談?wù)勅说囊曈X特性與電視的關(guān)系.doc

1、談?wù)勅说囊曈X特性與電視的關(guān)系（二）1.眼球的調(diào)節(jié)作用 為使觀看對(duì)象在視網(wǎng)膜上形成清晰而鮮明的圖像，便必須改變晶狀體的厚度。借助睫狀肌來調(diào)節(jié)眼球內(nèi)晶狀體的厚度，當(dāng)聚焦于近處的物體時(shí)，晶狀體變厚;當(dāng)聚焦于遠(yuǎn)處的景物時(shí),晶狀體則變薄。這時(shí)中樞神經(jīng)通過睫狀體的收縮張弛作用的信息，便可感知出離所觀看對(duì)象的絕對(duì)距離。 這樣的調(diào)節(jié)對(duì)檢測(cè)出離觀看對(duì)象的絕對(duì)距離無疑十分有利,并且對(duì)形成縱深立體感也是非常重要的信息。但其檢測(cè)性能并不很高，精度也達(dá)不到期望值。此外，也獲取不到遠(yuǎn)距離的信息,其有效作用范圍僅在數(shù)米以內(nèi)。 2.單眼運(yùn)動(dòng)視差 當(dāng)觀看者移動(dòng)或活動(dòng)頭部時(shí)，視覺空間內(nèi)的某

2、些對(duì)象物的相互位置關(guān)系也會(huì)隨之按某種規(guī)律發(fā)生變化。將這種伴隨著觀看者移動(dòng)所產(chǎn)生的對(duì)象物間相互位置關(guān)系的變化，稱為運(yùn)動(dòng)視差。由此可感知出觀看者所見對(duì)象間的前后關(guān)系.假如基本上是由單眼獲取的信息，便會(huì)產(chǎn)生有效動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)視差,稱為單眼運(yùn)動(dòng)視差。運(yùn)動(dòng)視差對(duì)雙眼皆可有效動(dòng)作，而且這種運(yùn)動(dòng)視差對(duì)遠(yuǎn)處的對(duì)象也是有效的. （3）由雙眼觀看信息所構(gòu)成的立體視覺 下面介紹生理信息中，由雙眼獲取信息的動(dòng)作，重點(diǎn)介紹聚散、輻輳作用及雙眼視差. 1.輻輳作用 當(dāng)用雙眼觀看對(duì)象景物時(shí)，為將注視點(diǎn)在雙眼的中央凹處形成圖像，使雙眼向內(nèi)側(cè)回轉(zhuǎn).回轉(zhuǎn)時(shí)，兩眼視線所形成的夾角稱為輻輳角。該輻

3、輳角與至對(duì)象物的距離成反比,故可用于判斷至對(duì)象物的距離。但在對(duì)象物處于較近的情況下，輻輳角的變化量也較大，而當(dāng)至對(duì)象物的距離較遠(yuǎn)時(shí),輻輳角的變化量也較小，檢測(cè)性能會(huì)明顯下降。利用輻輳角可檢測(cè)的距離約在20m. 2。雙眼視差 人的雙眼瞳孔約相距65。故在視網(wǎng)膜上形成的圖像，左右眼是不一樣的，會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的差別，將其稱為雙眼視差，可將其用于觀看對(duì)象物的前后相對(duì)位置關(guān)系。這種視差的檢測(cè)性能具有與最小分辨力同樣的精度，直至數(shù)十米遠(yuǎn)仍有效。 在視覺系統(tǒng)的處理過程中，假如將這種雙眼視差變成反映縱深立體向的位置信息，便可檢測(cè)出所觀看景物對(duì)象的前后關(guān)系。目前眾多立體圖像顯示裝置在顯

4、示圖像時(shí)，對(duì)應(yīng)雙眼視差分別顯示出左右眼的兩幅圖像,使觀看者能直接觀看到，從而獲得具有縱深立體感的圖像。 （4）由心理和經(jīng)驗(yàn)因素獲得的立體視覺效果 下面將介紹在有關(guān)縱深立體感的信息中,心理和經(jīng)驗(yàn)上的主要因素。主要有物體的大小和重疊狀況、表面規(guī)則紋理細(xì)節(jié)等幾何外形尺寸信息，以及陰影、亮暗及對(duì)比度等光學(xué)信息. 1。幾何因素 所謂幾何因素是指物體的大小和相對(duì)位置、重疊性及表面粗細(xì)度等。從日常生活經(jīng)驗(yàn)來看，在已確知對(duì)象物體大小的場(chǎng)合，當(dāng)視網(wǎng)膜上物體的成像較大時(shí)，可判斷出物體離得較近，成像較小時(shí)，則物體離得遠(yuǎn)些.在這種判斷過程中，是否對(duì)物體大小具有明確的概念，成為判

5、斷之關(guān)鍵. 對(duì)象的相對(duì)位置與重疊性是指類似風(fēng)景圖片中的情況，遠(yuǎn)處的景物在照片的上方，近處的景物則在照片的下方。由此可知，在視野中，處于上方的應(yīng)當(dāng)在遠(yuǎn)處,而下方的景物則在近處。此外，前面的景物會(huì)將后面的某些景物遮蔽掉。這種遮蔽與被遮蔽的關(guān)系，也是反映出物體前后位置關(guān)系的一種信息。 當(dāng)物體表面紋理有粗細(xì)變化時(shí)，表面顯得較為細(xì)致一定是從遠(yuǎn)處所見，反之,近處細(xì)看定會(huì)顯得粗糙.將這種表面紋理的粗細(xì)變化稱為密度階梯，也是反映出縱深立體感的一種信息。 2。光學(xué)因素 光學(xué)因素主要有陰影.陰影是由于光線被物體遮擋才會(huì)產(chǎn)生的。陰影分為物體自身產(chǎn)生的陰影及在其他面上投影所產(chǎn)生

6、的陰影兩種.利用這種陰影可判斷出景物的立體構(gòu)造或位置關(guān)系。這是屬于一種與日常生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比較并作出心理判斷的結(jié)果。 除陰影外，對(duì)比度、色度、色調(diào)、鮮明度及清晰度等諸因素值都會(huì)隨觀看距離增大而下降，故距觀看對(duì)象越遠(yuǎn)，其對(duì)比度、色度及清晰度便會(huì)越低，反之亦然,由此產(chǎn)生出遠(yuǎn)近感。 （5）立體視覺的發(fā)展趨勢(shì) 立體視覺的基本機(jī)理是從兩個(gè)視點(diǎn)觀看同一景物,以獲取景物在不同視角下的圖像，借助三角測(cè)量機(jī)理算出圖像像素間的位置偏差(即視差）來獲得立體三維信息。立體視覺的研究工作始于20世紀(jì)60年代中期美國(guó)MIT公司的Robert的工作。他將以往的平面二維圖像分析擴(kuò)展至立體三維景物，

7、這標(biāo)志著立體視覺技術(shù)的問世,并在隨后30余年迅速發(fā)展成為一門新興學(xué)科.立體視覺在電視等眾多領(lǐng)域內(nèi)獲得廣泛的應(yīng)用。 自20世紀(jì)70年代立體視覺計(jì)算理論出現(xiàn)以來，立體視覺技術(shù)得到了迅速的發(fā)展.立體視覺理論屬于一門涉及面頗廣且迄今尚未發(fā)展成熟的學(xué)科。目前立體視覺的眾多應(yīng)用都是針對(duì)解決具體工程問題而提出的。對(duì)立體三維場(chǎng)景的恢復(fù)基本上局限于景物的可視部分。利用局部信息恢復(fù)景物完整的表面信息技術(shù)難度較大。目前的研究方向主要有如下幾點(diǎn): 由傳統(tǒng)的雙目視覺向多目視覺，靜態(tài)視覺向動(dòng)態(tài)視覺發(fā)展。通過增加信息輸入降低視覺計(jì)算的技術(shù)難度。 向智能化方向發(fā)展，建立基于知識(shí)的、模型的及規(guī)則的

8、立體視覺方法. 算法的并行化，采用并行流水線機(jī)制及專用的信號(hào)處理器件，增強(qiáng)立體視覺系統(tǒng)的實(shí)用性。 隨著對(duì)人眼立體視覺系統(tǒng)的深入研究，利用視覺梯度對(duì)圖像匹配的過程進(jìn)行約束，形成了一系列算法用以提高立體視覺系統(tǒng)的實(shí)用性. 利用對(duì)人眼選取性注視機(jī)制的研究及主動(dòng)視覺的方法解決視覺計(jì)算病態(tài)結(jié)構(gòu)問題，選取性注視機(jī)制將不適定問題轉(zhuǎn)變?yōu)檫m定問題，并在已知攝像機(jī)的外部參數(shù)情況下,將非線性問題轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性問題。 強(qiáng)調(diào)場(chǎng)景與任務(wù)的約束.針對(duì)不同的應(yīng)用用途優(yōu)化選取各部分，建立有目的和面向多任務(wù)的立體視覺系統(tǒng)。 立體視覺屬于一門多學(xué)科的交叉綜合性學(xué)科,正吸引著大批包括生理

9、、心理、物理、數(shù)學(xué)、控制及計(jì)算機(jī)視覺等多學(xué)科的研究人員應(yīng)用不同的技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行更為深入的研究，它不僅有著重大的理論價(jià)值,而且還有廣闊的電視工程應(yīng)用前景。 6.運(yùn)動(dòng)的感覺 近年來,不僅可通過電視機(jī)顯示圖像信息，而且計(jì)算機(jī)也可利用終端顯示器顯示動(dòng)態(tài)圖像信息。顯示器上的動(dòng)態(tài)圖像是由一系列稍有動(dòng)作差異的靜態(tài)畫面連續(xù)播放形成的。當(dāng)一系列靜態(tài)畫面在一定時(shí)間內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)時(shí),人的視覺系統(tǒng)便會(huì)觀看到動(dòng)態(tài)動(dòng)作，將這種視覺特性稱為視在運(yùn)動(dòng)，它是很久以來已為人所知的一種視覺特性.與此相對(duì)，將因觀看對(duì)象物的位置隨時(shí)間連續(xù)變化而產(chǎn)生的最基本的運(yùn)動(dòng)感覺，稱為實(shí)際運(yùn)動(dòng)。 有關(guān)運(yùn)動(dòng)感覺機(jī)理的研究是

10、顯示非自然動(dòng)態(tài)圖像的重要研究課題，本節(jié)介紹作為動(dòng)作感覺基礎(chǔ)的視覺機(jī)理。 1.運(yùn)動(dòng)視覺信息 先介紹一下當(dāng)外界某個(gè)對(duì)象物動(dòng)作時(shí),要觀看該動(dòng)作需采集哪些信息。一是對(duì)象物和背景在視網(wǎng)膜上的相對(duì)變位，二是當(dāng)注視連續(xù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)象物時(shí),所產(chǎn)生的隨從性眼球運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)。 下面研究一下當(dāng)在視野內(nèi)有正在移動(dòng)的景物時(shí)，該對(duì)象物和背景在視網(wǎng)膜上的動(dòng)作狀態(tài)。先考慮在注視移動(dòng)對(duì)象物的情況，這時(shí)，正在運(yùn)動(dòng)著的對(duì)象物的成像通常被投影在視網(wǎng)膜上的相同位置上，而背景的圖像沿著與物體移動(dòng)方向相反的方向運(yùn)動(dòng)。此外，當(dāng)注視于背景內(nèi)的某處時(shí),背景的像在視網(wǎng)膜上呈靜止?fàn)顟B(tài)，對(duì)象物的像沿移動(dòng)方向運(yùn)動(dòng).通常人眼不光注

11、視著對(duì)象物或背景中的某一點(diǎn)，而是到處觀看而頻頻在運(yùn)動(dòng)。在這種場(chǎng)合下，視網(wǎng)膜上的像移動(dòng)受到對(duì)象物、背景及眼球運(yùn)動(dòng)的影響會(huì)產(chǎn)生出各種的變化。但視網(wǎng)膜上對(duì)象物與背景成像的相對(duì)位置關(guān)系，通常是保持恒定不變。假如人的運(yùn)動(dòng)感覺常以穩(wěn)定的狀態(tài)感知對(duì)象物的動(dòng)作,則可認(rèn)為視網(wǎng)膜上相對(duì)位置信息對(duì)運(yùn)動(dòng)感覺起著重要的作用。 下面再探討一下如何感知在黑暗中移動(dòng)的小亮點(diǎn)的情況。這時(shí),未必有使人感知背景移動(dòng)所必需的絕對(duì)信息.在這種場(chǎng)合下，可考慮利用與眼球動(dòng)作有關(guān)的信息。但在這樣黑暗的背景中，對(duì)小亮點(diǎn)動(dòng)態(tài)的感覺是不太穩(wěn)定的，比如即使小亮點(diǎn)靜止而看上去好象在搖動(dòng)的情況。假如在小亮點(diǎn)的四周用靜止的框?qū)⑵浒鼑饋?則對(duì)亮

12、點(diǎn)的動(dòng)態(tài)感覺便會(huì)格外穩(wěn)定,對(duì)靜止的小亮點(diǎn)也只會(huì)感覺到靜止了。由此可見,視網(wǎng)膜上的相對(duì)位置關(guān)系和基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)運(yùn)動(dòng)的感覺至關(guān)重要。 2.對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的感覺與速度分辨閾值 對(duì)于對(duì)象物實(shí)際的移動(dòng)速度，能感覺到什么程度呢？實(shí)際感覺的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)隨運(yùn)動(dòng)方向而不同。在人的感覺上，水平方向比垂直方向，遠(yuǎn)的方向比近的方向動(dòng)作更快。 將能分清對(duì)象物的速度變化或?qū)ο笪镩g的速度差的最小值稱為運(yùn)動(dòng)分辨閾值。它會(huì)受到諸如對(duì)象物的大小、形狀、亮暗程度、運(yùn)動(dòng)方向及觀看條件等因素的影響.但假如基準(zhǔn)面的運(yùn)動(dòng)速度很快，分辨閾值也會(huì)變大，在速度差為基準(zhǔn)速度的百分之幾至百分之十幾的范圍內(nèi)，皆可分辨出來。 

13、;當(dāng)基準(zhǔn)對(duì)象物靜止時(shí)，運(yùn)動(dòng)分辨閾值約為12/s,而當(dāng)沒有基準(zhǔn)對(duì)象物時(shí)，該值約為其1020倍。 3.運(yùn)動(dòng)殘像 在連續(xù)觀看沿一定方向運(yùn)動(dòng)的對(duì)象后，即使其靜止下來也會(huì)感到它還在運(yùn)動(dòng),這種現(xiàn)象稱為殘像（即運(yùn)動(dòng)殘效，motion after effect）。例如，對(duì)流落的瀑布水簾注視數(shù)分鐘后，立刻將目光移至旁邊的景物上,會(huì)感覺到理應(yīng)靜止的景色也好象在移動(dòng)。 研究一下這種運(yùn)動(dòng)殘像的原因，有人認(rèn)為是由于大腦皮層內(nèi)存在著某種細(xì)胞的適應(yīng)性所致。它們對(duì)某個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)具有一定的選擇性.這些選擇方向的細(xì)胞,對(duì)某個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)具有頗大的響應(yīng)，而對(duì)靜止或朝不同方向的運(yùn)動(dòng)

14、則幾乎無響應(yīng)，假如該類細(xì)胞持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間活動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)突然停止時(shí)，產(chǎn)生的自發(fā)活動(dòng)電位便降低，相對(duì)而言便好象對(duì)反方向的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生出活動(dòng)狀態(tài)，結(jié)果導(dǎo)致感覺到產(chǎn)生反向的運(yùn)動(dòng)。 這種運(yùn)動(dòng)殘像效應(yīng)對(duì)縱深立體向也會(huì)發(fā)生作用。通常，假如連續(xù)觀看遠(yuǎn)去的或接近的對(duì)象后，對(duì)靜止的物體也會(huì)感覺到好象在沿相反向運(yùn)動(dòng)似的。 4.視在運(yùn)動(dòng) 下面將介紹當(dāng)處于視野內(nèi)不同位置的對(duì)象出現(xiàn)或消失時(shí)所觀看到的運(yùn)動(dòng)(視在運(yùn)動(dòng)）現(xiàn)象.所謂視在運(yùn)動(dòng)(apparent motion)廣義上是指對(duì)實(shí)際上未動(dòng)的觀看對(duì)象感覺上好象在運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。 在實(shí)際的電影或電視中，影像的動(dòng)作并非用兩幀畫面便可結(jié)束，經(jīng)常

15、是數(shù)十幀畫面連續(xù)播放,這種連續(xù)產(chǎn)生亮滅移動(dòng)場(chǎng)合的視在運(yùn)動(dòng)的條件與上述只有兩個(gè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)的情況有很大的差別。在專注于背景一個(gè)點(diǎn)的固定視覺場(chǎng)合與注視運(yùn)動(dòng)對(duì)象時(shí)眼球產(chǎn)生追蹤動(dòng)作時(shí)的隨從視覺的場(chǎng)合，無論何種場(chǎng)合，只要是在對(duì)象間的距離及出現(xiàn)的時(shí)間間隔十分長(zhǎng)的條件下，兩種圖形同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，對(duì)其動(dòng)作的印象與感覺是相同的.由此說明,在時(shí)間間隔短一些的條件下，其狀況會(huì)有很大的差別。因此，在周期約50ms以下獲得穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)感覺條件下,與固定視覺比較,追隨視覺方面的動(dòng)態(tài)范圍更寬闊些，即對(duì)象間的偏移更大,動(dòng)作速度更快，在通常的電影與電視的條件下,可觀看到穩(wěn)定的動(dòng)作影像。對(duì)該領(lǐng)域內(nèi)與實(shí)際運(yùn)動(dòng)相同的動(dòng)感機(jī)理也在探討之中。&#

16、160;5。視覺的動(dòng)態(tài)分辨率 當(dāng)觀看運(yùn)動(dòng)著的對(duì)象物時(shí)，視力或圖像分辨率通常都會(huì)下降.在電視攝像機(jī)等圖像傳感器中，進(jìn)行場(chǎng)景存儲(chǔ)處理時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生出這種模糊的現(xiàn)象.這相當(dāng)于拍攝對(duì)象的動(dòng)作速度比光學(xué)照相機(jī)快門速度快時(shí)所出現(xiàn)的圖像模糊情況.而用CCD攝像機(jī)拍攝快速運(yùn)動(dòng)的對(duì)象時(shí)，由于使用電子快門，存儲(chǔ)蓄積時(shí)間較短,便可防止這種模糊現(xiàn)象的出現(xiàn)。此外，由計(jì)算機(jī)生成的圖像,不會(huì)產(chǎn)生出這種問題。 即使在圖像顯示中，由于眼球的隨從性運(yùn)動(dòng)與積分效應(yīng),實(shí)際效果圖像中也會(huì)產(chǎn)生出類似的模糊現(xiàn)象。由于隨從性運(yùn)動(dòng),眼球會(huì)隨對(duì)象物沿運(yùn)動(dòng)方向連續(xù)移動(dòng)，因此，顯示的時(shí)間較長(zhǎng)且視線在表示靜止著的對(duì)象上移動(dòng).這期間，

17、視線以將通過對(duì)象的光刺激累積起來的方式作出響應(yīng).因此,假如相繼出現(xiàn)的畫面時(shí)間與時(shí)間間隔（場(chǎng)影周期）相比并不十分短的話,便會(huì)產(chǎn)生與類似空間采樣脈沖寬度過寬時(shí)等效的模糊現(xiàn)象.這種現(xiàn)象在象LCD等那樣，顯示時(shí)間幾乎覆蓋了整個(gè)時(shí)間間隔的保持型顯示器中。上述空間采樣區(qū)間的寬度為一個(gè)場(chǎng)景期間視線在電視屏上的移動(dòng)距離,約等于對(duì)象物的變位距離。對(duì)象的動(dòng)作速度越快，其動(dòng)態(tài)圖像分辨率的降低便越明顯。  四、形覺特性及其在電視領(lǐng)域中的應(yīng)用 1、視野 視野是指當(dāng)眼球向正前方注視時(shí)，所能觀看到的空間范圍。圖7示出為正常雙眼的視野范圍.其耳外側(cè)可達(dá)104°.當(dāng)注視點(diǎn)可隨意變化時(shí)，即

18、眼球運(yùn)動(dòng)時(shí)的視野（也稱動(dòng)態(tài)視野），其外側(cè)還可擴(kuò)展2040°。圖8示出為正常左單眼的視覺范圍,平均上側(cè)為55°、下側(cè)為70°、鼻側(cè)為100°，且顏色不同,其視野范圍也有差異，白色的視野范圍最寬，藍(lán)、紅及綠色的視野范圍依次遞減，綠色的視野范圍最窄.                          &#

19、160;                            圖7  雙眼視覺范圍  圖8  正常左單眼的視野范圍 人的視覺范圍，10°以內(nèi)屬于視力敏感區(qū)，是黃斑區(qū)視覺范圍，即中心視野，對(duì)圖像的顏色和細(xì)節(jié)部分的分辨性能最強(qiáng).20°

20、;以內(nèi)能正確識(shí)別圖形等,稱為有效的視野范圍。20°外側(cè)，雖視力和顏色分辨性能下降,但對(duì)活動(dòng)圖像信息較為敏感，30°以外視力便下降至非常低。 根據(jù)人的視野特性,為既能清晰地觀看到圖像，又無需不停地移動(dòng)注視點(diǎn)等，故早期的電影銀幕和電視屏幕皆選取寬高比為54或43，且置放地點(diǎn)是使屏幕包括在人眼的10°視野（20°視角）內(nèi)。但人們又發(fā)現(xiàn)若觀看一幅寬闊的畫面時(shí)，視角大至一定值后（通常大于30°），觀看者會(huì)感到和畫面同處一空間內(nèi)，給人一種身臨其境的臨場(chǎng)感。故寬銀幕電影的問世給觀眾帶來了臨場(chǎng)感的藝術(shù)效果.隨著電視技術(shù)的迅速發(fā)展,大屏幕顯示技術(shù)的研制

21、開發(fā),考慮使圖像給人以較強(qiáng)的臨場(chǎng)感，根據(jù)人的視野特性，大屏幕圖像顯示的寬高比應(yīng)選為53至21。 2、視力 視力是指人眼的分辨能力，即黃斑中央凹處的視覺功能。根據(jù)人眼的構(gòu)造，整個(gè)人眼屈光系統(tǒng)的光學(xué)中心N(稱結(jié)點(diǎn)）距離視網(wǎng)膜15.7.光線穿過結(jié)點(diǎn)不發(fā)生屈折，而不經(jīng)過結(jié)點(diǎn)的光線則發(fā)生屈折，但與經(jīng)過結(jié)點(diǎn)的光線結(jié)成焦點(diǎn)于視網(wǎng)膜上。外界景物上兩個(gè)點(diǎn)通過結(jié)點(diǎn)在眼前所形成的夾角稱視角。視角與物體大小成正比，與距離成反比,如圖9（a）所示。 將能分辨出兩點(diǎn)最小視角用于表示視力,視力=1/視角（視角以分為單位）。視角為1時(shí)，視力為1，視角為40“時(shí)，視力則為1.5. 由于中

22、央凹處的錐狀細(xì)胞直徑通常為11.5m，要想分辨出兩個(gè)點(diǎn),必須在視網(wǎng)膜上有兩個(gè)視神經(jīng)細(xì)胞（錐狀細(xì)胞）興奮，且這兩個(gè)錐狀細(xì)胞至少要被一個(gè)不興奮的錐狀細(xì)胞隔開，如圖9(b）所示。因此，可算出1視角在視網(wǎng)膜成像的大小（h)。根據(jù)幾何關(guān)系： 2×15.7×103 h=                        =4。56m&

23、#160;      360×60 40“視角時(shí)為3.04m。由此可見,人眼的最小分辨能力通常為40“1視角.而分辨出一個(gè)點(diǎn)存在的最小視角約為10“20“.                    圖9  視力機(jī)理 前人根據(jù)人眼的視力特性及當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r,選取了電視各制式的行頻

24、和像素。隨著電視技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)圖像質(zhì)量的需求日趨增高,既要求圖像自然逼真清晰,又要求其具有臨場(chǎng)感。故既需大屏幕圖像顯示，觀看距離又不宜太遠(yuǎn),還需觀看到清晰、細(xì)膩及自然逼真的圖像，便必須增加像素，電視掃描行數(shù)也得增加。目前，數(shù)字電視（DTV）及高清晰度電視（HDTV)，即以增加像素來提高圖像的清晰度. 根據(jù)人眼的視力特性可定量地求出人觀看電視的合適距離。人觀看電視的最佳距離應(yīng)是：在看不清掃描線的狀況下，卻要看清電視圖像的所有細(xì)節(jié)，就是說要看清最高分辨率圖像的線數(shù)。以我國(guó)現(xiàn)行電視制式為例，掃描行數(shù)625行，幀消隱去掉50行,考慮圖像重現(xiàn)率為95的情況下，則屏幕上掃描線的線數(shù)

25、近似為550行。再以14英寸的彩電為例，其屏幕有效面積的高度為210。6，則兩條掃描線間的距離為:h=210。6/5500。38。在視力為1的視角下，臨界狀態(tài)的視距s(參見圖9a)為： s=360×60×h /2=360×60×0。38/2=1307 此時(shí)，視距為屏幕高度的6。2倍。 同樣的情況下，要看清分辨率為400線的圖像。此時(shí)，因圖像最密兩點(diǎn)間的距離為0.53，則臨界狀態(tài)的視距為： s=360×60×h /2=360×60×0.53 /2=

26、1823 此時(shí)，視距為屏幕高度的8。7倍。 上述計(jì)算是在忽略掃描線寬度的條件下進(jìn)行的，實(shí)際上應(yīng)小于上述的數(shù)字，故觀看電視的最佳距離應(yīng)在屏幕高度的58倍之間。 3、邊緣視覺特性 根據(jù)視網(wǎng)膜上視覺細(xì)胞的分辨狀況，黃斑中央凹處是視覺最敏感而又最精確的地方,越靠邊緣視力越差，也就是分辨力越低。視力與以視線為中心的偏位角的關(guān)系曲線如圖10所示.                  

27、0;        圖10  視野內(nèi)各部位的視力狀況 4、背景亮度對(duì)視力的影響 隨著視標(biāo)背景亮度與視標(biāo)亮度的比值變化視力也隨之變化。如圖11所示，對(duì)應(yīng)于背景亮度L2與視野中心5°的亮度L1的不同比值，其視力的變化情況。不同的背景亮度時(shí),視力也不一樣，但變化的規(guī)律都是一致的。通常約在L2/L1=1/3時(shí)，視力處于最佳的狀態(tài)。從圖11可看出，圖像的背景亮度不能過高。 圖11  背景亮度對(duì)視力的影響 5、人眼對(duì)不同圖形形狀的分辨能力

28、 人眼對(duì)圖形的分辨能力,隨其形狀不同也不盡相同。圖12示出為在不同的運(yùn)動(dòng)速度下，各種常見圖形形狀的分辨特性,a組為僅能感到有圖形的存在，但還不能完全分辨出形狀的視距,b組為形狀能完全被分辨出的視距。從圖12可見,對(duì)于只要感到有圖形的存在，無需完全分辨出形狀時(shí)，不同圖形形狀的視認(rèn)距離的變化不會(huì)太大。但要能完全分辨出其形狀時(shí)，視認(rèn)距離差別便較大，且按三角形、矩形、正方形及圓形等順序,視認(rèn)距離越來越近，三角形的易辨性比其他常見圖形都佳。故可根據(jù)不同的場(chǎng)合，選用不同的圖形形狀.圖12中的縱坐標(biāo)表示為距離（m）。 圖12  常見圖形的分辨特性 6、立體視

29、覺特性 由于雙眼瞳孔間距為6.06.5，當(dāng)雙眼同時(shí)注視同一景物時(shí)，雙眼的視軸會(huì)聚集至注視點(diǎn)上,景物的形象同時(shí)落在雙眼視網(wǎng)膜黃斑中央凹處及中央凹處以外的視網(wǎng)膜對(duì)應(yīng)點(diǎn)上，傳入大腦皮層的神經(jīng)中樞，在主覺上融合成一幅圖像,這稱為雙眼單視效果。 雙眼單視功能在觀看近物時(shí),會(huì)聚程度會(huì)加大，觀看遠(yuǎn)物時(shí)，會(huì)聚程度減少。同時(shí)位于空間兩點(diǎn)的雙眼同時(shí)觀看同一景物，便在兩視網(wǎng)膜上得到兩幅對(duì)應(yīng)不同空間距離的景物相互位置略有不同的圖像.可以認(rèn)為，由于雙眼進(jìn)行了適應(yīng)視軸會(huì)聚程度所必須的協(xié)調(diào)活動(dòng),以及使注視目標(biāo)在左右兩眼視網(wǎng)膜上的映像融合成一幅物像所致，該類心理上的活動(dòng)，便導(dǎo)致產(chǎn)生立體感。即使不是實(shí)際的立

30、體景物，假如它在左右兩眼視網(wǎng)膜上呈現(xiàn)出一定規(guī)律的差異映像時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生出景深感。人們的研究表明，應(yīng)用人眼的立體視覺特性,研制出眾多方式的立體電視，且目前還在進(jìn)一步發(fā)展完善之中. 單眼視覺也有立體感，這除靠經(jīng)驗(yàn)外,還要靠眼球的運(yùn)動(dòng)。如為適應(yīng)觀看遠(yuǎn)近景物所作的調(diào)節(jié)之差異，以及水平向上的視角差。然而，單眼視覺所產(chǎn)生的立體感是不逼真的，只有雙眼單視功能完善的人，才能確認(rèn)空間景物的深度、凹凸程度及兩物體間的距離等。對(duì)雙眼視力和屈光狀態(tài)不一致的人，便難以獲得真實(shí)的立體感。通常，雙眼的性能差異在5以內(nèi)，對(duì)立體感還不會(huì)造成多大的影響。 7、錯(cuò)視現(xiàn)象 視網(wǎng)膜成像的大小取決于視角的大小

31、。而不同高度的物體，由于離眼球遠(yuǎn)近不同,如在高處的遠(yuǎn)、低處的近時(shí)，在結(jié)點(diǎn)處形成的視角相等(如圖9所示），故像的大小是一樣的。假如用視網(wǎng)膜像的大小來判斷物體的大小,往往會(huì)容易產(chǎn)生出錯(cuò)誤.此外，人眼所觀看的、大腦所接受的物像,屬于多種圖形的組合，是較為復(fù)雜的一種物像，這里有許多能憑經(jīng)驗(yàn)通過對(duì)比來正確判斷物體間的距離及大小等，但有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)視現(xiàn)象。幾種常見的錯(cuò)視現(xiàn)象如下： （1）大小錯(cuò)視(如圖13所示) 圖13(a）、（b)中，看起來(a)中的線段比(b)中的長(zhǎng)，其實(shí)兩線段是一樣長(zhǎng)。圖13(c）、 （d）、（e）,假如用尺去量一量,都是正方形，而看起來(c)偏窄、(d

32、）偏寬，只有(e)是正方形，圖13(f）、（g)內(nèi),中間的圓，看上去是(f)內(nèi)的小、(g)內(nèi)的大，而實(shí)際上是一樣大。 圖13  大小錯(cuò)視 （2）彎曲錯(cuò)視（如圖14所示） 圖14(a)中兩根粗線看上去是彎曲的，而實(shí)際上是兩根平行線.圖14（b）、(c）中的細(xì)線圓弧，看上去圖14(b）中的曲率半徑比圖14（c)中的小，而實(shí)際上是一樣的。圖14（d)中的兩圓弧，看上去上面圓弧的曲率半徑比下面的小，而實(shí)際上上下兩圓弧的曲率半徑都是一樣的。         

33、0;            圖14  彎曲錯(cuò)視 (3）角度錯(cuò)視（如圖15所示） 圖15（a）中，看上去直線AB已不是中間可連接起來的一條直線,而是相互錯(cuò)開的線段。圖15(b）中，線段AB和CD與兩平行線相交，看上去是12，實(shí)際上是1=<2。  圖15  角度錯(cuò)視 上述這些錯(cuò)視現(xiàn)象，往往會(huì)給人產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷，這是事物不利的一面.但也可巧妙地利用這些錯(cuò)視現(xiàn)象。在電視方面,可充分利用上述

34、這些錯(cuò)視現(xiàn)象來改善外觀造型，給人以美感的享受等. 8、主觀輪廓效應(yīng) 在某些圖案中，雖實(shí)際上并未給出亮暗程度和圖案內(nèi)容，但由于受其周圍的線條或圖形分量的影響，恰好給人有亮暗差或有某種圖案內(nèi)容之感，這便稱為主觀輪廓效應(yīng),如圖16所示。                         圖16  主觀輪廓效應(yīng)

35、0;如圖16（a)中所示，是在線格圖形中,將交叉點(diǎn)去掉,這時(shí)看上去，去掉的地方類似一個(gè)圓形，且比其他地方白。假如在其去掉的部分用一個(gè)圓圈起來，再來看這一點(diǎn)，便沒有比其他地方白的感覺了.圖16(b）示出圖案的中央部分給人有一個(gè)白色的正三角形之感。這種現(xiàn)象也可給設(shè)計(jì)師們用來巧妙地設(shè)計(jì)出美妙的圖案等。 9、對(duì)比現(xiàn)象 將灰色紙塊置于白色背景上比置于黑色背景上顯得更黑.這種現(xiàn)象稱亮暗對(duì)比。將中等粗細(xì)的條紋圖案置于密而細(xì)的條紋背景上,比置于粗條紋背景上顯得更粗一點(diǎn)，稱該現(xiàn)象為空間對(duì)比。利用對(duì)比現(xiàn)象可突出或改善圖案的某些部分。個(gè)人收集整理,勿做商業(yè)用途個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 

36、;五、色覺特性及其在電視領(lǐng)域中的應(yīng)用 1、人眼的色彩感 當(dāng)太陽(yáng)光的可見光譜中所有各種頻率的光波同時(shí)作用到人眼時(shí)，視覺將會(huì)產(chǎn)生出白光之感。不同波長(zhǎng)的可見光波分別作用于人眼時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生出彩色感。例如，波長(zhǎng)540nm與580nm的光分別作用于人眼時(shí),將分別產(chǎn)生出綠色與黃色感。但顏色感與波長(zhǎng)不僅是單值關(guān)系，而且還具有一定的色域，即在一定范圍內(nèi)不同波長(zhǎng)的光可產(chǎn)生出相同的顏色視覺，如波長(zhǎng)490nm570nm范圍內(nèi)的光，可產(chǎn)生出同一綠色感。此外，光譜完全不同的光摻合后，也能使人產(chǎn)生與某一波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的相同色感。如用波長(zhǎng)540nm的綠光與700nm的紅光按一定比例摻合后，同時(shí)作用于人眼時(shí)，可獲

37、得580nm的黃色光感。此時(shí)，人眼分辨不出是單色黃光，還是由紅和綠兩種光摻合后而得到的黃色光. 探討人眼色覺理論的學(xué)說有許多，目前通常被公認(rèn)的是3原色學(xué)說，這種彩色視覺生理的理論目前尚無生理解剖學(xué)的依據(jù).這種學(xué)說認(rèn)為，人眼視網(wǎng)膜上的錐狀細(xì)胞具有感受3種原色即紅、綠和藍(lán)的感光色素,通常光是同時(shí)作用于兩種或三種感光色素上,由此引起興奮過程的相互關(guān)系,產(chǎn)生出各種不同的色感。如在紅色光的作用下,感紅光色素發(fā)生興奮，感綠光的色素具有弱的興奮，感藍(lán)光色素的興奮更弱，從而產(chǎn)生出紅色感。在黃色光的作用下，感紅光和綠光的兩種色素同時(shí)興奮并摻合后,便產(chǎn)生出黃色感.3種感光色素同時(shí)興奮時(shí)，則產(chǎn)生出白色感。

38、 2、人眼的光譜響應(yīng) 在可見光譜范圍內(nèi)，人眼的視覺反應(yīng)是不均勻的，假如用輻射能相等而波長(zhǎng)不同的可見光波作用于人眼時(shí)，產(chǎn)生的亮度感不相同。圖17示出為人眼的光譜響應(yīng)特性曲線。圖17中，實(shí)線表示的是明視覺時(shí)(白天）人眼對(duì)亮度的響應(yīng),而虛線則表示的是暗視覺(夜晚）時(shí)的響應(yīng).從圖17中可看出，白天在波長(zhǎng)555nm處，夜晚在507nm處，人眼的靈敏度最佳.也就是說，人眼在白天對(duì)黃綠色、夜晚對(duì)青綠色的亮度最敏感。而在暗視覺時(shí)，人眼是無法分辨出顏色的，故在彩色電視技術(shù)中的應(yīng)用，皆屬于明視覺范圍，因而在拍攝彩色景物時(shí)，需在具有一定亮度下進(jìn)行。 圖17  人眼的

39、光譜響應(yīng)特性曲線 根據(jù)3原色學(xué)說，人眼的明視覺光譜響應(yīng)是由圖18所示的紅、綠和藍(lán)3種感光色素對(duì)光的響應(yīng)特性曲線疊加混合后而成。其峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分別為580nm、540nm和440nm。圖18中，由于藍(lán)的感光色素響應(yīng)的相對(duì)亮度很小，為表示清楚起見,作圖時(shí)將其響應(yīng)特性曲線放大了20倍。用3原色學(xué)說的理論可解釋人眼對(duì)顏色反應(yīng)的一般規(guī)律，同時(shí)給復(fù)雜的色覺提供了定量計(jì)算的方法,也就被電視技術(shù)工作者用于作為彩色電視技術(shù)理論基礎(chǔ)的一部分。   圖18  3種感光色素的光譜響應(yīng)特性曲線 3、人眼對(duì)色彩的分辨特性 使人眼產(chǎn)生出色彩差

40、異所需的最小波長(zhǎng)差為色彩的分辨閾值，如圖19所示。從圖19中可知，人眼對(duì)色彩的分辨在黃色（585nm）與青綠色(485nm）處最為敏感,在橙色和紫色處也較為敏感，人眼在光譜內(nèi)能分辨出的色彩約有165種。  圖19  人眼對(duì)色彩的分辨閾值 4、人眼對(duì)色彩的情緒性和視認(rèn)性 人眼的色彩感從生理學(xué)上講，是人眼視網(wǎng)膜錐狀細(xì)胞上具有感受紅、綠和藍(lán)（RGB）3原色的感光色素，根據(jù)不同的感光色素興奮程度的不同,而產(chǎn)生出不同的色彩感。色彩還影響著人們的情緒，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的色彩會(huì)使人興奮，反之，波長(zhǎng)較短的色彩會(huì)令人冷靜。其中間近于綠色的色彩則使人感到最舒適。

41、不同的色彩會(huì)給人們帶來各種的情緒。在我國(guó)的風(fēng)俗習(xí)慣情況下，通常淡黃色和嫩綠色顯得溫柔、明快并富有朝氣。橙色和杏黃色色澤使人感到莊重、興奮并富有高貴感。紅色有喜慶、熱情和榮耀之感。紫色和紫紅色有幽婉及富麗華貴之感。青色顯得深遠(yuǎn)和沉重.藍(lán)色給人以優(yōu)雅和平靜之感.白色給人以純潔和樸素等感覺.總之，不同的色彩給人帶來遠(yuǎn)近、冷暖、悲喜、寧?kù)o、樸實(shí)、含蓄、輕重和強(qiáng)弱等不同程度的感覺。色彩屬于一種更為原始純真的審美方式。色彩的變化，對(duì)人的情緒也會(huì)產(chǎn)生出微妙的變化。當(dāng)然，根據(jù)具體人的不同性格、愛好、記憶及生活習(xí)慣等，每個(gè)人對(duì)色彩的情緒性也有所差異。 此外，不同的色彩在其分辨性、視認(rèn)性、可讀性及誘目性

42、等方面也有所差異。如紅色小視標(biāo)的視認(rèn)性、分辨性及誘目性都較為優(yōu)異，黃色大視標(biāo)的視認(rèn)性佳，分辨性和誘目性也較好。藍(lán)色無論其可讀性，還是作為發(fā)光色時(shí)的分辨性都較好,而綠色雖可讀性良好，但誘目性則較差。故在不同的使用場(chǎng)合下，選用合適的色彩是很有必要的。本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請(qǐng)勿用作商業(yè)用途本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請(qǐng)勿用作商業(yè)用途 六、光覺特性及其在電視領(lǐng)域中的應(yīng)用 1、人眼對(duì)亮度的適應(yīng)范圍 人眼觀看自然景物時(shí),對(duì)亮度的適應(yīng)范圍頗寬，最暗約百分之幾尼特，最亮為幾百萬尼特，動(dòng)態(tài)范圍達(dá)108109尼特。但并不是同時(shí)能感受到這樣寬的亮度范圍，在一定的適應(yīng)狀態(tài)下，僅能感受出約103尼特的動(dòng)

43、態(tài)范圍。 2、人眼對(duì)光的敏感度 當(dāng)人眼從強(qiáng)光下進(jìn)入暗處時(shí),起初是一無所見，隨后，隨著光敏度的提高，慢慢地能看清暗處的物體，稱該過程為暗適應(yīng).反之，由暗處到亮處，也必須經(jīng)過一段時(shí)間才能適應(yīng)亮處，稱這過程為亮適應(yīng).而產(chǎn)生光覺的最小量光線,稱為光刺激閾值。在暗適應(yīng)過程中測(cè)定光刺激閾值的變化，可得到暗適應(yīng)的特性曲線，如圖20所示。圖20中縱坐標(biāo)表示人眼對(duì)光的敏感度，以毫勒克司為單位，橫坐標(biāo)則表示時(shí)間，以分為單位。光敏感度強(qiáng)弱與光刺激閾值的大小成反比，光敏感度隨刺激閾值降低而增強(qiáng)。 圖20  暗適應(yīng)特性曲線 3、人眼對(duì)亮暗的分辨特性 人眼能感受出自然景物的亮度差異與環(huán)境亮度有關(guān),故無需使實(shí)際景物的亮度變化范圍在電視熒光屏上如實(shí)地再現(xiàn)出來,僅需在電視光柵的亮度變化范圍內(nèi)，反映出景物間的亮度差異便可以了。 設(shè)景物的最大亮度為Bmax,景物的最小亮度為Bmin,則定義對(duì)比度K為： K= Bmax/Bmin  選取適中的環(huán)境亮度，可使人眼對(duì)亮度的分辨能力達(dá)到最佳(K=1000)，而在低亮度下,分辨能力則明顯下降（約K=10)。對(duì)大多數(shù)的自然景物,人眼能感覺出的對(duì)比度約K=100。故假如使屏幕的亮度范圍調(diào)至2200尼特，K=100