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根据人眼特征,看看需要多大尺寸的电视机  

2010-01-11 09:14:50|  分类: 看电影 |  标签: |举报 |字号 订阅

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http://www.cnpdb.com/doc/2006-05/1147849577d387.shtml

国家广电总局于2003年发布了《我国有线电视向数字化过渡时间表》,依据《广播影视科技"十五"计划和2010年远景规划》,明确提出:

2003年:实现我国数字电视卫星直播

2005年:我国数字电视用户超过3000万户

2010年:全面实现数字广播电视

2015年:停止模拟广播电视的播出

实际上这两年数字电视推广并不尽如人意,广电总局又于2004年底将计划修改为我国将在2005年开展数字卫星直播业务,2008年全面推广地面数字电视,2015年停止模拟电视播出,实现数字广播电视有线、卫星和无线的全国覆盖。可以看到除前两个目标后延以外,由于2008奥运会的缘故,后期目标还有向前推的趋势。虽然目前推广的数字电视大部分还都是标准清晰度的节目,但最终目标无疑将是高清晰度节目。本文要探讨的就是应该选择什么样的电视机来欣赏高清晰度数字电视(HDTV)。

多大尺寸合适

  按照国际无线电咨询委员会(CCIR)的定义,高清晰度电视应该是当观看距离为屏幕高度的三倍时,系统显示效果等于或接近于一名正常视力者在观看原视景物或演示时的临场感觉的新型电视系统。可见高清晰度电视要实现的是一种临场感,要搞清楚这一问题,有必要从人体视觉工程学的角度来探讨。

  影响人的视觉效果的因素有两方面,即有效视角和心理因素。就人的视觉范围而言,10°以内是视力敏锐区,即中心视野,对图像的颜色及细节部分的分辨能力最强。20°以内能正确识别图形等信息,称为有效视野。20°~30°,虽然视力及色辨别能力开始降低,但对活动信息比较敏感,30°之外视力就下降很低了。人们又发现,若观看一幅宽大的画面时,视角大到一定值后,观看者会感到和画面同处一个空间,给人带来一种身临其境的临场感的艺术效果。虽然图像内容是二维平面的,但结合在一起后,平面的图像能呈现出立体感,这种效果在观察大画面图像时会令人感觉出有自然感和动人逼真的临场感。

  传统电视系统在最佳观看距离时的水平视角大约是10°,仅覆盖中心视野,给人的感觉是一种看照片的体验;而高清晰度数字电视要给人一种临场感,则必须要达到20°~30°的视角。

  心理因素也涉及到对电视图像质量的影响,这是通过大量实验数据来得到的证明,其影响是综合性的。它和扫描行数、观看距离、图像幅型比、屏幕尺寸大小、空间视场角、扫描制式以及屏幕亮度等都有密切相连的关系。

  人眼分辨图象的细节能力称为分辨力,可用分辨角来衡量。它也反映了人眼的视力。 在量值上,分辨角用θ表示,因为实际的θ很小,它大致和可分辨的紧邻的两点间距成正比,和观看距离L成反比,即θ≈d/L(弧度)=3438d/L (分),如图1所示。分辨角的倒数为分辨力。分辨力还和照度及景物相对对比度有关。

  正常视力的人,在中等亮度和对比度下,θ=1'-1.5'。这个值对电视系统扫描行数的选择提出了基本要求。在观看距离一定的情况下,若两相邻扫描线的视角小于分辨角,人眼已不能分辨,造成购机的浪费,若大于分辨角,则会有颗粒状的感觉,影响视觉效果。所以当数字电视的标准已定,客厅家具的摆放位置也确定了以后(即观看距离已定),就可以确定我们应购买电视机的大小了,其原则是既充分享受高清晰度数字电视的细腻画面,又尽量节约购机费用。

  白天,人的视觉活动主要由锥状细胞来完成,锥状细胞既可辨别光的强弱,又可辨别彩色。由于人眼中的锥状细胞是接近圆形的,垂直分辨力与水平分辨力应近似相同。我国高清晰度数字电视的分辨率选择的是1920x1080,宽高比为16:9,若我们选择垂直方向的视角φ要达到20°(见图1),则水平方向的视角为20x16/9=35.6°,可以获得很好的临场感。这时垂直方向相邻两行扫描线所形成的视角为20x60/1080=1.11',正好落于人眼分辨力的极限处,是一个合理的选择。

 

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 图1 人眼分辨力及垂直方向视角示意图

 

下面我们求出在此条件下视距L与图像高度D之比以及所需电视机的尺寸。由于

tg(φ/2)=D/2L,所以L/D≈2.84,不同观看距离下所需的电视机屏幕尺寸如表1所示:

 

观看距离(米)

2

3

4

5

屏幕对角线(英寸)

56

85

113

141

表1 垂直视角为20°下不同观看距离时的最佳屏幕尺寸

 

  显然对屏幕尺寸的要求非常高,已超出现阶段普通消费者的承受能力,实际上此时的水平视角为35.6°,已超出了活动图像的敏感范围。

  若我们要求水平方向两相邻图像点的视角正好达到人眼分辨率的极限θ=1',则整个画面在水平方向所张的视角为1920/60=32°,垂直方向所张的视角为32x9/16=18°,这时垂直方向相邻两行扫描线所形成的视角为18x60/1080=1',同样是人眼分辨率的极限,这也是高清晰度数字电视标准选择的依据。此时观看距离与图像高度之比为L/D=1/2*tg(9°)≈3倍,此种情况下不同观看距离所需的电视机屏幕尺寸如表2所示:

 

观看距离(米)

2

3

4

5

屏幕对角线(英寸)

50

76

101

127

表2高清晰度数字电视在不同观看距离时的最佳屏幕尺寸

    上面我们讨论了欣赏高清晰度数字电视对电视机屏幕尺寸的要求,原则是既要获得满意的临场观赏效果,又要充分利用高清晰度数字电视广播所提供的清晰度。可以记住的一个简单原则就是,电视机的分辨率为1920x1080,宽高比为16:9,尺寸满足图像高度大约是观看距离的三分之一。

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