視覺感受因素
正文
顯示技術中從視覺感受的角度衡量顯示器件、顯示設備和顯示系統的若干參數。視覺感受因素包括光度學參數、非光度學可見參數、設備或系統的實用要求的一些參數。光強 光度學參數，在任何給定方向的立體角內的通量密度。任何發光體不論它是自發光的，還是被照明的散光物體,都可以視為光源。對點光源，光強
或
,I的單位為坎(cd)或單位立體角1球面度(sr)的流〔明〕(lm)數，F為光通量，ω為立體角。半導體發光二極體的點光源光強一般為幾個毫坎。 光通量 光度學參數，光流的時間速率。光通量的單位是流〔明〕,即以光強為1坎的點光源向周圍輻射時，單位立體角的光通量。也可以說從 1坎光源發出的在單位距離上單位面積的光通量。流明具有功率的維量並可轉換為瓦。光通量用以定義諸如投射式電子束管一定面積上發出的光輸出。
照度 光度學參數，光通量輻射到某個表面上的密度。國際上規定每平方米上光通量為1流明的照度為1勒〔克斯〕(lx)。
亮度 光度學參數，能展開的輻射表面上單位面積的發光強度，以單位面積的坎數,即cd/m2表示。亮度與主觀亮度常易混淆，在習慣中往往不恰當地用主觀亮度來代替亮度。主觀亮度為生理感受；而亮度為光度學量，是衡量任何發光器件包括電子束管和矩陣顯示器件優劣的重要參數。
襯度和對比度 襯度有多種定義。常用的一種是背景亮度與目標亮度之差和背景亮度（或目標亮度）之比。即
表示。在黑色背景上的白色符號的最低對比度一般可選為5，在白色背景上的黑色符號最低對比度為 25。電子束管圖形的最低對比度為 5。影響電子束管管面顯示對比度的主要因素是環境亮度對螢光粉的照明，因此大多數電子束管採用中和密度濾光膜以減少環境照明對管面的影響。 灰度級 在顯示螢幕上可被區分的不同的亮度級。它是指相鄰顯示單元亮度級的不同。二種亮度的比例達1.4才被定義為灰度級。人眼能觀察到的對比度為 1.03（此數值遠小於灰度級）,以亮度級作為編碼維量時,超過 4級就不容易辯別。顯示器的灰度級數受它的最大亮度和最小亮度之差及灰度級的大小的限制。電子束管顯示中常用10級灰度。
清晰度 視覺參數，在視覺顯示中為最小可辨別或可測量的像數。它有光學行對、電視行、調製傳遞函式和光點尺寸等幾種不同的定義。電子束管的清晰度往往以管面上聚焦的光點尺寸表示。當兩個相鄰的光點剛好能被區分開的時候，光點中心間的距離就是光點尺寸。電子束管光點尺寸的大小與採用何種偏轉方式（磁偏轉或靜偏轉）、有關電極的電壓、光點在管面上的位置有關；並與是否採用校正電路、電磁禁止和電源的濾波措施等有關。清晰度還與計算機定址能力有關,與數字-模擬轉換(D/A)的位數（精度）有關,位數越多清晰度越高。計算機產生的圖形的清晰度，一般採用壓縮光柵法測量。測量電視行用電視測試卡法，二者所測數據相差 1.7倍。電視的清晰度一般採用 625行。低等顯示系統的清晰度一般為1000行。中等顯示系統的清晰度一般為2000行。高級顯示系統的清晰度一般為4000行。
視覺敏銳度 人眼區分細節的能力稱為視覺敏銳度，並用最小可分辨測試目標的張角為 1弧分時的距離表示。1弧分的張角在視網膜上大概為5微米，約覆蓋視網膜的三個錐體。雖然在最佳觀察條件下人眼的絕對清晰度極限為0.3～0.5弧分，一般總是以1弧分作為理想極限。2或3弧分比較可靠，觀察1米遠處的1毫米的目標相當於3弧分。影響視覺敏銳度的因素有顯示器件的亮度和觀察者的位置。隨著圖像亮度的提高，視覺敏銳度一般也得到改進。人眼觀察正中位置的圖像時視覺敏銳度最高。在顯示技術中，有五類視覺敏銳度：最小可見、最小可感受、最小可區分、微調敏銳度和立體敏銳度。立體敏銳度是眼睛確定兩個目標中哪一個目標較近的雙目能力，深度感受套用於三維顯示,大多數觀眾在視距為0.5米遠處能區分遠近相距為 6毫米的兩個光點。最小可見和最小可感受敏銳度歸屬於最小可檢測敏銳度，是指一個目標完全被觀察到時的最小尺寸。它取決於目標比背景亮還是暗。亮的目標比黑的目標看上去大一點。例如，在夜間看見一個星星只需0.056弧秒,而在白天要看清天空中的一個黑點需14弧秒。最小可區分敏銳度用於識別符號，而微調敏銳度用於讀出度盤和調節十字標線。
彩色 除空間和時間的多相性以外的光的特性。人們利用這種光的特性區分兩個尺寸相同、形狀相同的無結構定形的光斑。它由光的波長所決定，能增強人們區分物體的能力，是可見系統的生理學參數。作為顯示技術中的一個維量,彩色有兩種功能:①提高顯示的自然質量；②作為編碼維量可用來區分數據類別，提供有效的直接注意感。一般用5～7種顏色足以辨別顯示目標。人眼對紅色較為敏感，因此常用紅色指示危險性目標。
彩色由三種參考顏色的相對量所確定，用三種基色可組成所有顏色,一般用稱為色度坐標x、y、z的三個數目表示並以此建立色度圖。假如x+y+z=1,則由兩個已知坐標的數值可確定第三個坐標。
閃爍率 非光度的可見參數，有時稱為刷新率或重複率。除了有存儲特性的電子束管顯示和電漿矩陣顯示外，對顯示單元都必須連續刷新，否則就不能實現顯示。假如刷新的次數太少，觀察者看到的圖形或圖像是閃爍的。對於給定的電子束管螢光體，當刷新次數出現在恰恰停止閃爍的那一點或者不發現亮度變化時的頻率稱為臨界停閃頻率。閃爍與圖像的有效時間、光波的波長、亮度，亮度級的變化、視網膜位置、亮暗比、閃爍目標的尺寸、螢光粉的餘輝等有關。在隨機掃描的顯示系統中，臨界停閃頻率如能取得低，則可以增加每幅畫面的顯示內容而增加信息量。這種顯示一般採用長餘輝。
準確度 被測量的參數與理想的預期數值的偏差。準確度又分為絕對準確度和相對準確度。絕對準確度是測量值與某個固定標準值之差，而相對準確度是以分離的二個點之間的距離小於最大偏差值來表示。例如，電子束管的電子束的全偏轉尺寸為50厘米，如確定絕對準確度要達到1％,則電子束對任何輸入必須定位於離預定值偏差0.5厘米之內才算滿足這一絕對準確度的要求。同樣，假如電子束的二個定位點相距5厘米,全偏轉為50厘米，相對準確度要求為0.1％時,則二點間的誤差不應超過0.05厘米（即50×0.1％）。
顯示精度 套用於數-模轉換的精度,是指從數位訊號轉換成理想的模擬電壓的精度。在顯示技術中，精度是指產生多少級電平。如 10位的數-模轉換器的精度為1024分之一。
重複度 在顯示系統中是指對系統輸入同一個定位信息時，一個可見像素出現在同一個位置的程度。重複度影響準確度。在對重複度提出要求時，必須首先對準確度有嚴格要求。重複度的誤差會影響可見顯示的抖動和清晰度。短期重複度主要影響抖動和清晰度；長期重複度主要影響準確度。
圖像漂移 顯示像素在沒有輸入激勵的情況下，從原來位置移動到另一個新的位置的變動效應。這種效應導致圖像的漂移，表現為圖像的拖影或者使觀察者難以有效跟蹤，會降低圖像的清晰度。圖像在水平和垂直方 向上移動速度在 2.5°/秒之內是容許的，但在斜向移動超過 1°/秒就會降低可見度。在長餘輝螢光粉的電子束管管面上圖像移動現象更加顯著，使人不能接受，增加亮度會加劇拖影現象。
抖動 一個像素由於噪聲、重複度等因素的影響而產生的可測量的移動。顯示像素的最大有效移動一般要求不超過半根線的寬度。
噪聲 可見顯示系統中一切多餘的外來數據。電子束管顯示中的噪聲，常常是由於螢光粉的變化、電子干擾和其他不需要的變化所引起的。噪聲對準確度、重複度和可辨度產生重要影響。在幻燈片和膠片的靜態圖像中,噪聲可能來自底片,也可能來自投影系統的光源、光學系統和投影器的機械振動。
觀察距離、觀察角和符號尺寸 觀察距離是指人眼到顯示螢幕的距離，由人眼調節或改變焦點的能力所決定，隨著年齡的增加這種調節能力逐漸衰退。電子束管圖像的觀察距離從 15厘米（年輕人）到2.5米。一般以40厘米定為可以長時間舒服觀察的最近觀察距離。作為娛樂用的電子束管管面的顯示，理想觀察距離定為圖像高度的4～8倍。
觀察角是觀察者對顯示螢幕的張角。可接受的最大觀察角依環境亮度、對比度、清晰度、符號尺寸與容許的觀察距離而定，一般大於30°而小於60°。 符號尺寸是指顯示畫面上符號本身的高與寬之比。準確地辨別符號與符號的尺寸和清晰度有關，人眼辨別一個清晰度單元的極限為 1弧分。一般由七個清晰度單元組成符號高度（其張角為 7弧分）。符號尺寸的選擇與所用的亮度、對比度、符號產生方法（點陣法還是成形束法）和觀察距離等有關。符號尺寸太大會減少顯示畫面的最大數據量；符號尺寸太小會影響觀察效果。符號尺寸與觀察距離的關係一般遵循公式 H=0.003D(H 為符號高度,D為觀察距離)。控制台顯示的符號尺寸取0.13～0.64厘米；觀察距離達 9米的大螢幕顯示, 符號尺寸取2.5～13厘米。強調數據的重要性時,或對那些不易辨認的符號可加大符號尺寸。
字型 產生字元或符號的形式。常用的字型是5×7點陣，有時採用7×9點陣。高度與線寬比為7:1,最多達13:1，一般不超過10:1。筆畫少的字元套用於計算器和鐘錶，漢字一般採用15×16點陣，多達24筆畫的字元接近印刷體。筆畫太多會使產生字元的器件成本提高。常用的字元產生方法是點陣式、線段式或光柵掃描式，特殊場合用成形電子束管產生字元。
可辨度 觀察者在顯示設備的正常運行下在給定時間內對顯示畫面內容的可辨別程度。可辨度受字型、清晰度、亮度、對比度、閃爍率、符號尺寸、字元產生的方法等因素的影響，是顯示系統有效性的最後衡量參量。通常採用在給定時間內讓觀察者辨認一批符號的統計方法進行測試。
