Яркостные параметры ТВ изображения

Контрастная чувствительность глаза, контраст и число воспринимаемых градаций яркости в изображениях. Абсолютная величина яркости изображения не может служить количественным критерием уровня зрительного ощущения. Экспериментально установлено, что изменение интенсивности ощущения света глазом ∆E связано не с абсолютным изменением яркости объекта ∆L = L_max - L_min, а с отношением величины ∆L к первоначальной яркости (или яркости фона) L_min и может быть представлено выражением

(1.1)

где k - коэффициент пропорциональности.

Рис. 1.5. Зависимость порогового контраста от яркости фона

при поле зрения 4°

В широких пределах изменения яркости L_min∆E минимально и постоянно, вследствие чего можно считать, что отношение

_пор=σ=const

называется пороговым контрастом, a ∆L = L_min - абсолютным порогом световой чувствительности.

В пределах средних величин яркости (10... 1000 кд/м²) глаз ощущает относительные приращения яркости, равные примерно 2...5%. Зависимость порогового контраста от яркости фона при поле зрения около 4° изображена на рис. 1.5.

Интегрирование уравнения (1.1) приводит к установлению общего закона зависимости интенсивности ощущений Е от интенсивности соответствующих им яркостей L в виде

E = k ln L + c, (1.2)

где k и c - некоторые постоянные величины.

Данный закон, гласящий, что интенсивность ощущений растет пропорционально логарифму раздражения (яркостям), известен как основной психофизический закон, или закон Вебера-Фехнера.

На основании анализа выражения (1.2) можно фактически считать, что физиологическое ощущение возрастет в арифметической прогрессии, если раздражение увеличивается в геометрической про­грессии.

С законом Вебера-Фехнера непосредственно связаны такие по­казатели изображений, как контраст и число воспроизводимых гра­даций яркости (полутонов).

Под контрастом (контрастностью) изображения К понимается от­ношение максимальной его яркости к минимальной, т.е. диапазон воспроизводимых яркостей

.

В природе, окружающей человека, яркость может изменяться в 10⁵ и более раз. Зрительная система человека неспособна одно­временно воспринять весь этот диапазон изменения яркости и су­жает диапазон освещенностей на сетчатке благодаря адаптаций - приспособлению к различным яркостям. Поэтому на практике в вос­производимых изображениях контрастность в лучшем случае со­ставляет всего несколько сотен раз. Например, диапазон воспроиз­водимых яркостей большинства рисунков и фотографий не превы­шает 100, но они воспринимаются как изображения очень хорошего качества. Поэтому телевизионное изображение, имеющее контра­стность более 40, уже считается хорошим. На рис. 1.6 изображена субъективная зависимость оценки качества телевизионного изо­бражения в зависимости от контрастности.

При заданном контрасте К глазом воспринимается определенное количество ступеней изменения яркости т, называемых градациями яркости. Из рассмотрения особенностей восприятия изображений следует, что

. (1.3)

Рис. 1.6. Субъективная зависимость оценки качества телевизионного изображения в зависимости от контрастности

Полагая, что максимальный контраст изображения, ограничиваемый глазом, L_max/L_min = 100, а σ = 0,05, получаем, что возможное число градаций, которое глаз будет различать при данных условиях, будет равным m 92.

Все параметры, которые мы уже рассмотрели, относятся к основам ТВ, т.е. одинаковы для черно-белого и цветного изображений. Но для характеристики цветных изображений существуют дополнительные параметры: светлота, цветность, цветовой тон, насыщенность, чистота тона и т.д. Эти параметры будут рассмотрены при изучении колориметрии и систем формирования сигнала цветного ТВ.