Файл: Кривошеев М.И. Световые измерения в телевидении.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 113

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ляегся следствием неудачного выбора координатной плоскости А' = 0 н является большим неудобством, как будет показано в даль­

нейшем, именно при измерениях цветов.

 

На рис. 1.10а дан график цветиостей х—у

системы МКО XYZ,

ча котором показано положение цветиостей

чистых спектральных

^555

^540 ^ 5

55

Линия

560

спектральных

565 цВегпностей

570

'575

580 '585590

595

600 ' 610

620_ OjO 630

700-=- 770',»

0.1 580

0.3 ОЛ 0.5 О.о 0.7 0.3 X

0fc

?700+770нм

 

 

 

0,6

ОЛ

.Рис. 1.10. Линия спектральных

цветиостей и

цветности

стан­

дартных источников освещения

на

графиках

цветиостей

МКО

х, у (а) и и,

v (б)

 

 

— 36

г-

 

 

 

цветов, образующих линию спектральных цветностей (подковооб­ разная кривая), линия пурпурных цветностей, соединяющая кон­ цы линии спектральных цветностей, цветности стандартных источ­ ников освещения МКО А, В, С, D и точка равноэнергетического белого Е. Линии спектральных и пурпурных цветностей ограничи­ вают область реальных цветностей.

Цветовая координатная система МКО XYZ нашла всеобщее применение в колориметрии и различных ее приложениях. Однако эта система неудобна для представления и сравнения цветовых различий, так как в отношении зрительного восприятия ее график цветностей неравномерен. Зрительно однородный график цветно­

стей был бы весьма полезным во многих случаях. Поискам

цвето­

вой системы

со зрительно однородным графиком цветностей было

посвящено

много исследований, однако до сих пор этот

вопрос

нельзя считать

полностью решенным. Основой графика цветностей

с равномерной

шкалой цветовых различий (РШЦ) является гра­

фик, предложенный Джаддом (10], полученный им в результате обобщения всех имевшихся в его расположении данных по цвета различению.

В 1960 г. МКО рекомендовала для использования в качестве равноконтрастного график Мак-Адама, обладающий приблизитель­ но равномерной шкалой цветности для цветов с пренебрежимо ма­ лыми различиями яркости. Этот график получен без привлечения дополнительных экспериментальных данных из графика Джадда путем небольшого его видоизменения с тем, чтобы одна из коор­ динат, а именно V, равнялась яркости У и формулы пересчета ко­ ординат цветности между этой системой и системой МКО XYZ были более простыми 111]. Пересчет координат цветности между системой МКО 1931 XYZ и равноконтрастной системой МКО 1960 UVM осуществляется по следующим формулам:

и=

-

;

о =

^

;

(1.53)

— А - + 6 / / + 1,5

'

— х -f- 6(/ Ч- 1,5

v

 

 

 

 

 

 

х =

:

;

у =

 

.

(1-54)

и— Av+2

 

 

и — 4 о + 2

v

График цветностей

и—v системы

РШ Ц UVW с

построенными

на нем линиями спектральных

 

и пурпурных

цветностей и точками

стандартных источников света показан на рис. 1.106.

Расчет координат цветности и и v может выполняться при пре­ образовании координат цветности х и у по (1.53) или непосредст­ венно по опектр£л_ьному распределению излучения с помощью кри­ вых сложения UVW. Последние и показаны на рис. 1.9в.

Кроме цветовых координатных систем МКО XYZ и UVW, в практике цветного телевидения часто используется упоминавшая­ ся выше цветовая система приемника, основными цветами которой являются стандартные цвета свечения люминофоров цветной при­ емной трубки.

— 37 —


Следует заметить, что выражение цвета с помощью цветовых координатных систем, т. е. через его цветовые координаты, учиты­ вает лишь одну сторону цвета, а именно физическую, связанную с излучением. Это характеризует так называемый цветовой возбу­ дитель, а не цвет. Понятие цвета наряду с объективным (физиче­ ским) фактором включает и субъективные факторы, связанные с восприятием светового излучения глазом человека. Последнее же зависит как от условий наблюдения, так и от ряда субъективных факторов и от индивидуальных особенностей наблюдателя. Поэто­

му вся

система трехцветного выражения цвета в цветовой коорди­

натной

системе относится к какому-то среднему

так называемому

стандартному колориметрическому

наблюдателю

МКО в опреде­

ленных постоянных условиях наблюдения.

 

ГЛАВА ВТОРАЯ

Световые измерения

-5 > -

2.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Способы осуществления

световых

измерений подразделяются

на визуальные

и фотоэлектрические.

При визуальных

(зритель­

ных) способах

приемником

излучения

служит глаз, а

при фото­

электрических (часто называемых объективными) — применяются различные светочувствительные приемники: в основном фотоэле­ менты, фотоумножители, фотосопротивления, в которых под дейст­ вием света увеличивается проводимость и др. Различие условий измерений и требовании к их точности, простоте и быстроте вы­ полнения обусловливает применение различных способов измере­ ния и приборов.

Визуальные способы могут обеспечить высокую точность изме­

рений, по в то же время приборы,

основанные

на

этих

способах,

как правило, громоздки, измерения

с их помощью

длительны

и

должны выполняться опытными наблюдателями.

Кроме

того,

на

результатах визуальных измерений сказываются различия свойств глаз у разных наблюдателей и изменение этих свойств у одного и того же наблюдателя в зависимости от условий наблюдения и различных субъективных факторов. Визуальные измерения при цветных свечениях становятся еще более сложными и гораздо ме­ нее точными. Поэтому в телевидении визуальные измерения про­ водятся в основном в лабораторных условиях.

• Измерения в процессе эксплуатации должны выполняться быст­ ро и.просто лицами без специальной подготовки на объектах как ахроматических, так и цветных. Точность измерений -здесь ш боль­ шинстве случаев может быть ниже, чем при прецизионных лабора­ торных измерениях. Применяемые 'Приборы должны быть порта­ тивными и удобны*ш для переноски. Эти требования могут быть удовлетворены лишь при фотоэлектрических способах световых измерений.

2.2. ВИЗУАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ СВЕТОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

При наблюдении двух соприкасающихся поверхностей глаз спо­ собен заметить очень небольшую разницу в их яркостях. В то же иоемя при сравнении разноярких поверхностей глаз фактически не

— 39 —



способен оценить, на сколько яркость одной поверхности отличает-' ся от яркости другой. Поэтому визуальные способы световых из­ мерений основаны на установлении зрительного уравнивания яр­ костей двух смежных поверхностей. Одна из этих поверхностей освещается измеряемым источником, а яркость второй поверхности изменяется наблюдателем до тех пор, пока обе поверхности не бу­ дут казаться ему имеющими одинаковую яркость.

Для выполнения зрительного сравнения и уравнивания яркос­ тей свет от измеряемого и сравниваемого источников должен по­ ступать на две смежные поверхности небольшого размера, окру­ женные однородным (обычно темным) фоном. Это достигается в специальной фотометрической головке при помощи так называемо­ го фотометрического кубика.

Лабораторные измерения обычно выполняются на фотометри­ ческой скамье, которая имеет направляющие и средства для уста­ новки на них источников света и фотометрической головки. По­ следние могут перемещаться по направляющим скамьи или за­ крепляться на них. Уравнивание яркостей достигается за счет изменения расстояний от головки до источников света или путем ослабления света одного из источников. Для ослабления света мо­ гут применяться специальные нейтральные светофильтры, одинако­ во ослабляющие свет всех длин воли в пределах видимого спектра, или прерывистые вращающиеся поглотители в- виде непрозрачных дисков с вырезами {12].

Поля сравнения в фотометрических кубиках

могут

иметь раз­

личную форму. Простейшим является поле,

образованное

двумя

 

 

соприкасающимися

половин-

 

 

ками

круга

(рис.

2.1а) или

 

 

квадрата.

Такие

поля

назы­

 

 

ваются

равнояркостными,

так

 

 

как после

зрительного уравни­

 

 

вания обе половинки поля ка­

 

 

жутся

наблюдателю

одинако­

 

 

во яркими.

 

 

 

 

Рис. 2.1. Примеры

фотометрических

Для

повышения

точности

измерений

 

применяют

поля

полей сравнения:

более сложной

формы

и так.

а) равнояркостного;

б) контрастного

называемые

 

контрастные.

 

 

 

Каждая половинка контрастного поля содержит два участка раз­ ной яркости. Задачей лица, выполняющего измерение, является уравнивание яркостей соответственных участков двух половинок поля, в результате чего контраст между яркостями двух участков

на каждой

половинке поля

будет

одинаков. Наиболее распростра­

ненная форма контрастного поля

показана на рис.

2.16.

В поле

сравнения рис.

2.16 яркость участков /

и создается

одним из сравниваемых источников света, а яркость участков // и Па — вторым. Участки и Па имеют яркости на 5ч-10% меньше, чем яркости участков / и //. При достижении зрительного уравни-

— 40 —


вания поле сравнения имеет вид, показанный на рис. 2.16; участ­ ки / и / / имеют одинаковые яркости, участки la и Па имеют также одинаковые яркости, но меньшие, чем участки / и //.

При

использовании равнояркостных

полей

сравнения вида

рис. 2.1а можно достичь точности измерений

с

ошибкой порядка

14-2%.

Применение контрастных полей

вида

рис. 2.16 позволяет

обеспечить большую точность измерений: опытный наблюдатель может выполнять измерения с ошибкой порядка 0,25% 03]. Наи­ более благоприятными размерами поля сравнения считаются та­ кие, при которых угол наблюдения составляет 4°; уменьшение раз­ меров з-атрудняет измерение, а увеличение их уменьшает точность.

Световой зеличиной, непосредственно воспринимаемой глазом, является яркость. Поэтому выполнение зрительного уравнивания двух половинок фотометрического поля сравнения приводит к то­ му, что, как уже отмечалось, яркость Вп одной половинки поля равна яркости В2\ другой половинки этого поля:

ВХ 1 - Вп.

(2.1)

Сравниваемые яркости в зависимости от устройства

измери­

тельных приборов создаются на каких-либо поверхностях или спе­ циальных испытательных пластинках, освещаемых источником, или иногда имеются на самих измеряемых поверхностях освещен­ ного предмета. На пути лучей света от сравниваемых поверхностей к глазу наблюдателя могут быть различные среды (например, стекла), ослабляющие световой поток. Поэтому, если действитель­

ные яркости сравниваемых поверхностей равны В{

и В% то выра­

жение (2.1) можно переписать в виде

 

т 1 5 1 = т 2 5 г .

(2.2)

где ті и Т2 — коэффициенты пропускания света для первой и второй половинок поля сравнения соответственно. Выражение (2.2) явля­ ется основным уравнением для визуальных световых измерений.

При сравнении

несамосветящихся, а отражающих свет поверх­

ностей их яркости

пропорциональны освещенностям: по (1.30) ос­

новное ур-ние (2.2) можно переписать в виде

 

 

я

bUL£2 .

(2.3)

 

я

 

Коэффициенты пропускания т и коэффициенты яркости /' часто не нужно определять, поскольку при соответствующих способах измерений их численные значения можно исключить. Тогда можно просто записать

КЕх = къЕ%. о (2.3а) Так как освещенность можно связать с другой световой величи­

ной, например со световым потоком или силой

света, то (2.3а)

можно преобразовать как

 

 

k\Fi = k\F%;

(2.4)

k[h

= Kh.

(2.5)

41 —