Зрение человека и электронное зрение | Роуз А.
Автор: Роуз А.
Год: 1977
Издательство: Мир
Формат: DjVu
Качество: Сканированные страницы
Количество страниц: 219
Содержание статьи:
Описание
Книга известного американского ученого, одного из основателей современных телевизионных систем проф. А. Роуза посвящена вопросам восприятия и регистрации изображения.
В наши дни, когда границы зрительного восприятия человека значительно расширились благодаря фотографии, кино и телевидению, сопоставление свойств глаза человека, фотографических и «видящих» электронно-оптических систем особенно важно и актуально.
Книга предназначена для широкого круга инженерно-технических и научных работников, интересующихся проблемами разработки и усовершенствования систем отображения оптической информации.
↑ От редактора перевода
Предлагаемая советскому читателю книга проф. Альберта Роуза «Зрение человека и электронное зрение» охватывает чрезвычайно широкий круг проблем, связанных с системами отображения оптической информации,—от зрительной системы человека, достигшей поразительного совершенства в ходе естественной эволюции, до многообразных фотографических, фотоэлектрических и электронных методов преобразования и усиления световых сигналов. Не заменив зрения, электронные системы позволили существенно расширить возможности восприятия, преобразования и хранения оптических изображений в разных областях спектра.
Лишь немногим ученым свойствен столь широкий, и в то же время компетентный, подход к этим крайне актуальным проблемам. В отечественной научной литературе рассматриваемые вопросы в общем, принципиальном плане были затронуты в книгах акад. С. И. Вавилова «Глаз и Солнце» и «Микроструктура света» однако в то время, когда писались эти книги, возможности «электронного зрения» лишь в очень малой степени были освоены человечеством.
Характер изложения материала, избранный Альбертом Роузом в настоящей книге, определяет ее жанр: это научно-популярная книга, предназначенная для ученых и инженеров, работающих в различных отраслях науки и техники. Действительно, в данной работе автор, известный советским специалистам по монографии «Основы теории фотопроводимости» и многочисленным оригинальным работам и изобретениям, при рассмотрении крайне сложных вопросов (в первую очередь, пределов обнаружимости оптических изображений, обусловленных квантовой природой света) стремился достигнуть максимальной простоты и наглядности и ограничивался простыми математическими описаниями и моделями, в известной мере жертвуя при этом строгостью изложения. Как нам кажется, ему удалось достигнуть основной цели: книга доступна достаточно широкому кругу читателей. Вместе с тем иногда она заставляет задуматься не только читателя, впервые знакомящегося с рассматриваемыми в ней проблемами, но и опытного специалиста.
Альберт Роуз, ведущий специалист исследовательского центра RCA (Американская радиокорпорация),— один из основоположников техники современного телевидения. В своей книге он использовал не только огромный личный опыт, но и опыт своих коллег, прошедших путь от создания примитивных устройств до современного «электронного глаза», воспринимающего изображение при попадании в объектив чрезвычайно слабых потоков фотонов.
Сравнительно малый объем книги и широкий спектр затронутых автором проблем обусловили предельно сжатое изложение многих (особенно технических) вопросов. Предлагаемый автором список литературы поможет читателю найти более подробные сведения по интересующим его частным темам.
В. Вавилов
↑ От автора
Содержание этой книги определяется тем, что ее автор на протяжении многих лет занимался разработкой ряда телевизионных передающих трубок: ортикона, суперортикона, видикона и их модификаций, которые служили «глазами» телевизионных систем, начиная с их первого появления в 1939 г. В ходе работы естественно возник интерес к зрительной системе человека и фотографическому процессу на основе галогенидов серебра.
Задача телевизионной системы, так же как зрительной и фотографической систем, состоит в том, чтобы извлечь максимальное количество информации из ограниченного количества света.
Как человеческий глаз, так и фотографическая пленка достигли высокого уровня совершенства, и первые варианты телевизионных передающих трубок значительно уступали им по своим характеристикам.
Каждая попытка улучшить и усложнить телевизионную камеру лишь подчеркивала уникальное устройство человеческого глаза. Несмотря на радикальные достижения в увеличении чувствительности передающих трубок, они не могли работать при низких уровнях освещенности, доступных глазу. Лишь недавно телевизионные передающие трубки сравнялись (и даже несколько превзошли) по своим характеристикам с человеческим глазом в условиях слабой освещенности.
В процессе разработки телевизионных передающих трубок стало совершенно ясно, что конечной целью любой зрительной системы — биологической, химической или электронной — является детектирование, или счет, отдельных фотонов. Конечное количество света означает конечное число фотонов, а значит, и конечное количество информации.
Полную информацию, содержащуюся в световом пучке, мы можем извлечь, лишь считая каждый фотон. Эти элементарные положения определяют основной подход к подаче материала в данной книге.
Главные аспекты проблемы счета фотонов, облеченные в форму вопросов, сводятся к следующему:
- какова информация, содержащаяся в конечном числе фотонов?
- Сколь близко биологические, химические и электронные системы подошли к основной цели— счету фотонов?
- И наконец, какие физические явления лежат в основе процесса счета фотонов в электронных системах?
Наше внимание будет сосредоточено преимущественно на чувствительности нескольких систем, измеренной по абсолютной шкале. Последняя определяется как отношение информации, пропущенной данной «зрительной» системой, к информации, содержащейся в световом потоке, попадающем в систему.
Настоящая книга никоим образом не ставит своей задачей дать исчерпывающий анализ состояния дел в области исследования зрительной системы человека и различных электронных устройств; исключение составляет проблема достижения абсолютного предела чувствительности. Широкий круг вопросов, в частности цветовое зрение, структура и биохимия сетчатки и т. д., затронут нами лишь вскользь. Существует обширная литература по конструированию, изготовлению и характеристикам конкретных электронных систем; мы будем ссылаться на нее в той мере, в какой это требуется для раскрытия основной темы книги.
Обычно литература, касающаяся человеческого зрения, фотографии и телевидения, публикуется в самых различных журналах. Мы надеемся, что рассмотрение столь разнообразных проблем в рамках одной книги будет способствовать взаимному обогащению людей, работающих в различных областях знания.
Вот почему мы стремились дать элементарное физическое толкование ряду вопросов, которые прежде из-за весьма формального и строгого рассмотрения были доступны лишь узкому кругу специалистов. Это, в частности, относится к шумовым токам, ограничениям в работе твердотельных устройств, обусловленным полосой пропускания, и электронно-фононным взаимодеиствиям. «Пограничный» характер книги вынудил нас затронуть также некоторые проблемы, относящиеся к твердотельной электронике.
Данная книга отражает научные интересы автора, сформировавшиеся в течение нескольких десятилетий; все это время он пользовался поддержкой и помощью многих своих коллег. Автор выражает глубокую признательность Харли Айэмсу, Полю Ваймару, Гарольду Лоу, А. Данфорду Коупу и Стэнли Форгу за участие в исследовании новых видов телевизионных передающих трубок; Дуайту О. Норту — за многочисленные и плодотворные обсуждения вопросов, касающихся случайных процессов; Отто Шейду — за его широкую эрудицию и вклад, внесенный почти во все аспекты исследования телевизионных, фотографических систем и зрительной системы человека; Роланду Смиту и Ричарду Бьюбу —за возможность общения с ними на ранних стадиях их исследований явления фотопроводимости; Вольфгангу Руппелю, Генри Герритсену, Фрицу Штокману и Джеймсу Амику — за их работы по изучению физических процессов, происходящих в электрофотографических системах; Мюррею Ламперту — за продолжительное и весьма плодотворное сотрудничество в исследовании инжекционных токов в твердых телах; Ричарду Уильямсу, Хельмуту Киессу и Авраму Мэни — за глубокое толкование явлений переноса в сильных полях, а также Джорджу Уитфилду, Аллену Ротварфу и Лайонелу Фридману — за весьма квалифицированную помощь в понимании электронно-фононных взаимодействий. Автор благодарен Р. Кларку Джонсу за сотрудничество в ранних исследованиях квантовых ограничений зрения человека, а также А. Мэни, У. Лоу и М. Шриберу за предоставленную возможность прочесть на семинаре по прикладной физике имени Батшива Ротшильда серию лекций на темы, изложенные в данной книге, и, наконец, Ральфу Энгстрему, Хельмуту Киессу и Отто Шейду — за ценные критические замечания.
В своем окончательном виде настоящая книга была написана в дружественной атмосфере Лабораторий RCA в Цюрихе, за что автор признателен их директору Вальтеру Мерцу и всем сотрудникам.
Купить или скачать книгу
Все файлы на сайте, прежде чем выкладываются, проверяются на вирусы. Поэтому мы даем 100% гарантию чистоты файлов.
Комментариев 0