Приборы и устройства для формирования видимого изображения: Учебное пособие, страница 5

Для описания цвета любого излучения используется введённая МКО трёхмерная диаграмма или цветовой треугольник (рис. 1.7).

Декартовы координаты изображённой на рис. 1.7 трёхмерной диаграммы введены из трёх идеализированных немонохроматических цветов, зависимость интенсивности которых от длины волны приведена на рис. 1.8. В качестве этих цветов приняты излучения с длинами волн 700 нм; 546,1 нм и 435,8 нм. Энергетические яркости цветов соотносятся, как 72,1:4:1, а световые потоки: 1:4,58:0,06 (683:3135:41 лм).

Кривая Y на рис. 1.8 нормализована относительно максимума при 550 нм и представляет собой интенсивность воспринимаемого монохроматического света постоянной мощности. Она является кривой спектральной чувствительности глаза человека. Количество различимых цветов зависит от многих факторов, условий наблюдения, состояния наблюдателя и т.д. Если учесть различие цветов по их яркости, то по некоторым сведениям наш глаз способен различать около 10 миллионов различных цветов, отличающихся друг от друга по трем параметрам: яркости, цветовому тону и насыщенности.

Лица с  нормальным цветовым зрением (трихроматы) имеют полноценное цветовое зрение только в пределах угла 10⁰  от центра глаза (центральной ямки) в направлении к носу. В зоне 10 ⁰- 30 ⁰ глаз различает только желтые и синие цвета (дихроматизм), а в зоне > 30 ⁰ цвета совсем не различаются.

В сторону виска в зоне обозрения до 35⁰ зрение является трихроматичным, а в зоне от 35⁰ до 50⁰ различаются только желтый и синий цвета. В зоне от 50⁰ до 30⁰  различается только синий цвет, а в зоне более 60⁰ цвета не различаются.

Способность глаза человека различать или обнаруживать близко расположенные друг к другу мелкие объекты сложным образом связана с яркостью, контрастом, цветом и длительностью воздействия. При рассматривании предметов малых размеров (если поле зрения составляет 10 - 25 угловых минут) все различимые спектральные цвета могут быть реализованы двумя цветами: красным и синим.

Чувствительность к изменениям насыщенности жёлтого цвета в 6 раз меньше, чем синего и красного.

Если цвет генерируется монохроматическим источником, его цветовые координаты рассчитываются по уравнениям:

,   ,       .              (1.6)

При этом кривые для X, Y, Z выбраны так, что расчётные значения суммы (x + y + z) всегда равны единице.

Если цвет генерируется немонохроматическим источником, то три взаимосвязанные значения X, Y, Z находят путем интегрирования:

;  ;  ,                           (1.7)

где - полный спектральный поток излучения источника.

В то же время возможности зрения значительно превосходят тот объем информации, который обеспечивают современные устройства отображения. Глаз человека способен воспринять 10¹⁰ пикселей объемного изображения, тогда как современные УОИ дают всего лишь около 10³ пикселей.

1.4. Структура устройств отображения информации

Процесс формирования информационной модели в УОИ сопровождается преобразованием кодов. Так, для отображения времени в цифровых часах двоично-десятичный код, занесенный в счетчик временных интервалов, преобразуется в десятичные цифры, показывающие время на циферблате часов. Обобщенная структурная схема УОИ приведена на рис. 1.9.

От источника информации ИИ информация поступает в УОИ через устройства интерфейса УИ по параллельным или последовательным каналам. Источником информации могут быть информационно-измерительные устройства, клавиатура ввода буквенно-цифровой информации, ЭВМ, устройства формирования фото-кино- и телевизионных изображений и др. В системах с ЭВМ возможен двусторонний обмен информацией: как от ЭВМ к УОИ, так и наоборот. Это позволяет организовать диалоговый режим работы, при котором оператор с помощью специальных устройств редактирует информацию, выведенную на экран с ЭВМ, а затем вновь вводит ее в ЭВМ. Такой режим широко используется в системах автоматического проектирования и в системах автоматизации научных исследований.

С помощью УИ осуществляется механическое, электрическое и алгоритмическое согласование между собой выходных цепей ИИ и входных цепей УОИ. В УИ входит совокупность линий связи, устройства согласования сигналов по уровню и мощности, а также устройства формирования управляющих сигналов, обеспечивающих заданный алгоритм обмена информацией. Стандартный интерфейс включает в себя аппаратную часть и программное обеспечение, определяющее алгоритм обмена информацией.

Такой интерфейс позволяет унифицировать узлы информационных систем, что обеспечивает взаимозаменяемость отдельных устройств и наращиваемость системы. 

Буферное запоминающее устройство (БЗУ) служит для промежуточного хранения информации, получаемой от ИИ, что позволяет согласовать работу УОИ и ИИ по скорости, а также организовать режим регенерации изображения без обращения к источнику информации. Информационная модель в БЗУ хранится в виде совокупности кодов отдельных элементов модели. Эти элементы расположены в памяти в той последовательности, в которой они должны располагаться на информационном поле. Например, при формировании текстовой ИМ в БЗУ заносятся стандартные коды букв в последовательности, определяемой текстом.

Преобразователь кодов информационной модели (ПКИМ) осуществляет преобразование кодов элементов ИМ, заданных алфавитом ИИ, в код определяемый алфавитом индикатора. Так, в цифровых часах при использовании 7-сегментных индикаторов ПКИМ преобразует четырехразрядный двоично-десятичный код в семиразрядный. При использовании газоразрядных индикаторов с профилированными катодами цифра формируется методом знакомоделирования. В этом случае ПКИМ выполняет функцию дешифратора 4 на 10 (4 входа на 10 выходов).

Устройство адресации (УА) задает положение (адрес) элемента ИМ на информационном поле.

Индикатор (ИНД) является прибором, осуществляющим непосредственное преобразование электрических сигналов в видимое изображение. Вместе с устройством управления индикатор образует блок индикации, называемый видеомонитором или просто монитором.