсов, возникающих в сетчатке глаза.

В общем случае яркость предмета определяется двумя составляющими — яркостью излучения и яркостью отражения:

В = Визл + Bотр.

Яркость излучения определяется мощностью источника света и его светоотдачей. Яркость отражения определяется уровнем освещенности данной поверхности и ее отражающими свойствами:

Где: Е — освещенность поверхности, лк; ρ — коэффициент отражения поверхности. Он показывает, какая часть падающего на поверхность светового потока отражается ею.

Коэффициент отражения во многом определяется цветом поверхности.

В поле зрения оператора могут попадать предметы с различной яркостью, поэтому вводится также понятие адаптирующей яркости. Под адаптирующей яркостью понимают ту яркость, на которую адаптирован в данный момент времени зрительный анализатор. Считается, что для изображений с прямым контрастом адаптирующая яркость равна яркости фона, а для изображений с обратным контрастом — яркости предмета.

Таблица 4.2 Значения коэффициента отражения

Цвет поверхности	Белый	Желтый:		Зеленый:			Синий
		светлый	сред-ний	светлый	средний	темный	светлый	темный
Коэффициент отражения	0,90	0,75	0,65	0,65	0,52	0,10	0,55	0,13
Цвет поверхности				Серый:			Черный	Коричневый
				светлый	средний	темный		темный
Коэффициент отражения				0,75	0,55	0,30	0,07	0,10

Диапазон чувствительности зрительного анализатора весьма велик: он простирается от 10^-6 до 10⁶ кд/м². Наилучшие же условия для работы будут при уровнях адаптирующей яркости, лежащей в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен кд/м².