彩色電視色度學(xué)基礎(chǔ)

1、 彩色電視原理彩色電視原理 數(shù)字電視數(shù)字電視 電視接收機(jī)電視接收機(jī) 彩色基礎(chǔ)彩色基礎(chǔ) 色度學(xué)、色度學(xué)、信號、信號、彩色電視彩色電視 制式制式 廣播、衛(wèi)星、電纜廣播、衛(wèi)星、電纜 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 電視技術(shù)電視技術(shù) 是是20世紀(jì)世紀(jì) 人類最偉人類最偉 大的發(fā)明大的發(fā)明 之一之一 我國電我國電 視事業(yè)視事業(yè) 的發(fā)展的發(fā)展 電視技術(shù)電視技術(shù) 發(fā)展歷程發(fā)展歷程 一、電視技術(shù)是一、電視技術(shù)是20世紀(jì)人類最偉大世紀(jì)人類最偉大 的發(fā)明之一的發(fā)明之一 1.電視是人類進(jìn)行信息傳播變革中影響最電視是人類進(jìn)行信息傳播變革中影響最 大的研究成果大的研究成果 2.電視技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)最先進(jìn)研究成電視技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)

2、技術(shù)最先進(jìn)研究成 果的集合體：果的集合體： 大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路 電子學(xué)電子學(xué) 光學(xué)光學(xué) 電磁學(xué)電磁學(xué) 數(shù)字信號處理數(shù)字信號處理 材料科學(xué)材料科學(xué) 色度學(xué)色度學(xué) 衛(wèi)星技術(shù)衛(wèi)星技術(shù) 人類視覺科學(xué)人類視覺科學(xué) 二、電視技術(shù)發(fā)展歷程二、電視技術(shù)發(fā)展歷程 1電視的誕生電視的誕生 1883年圣誕節(jié)（一說為年圣誕節(jié)（一說為1884 年），德國電氣工程師尼普年），德國電氣工程師尼普 柯夫（柯夫（P.Nipkow）用他發(fā)明）用他發(fā)明 的的“尼普柯夫圓盤尼普柯夫圓盤”用機(jī)械用機(jī)械 掃描方法，作了首次發(fā)射圖掃描方法，作了首次發(fā)射圖 像傳送的實驗。每幅畫面有像傳送的實驗。每幅畫面有 24行掃描線，圖像相當(dāng)模

3、糊。行掃描線，圖像相當(dāng)模糊。 1、電視的誕生、電視的誕生 1925年，英國的貝爾德（年，英國的貝爾德（J.L.Baird），發(fā)），發(fā) 明機(jī)械掃描式電視攝像機(jī)和接收機(jī)。當(dāng)明機(jī)械掃描式電視攝像機(jī)和接收機(jī)。當(dāng) 時畫面分辨率僅時畫面分辨率僅30行掃描線，掃描器每行掃描線，掃描器每 秒只能秒只能5次掃過掃描區(qū)，畫面本身僅有次掃過掃描區(qū)，畫面本身僅有2 英寸高、英寸高、1 英寸寬。英寸寬。 1926年，貝爾德向英國報界作了一次播發(fā)年，貝爾德向英國報界作了一次播發(fā) 和接收電視的表演，開創(chuàng)了電視技術(shù)研和接收電視的表演，開創(chuàng)了電視技術(shù)研 究的先河！究的先河！ 1、電視的誕生、電視的誕生 1936年年 2、彩色電

4、視發(fā)展、彩色電視發(fā)展 2、彩色電視發(fā)展、彩色電視發(fā)展 2、彩色電視發(fā)展、彩色電視發(fā)展 3、衛(wèi)星廣播電視的出現(xiàn)、衛(wèi)星廣播電視的出現(xiàn) 1962年，美國發(fā)射年，美國發(fā)射“電星一號電星一號”通信衛(wèi)星，通信衛(wèi)星， 進(jìn)行了橫跨大西洋的電視節(jié)目傳送實驗進(jìn)行了橫跨大西洋的電視節(jié)目傳送實驗 1963年，美國發(fā)射了世界第一顆同步通信年，美國發(fā)射了世界第一顆同步通信 衛(wèi)星衛(wèi)星“同步二號同步二號” 4、數(shù)字電視發(fā)展、數(shù)字電視發(fā)展 三、我國電視事業(yè)的發(fā)展三、我國電視事業(yè)的發(fā)展 n1958年年5月月1日，中國第一座電視臺中央日，中國第一座電視臺中央 電視臺（早期稱北京電視臺）試播黑白電視臺（早期稱北京電視臺）試播黑白 電

5、視，電視，9月月2日正式播出。同年，我國第日正式播出。同年，我國第 一臺一臺“北京北京”牌牌14英寸黑白電視機(jī)在天英寸黑白電視機(jī)在天 津誕生。津誕生。 1970年，第一臺彩色電視機(jī)天津誕生，從年，第一臺彩色電視機(jī)天津誕生，從 此拉開了中國彩電生產(chǎn)序幕。此拉開了中國彩電生產(chǎn)序幕。 三、我國電視事業(yè)的發(fā)展三、我國電視事業(yè)的發(fā)展 1973年年5月月1日日，中央電視臺用，中央電視臺用8頻道在北京地區(qū)頻道在北京地區(qū) 試播，同年試播，同年10月月1日正式播出；日正式播出； 1978年年，國家批準(zhǔn)引進(jìn)第一條彩電生產(chǎn)線，定點，國家批準(zhǔn)引進(jìn)第一條彩電生產(chǎn)線，定點 在原上海電視機(jī)廠；在原上海電視機(jī)廠； 1987年

6、年，我國成為世界上最大的電視機(jī)生產(chǎn)國；，我國成為世界上最大的電視機(jī)生產(chǎn)國； 目前，我國電視國內(nèi)人口綜合覆蓋率達(dá)到目前，我國電視國內(nèi)人口綜合覆蓋率達(dá)到95%以上。以上。 裝飾化裝飾化 兩極化兩極化 新材料化新材料化 日視化日視化 衛(wèi)星化衛(wèi)星化 多頻道化多頻道化 立體聲化立體聲化 高清化高清化 系列化系列化 數(shù)字化數(shù)字化 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 第一章第一章 彩色電視色度學(xué)基礎(chǔ)彩色電視色度學(xué)基礎(chǔ) 光的性質(zhì)光的性質(zhì) 1.1 1.2 人眼的視覺特性人眼的視覺特性 1.3 配色與亮度方程配色與亮度方程 1.4 1.1光的性質(zhì)光的性質(zhì) 本節(jié)將主要介紹光的本節(jié)將主要介紹光的 性質(zhì)；性質(zhì)； 3、標(biāo)準(zhǔn)光源：、標(biāo)準(zhǔn)光源

7、： 絕對黑體：能完全吸收入射光的物體；絕對黑體：能完全吸收入射光的物體； （不反射光、也不透射光），不反射光、也不透射光），其所輻的光譜與它的溫其所輻的光譜與它的溫 度密切相關(guān)。度密切相關(guān)。(溫度升高，絕對黑體光譜藍(lán)色成分溫度升高，絕對黑體光譜藍(lán)色成分 升高升高) 6000k 5000k 1.0 500nm 0 1000nm 2.0 3.0 相 對 輻 射 功 率 可見光區(qū) 4000k 1500nm 3000k 2000nm 由圖看出，隨由圖看出，隨 著溫度的增加著溫度的增加 ，絕對黑體輻，絕對黑體輻 射能量增大；射能量增大； 其功率波譜的其功率波譜的 峰值向短波方峰值向短波方 向移動。向移動

8、。 光光 源源色色 溫溫/K光光 源源色色 溫溫/K 油燈油燈 19002000 白熾燈（白熾燈（10W） 2400 蠟燭蠟燭 19002000 白熾燈（白熾燈（40W） 2700 月亮月亮 4100 白熾燈（白熾燈（100W） 2750 日出后及日落前太陽光日出后及日落前太陽光 22003000 白熾燈（白熾燈（500W） 2900 中午太陽光中午太陽光 48005800 日光色熒光燈日光色熒光燈 6500 下午太陽光下午太陽光 4000 冷白色熒光燈冷白色熒光燈 4300 陰天自然光陰天自然光 64006900 暖白色熒光燈暖白色熒光燈 2900 晴朗的藍(lán)天晴朗的藍(lán)天 850022000

9、普通高壓鈉燈普通高壓鈉燈 2000 色溫并非光源本身的實際溫度，而是色溫并非光源本身的實際溫度，而是 (如溫度為如溫度為2800K的鎢絲燈發(fā)出的白光，的鎢絲燈發(fā)出的白光， 色溫為色溫為2854K) 標(biāo)準(zhǔn)光源分類：標(biāo)準(zhǔn)光源分類： A光源光源：相當(dāng)于：相當(dāng)于2800K鎢絲燈發(fā)出的光，色溫為鎢絲燈發(fā)出的光，色溫為 2854K，其光源能量主要集中在波長較長的區(qū)，其光源能量主要集中在波長較長的區(qū) 域，因此光總帶著橙紅色。域，因此光總帶著橙紅色。 B光源光源：相當(dāng)于中午直射的太陽光，色溫為：相當(dāng)于中午直射的太陽光，色溫為 4800K。 C光源光源：相當(dāng)于白天的自然光，色溫：相當(dāng)于白天的自然光，色溫6800

10、K，被，被 選為選為NTSC制彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)白光源。制彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)白光源。 D65光源光源：相當(dāng)于白天平均照明光，色溫：相當(dāng)于白天平均照明光，色溫6500K， 被選為被選為PAL制彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)白光源。制彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)白光源。 E光源光源：一種理想的等能量的白光源，色溫為：一種理想的等能量的白光源，色溫為 5500K。 1.2 色度學(xué)基礎(chǔ)色度學(xué)基礎(chǔ) 本節(jié)將主要介紹彩色三要素、三本節(jié)將主要介紹彩色三要素、三 基色原理基色原理 1.2 色度學(xué)基礎(chǔ)色度學(xué)基礎(chǔ) 亮度：亮度： 色調(diào)：色調(diào)： 飽和度：飽和度： 互補(bǔ)色：互補(bǔ)色：凡是兩種色凡是兩種色 光相混合而成白光，這光相混合而成白光，這

11、 兩種色光兩種色光互為補(bǔ)色?；檠a(bǔ)色。 三補(bǔ)色：三補(bǔ)色：青、品紅、青、品紅、 黃黃 1.3人眼的視覺特性人眼的視覺特性 主要介紹人眼亮度視主要介紹人眼亮度視 覺特性和色度視覺特性覺特性和色度視覺特性 ；人眼的分辨力以及視；人眼的分辨力以及視 覺惰性覺惰性 人眼的視網(wǎng)膜由大量光敏細(xì)胞組成，按人眼的視網(wǎng)膜由大量光敏細(xì)胞組成，按 其形狀分為其形狀分為桿狀細(xì)胞桿狀細(xì)胞和和錐狀細(xì)胞錐狀細(xì)胞，（夜，（夜 晚視覺，由桿狀細(xì)胞起作用，白天視覺晚視覺，由桿狀細(xì)胞起作用，白天視覺 過程主要由錐狀細(xì)胞起作用）。過程主要由錐狀細(xì)胞起作用）。 1、人眼的亮度視覺、人眼的亮度視覺 (1)、當(dāng)波長、當(dāng)波長=555nm， V

12、()1，顏色為黃綠，顏色為黃綠 色色(草綠草綠)，亮度感覺，亮度感覺 最大，最暗（最遲鈍）最大，最暗（最遲鈍） 的是藍(lán)色和紫色；的是藍(lán)色和紫色； (2)其余波長其余波長V()1，亮，亮 度感覺減弱；度感覺減弱； (3)當(dāng)當(dāng)760nm時，時，V()0， 人眼沒有亮度感覺。人眼沒有亮度感覺。 2、人眼的色度視覺、人眼的色度視覺 3、人眼的分辨力、人眼的分辨力 3、人眼的分辨力、人眼的分辨力 1 60 3438 2360 dd ll 通常情況下，通常情況下， 11.5 4、人眼視覺惰性、人眼視覺惰性 4、人眼視覺惰性、人眼視覺惰性 人眼的視覺惰性：人眼人眼的視覺惰性：人眼 對于一定的光亮有一定對于一

13、定的光亮有一定 的視覺暫留的特性。的視覺暫留的特性。t2 t3 為視覺暫留時間為視覺暫留時間 臨界閃爍頻率：不引起閃爍感覺的最低臨界閃爍頻率：不引起閃爍感覺的最低 重復(fù)頻率。（約為重復(fù)頻率。（約為46Hz，大于，大于48Hz圖像圖像 就足夠清晰）就足夠清晰） fc=aLm+b Lm為光脈沖亮度（坎米為光脈沖亮度（坎米 2）， ）， a、b為常數(shù)為常數(shù)9.6、26.6 當(dāng)重復(fù)頻率當(dāng)重復(fù)頻率臨界閃爍頻率；人眼感臨界閃爍頻率；人眼感 覺不到閃爍，其亮度為光脈沖亮度平覺不到閃爍，其亮度為光脈沖亮度平 均值。均值。 影響臨界閃爍頻率的因素：光亮度、亮影響臨界閃爍頻率的因素：光亮度、亮 度變化幅度、明亮?xí)r

14、間的占空比、觀看度變化幅度、明亮?xí)r間的占空比、觀看 者離畫面的距離、環(huán)境條件者離畫面的距離、環(huán)境條件 臨界閃爍頻率是隔行掃描電視系統(tǒng)設(shè)計臨界閃爍頻率是隔行掃描電視系統(tǒng)設(shè)計 依據(jù)依據(jù) 1.4 配色與亮度方程配色與亮度方程 本節(jié)將主要介紹配色原本節(jié)將主要介紹配色原 理；理；如何對顏色進(jìn)行度量如何對顏色進(jìn)行度量 和表示以及亮度方程的表和表示以及亮度方程的表 示方法示方法 配色方法（相加相減混色）配色方法（相加相減混色） 3、顏色的度量與表示、顏色的度量與表示 F=RR+GG+BB( R、G、B分別代表三基色分布系數(shù)；分別代表三基色分布系數(shù)；R、G、B 分別代表三基色的單位量；分別代表三基色的單位量；

15、RR、GG、BB為彩色為彩色 量量F中所含三基色光通量成分，它們共同決定所配彩色中所含三基色光通量成分，它們共同決定所配彩色 光的光通量光的光通量 光通量：按人眼光感覺來度量的輻射功率，單光通量：按人眼光感覺來度量的輻射功率，單 位位lm(流明流明)或光瓦；或光瓦；1光瓦光瓦683lm XYZ計色制計色制 XYZ計色制計色制 XX x XYZm YY y XYZm ZZ z XYZm m為色模，表示某彩色光所含標(biāo)為色模，表示某彩色光所含標(biāo) 準(zhǔn)三基色單位總量，與光通量有準(zhǔn)三基色單位總量，與光通量有 關(guān)；關(guān)； x、y、z為相對色度系數(shù)為相對色度系數(shù)(色度坐色度坐 標(biāo)標(biāo)) mXYZ 且且xyz1則則

16、z是一個非獨立參量，因此配色數(shù)據(jù)可換算是一個非獨立參量，因此配色數(shù)據(jù)可換算 為為xy坐標(biāo)值，即坐標(biāo)值，即xy標(biāo)準(zhǔn)色度圖標(biāo)準(zhǔn)色度圖 X-Y標(biāo)準(zhǔn)色度圖標(biāo)準(zhǔn)色度圖 舌形曲線全部位于第一象限所有可見光的光譜色都在舌形曲線全部位于第一象限所有可見光的光譜色都在 封閉曲線內(nèi)，所有的單色光都位于舌形曲線上；封閉曲線內(nèi)，所有的單色光都位于舌形曲線上； 等能量等能量E白光的坐標(biāo)為白光的坐標(biāo)為XYZ標(biāo)準(zhǔn)基色三角形的重標(biāo)準(zhǔn)基色三角形的重 心；心； 舌形曲線上任一點與舌形曲線上任一點與E白點的連線稱為等色調(diào)線；白點的連線稱為等色調(diào)線； 不在同一等色調(diào)線上的任意兩點，由這兩種顏色組不在同一等色調(diào)線上的任意兩點，由這兩種

17、顏色組 成的全部混合色都處在這兩點的連線上；成的全部混合色都處在這兩點的連線上； 飽和度相同的彩色所對應(yīng)的各點的連線稱為等飽和線；飽和度相同的彩色所對應(yīng)的各點的連線稱為等飽和線； 在譜色曲線內(nèi)任取三點對應(yīng)的彩色作基色，則由此三在譜色曲線內(nèi)任取三點對應(yīng)的彩色作基色，則由此三 基色混合成的所有彩色都包含在以這三點為頂點的三角基色混合成的所有彩色都包含在以這三點為頂點的三角 形內(nèi)。形內(nèi)。 4、顯像三基色與亮度方程、顯像三基色與亮度方程 亮度方程亮度方程 亮度方程亮度方程 配色方法（相加相減混色）配色方法（相加相減混色） 3、顏色的度量與表示、顏色的度量與表示 配色方程配色方程(實驗實驗)：色度計色度

18、計 F=RR+GG+BB( R、G、B分別代表三基色分布系數(shù)；分別代表三基色分布系數(shù)；R、G、B 分別代表三基色的單位量；分別代表三基色的單位量；RR、GG、BB為彩色為彩色 量量F中所含三基色光通量成分，它們共同決定所配彩色中所含三基色光通量成分，它們共同決定所配彩色 光的光通量光的光通量 光通量：按人眼光感覺來度量的輻射功率，單光通量：按人眼光感覺來度量的輻射功率，單 位位lm(流明流明)或光瓦；或光瓦；1光瓦光瓦683lm XYZ計色制計色制 XYZ計色制計色制 XX x XYZm YY y XYZm ZZ z XYZm m為色模，表示某彩色光所含標(biāo)為色模，表示某彩色光所含標(biāo) 準(zhǔn)三基色單

19、位總量，與光通量有準(zhǔn)三基色單位總量，與光通量有 關(guān)；關(guān)； x、y、z為相對色度系數(shù)為相對色度系數(shù)(色度坐色度坐 標(biāo)標(biāo)) mXYZ 且且xyz1則則z是一個非獨立參量，因此配色數(shù)據(jù)可換算是一個非獨立參量，因此配色數(shù)據(jù)可換算 為為xy坐標(biāo)值，即坐標(biāo)值，即xy標(biāo)準(zhǔn)色度圖標(biāo)準(zhǔn)色度圖 X-Y標(biāo)準(zhǔn)色度圖標(biāo)準(zhǔn)色度圖 舌形曲線全部位于第一象限所有可見光的光譜色都在舌形曲線全部位于第一象限所有可見光的光譜色都在 封閉曲線內(nèi)，所有的單色光都位于舌形曲線上；封閉曲線內(nèi)，所有的單色光都位于舌形曲線上； 等能量等能量E白光的坐標(biāo)為白光的坐標(biāo)為XYZ標(biāo)準(zhǔn)基色三角形的重標(biāo)準(zhǔn)基色三角形的重 心；心； 舌形曲線上任一點與舌形曲

20、線上任一點與E白點的連線稱為等色調(diào)線；白點的連線稱為等色調(diào)線； 不在同一等色調(diào)線上的任意兩點，由這兩種顏色組不在同一等色調(diào)線上的任意兩點，由這兩種顏色組 成的全部混合色都處在這兩點的連線上；成的全部混合色都處在這兩點的連線上； 飽和度相同的彩色所對應(yīng)的各點的連線稱為等飽和線；飽和度相同的彩色所對應(yīng)的各點的連線稱為等飽和線； 在譜色曲線內(nèi)任取三點對應(yīng)的彩色作基色，則由此三在譜色曲線內(nèi)任取三點對應(yīng)的彩色作基色，則由此三 基色混合成的所有彩色都包含在以這三點為頂點的三角基色混合成的所有彩色都包含在以這三點為頂點的三角 形內(nèi)。形內(nèi)。 4、顯像三基色與亮度方程、顯像三基色與亮度方程 亮度方程亮度方程 E

21、Y=0.299ER +0.587EG+ 0.114EB 亮度方程亮度方程 補(bǔ)充：光度學(xué)中的幾個度量單位補(bǔ)充：光度學(xué)中的幾個度量單位 光通量光通量 光通量指人眼所能感覺到的輻射能量，它等于光通量指人眼所能感覺到的輻射能量，它等于 單位時間內(nèi)某一波段的輻射能量和該波段的相單位時間內(nèi)某一波段的輻射能量和該波段的相 對視見率的乘積。對視見率的乘積。由于人眼對不同波長光的相對視由于人眼對不同波長光的相對視 見率不同，所以不同波長光的輻射功率相等時，其光見率不同，所以不同波長光的輻射功率相等時，其光 通量并不相等。光通量的單位為通量并不相等。光通量的單位為“流明流明”，符號：，符號：lm 波長為波長為555nm的光的輻射功率為的光的輻射功率為1W時，光通量是時，光通量是 683lm（或（或1光瓦）。當(dāng)光線中包含多種頻率