Яркость
DP/P = const
Позднее, в 1858г., Густав Фехнер (1801–1887, немецкий физик и врач) проводил опыты по зрительному различению яркостей. Он установил, что в случае яркостей отношение DP/P постоянно в большом практически используемом диапазоне яркостей. Фехнер вывел математическую формулу зависимости изменения величины ощущения от изменения величины яркости.
DS = k DlgP
Так выглядит закон Вебера–Фехнера (k~100).
Эта формула имеет важное значение. Она, в частности, объясняет, почему надо пользоваться величинами оптических плотностей, а не соответствующими им величинами коэффициентов пропускания и отражения. Действительно, если построить шкалу яркостей, оптические плотности которой составляют равномерный ряд, то она будет восприниматься как равномерная шкала светлот.
Ранее рассматривалась разница двух яркостей при абстрагировании от их окружения, неявно предполагая, что разница между ними много меньше их значений. При рассмотрении реальных образов это не так — мы имеем некоторый диапазон яркостей и некоторый средний уровень яркости — и наше восприятие изменится.
Было установлено, что в натуральном объекте с максимальной яркостью 6000 нт, интервалом яркостей 2.3 (200:1) и уровнем адаптации глаза 1500 нт человеческий глаз может различить 100 уровней яркости. Эти показатели соответствуют ландшафту при среднем уровне освещения его дневным светом. В объекте с максимальной яркостью 40 нт, интервалом яркостей 1.6 (40:1) и уровнем адоптации 10 нт глаз может различить около 70 уровней яркости. Эти показатели соответствуют фотоотпечатку на бумаге выше упомянутого ландшафта и рассматриваемого при среднем искусственном освещении.
Способы, датчики и приборы, используемые для измерения яркости и их принципы работы
Для измерения яркости служит прибор яркомер. Яркомер предназначен для измерения яркости участков рабочего поля экрана. Размеры фотометрируемых участков в зависимости от формы должны быть следующих размеров: круглые — диаметр от не более 0,1 мм до не менее 20 мм, прямоугольные — ширина не более 0,05 мм, длина — от 2,0 до 5,0 мм. Пределы измерения — от не более 1,0 до не менее 200 кд/м2 (основной диапазон) с расширением верхнего предела измерения за счет калиброванного ослабителя света. Основная погрешность измерения должна составлять не более 10 %. Погрешность коррекции относительной спектральной чувствительности фотоприемника под относительную спектральную световую эффективность монохроматического излучения для дневного зрения — не более 10 %.
Перед проведением измерений должна быть обеспечена подготовка фотометрируемых участков и средств измерения в соответствии с их эксплуатационной документацией. Измерения проводят в нормальных климатических условиях по ГОСТ 21552, если другое не установлено нормативными документами (НД) на фотометрируемые участки. Измерения проводят не ранее чем через 20 мин после включения питания, если не прелус-мотрен иной режим технической документацией на изделие и программой испытаний. Измерения параметров изображения проводят в пяти участках экрана, если другое не установлено методами измерения конкретных параметров:
- в центре рабочего поля экрана, т.е. на пересечении его диагоналей;
- по диагоналям на расстоянии от углов рабочего поля, составляюшем 0,1 длины диагонали.
Измерение параметров изображения проводят как в затемненном помещении, так и при наличии искусственного внешнего освещения. Освещение экрана должно быть диффузным или угол падения света должен быть равен или более 45" относительно нормали к плоскости, касательной поверхности экрана в его центре. Яркость изображения L на экране, складывающуюся из двух составляющих: яркости излучения Lизл и отраженной яркости Lотp, обусловленной внешним освещением, рассчитывают по формуле:
L= Lизл+Lотр
Яркость изображения определяют непосредственным измерением яркости экрана с помощью яркомера, либо определяют раздельно яркость излучения и отраженную яркость. Измерение яркости излучения проводят в затемненном помещении при освещенности экрана, не превышающей 5 лк. Отраженную яркость измеряют при выключенном дисплее и диафрагме яркомера, перекрывающей более 1,0 % площади экрана. Допускается отраженную яркость Lотр рассчитывать по формуле:
Lотр=Е·Рд,
где Е — освещенность экрана, лк;
Рд — коэффициент диффузного отражения экрана.
Значение Е задают исходя из нормативных данных на фотометрируемые участки и методов испытания конкретных параметров, но не менее 250 лк. Значение Рд определяют по приложению стандарта. Допускается применять значение Рд, указанное в нормативных данных на фотометрируемые участки. При измерении яркости оптическую ось яркомера ориентируют параллельно нормали к плоскости, касательной поверхности экрана в его центре. Используемую диафрагму яркомера и расстояние фотометрирования устанавливают в методах измерения конкретных параметров. Измерение визуальных эргономических параметров проводят на специальных тест-изображениях, установленных в методах измерения конкретных параметров. Тест-изображения должны соответствовать наивысшему стандарту разложения из поддерживаемых фотометрируемых участков конкретного типа в соответствии с нормативными документами на них. Для измерения параметров изображения проводят начальную установку яркости фотометрируемых участков. Для этого воспроизводят тест-объект в виде светлого участка в центре экрана с размерами, превышающими размер одного знакоместа, и однородной яркостью, соответствующей нижнему уровню кодирования яркостью. Задают фиксированное значение освещенности в вертикальной плоскости экрана, но не менее 250 лк. При измерениях в затемненном помещении используют заданное значение освещенности для вычисления отраженной яркости L по формуле. При работе в условиях освещенного помещения заданную освещенность в вертикальной плоскости экрана создают от внешнего источника света. С помощью органов управления, расположенных в фотометрируемых участках, устанавливают яркость изображения тест-объекта L2 в центре экрана, равной или более 35 кд/м2. При этом растр на экране должен быть едва различим, а контрастность тест-объекта и фона с учетом отраженной яркости должна быть не менее 3:1. Для многоцветных фотометрируемых участков начальную установку яркости проводят в белом цвете, если другое не указано в нормативных документах на фотометрируемые участки. После начального установления яркости регулирование яркости органами управления, расположенными в фотометрируемом участке, не допускается. Изменение яркости при испытаниях проводят путем системного задания уровня кодирования яркостью.