与显示技术有关的视觉特性

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1、2.2与显示技术有关的视觉特性2.2.1视觉适应能力2.2.2视觉的图像分辨特性2.2.3视觉的时间特性2.2.1视觉适应能力人眼能够适应的亮度范围大约为108:1能够感觉到可见的最小亮度约为10-4~10-3cd/m2数量级。在没有造成永久损害的情况下，能够感觉的最大亮度为105cd/m2数量级1.视觉的动态范围与适应机能图：视觉系统活动的明亮度范围人眼睛看物体感到亮或不亮，这就是主观亮度。这个主观亮度与观察者的生理和心理特性直接相关。此外，在客观上也决定于眼睛视网膜上所接收到的光的照度。2.2.1视觉适应能力1.视觉的动态范围与适应机能视网膜上所接收到的光的照度：式中，EV——视网膜上

2、的照度（lx）；B——被观察物体的亮度（cd/m2）；T——眼睛的透射率，约0.55~0.75；A——瞳孔的面积（m2）；θ——光线的入射角；K——常数=视网膜成像面积（m2）/视角场立体角（Sr）。图：瞳孔直径随亮度变化的曲线图：视觉的暗适应过程人眼能够适应的亮度范围大约为108:1，之所以有这样大的适应性，除了瞳孔的调节作用之外，主要是视觉细胞的调节作用。1.视觉的动态范围与适应机能在日常生活中，当我们从明亮的地方进入黑暗环境，或突然关掉电灯，在最初的瞬间什么都看不见，逐渐地才适应了黑暗，从而区分出周围物体的轮廓，这就是暗适应。把这样从明亮处向昏暗处移动时，视觉系统敏感度的逐渐变化称为

3、暗适应性。暗适应包括两种基本过程：瞳孔大小的变化和视网膜上感光化学物质的变化。前面已经指出，当人从明亮的环境进入到黑暗的环境时，瞳孔的直径可由2mm扩大到8mm，使进入眼球的光线增加10~20倍。这个适应范围是很有限的，因此瞳孔的变化并不是暗适应的主要生理机制。①暗适应暗适应的主要生理机制是视觉的双重功能的作用，是在黑暗中由中央视觉转变为边缘视觉的结果。在黑暗中，视网膜边缘部分的杆状细胞内有一种紫红色的感光化学物质，叫做视紫红质。在明亮环境下，视紫红质因被曝光而破坏褪色。使杆状细胞失去对亮度的感受能力。当进入黑暗环境时，视紫红质又重新合成而恢复其紫红色，是杆状细胞恢复其对亮度的感受能力，故

4、所谓视觉的暗适应过程是和视紫红质的合成过程相对应的。一般暗适应在最初的10min内大约完成60%，30min内基本完成。①暗适应另外，红光对杆状细胞的视紫红质不起破坏作用，所以红光不阻碍杆状细胞的暗适应过程。在黑暗环境下工作的人们，在进入光亮环境之前带上红色眼镜，再回到黑暗环境时，他的视觉感受性仍然保持原来的水平不需要重新暗适应。所以重要的信号灯、车辆的尾灯等采用红光也是有利于暗适应的。夜航飞机驾驶舱的仪表采用红光照明既能保证飞行员看清仪表，又能保持视觉暗适应的水平，以利于黑夜观察机舱外部的情况。①暗适应人们从黑暗处走到强光下，开始觉得炫目，睁不开眼睛，大约需要经过1min后才能看清楚周围

5、的物体。眼睛这种从昏暗状态到明亮状态变化的适应过程叫做明适应，在这过程中眼的感受度降低。明适应时，一方面瞳孔收缩可使落在视网膜上的光线量减少，这个过程可在3~4s内迅速完成。但主要是靠由暗适应时的杆体细胞的作用转到锥体细胞的作用，它在暴露于光线1min之后便完成了。②明适应前面已经提到过人眼的亮度适应范围达到8个数量级，如果要求显示系统也要这样大的亮度范围实际上是办不到的，也是没有必要的。考虑到眼睛的亮度适应性，问题就简单得多。因为眼睛已适应某一平均亮度的条件下，能分辨景象中各种亮度的感觉范围就小得多。在任何给定的平均亮度下，人眼的亮度辨别范围是有限的。在适当的平均亮度下，人眼的最大亮度辨

6、别范围可达1000:1。当平均亮度很低时，人眼的亮度辨别范围仅为10:1。③亮度适应性③亮度适应性人眼的亮暗感觉是相对的。人眼可以在相当宽的一个亮度范围内工作，但是却不能同时感受到所有的亮度。利用这一点，我们不需要恢复景物的真实亮度，也能给人同样的亮度感觉。这一结论首先应用在电视系统中，在晴朗的白天用摄像机拍摄室外景物时，可分辨的亮度范围约为200~20000cd/m2，低于200cd/m2的亮度都引起黑色的感觉。利用眼睛的视觉适应性，把摄制的景物在一个具有2~200cd/m2亮度范围的电视接收机屏幕上重现出来，在平均亮度较低的室内观看，那么人的主观感觉与实际景象基本上是相同的。因此主观亮

7、度感觉主要由对比度和亮度层次决定，而不是由绝对亮度决定。③亮度适应性人眼对亮度的响应具有对数非线性性质，以达到其亮度的动态范围。由于人眼对亮度响应的这种非线性，在平均亮度大的区域，人眼对灰度误差不敏感。Photopic(亮适应)(暗适应)(炫目极限)Brightnessadaptationlevel亮度适应级Brightnessadaptationlevel亮度适应级Brightnessadaptation(亮度适应)2