2.1. Основные понятия зрительного и слухового восприятия человеком электромагнитных волн оптического диапазона (видимого излучения) и механических волн (звука)

Изучение свойств зрения имеет важное значение для понимания принципов получения кино- и видеоизображений.

Глаз человека (рис. 2) состоит из шарообразной светонепроницаемой оболочки - склеры, передняя часть которой (роговица) прозрачна и выпукла.

25

Рис. 2. Строение глаза человека: 1 - стекловидное тело, 2 - склера;

3 - роговица; 4 - радужная оболочка; 5 - хрусталик: 6 - сетчатка; 7 - зрительный нерв; 8 - желтое пятно: 9 - главная оптическая ось глаза

За зрачком расположен хрусталик, выполняющий роль линзы. Передняя камера за роговицей заполнена жидкостью, а полость глаза - прозрачным стекловидным телом. Все это вместе образует оптическую систему глаза, при помощи которой изображение проецируется на внутреннюю поверхность склеры, покрытую светочувствительной оболочкой, называемой сетчаткой. Сетчатка содержит два вида светочувствительных рецепторов - колбочки и палочки, являющихся окончанием нервных волокон, по которым зрительные восприятия передаются в головной мозг.

Колбочки создают ощущение яркости и цвета светового потока, а палочки реагируют только на его яркость и позволяют видеть слабоосвещенные предметы. Поэтому палочки обеспечивают черно-белое зрение (сумеречное), а колбочки - хроматическое (цветное) зрение.

26

Глаз воспринимает световое излучение в очень широком интервале яркостей. Хрусталик как объектив создает на сетчатке уменьшенное перевернутое изображение предметов.

Способность глаза различать мелкие предметы называется разрешающей способностью и оценивается углом разрешения. Экспериментально установлено, что глаз не различает детали предмета, если угол зрения меньше одной угловой минуты (отрезок длиной 1 см, находящийся на расстоянии 34 м).

Хрусталик эластичен, под действием мышц его радиус кривизны изменяется так, чтобы на сетчатке изображение было бы резким. Такой механизм приспособления глаза называется аккомодацией.

Человек обладает способностью пространственного видения -бинокулярным зрением. При наблюдении двумя глазами изображения правого и левого глаз оказываются по-разному смещенными относительно осей зрения, что и дает ощущение глубины пространства.

Глаз обладает инерционностью зрительного ощущения. При воздействии импульса света на глаз интенсивность ощущения нарастает и спадает за некоторый промежуток времени. Время нарастания интенсивности зрительного ощущения составляет примерно 0,1 с. Время спада больше. Продолжительность этих процессов зависит от яркости источников света, спектрального состава излучения и т.д. Наличие инерционности зрения приводит к слитному восприятию (отсутствию мерцаний) серии световых импульсов, если их частота повторения выше некоторой критической, которая зависит от яркости, длительности световых импульсов и их периода.

Воздействие на глаз светового излучения определенной длины волны ощущается в виде цвета. Относительная спектральная чувствительность глаза имеет максимум чувствительности на длине волны 555 нм (рис. 3) и соответствует зеленой области спектра.

Цветовые ощущения, возникающие в зрительном аппарате человека, зависят от спектрального состава проникающего в глаз света и от свойств зрения.

Так как зрительный аппарат обладает интегральной чувствительностью, т.е. регистрирует сумму всех составляющих видимого

27

спектра, то ощущения одинакового цвета могут создаваться при разных спектральных составах поступающего в глаз света.

1(96),

Рис.3. График спектральной чувствительности глаза человека

Известно, что человеческий глаз воспринимает как единое целое все составляющие части спектра видимого излучения.

Считается, что нормальное человеческое зрение различает большое число цветовых оттенков - 16 миллионов, но в силу особенностей цветового восприятия все они сводятся к комбинациям трех основных цветов (в теории цвета их называют опорными). Поэтому цветовое восприятие человека называют трехкомпонентным.

В качестве трех основных цветов принято считать R (Red) -красный, G (Green) - зеленый, В (Blue) - синий.