Материал: 516_Mamchev, G. V. Televidenie Vysokoj Chetkosti

1.8.3. Влияние эффекта оглядывания объектов на восприятие трехмерного пространства

В реальных условиях работы зрительной системы глаза все время перемещаются, обследуя наиболее важные в информационном отношении участки поля зрения. Движения глаз являются необходимым условием получения зрительной информации. Они обеспечивают нормальный физиологический режим работы зрительного аппарата, сохраняя его чувствительность на оптимальном уровне в течение всего акта восприятия.

Зритель в процессе наблюдения под действием различных факторов, например, психологических очень часто осуществляет наклон головы, туловища или даже меняет свою позицию рассматривания. В этом случае наклон головы или туловища играет ту же роль, что и движения глаз, он является как бы продолжением движений глаз. Особенно большой эффект для объемного восприятия пространства создают перемещения наблюдателя относительно рассматриваемых объектов, которые приводят к образованию параллактической разности последовательно получаемых изображений объекта на сетчатке. Например, благодаря движениям головы происходит смена ракурсов одного и того же объекта в сознании наблюдателя, то есть осуществляется эффект оглядывания рассматриваемого объекта, при котором он замечает, как ближние детали перемещаются относительно дальних. Причем у зрителя появляется возможность как бы заглянуть за объекты переднего плана и увидеть (в некоторых пределах) скрытые за ними элементы изображения. Эффект оглядывания наблюдаемых объектов способствует константности восприятия зрительных образов, которая облегчает процесс распознавания физических объектов.

Для оценки особенностей объемного восприятия при оглядывании наблюдаемых объектов рассмотрим изменения разности параллактических углов п и значений монокулярного параллакса (углы г 0 и г на рис. 1.22) от угла оглядывания г. Согласно [22], на рис. 1.26 представлены гра-

условии, что расстояние рассматривания соответствует 2 м, а глубина объекта наблюдения равна 0,25 м. В данном случае под п г и г понимаются значения соответствующих величин при оглядывании рассматриваемого объекта. Из анализа графических зависимостей на рис. 1.26 следует, что бинокулярный фактор при увеличении угла г уменьшается, а монокулярный угол рассматривания объекта (монокулярный параллакс) возрастает. В целом порог разрешения деталей объектов в воспринимаемом пространстве должен уменьшаться при эффекте оглядывания за счет взаимодействия бинокулярного и монокулярного факторов зрения. Таким образом, выводы данного анализа достаточно хорошо объясняют и теоретически обосновывают установленную ранее в процессе экспериментов закономерность, заключающуюся в том, что порог глубинного зрения наблюдателя уменьшается приблизительно в 1,5 раза за счет бокового отклонения его головы [23].

Рис. 1.26. Зависимости относительных значений углов, характеризующих бинокулярный и монокулярный параллаксы, от угла оглядывания:

1 – относительная разность параллактических углов;

2 – отношение углов монокулярного параллакса

В процессе оглядывания рассматриваемого объекта происходит движение изображения отдельных его деталей по сетчатке глаз, что в общем случае может привести к снижению величины кажущегося, то есть воспринимаемого, контраста данных деталей. Согласно [24], при движении изображений по сетчатке глаз справедливы следующие соотношения:

К К , если t t0,

ККtt0 , если t < t0,

где K – величина кажущегося контраста; К – величина контраста в случае наблюдения неподвижного изображения; t – время движения наблюдателя; t0 – время инерции зрительного аппарата, равное примерно 0,05 с при яркости фона 30 кд/м2 и выше. На рис. 1.27 представлены рассчитанные зависимости К К от угловых размеров деталей объекта об в случае его оглядывания. При расчетах учитывалось, что человеческое тело при оглядывании движется равноускоренно с величиной ускорения, которое может достигать 2 град/с2. Кроме того, принималась во внимание зависимость между углом г , определяющим величину монокулярного параллакса, характеризующего движение сетчаточного изображения отдельных деталей объекта, и углом г, определяющим угол оглядывания объекта. Следует заметить, что на рис. 1.27 под понимается величина временнόго сдвига между началом движения наблюдателя

Рис. 1.27. Зависимости снижения эффективного контраста от угловых размеров деталей объекта в случае его оглядывания:

1 – = 0; 2 – = 1; 3 – = 2 с; 4 – = 3 с

при оглядывании и конкретным моментом рассматривания объекта. Из анализа графических зависимостей рис. 1.27 следует, что детали объектов, угловые размеры которых не превышают 5 , при оглядывании воспринимаются с уменьшенным контрастом по сравнению с условиями рассматривания без эффекта оглядывания.

С психофизиологической точки зрения эффект оглядывания имеет очень большое значение при наблюдении стереотелевизионных изображений, так как в этом случае двигательный аппарат глаз не влияет на восприятие стереоэффекта.

2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПАРАМЕТРАМ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ

2.1. Согласование качественных показателей воспроизводимых изображений с характеристиками зрения

При общей оценке качества изображения высокой четкости на выходе телевизионной или видеоаппаратуры применимы понятия физически точного, физиологически точного, психологически точного воспроизведения, введенные в 1947 г. Н.Д. Нюбергом для техники репродуцирования [25].

При физически точном воспроизведении яркость и цвет каждой точки рассматриваемого объекта должны быть одинаковы по яркости и цвету с соответствующими точками телевизионного изображения. В подавляющем большинстве случаев получить с помощью технических средств физически точное воспроизведение трудно, сложно и часто в этом нет необходимости. Физически точное воспроизведение оказывается избыточным, так как зрительный аппарат вполне довольствуется более грубой структурой изображения по сравнению с оригиналом.

При физиологически точном воспроизведении зрительный аппарат практически (в пределах допустимых искажений) не замечает разницы между наблюдаемым объектом и соответствующим телевизионным изображением, хотя яркость и цвет одноименных участков могут быть неодинаковыми.

При психологически точном воспроизведении яркость и цвет одноименных участков объекта и телевизионного изображения могут значительно различаться, но общее восприятие является схожим, при этом в сознании человека создается вполне определенное суждение о наблюдаемом объекте.

Физиологически точное воспроизведение, как правило, отвечает потребностям среднего статистического наблюдателя и обеспечивает экономическую и технические возможности реализации аппаратуры телевидения высокой четкости массового применения.

Физиологически и психологически точное воспроизведение лежит в основе согласования параметров телевизионного изображения высокой четкости с характеристиками зрительной системы человека.

В общем случае изображение ТВЧ характеризуется форматом и размерами, яркостью и контрастом, числом воспроизводимых градаций яркости, частотой мельканий, четкостью, зашумленностью, степенью координатных искажений, чистотой цвета, диапазоном воспроизводимых цветов. Эти параметры обеспечиваются техническими характеристиками телевизионной системы высокой четкости: числом строк разложения или количеством воспроизводимых элементов изображения, то есть пикселей, числом воспроизводимых кадров в секунду, полосой пропускания усилительных устройств или скоростью цифрового потока, обеспечиваемой трактом передачи системы ТВЧ, величиной отношения «сигнал/помеха», способом телевизионной развертки, типом используемого

воспроизводящего устройства. Рассмотрим более подробно связь между отдельными техническими характеристиками телевизионных систем высокой четкости и параметрами зрительного восприятия.

2.2. Формат и размеры телевизионных изображений

Вещательные телевизионные системы предусматривают наблюдение изображений в пределах угловых размеров поля зрения, обеспечивающего одновременную проекцию телевизионного изображения на сетчатке левого и правого глаза. Границы такого пространства (поля зрения) определяются особенностями оптической системы глаз. Например, угол ясного зрения по вертикали, соответствующий угловым размерам фовеа, составляет 12…15°. Исходя из условия восприятия телевизионного изображения в пределах зоны ясного видения выбирается формат кадра кф , то есть отношение ширины изображения b к его высоте h ( кф bh). Формат кадра является одним из основных параметров телевизионного изображения, от его значения зависит не только информационная, но и эстетическая полнота наблюдаемых изображений, а также другие, чисто технические, характеристики телевизионных систем. Первоначально в телевидении был принят формат изображения кф = 4:3 1,33, что примерно соответствует соотношению геометрических размеров желтого пятна (фовеа) на сетчатке глаза человека. Из геометрических соотношений оптимальное расстояние рассматривания А в этом случае устанавливается следующим образом:

А=0,5h/tg в ,

где в – угол наблюдения телевизионного изображения в вертикальном направлении. Фактически в =10…12°, а А 5h. При этом угол наблюдения телевизионного изображения по горизонтали г будет равным 14…16°. Таким образом, на практике непосредственные размеры устройств воспроизведения телевизионных изображений определяются условиями наблюдения. Однако с точки зрения особенностей восприятия визуальной информации формат кадра телевизионных изображений, равный 4:3, не оптимален [26].

Последующие психофизиологические исследования показали, что телезрители предпочитают формат телевизионного кадра с соотношением сторон 16:9, то есть кф 1,778. Причем, при достаточно больших размерах телевизионного экрана воспроизводимое изображение формата 16:9 становится более реалистичным, главная причина этого заключается в увеличении угла зрения в горизонтальном направлении, что ведет к росту объема воспринимаемой информации. Например, телевизионное изображение с форматом кадра 16:9 содержит на 33% больше визуальной информации в горизонтальном направлении по сравнению с изображением формата 4:3. При этом в восприятии участвуют периферические области сетчатки, которые уменьшают заметность границ изображений, повышают различимость отображаемых объектов, а также усиливают впечатление объемности и относительного пространственного расположения рассматриваемых деталей окружающего нас мира. Таким об-