1、第一節(jié) 人眼的視覺特性一、人眼的亮度感覺1人眼的光亮感覺 光也是一種電磁輻射，人眼對(duì)780380納米之間電磁波的刺激有光亮的感覺，故波長(zhǎng)在這個(gè)范圍內(nèi)的電磁波稱為可見光。 2人眼的彩色感覺 人眼對(duì)780380納米之間的光還有彩色感覺，具體如圖1-1所示。 3人眼的視敏特性 人眼對(duì)380780納米內(nèi)不同波長(zhǎng)的光具有不同的敏感程度，稱為人眼的視敏特性。衡量描述人眼視敏特性的物理量為視敏函數(shù)和相對(duì)視敏函數(shù)。 1） 視敏函數(shù) 在相同亮度感覺的條件下，不同波長(zhǎng)上光輻射功率的倒數(shù)可以用來(lái)衡量人眼對(duì)各波長(zhǎng)光明亮感覺的敏感程度。稱為視敏函數(shù)。 2） 相對(duì)視敏函數(shù) 實(shí)驗(yàn)表明，人眼對(duì)波長(zhǎng)為555納米的光最敏感，因此

2、把任意波長(zhǎng)的光的視敏函數(shù)與最大視敏函數(shù)值K(555相比的比值稱為相對(duì)視敏函數(shù)，記為： 如圖12所示，左邊的曲線是暗視覺曲線，右邊的是明視覺曲線。 二、 人眼亮度感覺的特性（描述人眼對(duì)光亮差別的感覺特性）1 亮度：光源或反射面的明亮程度，亮度的單位為（坎德拉/平方米）。2 亮度視覺的范圍：人眼總的感光范圍極其寬廣，明視覺的亮度感覺范圍為到 量級(jí)，而暗視覺的感覺范圍為千分之幾 到幾個(gè) 。 3 光亮感覺的特點(diǎn)： 1） 人眼的主觀亮度感覺與周圍環(huán)境亮度有關(guān)。 2 主觀亮度感覺S與亮度值B的對(duì)數(shù)成比例關(guān)系： ，其中和K是常數(shù)。 3 主觀亮度感覺是心理量而不是物理量，故其單位是以實(shí)驗(yàn)得出的變化級(jí)數(shù)（S）來(lái)

3、表征的。實(shí)驗(yàn)表明，在不同的亮度B值下，人眼能覺察的最小亮度變化并非定值。B大，也大；B小，也小，但是 /B的值是大致相同的。將可覺察的最小相對(duì)亮度變化 /B稱為對(duì)比度靈敏度閾，用標(biāo)記，其值通常在0.0050.05之間。 人眼的亮度感覺并非決定于絕對(duì)亮度變化，而是決定于相對(duì)亮度變化。故重現(xiàn)景物的亮度無(wú)須等于實(shí)際景物的亮度，而只需保持最大亮度與最小亮度之比值相同，就能給人以真實(shí)感。 4 對(duì)比度和亮度層次 1 對(duì)比度：指光源或發(fā)光面的最大亮度與最小亮度之比值。用下式表示：。外界景物的對(duì)比度不超過(guò)100：1，顯象管圖像的對(duì)比度為30：1。實(shí)際觀看圖象時(shí)，其對(duì)比度會(huì)受到環(huán)境光的影響而下降， 圖像實(shí)際的對(duì)

4、比度為：。2 亮度層次 概念：亮度層次指畫面最大亮度和最小亮度之間可分辨的亮度級(jí)差數(shù)，也稱為灰度層次，用n標(biāo)記，。 亮度層次是圖像質(zhì)量的重要參數(shù)。亮度層次多，圖像顯得明暗層次豐富，柔和細(xì)膩；反之，亮度層次少，圖像會(huì)顯得單調(diào)生硬。 三、人眼的視覺惰性和閃爍感覺（描述人眼對(duì)光亮變化連續(xù)性感覺的特性） 1. 視覺惰性 當(dāng)有光脈沖刺激人眼時(shí)，視覺的建立和消失都需要一定的過(guò)程，即具有一定的惰性。光源消失以后，景物影響會(huì)在視覺中保留一段時(shí)間，稱為視覺暫留或視覺惰性現(xiàn)象。視覺暫留時(shí)間在0.050.2秒。實(shí)驗(yàn)表明，若景物以間歇性光亮重復(fù)呈現(xiàn)，只要重復(fù)頻率大于20赫茲，視覺上始終保留有景物存在地印象。該重復(fù)頻率

5、可稱為融合頻率。人眼感覺的連續(xù)性是活動(dòng)畫面有連續(xù)感的前提。在熒光屏上，電視圖像是幾十萬(wàn)個(gè)象素按一定順序輪流發(fā)光形成，然而人們看到的是每幅完整的畫面在整體的發(fā)光，獲得一幅幅連續(xù)畫面印象的感覺，正是視覺暫留效應(yīng)的結(jié)果。 2. 閃爍感覺和臨界閃爍頻率 1） 閃爍感覺 如果周期性重復(fù)的脈沖光源作用到視網(wǎng)膜上，當(dāng)脈沖光的重復(fù)頻率不夠高時(shí)，人眼會(huì)對(duì)之產(chǎn)生一明一暗交替變化的閃爍感覺。這是因?yàn)楣庠丛谟泄夂蜔o(wú)光間變化時(shí)，人眼在亮度感覺上能辨識(shí)出它們的差異所致。 2 臨界閃爍頻率 把不再引起閃爍感覺的光源的最低重復(fù)頻率稱為臨界閃爍頻率，常用表示。臨界閃爍頻率的值與很多因素有關(guān)。其中，脈沖光源亮度、背景亮度和明亮?xí)r

6、間占空比三者的影響較為明顯。有如下經(jīng)驗(yàn)公式：，其中，a和b是和許多因素有關(guān)的常數(shù)。 對(duì)于電視熒光屏，a=9.6, b=26.6，得出 45。8Hz，這就是電視圖像不閃爍的最低重復(fù)頻率。這個(gè)值對(duì)電視場(chǎng)頻的選擇提出了基本的要求。圖1-3給出了不同頻率的閃爍情況。四、 人眼的分辨力 1. 視角、分辨角和分辨力 1 視角：觀看物體時(shí)，人眼對(duì)該物體所張的角度。 （能清晰的觀看出視場(chǎng)區(qū)域所對(duì)應(yīng)的雙眼視角大約是）2 分辨力 人眼分辨圖象的細(xì)節(jié)能力稱為分辨力，可用分辨角來(lái)衡量。它也反映了人眼的視力。 在量值上，分辨角用表示，由圖1-4可知：，因?yàn)閷?shí)際的很小，它大致和可分辨的緊鄰的兩點(diǎn)間距成正比，和觀看距離L成反比，即（弧度）3438(分。分辨角的倒數(shù)為分辨力。分辨力還和照度及景物相對(duì)對(duì)比度有關(guān)。 正常視力的人，在中等亮度和對(duì)比度下，。這個(gè)值對(duì)電視系統(tǒng)掃描行數(shù)的選擇提出了基本要求。 2. 分辨力和景物運(yùn)動(dòng)的連續(xù)感的關(guān)系 人眼對(duì)運(yùn)動(dòng)景物的分辨力要低于對(duì)靜止景物的分辨力，其分辨