1、2023-6-26第2章彩色电视基础知识第第2章彩色电视基础知识章彩色电视基础知识第2章彩色电视基础知识第第2章章 彩色电视基础知识彩色电视基础知识2.1 2.1 光的特性与光源光的特性与光源2.2 2.2 光的度量光的度量 2.3 2.3 色度学概要色度学概要2.4 2.4 人眼的视觉特性人眼的视觉特性2.5 2.5 电视图像的传送及基本参量电视图像的传送及基本参量2.6 2.6 标准彩条信号标准彩条信号第2章彩色电视基础知识2.1.1光的特性与光源光的特性与光源 光是一种电磁波光是一种电磁波，人眼能看见的可见光谱只集，人眼能看见的可见光谱只集中在中在 频段内。频段内。波长波长/nm 780
2、 630 580 555 495 485 460 3803103波长波长/m频率频率/Hz无线电波无线电波105红外线红外线1010可见光谱可见光谱紫外线紫外线1015X射线射线1020宇宙射线宇宙射线1025310-2310-7310-12310-17第2章彩色电视基础知识2.1.1光的特性与光源光的特性与光源v物体的颜色物体的颜色v发光物体的颜色：由该发光物体所产生的发光物体的颜色：由该发光物体所产生的光谱分布光谱分布来决定。来决定。取决于照射光；取决于照射光；v非发光物体的颜色：非发光物体的颜色：取决于物体的反射和透射特性；取决于物体的反射和透射特性；取决于取决于人眼的视觉特性。人眼的视
3、觉特性。第2章彩色电视基础知识2.1.2 标准白光源与色温标准白光源与色温v 在电视技术中，以白色光作为标准光源在电视技术中，以白色光作为标准光源v 色温色温 光源发射光的颜色与光源发射光的颜色与绝对黑体绝对黑体在某一温度（单位为在某一温度（单位为K K）下辐射光）下辐射光色相同时，绝对黑体的温度称为该光源的色温。色相同时，绝对黑体的温度称为该光源的色温。v 绝对黑体，是指既不反射也不透射而完全吸收入射光的物体，当绝绝对黑体，是指既不反射也不透射而完全吸收入射光的物体，当绝对黑体被加热时，将辐射出不同的辐射功率波谱。对黑体被加热时，将辐射出不同的辐射功率波谱。由图看出，随着温度的增加，绝对黑体
4、辐射能由图看出，随着温度的增加，绝对黑体辐射能量增大；其功率波谱的峰值向短波方向移动。量增大；其功率波谱的峰值向短波方向移动。绝对黑体在不同温度下的辐射功率波谱绝对黑体在不同温度下的辐射功率波谱第2章彩色电视基础知识2.1.2 标准白光源与色温标准白光源与色温v 5种标准白光源种标准白光源 物体的颜色会随照射光源的变化而变化，要确定物体的颜物体的颜色会随照射光源的变化而变化，要确定物体的颜色必须确定照射光源。色必须确定照射光源。A A光源：光源：色温为色温为2854K2854K，光谱偏红，相当于白炽灯发出的光；，光谱偏红，相当于白炽灯发出的光；B B光源：光源：色温为色温为4800K4800K
5、，接近于中午直射的太阳光；，接近于中午直射的太阳光；C C光源：光源：色温为色温为6770K6770K，相当于白天的自然光；，相当于白天的自然光；D D光源：光源：色温为色温为6500K6500K，相当于白天的平均光照；，相当于白天的平均光照；E E光源：光源：等能白光，色温为等能白光，色温为5500K5500K的理想标准白光源。的理想标准白光源。第2章彩色电视基础知识2.1.2 标准白光源与色温标准白光源与色温v 常用光源的色温：常用光源的色温：常用光源常用光源色温（色温（K）烛光烛光1930 K钨丝灯钨丝灯2760-2900K白炽灯白炽灯2854K夏日正午阳光夏日正午阳光5500K蓝天蓝天
6、12000K第2章彩色电视基础知识2.2 光的度量光的度量v光通量光通量是能够被人的视觉系统所感受的那部分辐射功率的大小的度量，是能够被人的视觉系统所感受的那部分辐射功率的大小的度量，单位是流明单位是流明(lm)(lm)。v发光效率发光效率用用每瓦流明数每瓦流明数来表示一个光源或一个显示器的发光效率。来表示一个光源或一个显示器的发光效率。第2章彩色电视基础知识2.2 光的度量光的度量v发光强度发光强度是指定方向上发出光通量的能力，单位是坎德拉是指定方向上发出光通量的能力，单位是坎德拉(cd)(cd)v照度照度是单位面积上的光通量，单位是勒克斯是单位面积上的光通量，单位是勒克斯(lx)(lx)。
7、v亮度亮度是单位面积上的发光强度，单位是坎德拉每平方米是单位面积上的发光强度，单位是坎德拉每平方米(cd/m(cd/m2 2)。第2章彩色电视基础知识2.2 光的度量光的度量v照度是单位面积上的光通量，单位是勒克斯照度是单位面积上的光通量，单位是勒克斯(lx)(lx)。v发光强度是指定方向上发出光通量的能力，单位是坎德拉发光强度是指定方向上发出光通量的能力，单位是坎德拉(cd)(cd)v亮度是单位面积上的发光强度，单位是坎德拉每平方米亮度是单位面积上的发光强度，单位是坎德拉每平方米(cd/m(cd/m2 2)。单位面积上的光通量单位面积上的光通量单位面积上的光强单位面积上的光强指定方向上的光通
8、量指定方向上的光通量第2章彩色电视基础知识2.3色度学概要色度学概要v 2.3.1 光的颜色与彩色三要素光的颜色与彩色三要素v 2.3.2 三基色原理及应用三基色原理及应用v 2.3.3 配色方程与亮度公式配色方程与亮度公式第2章彩色电视基础知识按颜色按颜色按频率和颜色按频率成分按发光方式按发光方式 彩色光和非彩色光。彩色光和非彩色光。非彩色光包括白色光，各种深非彩色光包括白色光，各种深浅不一的灰色光和黑色光。浅不一的灰色光和黑色光。单色光和复合光单色光和复合光只含单一波长成分的为单色光。只含单一波长成分的为单色光。包含两种或两种以上波长成分的包含两种或两种以上波长成分的为复合光。为复合光。谱
9、色光和非谱色光谱色光和非谱色光谱色光：波长在谱色光：波长在380780nm之间之间非谱色光：单色光混合所得，不能非谱色光：单色光混合所得，不能作为谱色的色光。作为谱色的色光。直射光、反射光和透射光直射光、反射光和透射光光源发出的光为直射光。光源发出的光为直射光。物体进行反射所形成的光为反射光。物体进行反射所形成的光为反射光。进行透射所形成的光为透射光。进行透射所形成的光为透射光。光的光的分类分类2.3.1光的颜色与彩色三要素光的颜色与彩色三要素第2章彩色电视基础知识2.3.1光的颜色与彩色三要素光的颜色与彩色三要素v 光的颜色光的颜色v客观因素是它的功率波谱分布客观因素是它的功率波谱分布v主观
10、因素是人眼的视觉特性主观因素是人眼的视觉特性第2章彩色电视基础知识2.3.1光的颜色与彩色三要素光的颜色与彩色三要素亮亮 度度色饱和度色饱和度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉。觉。(光功率光功率)色调是指颜色的类别，是决定色彩本质的基色调是指颜色的类别，是决定色彩本质的基本参量。本参量。(光波长光波长)色饱和度是指彩色所呈现色彩的深程度（或色饱和度是指彩色所呈现色彩的深程度（或浓度）。浓度）。色调与色饱和度合称为色度。色调与色饱和度合称为色度。彩色三要素彩色三要素第2章彩色电视基础知识2.3.2三基色原理及应用三基色原理及应用v三基色原理：三基色原理：
11、三基色必须是相互三基色必须是相互独立独立，即任何一种基色都不能由其它两种基，即任何一种基色都不能由其它两种基色合成；色合成；将三基色按不同比例混合，可以引起各种不同的彩色感觉，可将三基色按不同比例混合，可以引起各种不同的彩色感觉，可以得到自然界中的以得到自然界中的大多数大多数颜色；颜色；合成彩色的亮度等于构成该混合色的各个基色的亮度合成彩色的亮度等于构成该混合色的各个基色的亮度之和之和；合成彩色的色度由三基色分量色度的合成彩色的色度由三基色分量色度的比例比例决定决定 。第2章彩色电视基础知识2.3.2三基色原理及应用三基色原理及应用v 简言之，三基色原理是指自然界中常见的大部分彩色都可由简言之
12、，三基色原理是指自然界中常见的大部分彩色都可由三种相互三种相互独立独立的基色按不同的比例混合得到。的基色按不同的比例混合得到。v 波长为波长为700nm700nm的红光为红基色的红光为红基色R(R(红红)v 波长为波长为546.1nm546.1nm的绿光为绿基色的绿光为绿基色G(G(绿绿)v 波长为波长为435.8nm435.8nm的蓝光为蓝基色的蓝光为蓝基色B(B(蓝蓝)第2章彩色电视基础知识2.3.2三基色原理及应用三基色原理及应用v 混色方法：混色方法：不同颜色混合在一起，能产生新的颜不同颜色混合在一起，能产生新的颜色，这种方法称为混色法。色，这种方法称为混色法。v 混色法分为相加混色和
13、相减混色。混色法分为相加混色和相减混色。相加混色是各分色的光谱成分相加，混色所得彩色光的亮度等于三种基色的亮度之和。相减混色是利用颜料、染色的吸色性质来实现。第2章彩色电视基础知识2.3.2三基色原理及应用三基色原理及应用v 相加混色相加混色 相加混色是各分色的光谱成分相加，混色所得相加混色是各分色的光谱成分相加，混色所得彩色光的亮度等于三种基色的亮度之和。彩色光的亮度等于三种基色的亮度之和。彩色电视系统就是利用彩色电视系统就是利用红红(R)(R)、绿绿(G)(G)、蓝蓝(B)(B)三种基色以适当比例混合产生各种不同的彩色。三种基色以适当比例混合产生各种不同的彩色。第2章彩色电视基础知识2.3
14、.2三基色原理及应用三基色原理及应用f红红绿绿黄黄 黄黄蓝蓝白白 (补色补色)f绿绿蓝蓝青青 红红青青白白 (补色补色)f红红蓝蓝品红品红 绿绿品红品红白白 (补色补色)f红红绿绿蓝蓝白白第2章彩色电视基础知识2.3.2三基色原理及应用三基色原理及应用实现相加混色的方法：实现相加混色的方法：v时间混色法时间混色法 时间混色法是将三种基色光按一定的时间顺序轮流时间混色法是将三种基色光按一定的时间顺序轮流投射到同一平面上，只要轮换速度足够快，由于人眼投射到同一平面上，只要轮换速度足够快，由于人眼的视觉惰性，分辨不出三种基色，而只能看到混合彩的视觉惰性，分辨不出三种基色，而只能看到混合彩色的效果。色
15、的效果。第2章彩色电视基础知识2.3.2三基色原理及应用三基色原理及应用实现相加混色的方法：实现相加混色的方法：v空间混色法空间混色法 空间混色法是将三种基色光分别投射到同一表面的空间混色法是将三种基色光分别投射到同一表面的相邻三点上，只要三点相隔足够近，由于人眼的分辨相邻三点上，只要三点相隔足够近，由于人眼的分辨力有限，故看到的不是三种基色，而是它们的混合光。力有限，故看到的不是三种基色，而是它们的混合光。第2章彩色电视基础知识2.3.2三基色原理及应用三基色原理及应用实现相加混色的方法：实现相加混色的方法：生理混色法生理混色法 当两只眼睛同时观看不同的颜色，人们所感觉到的彩色当两只眼睛同时
16、观看不同的颜色，人们所感觉到的彩色不是两种单色，而是它们的混合色，称为生理混色法。不是两种单色，而是它们的混合色，称为生理混色法。全反射法全反射法 全反射法是将三种基色光以不同比例同时投射到一块全全反射法是将三种基色光以不同比例同时投射到一块全反射平面上，由此构成了投影彩电。反射平面上，由此构成了投影彩电。第2章彩色电视基础知识2.3.2三基色原理及应用三基色原理及应用v 相减混色相减混色 在彩色印刷、彩色胶片和绘画中的混色采用相减混在彩色印刷、彩色胶片和绘画中的混色采用相减混色。色。相减混色是利用颜料、染色的吸色性质来实现。混相减混色是利用颜料、染色的吸色性质来实现。混合颜料时，每增加一种颜
17、料，都要从白光中减去更多的合颜料时，每增加一种颜料，都要从白光中减去更多的光谱成分，因此，颜料混合的过程称为相减混色。光谱成分，因此，颜料混合的过程称为相减混色。第2章彩色电视基础知识2.3.2三基色原理及应用三基色原理及应用Z 青青白白红红Z 品红品红白白绿绿Z 黄黄白白蓝蓝 品红品红青青白白绿绿红红蓝蓝 黄黄品红品红白白蓝蓝绿绿红红 黄黄青青白白蓝蓝红红绿绿 黄黄青青品红品红白白红红绿绿蓝蓝黑黑第2章彩色电视基础知识2.3.32.3.3配色方程与亮度公式配色方程与亮度公式v 配色实验配色实验v 通常要用比色计进行配色实验。通常要用比色计进行配色实验。第2章彩色电视基础知识2.3.3配色方程
18、与亮度公式配色方程与亮度公式v 配色方程配色方程 假定三个基色采用假定三个基色采用NTSCNTSC制显像三基色，则制显像三基色，则配出光通配出光通量为量为1 lm(1 lm(流明流明)的的C C白光白光时，需要红基色光时，需要红基色光0.299 lm0.299 lm，绿，绿基色光基色光0.587 lm0.587 lm，蓝基色光，蓝基色光0.114 lm0.114 lm。当规定红、绿、。当规定红、绿、蓝三个基色单位为蓝三个基色单位为RR、GG、BB，它们分别代表，它们分别代表0.299 0.299 lmlm红基色光、红基色光、0.587 lm0.587 lm绿基色光、绿基色光、0.114 lm0
19、.114 lm蓝基色光，蓝基色光，则则1 lm1 lm的的C C白光可表示为：白光可表示为：F F1C=1R+1G+1B 1C=1R+1G+1B 对于任意给定的彩色光对于任意给定的彩色光F F，可表示为：，可表示为：F F=R R R+R+G G G+G+B B B B 第2章彩色电视基础知识2.3.3配色方程与亮度公式配色方程与亮度公式v 亮度公式亮度公式 在色度学中，通常把由配色方程式配出的彩色光在色度学中，通常把由配色方程式配出的彩色光F的亮度用光通量来表示，即：的亮度用光通量来表示，即：Y=0.299 R+0.587 G+0.114 B 第2章彩色电视基础知识2.4人眼的视觉特性人眼的
20、视觉特性v 视觉是人对光的主观感觉，包括亮度视觉是人对光的主观感觉，包括亮度视觉视觉和彩色和彩色视觉。视觉。第2章彩色电视基础知识2.4.1 人眼的光谱响应特性v P P()()相同亮度感觉情相同亮度感觉情况下，各种波长光的辐射况下，各种波长光的辐射功率。功率。v K()K()为为P P()()的倒数，的倒数，称为视敏度。称为视敏度。v 对于对于=555nm=555nm的黄绿光有的黄绿光有最大的视敏度最大的视敏度K Km m=K(555)=K(555)。v 其他波长的其他波长的K()K()与与K Km m之比之比称为相对视敏度称为相对视敏度V()V()。人眼对人眼对=555nm=555nm的黄
21、绿光敏感度最高的黄绿光敏感度最高第2章彩色电视基础知识2.4.2 人眼的亮度感觉特性人眼的亮度感觉特性v 明暗视觉明暗视觉 人眼在白天和晚上的视觉敏感度不同，分为明视觉和人眼在白天和晚上的视觉敏感度不同，分为明视觉和暗视觉。暗视觉。v 亮度感觉亮度感觉 主观感觉亮度级数主观感觉亮度级数 可见度阈值可见度阈值BBminmin 相对对比度灵敏度阈相对对比度灵敏度阈 =B=Bminmin/B/B第2章彩色电视基础知识2.4.2 人眼的亮度感觉特性人眼的亮度感觉特性v 视觉范围及明暗感觉的相对性视觉范围及明暗感觉的相对性 视觉范围是人眼所能感受到的亮度范围。视觉范围是人眼所能感受到的亮度范围。对比度对
22、比度 C=BC=Bmaxmax/B/Bminmin 亮度层次亮度层次 画面最高亮度和最低亮度间可分辨的亮度级画面最高亮度和最低亮度间可分辨的亮度级差数。差数。v 实际意义：实际意义：保持相同的对比度保持相同的对比度 相同的亮度层次相同的亮度层次第2章彩色电视基础知识2.4.3 人眼的视觉特性人眼的视觉特性v 人眼的分辨力人眼的分辨力 人眼的分辨力是指人在观看景物时人眼对景物细人眼的分辨力是指人在观看景物时人眼对景物细节的分辨能力。节的分辨能力。人眼对被观察物体上刚能分辨的最紧邻两黑点或人眼对被观察物体上刚能分辨的最紧邻两黑点或两白点的视角两白点的视角的倒数称为人眼的分辨力或视觉锐度。的倒数称为
23、人眼的分辨力或视觉锐度。第2章彩色电视基础知识2.4.3 人眼的视觉特性人眼的视觉特性或或dL通常情况下，具有正常视力的人在中等亮度和中等相对对比度下观通常情况下，具有正常视力的人在中等亮度和中等相对对比度下观察静止景物时，视角察静止景物时，视角约为约为11.511.5第2章彩色电视基础知识2.4.3 人眼的视觉特性人眼的视觉特性v 影响人眼分辨力的主要因素影响人眼分辨力的主要因素 环境照度环境照度 环境照度太低或太高，人眼分辨力都会下降。环境照度太低或太高，人眼分辨力都会下降。景物的相对对比度景物的相对对比度 被观察物体的距离及运动状态被观察物体的距离及运动状态第2章彩色电视基础知识2.4.
24、3 人眼的视觉特性人眼的视觉特性v 人眼的分辨力人眼的分辨力 实验表明，人眼对彩色细节的分辨力要实验表明，人眼对彩色细节的分辨力要低于低于对黑白细节的分辨力。对黑白细节的分辨力。把人眼对黑白的分辨力定为把人眼对黑白的分辨力定为100%100%，则对其他彩色的分辨力如下表所，则对其他彩色的分辨力如下表所示。示。由于人眼对彩色细节的分辨力低，所以在彩色电视系统传送彩由于人眼对彩色细节的分辨力低，所以在彩色电视系统传送彩色图像时，对于图像的细节，可只传黑白的亮度信号，而不传彩色色图像时，对于图像的细节，可只传黑白的亮度信号，而不传彩色信息。这就是所谓的信息。这就是所谓的彩色电视大面积着色原理彩色电视
25、大面积着色原理。利用这个原理可以。利用这个原理可以节省传输的频带。节省传输的频带。彩色细节彩色细节黑白黑白黑绿黑绿黑红黑红黑蓝黑蓝红绿红绿红蓝红蓝绿蓝绿蓝分辨力分辨力100%94%90%26%40%23%19%第2章彩色电视基础知识2.4.3 人眼的视觉特性人眼的视觉特性v 视觉惰性视觉惰性 视觉惰性是人眼的重要特性之一，它描述了主观视觉惰性是人眼的重要特性之一，它描述了主观亮度与光作用时间的关系。亮度与光作用时间的关系。人眼亮度感觉变化滞后于实际亮度变化，以及光人眼亮度感觉变化滞后于实际亮度变化，以及光线消失后的视觉残留现象（称为视觉暂留或视觉残线消失后的视觉残留现象（称为视觉暂留或视觉残留），总称为视觉惰性。留），总称为视觉惰性。2023-6-26第2章彩色电视基础知识
