谈谈人的视觉特性与电视的关系

1、谈谈人的视觉特性与电视的关系（二）1.眼球的调节作用 为使观看对象在视网膜上形成清晰而鲜明的图像，便必须改变晶状体的厚度。借助睫状肌来调节眼球内晶状体的厚度，当聚焦于近处的物体时，晶状体变厚；当聚焦于远处的景物时，晶状体则变薄。这时中枢神经通过睫状体的收缩-张弛作用的信息，便可感知出离所观看对象的绝对距离。 这样的调节对检测出离观看对象的绝对距离无疑十分有利，并且对形成纵深立体感也是非常重要的信息。但其检测性能并不很高，精度也达不到期望值。此外，也获取不到远距离的信息，其有效作用范围仅在数米以内。 2.单眼运动视差 当观看者移动或活动头部时，视觉空间内的

2、某些对象物的相互位置关系也会随之按某种规律发生变化。将这种伴随着观看者移动所产生的对象物间相互位置关系的变化，称为运动视差。由此可感知出观看者所见对象间的前后关系。假如基本上是由单眼获取的信息，便会产生有效动作的运动视差，称为单眼运动视差。运动视差对双眼皆可有效动作，而且这种运动视差对远处的对象也是有效的。 （3）由双眼观看信息所构成的立体视觉 下面介绍生理信息中，由双眼获取信息的动作，重点介绍聚散、辐辏作用及双眼视差。 1.辐辏作用 当用双眼观看对象景物时，为将注视点在双眼的中央凹处形成图像，使双眼向内侧回转。回转时，两眼视线所形成的夹角称为辐辏角。该

3、辐辏角与至对象物的距离成反比，故可用于判断至对象物的距离。但在对象物处于较近的情况下，辐辏角的变化量也较大，而当至对象物的距离较远时，辐辏角的变化量也较小，检测性能会明显下降。利用辐辏角可检测的距离约在20m。 2.双眼视差 人的双眼瞳孔约相距65。故在视网膜上形成的图像，左右眼是不一样的，会产生细微的差别，将其称为双眼视差，可将其用于观看对象物的前后相对位置关系。这种视差的检测性能具有与最小分辨力同样的精度，直至数十米远仍有效。 在视觉系统的处理过程中，假如将这种双眼视差变成反映纵深立体向的位置信息，便可检测出所观看景物对象的前后关系。目前众多立体图像显示装置在

4、显示图像时，对应双眼视差分别显示出左右眼的两幅图像，使观看者能直接观看到，从而获得具有纵深立体感的图像。 （4）由心理和经验因素获得的立体视觉效果 下面将介绍在有关纵深立体感的信息中，心理和经验上的主要因素。主要有物体的大小和重叠状况、表面规则纹理细节等几何外形尺寸信息，以及阴影、亮暗及对比度等光学信息。 1.几何因素 所谓几何因素是指物体的大小和相对位置、重叠性及表面粗细度等。从日常生活经验来看，在已确知对象物体大小的场合，当视网膜上物体的成像较大时，可判断出物体离得较近，成像较小时，则物体离得远些。在这种判断过程中，是否对物体大小具有明确的概念，成为

5、判断之关键。 对象的相对位置与重叠性是指类似风景图片中的情况，远处的景物在照片的上方，近处的景物则在照片的下方。由此可知，在视野中，处于上方的应当在远处，而下方的景物则在近处。此外，前面的景物会将后面的某些景物遮蔽掉。这种遮蔽与被遮蔽的关系，也是反映出物体前后位置关系的一种信息。 当物体表面纹理有粗细变化时，表面显得较为细致一定是从远处所见，反之，近处细看定会显得粗糙。将这种表面纹理的粗细变化称为密度阶梯，也是反映出纵深立体感的一种信息。 2.光学因素 光学因素主要有阴影。阴影是由于光线被物体遮挡才会产生的。阴影分为物体自身产生的阴影及在其他面上投影所产

6、生的阴影两种。利用这种阴影可判断出景物的立体构造或位置关系。这是属于一种与日常生活经验进行比较并作出心理判断的结果。 除阴影外，对比度、色度、色调、鲜明度及清晰度等诸因素值都会随观看距离增大而下降，故距观看对象越远，其对比度、色度及清晰度便会越低，反之亦然，由此产生出远近感。 （5）立体视觉的发展趋势 立体视觉的基本机理是从两个视点观看同一景物，以获取景物在不同视角下的图像，借助三角测量机理算出图像像素间的位置偏差（即视差）来获得立体三维信息。立体视觉的研究工作始于20世纪60年代中期美国MIT公司的Robert的工作。他将以往的平面二维图像分析扩展至立体三维景物

7、，这标志着立体视觉技术的问世，并在随后30余年迅速发展成为一门新兴学科。立体视觉在电视等众多领域内获得广泛的应用。 自20世纪70年代立体视觉计算理论出现以来，立体视觉技术得到了迅速的发展。立体视觉理论属于一门涉及面颇广且迄今尚未发展成熟的学科。目前立体视觉的众多应用都是针对解决具体工程问题而提出的。对立体三维场景的恢复基本上局限于景物的可视部分。利用局部信息恢复景物完整的表面信息技术难度较大。目前的研究方向主要有如下几点： 由传统的双目视觉向多目视觉，静态视觉向动态视觉发展。通过增加信息输入降低视觉计算的技术难度。 向智能化方向发展，建立基于知识的、模型的及规则

8、的立体视觉方法。 算法的并行化，采用并行流水线机制及专用的信号处理器件，增强立体视觉系统的实用性。 随着对人眼立体视觉系统的深入研究，利用视觉梯度对图像匹配的过程进行约束，形成了一系列算法用以提高立体视觉系统的实用性。 利用对人眼选取性注视机制的研究及主动视觉的方法解决视觉计算病态结构问题，选取性注视机制将不适定问题转变为适定问题，并在已知摄像机的外部参数情况下，将非线性问题转变为线性问题。 强调场景与任务的约束。针对不同的应用用途优化选取各部分，建立有目的和面向多任务的立体视觉系统。 立体视觉属于一门多学科的交叉综合性学科，正吸引着大批包括生

9、理、心理、物理、数学、控制及计算机视觉等多学科的研究人员应用不同的技术手段对其进行更为深入的研究，它不仅有着重大的理论价值，而且还有广阔的电视工程应用前景。 6.运动的感觉 近年来，不仅可通过电视机显示图像信息，而且计算机也可利用终端显示器显示动态图像信息。显示器上的动态图像是由一系列稍有动作差异的静态画面连续播放形成的。当一系列静态画面在一定时间内连续出现时，人的视觉系统便会观看到动态动作，将这种视觉特性称为视在运动，它是很久以来已为人所知的一种视觉特性。与此相对，将因观看对象物的位置随时间连续变化而产生的最基本的运动感觉，称为实际运动。 有关运动感觉机理的研究

10、是显示非自然动态图像的重要研究课题，本节介绍作为动作感觉基础的视觉机理。 1.运动视觉信息 先介绍一下当外界某个对象物动作时，要观看该动作需采集哪些信息。一是对象物和背景在视网膜上的相对变位，二是当注视连续运动的对象物时，所产生的随从性眼球运动的响应。 下面研究一下当在视野内有正在移动的景物时，该对象物和背景在视网膜上的动作状态。先考虑在注视移动对象物的情况，这时，正在运动着的对象物的成像通常被投影在视网膜上的相同位置上，而背景的图像沿着与物体移动方向相反的方向运动。此外，当注视于背景内的某处时，背景的像在视网膜上呈静止状态，对象物的像沿移动方向运动。通常人眼不光

11、注视着对象物或背景中的某一点，而是到处观看而频频在运动。在这种场合下，视网膜上的像移动受到对象物、背景及眼球运动的影响会产生出各种的变化。但视网膜上对象物与背景成像的相对位置关系，通常是保持恒定不变。假如人的运动感觉常以稳定的状态感知对象物的动作，则可认为视网膜上相对位置信息对运动感觉起着重要的作用。 下面再探讨一下如何感知在黑暗中移动的小亮点的情况。这时，未必有使人感知背景移动所必需的绝对信息。在这种场合下，可考虑利用与眼球动作有关的信息。但在这样黑暗的背景中，对小亮点动态的感觉是不太稳定的，比如即使小亮点静止而看上去好象在摇动的情况。假如在小亮点的四周用静止的框将其包围起来，则对

12、亮点的动态感觉便会格外稳定，对静止的小亮点也只会感觉到静止了。由此可见，视网膜上的相对位置关系和基准点对运动的感觉至关重要。 2.对运动速度的感觉与速度分辨阈值 对于对象物实际的移动速度，能感觉到什么程度呢？实际感觉的运动速度会随运动方向而不同。在人的感觉上，水平方向比垂直方向，远的方向比近的方向动作更快。 将能分清对象物的速度变化或对象物间的速度差的最小值称为运动分辨阈值。它会受到诸如对象物的大小、形状、亮暗程度、运动方向及观看条件等因素的影响。但假如基准面的运动速度很快，分辨阈值也会变大，在速度差为基准速度的百分之几至百分之十几的范围内，皆可分辨出来。

13、0;当基准对象物静止时，运动分辨阈值约为12/s，而当没有基准对象物时，该值约为其1020倍。 3.运动残像 在连续观看沿一定方向运动的对象后，即使其静止下来也会感到它还在运动，这种现象称为残像（即运动残效，motion after effect）。例如，对流落的瀑布水帘注视数分钟后，立刻将目光移至旁边的景物上，会感觉到理应静止的景色也好象在移动。 研究一下这种运动残像的原因，有人认为是由于大脑皮层内存在着某种细胞的适应性所致。它们对某个方向的运动响应具有一定的选择性。这些选择方向的细胞，对某个方向的运动具有颇大的响应，而对静止或朝不同方向的运

14、动则几乎无响应，假如该类细胞持续长时间活动，当运动突然停止时，产生的自发活动电位便降低，相对而言便好象对反方向的运动产生出活动状态，结果导致感觉到产生反向的运动。 这种运动残像效应对纵深立体向也会发生作用。通常，假如连续观看远去的或接近的对象后，对静止的物体也会感觉到好象在沿相反向运动似的。 4.视在运动 下面将介绍当处于视野内不同位置的对象出现或消失时所观看到的运动（视在运动）现象。所谓视在运动（apparent motion）广义上是指对实际上未动的观看对象感觉上好象在运动的现象。 在实际的电影或电视中，影像的动作并非用两帧画面便可结束，经

15、常是数十帧画面连续播放，这种连续产生亮灭移动场合的视在运动的条件与上述只有两个对象运动的情况有很大的差别。在专注于背景一个点的固定视觉场合与注视运动对象时眼球产生追踪动作时的随从视觉的场合，无论何种场合，只要是在对象间的距离及出现的时间间隔十分长的条件下，两种图形同时出现时，对其动作的印象与感觉是相同的。由此说明，在时间间隔短一些的条件下，其状况会有很大的差别。因此，在周期约50ms以下获得稳定的运动感觉条件下，与固定视觉比较，追随视觉方面的动态范围更宽阔些，即对象间的偏移更大，动作速度更快，在通常的电影与电视的条件下，可观看到稳定的动作影像。对该领域内与实际运动相同的动感机理也在探讨之中。&

16、#160;5.视觉的动态分辨率 当观看运动着的对象物时，视力或图像分辨率通常都会下降。在电视摄像机等图像传感器中，进行场景存储处理时，便会产生出这种模糊的现象。这相当于拍摄对象的动作速度比光学照相机快门速度快时所出现的图像模糊情况。而用CCD摄像机拍摄快速运动的对象时，由于使用电子快门，存储蓄积时间较短，便可防止这种模糊现象的出现。此外，由计算机生成的图像，不会产生出这种问题。 即使在图像显示中，由于眼球的随从性运动与积分效应，实际效果图像中也会产生出类似的模糊现象。由于随从性运动，眼球会随对象物沿运动方向连续移动，因此，显示的时间较长且视线在表示静止着的对象上移动。这期间

17、，视线以将通过对象的光刺激累积起来的方式作出响应。因此，假如相继出现的画面时间与时间间隔（场影周期）相比并不十分短的话，便会产生与类似空间采样脉冲宽度过宽时等效的模糊现象。这种现象在象LCD等那样，显示时间几乎覆盖了整个时间间隔的保持型显示器中。上述空间采样区间的宽度为一个场景期间视线在电视屏上的移动距离，约等于对象物的变位距离。对象的动作速度越快，其动态图像分辨率的降低便越明显。  四、形觉特性及其在电视领域中的应用 1、视野 视野是指当眼球向正前方注视时，所能观看到的空间范围。图7示出为正常双眼的视野范围。其耳外侧可达104°。当注视点可随意变化时，

18、即眼球运动时的视野（也称动态视野），其外侧还可扩展2040°。图8示出为正常左单眼的视觉范围，平均上侧为55°、下侧为70°、鼻侧为100°，且颜色不同，其视野范围也有差异，白色的视野范围最宽，蓝、红及绿色的视野范围依次递减，绿色的视野范围最窄。                          &

19、#160;                            图7  双眼视觉范围  图8  正常左单眼的视野范围 人的视觉范围，10°以内属于视力敏感区，是黄斑区视觉范围，即中心视野，对图像的颜色和细节部分的分辨性能最强。20

20、6;以内能正确识别图形等，称为有效的视野范围。20°外侧，虽视力和颜色分辨性能下降，但对活动图像信息较为敏感，30°以外视力便下降至非常低。 根据人的视野特性，为既能清晰地观看到图像，又无需不停地移动注视点等，故早期的电影银幕和电视屏幕皆选取宽高比为54或43，且置放地点是使屏幕包括在人眼的10°视野（20°视角）内。但人们又发现若观看一幅宽阔的画面时，视角大至一定值后（通常大于30°），观看者会感到和画面同处一空间内，给人一种身临其境的临场感。故宽银幕电影的问世给观众带来了临场感的艺术效果。随着电视技术的迅速发展，大屏幕显示技术的研

21、制开发，考虑使图像给人以较强的临场感，根据人的视野特性，大屏幕图像显示的宽高比应选为53至21。 2、视力 视力是指人眼的分辨能力，即黄斑中央凹处的视觉功能。根据人眼的构造，整个人眼屈光系统的光学中心N(称结点)距离视网膜15.7。光线穿过结点不发生屈折，而不经过结点的光线则发生屈折，但与经过结点的光线结成焦点于视网膜上。外界景物上两个点通过结点在眼前所形成的夹角称视角。视角与物体大小成正比，与距离成反比，如图9（a）所示。 将能分辨出两点最小视角用于表示视力，视力=1/视角（视角以分为单位）。视角为1时，视力为1，视角为40“时，视力则为1.5。 由于

22、中央凹处的锥状细胞直径通常为11.5m，要想分辨出两个点，必须在视网膜上有两个视神经细胞（锥状细胞）兴奋，且这两个锥状细胞至少要被一个不兴奋的锥状细胞隔开，如图9(b)所示。因此，可算出1视角在视网膜成像的大小(h)。根据几何关系： 2×15.7×103 h=                        =4.56m

23、       360×60 40“视角时为3.04m。由此可见，人眼的最小分辨能力通常为40“1视角。而分辨出一个点存在的最小视角约为10“20“。                    图9  视力机理 前人根据人眼的视力特性及当时的技术水平和经济发展状况，选取了电视各制式的行

24、频和像素。随着电视技术和经济的不断发展，人们对图像质量的需求日趋增高，既要求图像自然逼真清晰，又要求其具有临场感。故既需大屏幕图像显示，观看距离又不宜太远，还需观看到清晰、细腻及自然逼真的图像，便必须增加像素，电视扫描行数也得增加。目前，数字电视（DTV）及高清晰度电视（HDTV），即以增加像素来提高图像的清晰度。 根据人眼的视力特性可定量地求出人观看电视的合适距离。人观看电视的最佳距离应是：在看不清扫描线的状况下，却要看清电视图像的所有细节，就是说要看清最高分辨率图像的线数。以我国现行电视制式为例，扫描行数625行，帧消隐去掉50行，考虑图像重现率为95的情况下，则屏幕上扫描线的线

25、数近似为550行。再以14英寸的彩电为例，其屏幕有效面积的高度为210.6，则两条扫描线间的距离为：h=210.6/5500.38。在视力为1的视角下，临界状态的视距s（参见图9a）为： s=360×60×h /2=360×60×0.38/2=1307 此时，视距为屏幕高度的6.2倍。 同样的情况下，要看清分辨率为400线的图像。此时，因图像最密两点间的距离为0.53，则临界状态的视距为： s=360×60×h /2=360×60×0.53 /2

26、=1823 此时，视距为屏幕高度的8.7倍。 上述计算是在忽略扫描线宽度的条件下进行的，实际上应小于上述的数字，故观看电视的最佳距离应在屏幕高度的58倍之间。 3、边缘视觉特性 根据视网膜上视觉细胞的分辨状况，黄斑中央凹处是视觉最敏感而又最精确的地方，越靠边缘视力越差，也就是分辨力越低。视力与以视线为中心的偏位角的关系曲线如图10所示。                  

27、60;        图10  视野内各部位的视力状况 4、背景亮度对视力的影响 随着视标背景亮度与视标亮度的比值变化视力也随之变化。如图11所示，对应于背景亮度L2与视野中心5°的亮度L1的不同比值，其视力的变化情况。不同的背景亮度时，视力也不一样，但变化的规律都是一致的。通常约在L2/L1=1/3时，视力处于最佳的状态。从图11可看出，图像的背景亮度不能过高。 图11  背景亮度对视力的影响 5、人眼对不同图形形状的分辨能

28、力 人眼对图形的分辨能力，随其形状不同也不尽相同。图12示出为在不同的运动速度下，各种常见图形形状的分辨特性，a组为仅能感到有图形的存在，但还不能完全分辨出形状的视距，b组为形状能完全被分辨出的视距。从图12可见，对于只要感到有图形的存在，无需完全分辨出形状时，不同图形形状的视认距离的变化不会太大。但要能完全分辨出其形状时，视认距离差别便较大，且按三角形、矩形、正方形及圆形等顺序，视认距离越来越近，三角形的易辨性比其他常见图形都佳。故可根据不同的场合，选用不同的图形形状。图12中的纵坐标表示为距离（m）。 图12  常见图形的分辨特性 6、立体

29、视觉特性 由于双眼瞳孔间距为6.06.5，当双眼同时注视同一景物时，双眼的视轴会聚集至注视点上，景物的形象同时落在双眼视网膜黄斑中央凹处及中央凹处以外的视网膜对应点上，传入大脑皮层的神经中枢，在主觉上融合成一幅图像，这称为双眼单视效果。 双眼单视功能在观看近物时，会聚程度会加大，观看远物时，会聚程度减少。同时位于空间两点的双眼同时观看同一景物，便在两视网膜上得到两幅对应不同空间距离的景物相互位置略有不同的图像。可以认为，由于双眼进行了适应视轴会聚程度所必须的协调活动，以及使注视目标在左右两眼视网膜上的映像融合成一幅物像所致，该类心理上的活动，便导致产生立体感。即使不是实际的

30、立体景物，假如它在左右两眼视网膜上呈现出一定规律的差异映像时，也会产生出景深感。人们的研究表明，应用人眼的立体视觉特性，研制出众多方式的立体电视，且目前还在进一步发展完善之中。 单眼视觉也有立体感，这除靠经验外，还要靠眼球的运动。如为适应观看远近景物所作的调节之差异，以及水平向上的视角差。然而，单眼视觉所产生的立体感是不逼真的，只有双眼单视功能完善的人，才能确认空间景物的深度、凹凸程度及两物体间的距离等。对双眼视力和屈光状态不一致的人，便难以获得真实的立体感。通常，双眼的性能差异在5以内，对立体感还不会造成多大的影响。 7、错视现象 视网膜成像的大小取决于视角的大

31、小。而不同高度的物体，由于离眼球远近不同，如在高处的远、低处的近时，在结点处形成的视角相等（如图9所示），故像的大小是一样的。假如用视网膜像的大小来判断物体的大小，往往会容易产生出错误。此外，人眼所观看的、大脑所接受的物像，属于多种图形的组合，是较为复杂的一种物像，这里有许多能凭经验通过对比来正确判断物体间的距离及大小等，但有时也会产生错视现象。几种常见的错视现象如下： （1）大小错视（如图13所示） 图13（a）、(b)中，看起来(a)中的线段比(b)中的长，其实两线段是一样长。图13(c)、 (d)、(e)，假如用尺去量一量，都是正方形，而看起来(c)偏窄、(

32、d)偏宽，只有(e)是正方形，图13(f)、(g)内，中间的圆，看上去是(f)内的小、(g)内的大，而实际上是一样大。 图13  大小错视 （2）弯曲错视（如图14所示） 图14（a）中两根粗线看上去是弯曲的，而实际上是两根平行线。图14(b)、(c)中的细线圆弧，看上去图14(b)中的曲率半径比图14(c)中的小，而实际上是一样的。图14(d)中的两圆弧，看上去上面圆弧的曲率半径比下面的小，而实际上上下两圆弧的曲率半径都是一样的。         

33、60;            图14  弯曲错视 （3）角度错视（如图15所示） 图15（a）中，看上去直线AB已不是中间可连接起来的一条直线，而是相互错开的线段。图15(b)中，线段AB和CD与两平行线相交，看上去是12，实际上是1=2。  图15  角度错视 上述这些错视现象，往往会给人产生错误的判断，这是事物不利的一面。但也可巧妙地利用这些错视现象。在电视方面，可充分利用上述这些错

34、视现象来改善外观造型，给人以美感的享受等。 8、主观轮廓效应 在某些图案中，虽实际上并未给出亮暗程度和图案内容，但由于受其周围的线条或图形分量的影响，恰好给人有亮暗差或有某种图案内容之感，这便称为主观轮廓效应，如图16所示。                         图16  主观轮廓效应 如

35、图16（a）中所示，是在线格图形中，将交叉点去掉，这时看上去，去掉的地方类似一个圆形，且比其他地方白。假如在其去掉的部分用一个圆圈起来，再来看这一点，便没有比其他地方白的感觉了。图16(b)示出图案的中央部分给人有一个白色的正三角形之感。这种现象也可给设计师们用来巧妙地设计出美妙的图案等。 9、对比现象 将灰色纸块置于白色背景上比置于黑色背景上显得更黑。这种现象称亮暗对比。将中等粗细的条纹图案置于密而细的条纹背景上，比置于粗条纹背景上显得更粗一点，称该现象为空间对比。利用对比现象可突出或改善图案的某些部分。 五、色觉特性及其在电视领域中的应用 1、人眼的

36、色彩感 当太阳光的可见光谱中所有各种频率的光波同时作用到人眼时，视觉将会产生出白光之感。不同波长的可见光波分别作用于人眼时，将会产生出彩色感。例如，波长540nm与580nm的光分别作用于人眼时，将分别产生出绿色与黄色感。但颜色感与波长不仅是单值关系，而且还具有一定的色域，即在一定范围内不同波长的光可产生出相同的颜色视觉，如波长490nm570nm范围内的光，可产生出同一绿色感。此外，光谱完全不同的光掺合后，也能使人产生与某一波长对应的相同色感。如用波长540nm的绿光与700nm的红光按一定比例掺合后，同时作用于人眼时，可获得580nm的黄色光感。此时，人眼分辨不出是单色黄光，还是

37、由红和绿两种光掺合后而得到的黄色光。 探讨人眼色觉理论的学说有许多，目前通常被公认的是3原色学说，这种彩色视觉生理的理论目前尚无生理解剖学的依据。这种学说认为，人眼视网膜上的锥状细胞具有感受3种原色即红、绿和蓝的感光色素，通常光是同时作用于两种或三种感光色素上，由此引起兴奋过程的相互关系，产生出各种不同的色感。如在红色光的作用下，感红光色素发生兴奋，感绿光的色素具有弱的兴奋，感蓝光色素的兴奋更弱，从而产生出红色感。在黄色光的作用下，感红光和绿光的两种色素同时兴奋并掺合后，便产生出黄色感。3种感光色素同时兴奋时，则产生出白色感。 2、人眼的光谱响应 在可见光谱范围内

38、，人眼的视觉反应是不均匀的，假如用辐射能相等而波长不同的可见光波作用于人眼时，产生的亮度感不相同。图17示出为人眼的光谱响应特性曲线。图17中，实线表示的是明视觉时（白天）人眼对亮度的响应，而虚线则表示的是暗视觉（夜晚）时的响应。从图17中可看出，白天在波长555nm处，夜晚在507nm处，人眼的灵敏度最佳。也就是说，人眼在白天对黄绿色、夜晚对青绿色的亮度最敏感。而在暗视觉时，人眼是无法分辨出颜色的，故在彩色电视技术中的应用，皆属于明视觉范围，因而在拍摄彩色景物时，需在具有一定亮度下进行。 图17  人眼的光谱响应特性曲线 根据3原色学说，人眼的明视觉光

39、谱响应是由图18所示的红、绿和蓝3种感光色素对光的响应特性曲线叠加混合后而成。其峰值对应的波长分别为580nm、540nm和440nm。图18中，由于蓝的感光色素响应的相对亮度很小，为表示清楚起见，作图时将其响应特性曲线放大了20倍。用3原色学说的理论可解释人眼对颜色反应的一般规律，同时给复杂的色觉提供了定量计算的方法，也就被电视技术工作者用于作为彩色电视技术理论基础的一部分。   图18  3种感光色素的光谱响应特性曲线 3、人眼对色彩的分辨特性 使人眼产生出色彩差异所需的最小波长差为色彩的分辨阈值，如图19所示。从图19

40、中可知，人眼对色彩的分辨在黄色（585nm）与青绿色（485nm）处最为敏感，在橙色和紫色处也较为敏感，人眼在光谱内能分辨出的色彩约有165种。  图19  人眼对色彩的分辨阈值 4、人眼对色彩的情绪性和视认性 人眼的色彩感从生理学上讲，是人眼视网膜锥状细胞上具有感受红、绿和蓝（RGB）3原色的感光色素，根据不同的感光色素兴奋程度的不同，而产生出不同的色彩感。色彩还影响着人们的情绪，波长较长的色彩会使人兴奋，反之，波长较短的色彩会令人冷静。其中间近于绿色的色彩则使人感到最舒适。不同的色彩会给人们带来各种的情绪。在我国的风俗习惯情况下，

41、通常淡黄色和嫩绿色显得温柔、明快并富有朝气。橙色和杏黄色色泽使人感到庄重、兴奋并富有高贵感。红色有喜庆、热情和荣耀之感。紫色和紫红色有幽婉及富丽华贵之感。青色显得深远和沉重。蓝色给人以优雅和平静之感。白色给人以纯洁和朴素等感觉。总之，不同的色彩给人带来远近、冷暖、悲喜、宁静、朴实、含蓄、轻重和强弱等不同程度的感觉。色彩属于一种更为原始纯真的审美方式。色彩的变化，对人的情绪也会产生出微妙的变化。当然，根据具体人的不同性格、爱好、记忆及生活习惯等，每个人对色彩的情绪性也有所差异。 此外，不同的色彩在其分辨性、视认性、可读性及诱目性等方面也有所差异。如红色小视标的视认性、分辨性及诱目性都较

42、为优异，黄色大视标的视认性佳，分辨性和诱目性也较好。蓝色无论其可读性，还是作为发光色时的分辨性都较好，而绿色虽可读性良好，但诱目性则较差。故在不同的使用场合下，选用合适的色彩是很有必要的。 六、光觉特性及其在电视领域中的应用 1、人眼对亮度的适应范围 人眼观看自然景物时，对亮度的适应范围颇宽，最暗约百分之几尼特，最亮为几百万尼特，动态范围达108109尼特。但并不是同时能感受到这样宽的亮度范围，在一定的适应状态下，仅能感受出约103尼特的动态范围。 2、人眼对光的敏感度 当人眼从强光下进入暗处时，起初是一无所见，随后，随着光敏度的提高，慢慢地能

43、看清暗处的物体，称该过程为暗适应。反之，由暗处到亮处，也必须经过一段时间才能适应亮处，称这过程为亮适应。而产生光觉的最小量光线，称为光刺激阈值。在暗适应过程中测定光刺激阈值的变化，可得到暗适应的特性曲线，如图20所示。图20中纵坐标表示人眼对光的敏感度，以毫勒克司为单位，横坐标则表示时间，以分为单位。光敏感度强弱与光刺激阈值的大小成反比，光敏感度随刺激阈值降低而增强。 图20  暗适应特性曲线 3、人眼对亮暗的分辨特性 人眼能感受出自然景物的亮度差异与环境亮度有关，故无需使实际景物的亮度变化范围在电视荧光屏上如实地再现出来，仅需在电视光栅的亮度变化范围内，反映出景物间的亮度差异便可以了。 设景物的最大亮度为Bmax，景物的最小亮度为Bmin，则定义对比度K为： K= Bmax/Bmin  选取适中的环境亮度，可使人眼对亮度的分辨能力达到最佳（K=1000），而在低亮