Лекция – 2. Основы зрительного восприятия

2.1. Зрительная система человека

2.2. Основные светотехнические величины и их параметры

2.3. Характеристики оптических изображений и их параметры

 

 

2.1. ЗРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ЧЕЛОВЕКА

 

Человек получает зрительную информацию с помощью зрительной системы, состоящей из глаза, нервной системы и зрительного центра коры головного мозга. Глаз имеет приблизительно шарообразную форму с диаметром около 2,5 см. Внешняя прочная оболочка - склера – защищает от внешних повреждений. На передней части глаза склера прозрачна – роговица – и за ней располагается хрусталик, представляющий собой прозрачное упругое тело в форме двояковыпуклой линзы. Спереди хрусталик прикрыт радужной оболочкой – передняя часть сосудистой оболочки, которая является диафрагмой, имеющей в середине отверстие – зрачок. Диаметр зрачка может непроизвольно (без участия сознания человека) меняться. Таким образом происходит адаптация – автоматическое регулирование количества света, поступающего внутрь глаза, для защиты от световых перегрузок. Между роговицей и радужной оболочкой находится полость - передняя камера, заполненная прозрачной жидкостью- камерной влагой. Вся полость глаза за хрусталиком заполнена прозрачной студенистой массой, называемой стекловидным телом. Таким образом, оптическая система глаза состоит из роговицы, камерной влаги, хрусталика и стекловидного тела. С ее помощью изображение объекта проецируется на внутреннюю оболочку глаза – сетчатку, представляющую собой скопление множества мельчайших светочувствительных элементов - фоторецепторов – колбочек и палочек..

 

Колбочки – рецепторы дневного зрения, имеют низкую световую чувствительность, но большой разрешающей способностью и цветовой чувствительность. Наиболее густо они располагаются в центральной области сетчатки, называемой желтым пятном – области наилучшего зрения. Здесь расположена центральная впадина, обладающая способностью различать мелкие детали изображения.

 

Палочки – рецепторы сумеречного зрения имеют высокую световую чувствительность, но низкую разрешающую способность и чувствительность к цвету. Кривизна поверхности хрусталика может меняться под действием охватывающей его мышцы, за счет чего осуществляется аккомодация –автоматическая фокусировка на сетчатке изображения тех предметов, которые мы хотим рассмотреть.

 

В желтом пятне преобладают колбочки. Плотность колбочек убывает с удалением от центра сетчатки, а плотность палочек почти постоянна. Фоторецепторы через сложную нервную систему – зрительный нерв – связаны с корой головного мозга.

При построении ТВ систем необходимо наиболее полно приблизить получаемое изображение с тем, что воспроизводит глаз, т.е. согласовать ее параметры со свойствами зрительной системы.

 

Предельная способность глаза различать мелкие детали изображения определяется разрешающей способностью – остротой зрения. Она определяется наименьшим угловым расстоянием d между двумя светящимися точками, при котором наблюдатель видит эти точки раздельно. Минимально разрешаемое расстояние сильно зависит от яркости наблюдаемых объектов и их контраста относительно фона.

Из-за неоднородности структуры сетчатки по мере удаления от центральной впадины острота зрения падает. Основная зрительная информация сосредоточена в пространственном угле ясного зрения, который составляет примерно 16х12⁰, а разрешающая способность глаза ≈ 1 минуте.

 

Видимая част спектра электромагнитных колебаний – 380-760 нм. Спектральная характеристика чувствительности глаза, представленная на рис.2.1, имеет максимум на волне желто-зеленого цвета равной 550 нм.

 

Рис. 2.1. График спектральной чувствительности глаза