Кривая видности

Зрительная система человека чувствительна к электромагнитному излучению в диапазоне длин волн λ от 380 до 780 нанометров (нм). Это видимый или световой диапазон (см. рисунок 1.3). В этом диапазоне чувствительность глаза не остается постоянной, а изменяется по колоколообразной кривой υ (λ), которая приведена на рисунке 1.4 и называется кривой видности.

Рисунок 1.3 – Шкала электромагнитных волн

Учет кривой видности υ (λ) при построении ТВ системы имеет существенное значение. Известна, например, формула для вычисления светового потока F (лм) сложного излучения

, (1.4)

где W(λ) – спектральная плотность мощности, излучаемой источником (Вт/нм), а 683 – коэффициент пропорциональности, имеющий размерность лм/Вт и численно равный абсолютной чувствительности глаза в максимуме кривой видности. Поскольку глаз реагирует на яркость L источника излучения, которая пропорциональна световому потоку F от него, выражение (1.4) можно рассматривать как вычисление реакции (отклика) зрения на яркость источника со сложным спектром излучения W(λ). Можно сказать и по-другому: глаз является приемником яркостной информации и имеет спектральную характеристику чувствительности υ (λ).

С другой стороны, общеизвестна формула для вычисления тока сигнала i _c на выходе фотоэлектрического преобразователя (преобразователя свет-сигнал) при воздействии на его вход излучения со спектром W(λ):

, (1.5)

где ε (λ)– спектральная характеристика чувствительности преобразователя. Из сравнения выражений (1.4) и (1.5) следует практический вывод: датчик сигнала (видеокамера) черно-белого телевидения должен иметь спектральную характеристику чувствительности ε (λ), совпадающую по форме, т.е. с точностью до постоянного множителя, с кривой видности υ (λ):

, (1.6)

где к ₀ –коэффициент пропорциональности.

Рисунок 1.4– Кривая видности для дневного зрения

При несоблюдении условия (1.6) в ТВ изображении возникают искажения яркостной информации, нежелательные для систем визуального телевидения. Однако в некоторых случаях подобные искажения вводятся специально, например, при создании рентгенотелевизионных или тепловизионных систем путем сдвига спектральной характеристики чувствительности датчика соответственно в область рентгеновского или инфракрасного излучения.