Сравнение шумовых характеристик зрительных, телевизионных систем и фотографической пленки

Описание

↑ Постановка проблемы

Телевизионная система по существу представляет собой суррогат человеческого глаза. Телевизионная камера, ведущая передачу из студии или с места события, должна «видеть» то, что видели бы мы, если бы находились там, в качестве зрителей. Сознательно или бессознательно мы судим о качестве передаваемой картины, сравнивая ее с тем, что воспринимала бы наша собственная зрительная система, если бы мы были рядом с камерой. Это утверждение имеет особый смысл для тех ситуаций, когда камера ведет передачу в условиях слабой освещенности и передаваемая информация ограничена количеством падающего света. При этом шумы снижают качество телевизионного изображения, подобно тому, как это было бы в том случае, если бы мы воспринимали исходную картину собственной зрительной системой.

Разница заключается в том, что телевизионное изображение обладает большей яркостью, поэтому шумы в нем легко различимы, тогда как коэффициент усиления нашей зрительной системой автоматически устанавливается таким образом, что шумы оказываются едва заметными.

Наше суждение о том, обладает или не обладает телевизионное изображение (или фильм) высоким уровнем шума, зависит от соотношения между отношением сигнал/шум для самой картины на экране и аналогичным отношением, характерным для нашего зрительного образа этой картины.

Однако, пользуясь обычными методами измерения шумов телевизионных изображений, нелегко провести сравнение названных двух величин отношения сигнал/шум. В основе этих методов лежит анализ процесса развертки, с помощью которого создается телевизионное изображение. Следовательно, интересующее нас отношение сигнал/шум вычисляется для полосы пропускания телевизионного усилителя и поэтому не всегда пригодно для сравнения с аналогичным отношением для зрительного восприятия.

В данной главе мы проведем сравнение отношений сигнал/шум, характерных для телевизионной системы и фотографической пленки, с отношением сигнал/шум, соответствующим зрительной системе; при этом мы постараемся пользоваться достаточно четкой терминологией, чтобы избежать неоднозначности, часто имеющей место в литературе.

↑ Корректный метод определения отношения сигнал/шум в телевизионном изображении

Корректное сравнение телевизионного изображения со зрительным образом подразумевает вычисление отношения сигнал/шум для определенной элементарной площадки экрана телевизора и для изображения той же площадки на сетчатке. Далее, отношение сигнал/шум в обоих случаях должно рассчитываться для времени экспозиции ОД—0,2 с, соответствующего зрительному процессу. Например, обычно отношение сигнал/шум телевизионной системы определяется для полосы пропускания усилителя, составляющей около 5 МГц. Эта величина относится к наименьшему элементу изображения, составляющему примерно 1/500 величины всего изображения, и к длительности одного кадра, то есть 1/30 с. Определенное таким образом отношение сигнал/шум можно пересчитать для площадей, больших площади наименьшего элемента изображения, умножив его на отношение диаметров, и для времени экспозиции 0,2 с, умножая на величину [(2/10)/(1/30)]^? = 2,5. И если нам кажется, что отдельные кадры телевизионного изображения или фильма содержат значительно больше шумов, чем фильм в целом, то это объясняется именно этим последним множителем. Обычно глаз одновременно воспринимает (как бы интегрирует) примерно шесть кадров телевизионного изображения, добиваясь тем самым соответствующего улучшения отношения сигнал/шум.

Довольно обычным примером неправильного использования понятия «отношение сигнал/шум» может служить замечание о том, что один из больших черных дисков на рис. 6, в является видимым в условиях, когда отношение сигнал/шум для телевизионной системы много меньше 1. Это значение относится к наименьшим элементам картины размером примерно 1/500 ее общей величины, которые безусловно лежат ниже порога видимости. Видимые части тестовой картины имеют отношение сигнал/шум, равное 5 и выше. В частности, Морган приводит пример видимости определенных полос в условиях, когда отношение сигнал/шум для телевизионной системы составляет всего лишь 0,1. В примере, приведенном Морганом, отношение сигнал/шум характеризовало обычный элемент картины, диаметр которого составлял примерно 1/500 часть ее полного размера. С другой стороны, наблюдатель рассматривал систему полос и имел возможность зрительно интегрировать элементы изображения не только вдоль полосы, но также и по не-скольким полосам. Поэтому отношение сигнал/шум для воспринимаемого наблюдателем изображения более чем в 10 раз превышало аналогичное отношение для отдельного элемента изображения. Следовательно, наблюдатель воспринимал картину, для которой отношение сигнал/шум значительно больше, а не меньше 1.

Подобную же ошибку обычно совершают, когда при определении разрешающей способности телевизионной системы (или фотографической пленки) основываются на видимости картины, представляющей собой систему параллельных светлых и темных полос равной ширины. Тот факт, что система полос с шириной отдельной полосы, например, 0,1 мм является видимой, не означает, что отдельный элемент со стороной размером 0,1 мм будет видимым.

Отдельный элемент зрительно меньше, чем система полос, и обладает меньшим отношением сигнал/шум. В условиях, при которых соответствующая система полос едва различима, он оказывается совершенно неразличимым.

Использование системы полос для определения условий видимости мелких деталей приводит к неправильным результатам не только по вышеуказанным причинам, но также и потому, что система полос обычно обладает контрастом 100%. Как показано в гл. 1, для того чтобы быть едва различимым, элемент с контрастом 50% должен по линейным размерам вдвое превышать элемент с контрастом 100%, а эле-мент с контрастом 10% должен быть в 10 раз больше последнего. По этим причинам обычно практикуемое использование системы полос для определения разрешающей способности ограниченной шумами системы приводит к существенному преувеличению различимости мелких деталей со слабым контрастом. Корректная тестовая картина, которую следует применять при подобных оценках, показана на рис. 5. Она составлена из однотипных тестовых элементов различных размеров и контрастов. Именно такого типа тестовая картина позволяет сделать заключение о том, что отношения сигнал/шум, соответствующие порогу различимости, должны лежать в пределах от 3 до 5.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

К каким значительным ошибкам может привести использование высококонтрастных картин полос для определения разрешающей способности системы, мы уже показали на примере ранней стадии развития телевидения. Согласно оценкам, полученным тогда на основании анализа картины полос, для передачи фильмов по телевидению требовались телевизионные каналы шириной 80 МГц. Эти оценки следует сопоставить с известным обстоятельством, что качество изображения при передаче фильмов по используемым сейчас телевизионным каналам шириной 5 МГц часто оказывается хуже, чем при передаче сцен из студии. Это означает, что качество передаваемого изображения ограничено параметрами пленки, а не свойствами телевизионной системы.

↑ Сравнение методов ослабления шума

Какими методами можно избавиться от шума, присутствующего в телевизионном изображении, и какова их сравнительная эффективность?

Простейший способ уменьшения шумов телевизионного усилителя заключается в уменьшении его полосы пропускания. Это, разумеется, приводит к снижению способности системы различать мелкие детали картины. Видимость шумов также уменьшается, если мы отойдем от экрана телевизора, но при этом мы теряем в восприятии деталей, так как мелкие детали становятся зрительно неразличимыми. Третий метод— он менее известен — состоит в введении между зрителем и экраном нейтрального фильтра, в результате чего разрешающая способность и контрастная дискриминация глаза уменьшается. Дальше мы покажем, что это наиболее эффективный способ устранения шумов.

Существует и четвертый метод, который, однако, влечет за собой изменение содержания самого изображения и потому относится к иной категории, чем три названных выше метода. Этот метод заключается во введении в картину высококонтрастных деталей. Ниже мы специально обсудим смысл этой процедуры.

Из трех методов ослабления шума уменьшение полосы пропускания наименее эффективно; увеличение расстояния от зрителя до экрана приводит к потере части информации, содержащейся в картине, и, наконец, применение нейтрального фильтра является наиболее эффективным в том отношении, что информация при этом не теряется, а картина приобретает большую реальность и объемность.?

Для того чтобы пояснить эти утверждения, сравним отношения сигнал/шум для элементов различного размера на телевизионном изображении с отношениями сигнал/шум для этих элементов, отображенных на сетчатке глаза. На рис. 35, а показаны соответствующие отношения сигнал/шум в условиях, когда зритель считает, что картина содержит много шумов.

При данном уровне яркости картины отношение сигнал/шум на сетчатке выше, чем таковое для электрического сигнала.

Отношение сигнал/шум для картины на экране телевизора возрастает пропорционально линейным размерам рассматриваемого элемента. Обратимся теперь к изображению этой картины на сетчатке глаза и подсчитаем, например, число фотонов, падающих за время экспозиции глаза на элемент сетчатки, соответствующий данному элементу на картине. При расчете отношения сигнал/шум для изображения на сетчатке возьмем некоторую часть фотонов, скажем 5%' (в соответствии с квантовой эффективностью глаза). Тогда сигнал представляет собой само это число, шум есть корень квадратный из этого числа, отношение сигнал/шум есть корень квадратный из этого числа, то есть корень квадратный из числа используемых фотонов. Приведенная на рис. 35 кривая отношения сигнал/шум для изображения на сетчатке построена именно таким образом. Кривая для глаза обрывается при малых размерах элемента в соответствии с пределом разрешающей способности глаза, определяемым конечным размером палочек и колбочек. При больших отношениях сигнал/шум (порядка нескольких сотен) ее обрыв обусловлен так называемым пределом Вебера—-Фехнера для изображения с контрастом около 2%. Это означает, что различимость меньших контрастов на больших площадях определяется не шумами, а теми абсолютными ограничениями, которые обусловливают существование предела Вебера — Фехнера.

Поскольку кривая глаза идет выше кривой для телевизионного изображения^ то глаз легко замечает шумы в телевизионном изображении. В этом смысле он обладает более тонкой дискриминацией, чем шумовая текстура изображения.

Полный шум телевизионного изображения определяется площадью, ограниченной кривой. Конкретный вид зависимости не существен, она получается при обычной процедуре интегрирования мощности шума по конечной ширине полосы. Существенно то, что мы можем добиться значительного ослабления полного шума, уменьшив ширину полосы пропускания усилителя. Это иллюстрируется на рис. 35, б, где «срезаны» (то есть не передаются) мелкие детали картины. Из рис. 35,б ясно, что хотя полная мощность шума в телевизионном канале значительно уменьшена, тем не менее шумы изображения остаются. Это означает, что глаз по-прежнему может видеть шум в тех частях картины, которые содержат крупные детали и которые «подверглись операции» сужения полосы пропускания. Теперь шумы проявляются уже не как мелкозернистая, а как крупнозернистая структура, но их видимость сохраняется.

На основании рис. 35 можно заключить, что сужение полосы пропускания не приводит к желаемому результату. Оно уменьшает количество информации, содержащейся в изображении, не меняя зашумленности оставшегося изображения. Необходимо, однако, внести некоторое уточнение. Если первоначально полоса пропускания усилителя много шире, чем это требуется для передачи деталей картины, то дополнительный высокочастотный шум уменьшал контраст в более темных частях изображения. Черное становилось уже не черным, а флуктуирующим оттенком серого. В этих условиях сужение полосы пропускания приводит к улучшению качества изображения. Усилители, полоса пропускания которых может селективно сужаться при малых освещенностях, позволяют реализовать это преимущество без ухудшения качества изображения при высоких освещенностях. Наши замечания справедливы в том случае, когда шум создается, например, первым каскадом телевизионного усилителя. Однако они не относятся к шуму, который несет световой сигнал, или, если говорить о фотографической пленке, к шуму, который стремится к нулю при приближении к нулю величины светового сигнала. При регистрации информации с помощью фотопленки эквивалентная полоса пропускания значительно превосходит полосу пропускания при просмотре этой пленки. Если зритель в состоянии разрешить лишь те элементы, линейный размер которых не менее 10 мкм, и если бы линзы, фокусирующие изображение на пленку, давали разрешение в 1 мкм, то полоса пропускания при регистрации была бы в 100 раз шире полосы при просмотре. Такое различие не создает каких-либо проблем, поскольку шум близок к нулю в темных частях пленки, благодаря чему сохраняется четко определенный уровень черного.

Присутствие так называемой фотографической вуали с плотностью порядка 0,02 вызывает небольшое отклонение от идеальной картины. Вуаль дает тот же эффект, который наблюдался бы в идеальной пленке, если бы она по той или иной причине подвергалась воздействию слабого рассеянного света с интенсивностью в несколько процентов от интенсивности света, создающего изображение. Шум, обусловленный рассеянным светом, не позволяет достигнуть максимального уровня черного.

На рис. 36 показано, как влияет увеличение расстояния от зрителя до экрана на видимость шума.

Увеличение этого расстояния (рис. 36,6) просто вводит масштабный фактор, который сдвигает всю кривую вправо. Это означает, что данной площади сетчатки теперь соответствует большая площадь картины.

Увеличение расстояния дает двоякий эффект. Часть информации, содержащейся в картине, теряется, поскольку кривая «глаз» не захватывает область, соответствующую самым мелким деталям картины. Остальное, то есть то, что глаз может видеть, теперь уже воспринимается без шумов, поскольку кривая «глаз^ проходит ниже кривой «картина». Дискриминация глазом малых шумовых флуктуаций яркости недостаточна для того, чтобы заметить их.

Рис. 37 иллюстрирует эффект введения нейтрального оптического фильтра между зрителем и телевизионным экраном.

На этот раз из-за масштабного фактора вся кривая «глаз» сместилась вниз по вертикали (рис. 37,6) по сравнению с ее исходным положением (рис. 37, а) и оказалась ниже кривой телевизионного изображения. Эффект нейтрального фильтра заключается просто в уменьшении отношения сигнал/шум на сетчатке за счет уменьшения числа падающих на нее фотонов. Отметим, что на Этот раз все детали картины сохраняются. Происходит только фильтрация шума, причем она в равной мере затрагивает и крупные, и мелкие детали картины. Вместо того чтобы пользоваться нейтральным фильтром, наблюдатель может просто прищурить глаза или рассматривать картину сквозь пальцы, что уменьшает количество света, попадающего на сетчатку. В любом случае происходящее превращение картины, искаженной шумами, в картину, свободную от шумов, поразительно.

Создается даже впечатление, что возросло количество информации, содержащейся в картине. Однако реально увеличение информации является эффектом второго порядка. Это впечатление в основном психологическое и связано с тем, что перед введением нейтрального фильтра картина на экране телевизора была явно искажена шумами и ее качество казалось хуже, чем качество зрительных образов реальных объектов, находящихся в комнате.

После введения нейтрального фильтра телевизионное изображение воспринимается свободным от шумов, то есть на том же качественном уровне, что и реальные объекты. Глаз (или мозг) «не знает», что это равенство по качеству достигнуто за счет ухудшения качества зрительных образов реальных объектов (путем уменьшения дискриминации глаза), а не за счет улучшения качества телевизионного изображения.

Еще один положительный эффект применения нейтрального фильтра заключается в кажущемся усилении контраста картины, рассматриваемой при меньших интенсивностях света. Логарифмическая зависимость интенсивности ощущения от интенсивности света приводит к более высокому коэффициенту контрастности при малых освещенностях. Общеизвестно, что белый дом на фоне ландшафта в сумерках кажется более контрастным, чем в полдень.

Наконец, полное устранение всех следов шума создает весьма тонкий, но вполне реальный эффект, влияющий на восприятие изображения как трехмерного. Ощущение трехмерности основано главным образом на опыте, а не на стереоэффекте, обусловленном тем, что мы видим предметы двумя глазами. Если бы это было иначе, то, закрыв один глаз, мы должны были бы, например, вместо образа реальной комнаты увидеть ее двумерное изображение на холсте. Изображения на сетчатке, как реальных трехмерных объектов, так и фотографических картин только двумерны. Однако глаз склонен воспринимать каждое изображение как трехмерное, если только в последнем не скрыт некий «ключ», который вынуждает глаз заключить, что перед ним двумерный холст, фотография и т. п. Одним из таких «ключей» является, например, рама холста или кайма журнальной иллюстрации. Если смотреть на ту же картину через трубку, которая заслоняет эту кайму, то часто возникает поразительное ощущение объемности картины. Аналогично, если ткань холста или текстура бумаги очень заметны, то глаз получает «ключ», указывающий, что картина двумерна. В этом смысле шум телевизионного изображения подобен текстуре бумаги. Его присутствие служит «ключом», указывающим, что картина двумерна. Его устранение открывает возможность более естественной трехмерной интерпретации изображения.

↑ Влияние высокого контраста на видимость шума

На ранних этапах развития кино качество фильмов заметно искажалось шумами — они выглядели зернистыми. Как показал опыт, эту зернистость можно было значительно уменьшать, если избегать введения в кадр больших однородно освещенных площадей. Картина, «разбитая» чередованием ярких и темных областей, почти как на шахматной доске, казалась значительно меньше искаженной шумами, чем, например, изображение большой серой стены или большого участка неба.

Это связано с тем, что восприятию глаза присущи «выбросы» на границах между черным и белым. На этих границах черные участки кажутся «чернее черного», а белые — «белее белого». Установлено, что это явление в значительной степени связано с тормозящим механизмом, действующим в сетчатке, вследствие чего зрительное восприятие областей, непосредственно примыкающих к границе белого, сильно подавлено. Вторым источником таких выбросов можно считать комбинацию небольших колебательных движений глаза и действия механизма переменного усиления. Например, когда мы смотрим на границу белого и черного, зрительный коэффициент усиления сетчатки ослабляется в области, соответствующей восприятию белого, и возрастает — в области черного. Если затем глаз слегка «сместить», так что изображение белого попадает на ту часть сетчатки, которая перед этим не была освещена, то зрительное ощущение возрастает. Аналогично смещение глаза в другую сторону приводит к ощущению «чернее черного» на темной стороне границы. Известным примером таких, выбросов служит то, что график зрительного восприятия фотографического ступенчатого клина напоминает скорее зубья пилы, нежели лестницу.

Сильные выбросы на резких границах приводят к ослаблению способности глаза замечать небольшие различия в яркости вблизи границы. Следовательно, видимость шума значительно ослабляется. Поразительный пример такого эффекта можно получить, если вначале смотреть на искаженную шумами телевизионную развертку издали, а затем подойти к ней вплотную. Если линии развертки очень резкие, так что между ними имеются темные промежутки, то шум исчезает, если смотреть на линии с малого расстояния, на котором они ясно различимы. Удивительно, что опыт здесь противоречит интуиции: тонкая текстура (а именно шум), видимая с больших расстояний, исчезает, если наблюдать ее вблизи.

↑ Шум в темных участках изображения

Как для зрительных образов, так и для изображений на фотопленке шум стремится к нулю при приближении к нулю величины сигнала. Именно так и должно быть в случае картины, ограниченной фотонным шумом. Таким же свойством должны обладать те передающие трубки, в которых благодаря тому или иному типу усиления изображения флуктуации в распределении запасенных на мишени зарядов превышают шум считывающего пучка и телевизионного усилителя. Подобными характеристиками обладает изокон, у которого шум в темных участках изображения примерно в 3 раза меньше, чем в светлых. В видиконе и суперортиконе уровень шума примерно одинаков в тех и других участках. В видиконе такой постоянный шум создается усилителем, в суперортиконе'это сравнительно постоянный дробовой шум считывающего пучка.

Наличие постоянного шума приводит к значительному снижению чувствительности, разумеется, в зависимости от содержания картины. Если основное содержание изображения заключено в светлых частях, то заметной потери чувствительности не происходит.

Если же наиболее важными с точки зрения содержания являются темные части, то интенсивность падающего света следует увеличить для того, чтобы достичь того же значения отношения сигнал/шум, как и в устройствах, где шум стремится к нулю при малых интенсивностях света. Следовательно, хотя наличие фиксированного шума, в самом деле, влияет на чувствительность, характеризовать его величину каким-либо определенным числом не имеет смысла.

↑ Зависимость шума от яркости воспроизводимых картин

Мы уже говорили о весьма эффективном методе ослабления шума — введении нейтрального фильтра между зрителем и изображением на телевизионном экране. Осуществление противоположной операции существенно повлияло на уровень требований, предъявляемых зрителем к качеству изображения.

В ходе развития кинематографии и по мере усовершенствования технологии изготовления источников света происходило постоянное увеличение яркости изображения на экране: она возросла от нескольких миллиламберт до 20 мламб. Увеличение яркости привело к необходимости соответственного улучшения качества пленки. При больших освещенностях отношение сигнал/шум для изображения на сетчатке увеличивалось до такой степени, что шум, или зернистость пленки, становился легко различимым. Приходилось пользоваться более мелкозернистыми пленками, что влекло за собой увеличение освещенности, или экспозиции, при съемках в киностудии.

Если бы световой поток, падающий в кинокамеру от какого-либо элемента сцены, был равен световому потоку, попадающему от того же элемента в глаз зрителя, и если бы квантовые эффективности пленки и сетчатки были одинаковыми, то зритель в кинотеатре видел бы изображение, свободное от шумов. Далее, если бы диаметры зрачка зрителя и объектива кинокамеры были одинаковыми, а расстояние от кинокамеры до объекта равнялось бы расстоянию от зрителя до экрана, то в этих условиях яркость экрана не отличалась бы от яркости исходной сцены. Прет большей яркости экрана изображение было бы искажено шумами. На самом деле яркость объектов при съемках в киностудиях примерно в 10 или более раз превышает яркость экрана в кинотеатре. Это различие в яркости частично обусловлено тем, что у глаза квантовая эффективность в несколько раз выше, чем у фотографической пленки. Существует и другое важное обстоятельство, объясняющее это различие: кинокамере требуется большая глубина резкости по сравнению с человеческим глазом. Человеческий глаз не обладает особенно большой глубиной резкости. Глаз компенсирует этот недостаток тем, что по мере переключения нашего внимания он быстро фокусируется на дальние или ближние объекты. В результате нам кажется, что мы располагаем большой глубиной резкости, поскольку все, на что мы смотрим (или обращаем внимание), находится в фокусе. Поскольку кинооператор не может знать, какая часть сцены привлечет наше внимание, он должен снимать так, чтобы все части изображения были одновременно в фокусе и «пре-доставлялись по требованию». Это вынуждает использовать аппаратуру с большой глубиной резкости и влечет за собой увеличение яркости сцены в киностудии по сравнению с яркостью экрана в кинотеатре.

Яркость телевизионных экранов обычно в несколько раз больше яркости экранов в кинотеатрах, поэтому, для того чтобы изображение на нем не искажалось шумами, оно должно быть более высококачественным. Это требование находит, например, отражение в сравнительной величине отношения сигнал/шум при больших освещенностях для изображения на экране современного телевизора (при передаче из студии) и для изображения на 35-миллиметровой пленке (марки «Plus Х»_); в обоих случаях это отношение вычислялось для элемента изображения, размер которого составляет 1/500 размера кадра. В телевидении это отношение обычно равно 200, для пленки «PlusX» оно близко к 80. Поэтому можно ожидать, что фильмы, которые на киноэкране свободны от шумов, будут заметно искажены шумами при демонстрации по телевидению.

Следует заметить, что утверждение о том, что качество телевизионного изображения при передаче из студии должно быть выше, чем качество кинофильмов, почти всегда воспринимается с недоверием, и при этом кинофильм сравнивают с изображениями на экране домашнего телевизора. По ряду причин такие изображения оказываются существенно худшего качества, чем это можно достигнуть с помощью современной 500-строчной телевизионной системы. Более того, подобное мнение высказывается зрителем, который, наблюдая четырехкратно усиленное по яркости телевизионное изображение, судит о нем более критически, чем о кинофильме.

Как свидетельствуют рис. 38 и 39, качество изображения, передаваемого с помощью телевизионной системы с высоким разрешением, значительно превышает качество обычных фильмов, снятых на 35-миллиметро¬вой пленке.

Оригиналом приведенных на рисунках изображений послужил фотографический снимок размером примерно 23X23 см. На рис. 38 показано изображение на экране кинескопа этого снимка, переданного с помощью 1800-строчной телевизионной системы.

Разрешение деталей на рис. 38 все еще ограничено 1800 строками развертки. Для того чтобы продемонстрировать, что передающая трубка типа видикона способна обеспечить более высокое разрешение, система сканирования передающей трубки была изменена так, что при этом воспроизводилась только небольшая часть рис. 38.

Полученное в результате изображение, показанное на рис. 39, подтверждает, что передающая трубка обладает разрешающей способностью 10000 строк.

Эти изображения были переданы и сфотографированы О. Г. Шейдом с помощью разработанной им системы. Соответствующие подробности читатель может найти в его публикации.

Другой аспект зависимости шумовых искажений от яркости воспроизводимой картины состоит в том, что телевизионная система часто оказывается в роли усилителя света. Она может передавать изображения в сумерках при освещенности порядка нескольких миллиламберт, а воспроизводятся они на телевизионном экране при яркостях примерно 80 мламб. Во избежание шумовых искажений изображения чувствительность телевизионной передающей трубки должна превосходить чувствительность человеческого глаза во столько же раз, во сколько яркость экрана телевизора превышает яркость передаваемой сцены. В качестве альтернативы при недостаточной чувствительности камеры, чтобы увеличить количество используемого света, можно увеличить ее диафрагму. Однако в этом случае глубина резкости уменьшается по сравнению с той ее величиной, которой располагал бы зритель, непосредственно наблюдая данную сцену.

Современные любительские кинокамеры, в которых используется цветная 8-миллиметровая пленка и которые позволяют проводить съемку в помещении без дополнительной подсветки, свидетельствуют о том, что в этом направлении достигнут значительный прогресс.

Корректное сравнение отношений сигнал/шум для телевизионных камер, фотографической пленки и зрительной системы человека должно проводиться при одинаковых временах экспозиции и для эквивалентных площадей элементов изображения. Отношение сигнал/шум для данного изображения в общем пропорционально площади элемента изображения.

Ограниченная шумами разрешающая способность системы пропорциональна контрасту тестовой картины.

Разрешающая способность, соответствующая контрасту 10%, составляет лишь 1/10 разрешающей способности для контраста, равного 100%.

Тестовая картина, состоящая из изолированных дисков различных размеров и контрастов, позволяет правильнее определить разрешающую способность, чем обычная картина, состоящая из высококонтрастных полос.

Увеличение яркости изображения требует повышения отношения сигнал/шум, и, напротив, наиболее эффективным методом снижения шумов служит нейтральный фильтр, установленный перед глазом зрителя.

-------

Статья из книги: Зрение человека и электронное зрение А.Роуз 1977
.