目前大屏幕显示系统在中国已有了长足的发展,显示系统的设计和设备技术指标也早已为人所知,当追求高亮度、高对比度已成为一种目标的时候,DNP公司提出的显示系统的设计必须考虑人眼运作的方式的文章就弥足珍贵,因为显示系统最终是给人看的。不考虑人眼的运做方式,不考虑人眼的舒适性,片面最求技术指标是不足取的。
一、关于人眼
1、人眼的构造
在这里我们要重点考察的是的人体“光传感器”— 人眼视网膜,它由无数的光敏细胞组成光敏细胞按其形状分为杆状细胞和锥状细胞,锥状细胞有700万个,主要集中在正对瞳孔的视网膜中央区域称为黄斑区。此处无杆状细胞,越远离黄斑区,锥状细胞越少,杆状细胞越多,在接近加缘区域,几乎全是杆状细胞。杆状细胞只能感光,不能感色,但感光灵敏度极高,是锥状细胞感光灵敏度的10,000倍。锥状细胞既能感光,又能感色。两者有明确的分工:在强光作用下,主要由锥状细胞起作用,所以在白天或明亮环境中,看到的景象既有明亮感,又有彩色感,这种视觉叫做明视觉(或白日视觉)。在弱光作用下,主要由杆状细胞起作用,所以在黑夜或弱光环境中,看到的景物全是灰黑色,只有明暗感,没有彩色感,这种视觉叫做暗视觉。
锥体细胞和杆状细胞经过双极经胞与视神经相连,视神经细胞经过视经纤维通向大脑,视神经汇集视网膜的一点,此点无光敏细胞,称为盲点。
2、相对视敏度函数辐射功率相同波长不同的光对人眼产生的亮度感觉是不相同的。
1933年国际照明委员会(CIE)经过大量实验和统计,给出人眼对不同波长光亮度感觉的相对灵敏度,称为相同视敏度。表1-1给出了相对视敏度的最佳数据,图1.1-4是根据表1-1作出的曲线,称为相同视敏函数曲线。它的意义是:人眼对各种波长光的亮度感觉灵敏度是不相同的。实验表明:在同一亮度环境中,辐射功率相同的条件下,波长等于555nm的黄绿光对人的亮度觉最大,并令其亮度感觉灵敏度为1;人眼对其它波长光的亮度感觉灵敏度均于黄绿光(555nm),故其它波长光的相对视敏度V都小于1。例如波长为660nm的线光的相对视敏度V(660)-0.061,所以,这种红光的的辐射功率应比黄绿光(555nm)大16倍(即1/0.061=16),才能给人相同的亮度感觉。
当波长<380nm和波长>780nm时,V=0。这说明紫外线和红外线的射功率再大,也不能引亮度感觉,所以红外线和紫外线是不可见光。这也是自然选择的结果。假如人眼对红外线也能反映,那么这种近似光雾的热辐射将会成为人们观察外部世界的一种干扰。
3、人眼察觉亮度变化的能力
人眼是一个非常复杂的构造,能应合不同的环境来调节运作。比如说我们可以在月光下阅读报纸的标题,也能够在大白天的日光下阅读相同的报纸。但两者的环境亮度的差距大约是30,000:1 (前者的照度是5LUX而后者的照度却是150.000LUX)
能够在如此难以置信的动态范围内观看的原因是眼睛是以它自身的适应能力所运作的。眼睛不断的在视线范围内调节平均亮度。所以当您从较暗的室内走到明亮户外时,眼睛立刻会看不见事物。这现象是由于眼睛在适应一个新的平均亮度所引起的。
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对数性vs.线性感知度 |
眼睛的一个重要功能以对数运作。当周围光线亮度增倍或减半时,眼睛感到一个明显的变化。例如:如果一个物体的亮度是100NIT,那么当另一个物体亮度是50NIT或200NIT时,眼睛可清楚地看到差异。
4、对比感知度
对比度的定义是人的眼睛所看到的黑色与白色之间的差别。
当说到对比度时,人的眼睛也是一个相当精密的仪器。它可以最高观察到1000:1对比度范围。这<