Основные характеристики системы зрения человека

Способность глаза различать мелкие детали изображения определяется разрешающей способностью или остротой зрения. Она определяется наименьшим угловым расстоянием d между двумя точками на изображении, при котором наблюдатель видит эти точки раздельно - Рис. 2.3.

Рис. 2.3. Угловая разрешающая способность глаза δ

Различают два вида остроты зрения: в плоскости, нормальной к оптической оси глаза, и по глубине деталей, которую называют остротой глубинного или стереоскопического зрения.

Разрешающая способность глаза в плоскости у обычного здорового человека составляет примерно 1 угловую минуту, что соответствует расстоянию между различаемыми точками равному примерно 3 см на дистанции 100 метров. Из-за неоднородности структуры сетчатки по мере удаления от центра острота зрения падает. Основная четко воспринимаемая зрительная информация сосредоточена в пространственном угле ясного зрения, который составляет примерно 16⁰ х 12⁰.

Стереоскопичность зрения человека обусловлена его бинокулярностью (от слов «два» и «глаз»). Смысл бинокулярного зрения заключается в том, что мы видим один и тот же объект двумя разнесенными в пространстве глазами, но воспринимаем это как одну объемную картинку, которая складывается из двух плоских в нашем мозгу.

Рис. 2.4 Бинокулярное зрение и восприятие “глубины”

Цветовая чувствительность.  Видимая человеческим глазом часть спектра электромагнитных колебаний – составляет примерно от 350 до 800 нм. При этом различные частоты (цвета) воспринимаются системой зрения по-разному, что определяется спектральной чувствительностью человеческого зрения.

Рис. 2.4. Кривая спектральной чувствительности человеческого глаза

Спектральная характеристика чувствительности глаза, приведенная на рис. 2.4, имеет максимум в диапазоне желто-зеленого цвета с длинами волн 540  до 580 нм.

Инерционность системы зрения.  Характер и степень зрительного восприятия являются функциями времени. Например, одиночный световой импульс длительностью t₀  и мощностью F₀ может быть обнаружен только при условии, если время его действия на глаз t₀  больше некоторой критической величины   t_кр (критической длительности), или  же суммарная световая энергия E₀ = t₀ F₀     превышает E_кр.

После прекращения действия светового потока на сетчатку, в силу инерционности, глаз как бы продолжает “видеть” источник с убывающей во времени яркостью – Рис. 2.5

Рис. 2.5 Инерционность системы зрения

Постоянная времени, с которой происходит экспоненциальное “забывание”, составляет обычно τ₀ = 0,05 – 0,1 секунды. Этот параметр определяет критическую частоту мельканий, представляющую собой наименьшую частоту повторения импульсных возбуждений сетчатки, при которой наблюдатель перестает замечать изменения уровня светового потока и воспринимает световой поток как непрерывный и неизменный во времени.  

Именно на этом свойстве человеческого зрения – его инерционности, основана возможность поочередной, (а не одновременной), передачи элементов изображения во всех современных системах телевидения. И именно это делает передачу изображений технически реализуемой.