彩電原理 第一章

1、彩電原理 第一章第1頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三3、電視的分類 (1)按電視信號的傳輸媒體不同分為：開路電視與閉路電視 (2)按傳送的電視信號的性質不同分為：模擬電視與數(shù)字電視 (3)按電視屏幕顯示圖像顏色不同分為：黑白電視與彩色電視 (4)按電視屏幕尺寸大小不同分為：14吋、18吋、25吋、29吋等 (5)按電視的使用功能不同分為：廣播電視和應用電視第2頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 電視廣播有開路（無線）與閉路（有線）之分。 開路系統(tǒng)即無線電視廣播系統(tǒng)，其原理框圖如圖1-2所示。 在發(fā)端由光電轉換設備(攝像機)將圖像光信號轉變?yōu)殡娦?/p>

2、號(稱為視頻信號)，再經過一系列加工處理，然后調制到圖像載頻上而形成高頻射頻圖像信號。第一章 電視基礎知識第3頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 同時，將伴音信號調制到伴音載頻上形成高頻射頻伴音信號，與高頻圖像信號共用一副天線發(fā)射出去。 在接收端，電視接收天線將高頻圖像及伴音信號一起接收下來，并還原出圖像信號和伴音信號。利用圖像信號由顯象管重現(xiàn)原圖像，而伴音信號則經揚聲器恢復出伴音。第4頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三11 電子掃描 111像素的概念 1像素 組成圖像畫面的細小單元稱為像素。像素越小，單位面積上的像素數(shù)目就越多，由其構成的圖像就

3、越清晰。 組成黑白畫面的每個像素，不但有各自確定的幾何位置，而且它們各自還呈現(xiàn)著不同的亮度；又由于電視系統(tǒng)傳送的是活動圖像，因而每個在確定位置上的像素其亮度又隨時間不斷地變化著, 也就是說像素的亮度又是時間的函數(shù)。 可見，像素亮度既是空間（二維）函數(shù)，同時又是時間函數(shù)。第5頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三第6頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 2圖像幀 (一幅圖像)的概念 電視系統(tǒng)中把構成一幅圖像的各像素傳送一遍稱為進行了一個幀處理，或稱為傳送了一幀，每幀圖像由許多像素組成。 3圖像的并行傳輸 （無法實現(xiàn)） 理論上講，可同時把不同位置上具有不同

4、亮度的像素轉變成相應的電信號，再分別用各個相應信道把這些信號同時傳送出去。 4圖像的串行傳輸（實際應用） 把組成一幀圖像的各個像素的亮度按一定順序一個一個地轉換成相應的電信號并依次傳送出去，接收端再按同樣順序將各個電信號在對應位置上轉變成具有相應亮度的像素。第7頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 5順序轉換的實現(xiàn) 掃描 (圖1-3) 將組成一幀圖像的像素，按順序轉換成電信號的過程（或逆過程）稱為掃描。 (1) 行掃描(水平掃描) 攝像管或顯像管中的電子束在水平方向上的掃描過程。 行掃正程：電子束從左到右的掃描。 行掃逆程：電子束從右回到左的掃描。 (2)場(或幀)掃描(

5、垂直掃描) 攝像管或顯像管中的電子束在垂直方向上的掃描過程。 場掃正程：電子束從上到下的掃描。 場掃逆程：電子束從下回到上的掃描。第8頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三112 光電與電光變換 (P3) 1攝像管與光電轉換（光電導）攝像管是一種電真空器件。它主要由鏡頭、光電靶、電子槍、聚焦線圈和偏轉線圈組成。電子槍第9頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 光電靶由光敏半導體材料構成，具有受光作用之后電阻率變小的性能。 靶面上的光圖像使靶面各單元受光照的強度不同，因而其各單元的電阻率不同，與較亮像素對應的靶單元阻值較小，與較暗像素對應的靶單元阻值較大。

6、 這樣一幅因像上各像素的不同亮度就表現(xiàn)為靶面上各單元的不同電阻值。電子槍第10頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 從攝像管陰極發(fā)射出來的電子束，偏轉線圈的磁場力作用下，高速、順序地掃過靶面各單元。當電子束接觸到靶面某單元時，就使陰極、信號板(靶)、負載、電源構成一個回路。涂覆透明導薄電膜u第11頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 在負載RL中就有電流流過，其電流大小取決于光電靶在該單元的電阻值大小。 光照強處，對應阻值較小、流過負載的電流就較大，因而RL兩端產生的壓降也就較大。 從而在RL端輸出隨景物亮暗而變化的電視圖像信號。涂覆透明導薄電膜u第

7、12頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 2顯像管與電光轉換 顯像管是在接收端重現(xiàn)圖像的電真空器件。 (1)顯像管的結構 由電子槍、熒光屏、偏轉線圈等組成。 (2)顯像管的工作原理由陰極發(fā)射出的電子束，在偏轉線圈所產生的磁場力作用下，按從左到右，從上到下的順序依次轟擊熒光屏。屏面上涂有熒光粉，在電子束轟擊下熒光粉發(fā)光，其發(fā)光亮度正比于電子束攜帶的能量。第13頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 若將攝像端送來的信號加到顯像管電子槍的陰極與柵極之間，就可以控制電子束攜帶的能量，使熒光屏的發(fā)光強度受圖像信號的控制。 設顯像管的電一光轉換是線性的(實際為非

8、線性的)，那么，屏幕上重現(xiàn)的圖像，其各像素的亮度都正比于所攝圖像相應各像素的亮度，屏幕上便重現(xiàn)了發(fā)端的原圖像。顯像管內電子束偏轉第14頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三(3)顯像管的失真及校正 對于攝像管來說，光電轉換特性可近似認為是線性的；而顯像管電光轉換特性則是非線性的。第15頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 顯像管的顯示亮度(用Bd表示)，與其柵、陰極間電壓(用ugk表示)的次方成正比例，即 (1-1)式中，Kd為比例常數(shù)， 為顯像管光電轉換的非線性失真系數(shù)、通常23。 第16頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 考

9、慮到顯像管電光轉換的非線性，為保持重現(xiàn)圖像與原景像亮度成正比，則需在攝像端預先將圖像信號電壓開次方(預失真)，即 （1-2） 式中，u0代表攝像電壓，B0為攝像亮度，K0為比例常數(shù)。重現(xiàn)亮度則為 (1-3) 由式(1-3)可見，經校正系統(tǒng)將不再產生非線性失真。 第17頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三113 電子掃描 將一幅圖像上各像素相應的電信號，以及將這些順序傳送的電信號再重新恢復為一幅重現(xiàn)圖像的過程（即圖像的分解與重現(xiàn)），都是通過電子掃描來實現(xiàn)的。攝像管與顯像管中，電子束按一定規(guī)律在靶面上或熒光屏面上運動，即可完成攝像與顯像的掃描過程。第18頁，共105頁，202

10、2年，5月20日，10點0分，星期三 1 電子束偏轉的基本原理 當裝在攝像管或顯像管的外面的偏轉線圈中通過電流時，會產生偏轉磁場，磁場的方向取決于流過線圈的電流方向。 電子束垂直穿過磁場時，在磁場力的作用下發(fā)生偏轉。 根據(jù)左手定則，若偏轉線圈中電流方向改變，則電子束的偏轉方向也發(fā)生改變；第19頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三行偏轉線圈場偏轉線圈第20頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 當線圈偏轉中分別流過行、場鋸齒波掃描電流時就會產生相應的垂直方向與水平方向的偏轉磁場，在這兩個磁場的共同作用下，使電子束作水平與垂直方向的掃描運動。第21頁，共1

11、05頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 2逐行掃描在鋸齒波電流作用下，電子束自左向右、自上而下，一行緊靠著一行進行掃描。 fH=1/TH =1/(TH S+ THR )fV=1/TV =1/(TV S+ TVR )掃描光柵演示第22頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 3隔行掃描 在每幀掃描行數(shù)不變的情況下，將每幀圖像分為兩場來傳送，這兩場分別稱為奇場和偶場。奇數(shù)場傳送1、3、 5、奇數(shù)行；偶數(shù)場傳送2、4、6、偶數(shù)行。 目前，世界各國都采用隔行掃描的掃描方式。第23頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 4 隔行掃描 的優(yōu)點 (1)使電視

12、圖像能活動、連續(xù)而又無閃爍感 則要求傳送頻率大于人眼臨界閃爍頻率47Hz，即每秒傳送47場以上的圖像。因此，我國電視制式規(guī)定，場掃描頻率fV為50 Hz，每幀圖像的掃描行數(shù)為625行。 第24頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三(2)可壓縮圖像信號帶寬 按照我國電視制式規(guī)定，若采用逐行掃描，電視圖像信號的最高頻率約為1112MHz，可見視頻信號帶寬將相當寬。 要傳送頻譜這樣寬的信號，不但會使設備復雜化，而且使在規(guī)定的的頻段內可容納的電視頻道數(shù)目減少。 若采用隔行掃描，電視圖像信號的最高頻率只有6MHz 。第25頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 5

13、 隔行掃描 的實現(xiàn) 如圖示，實線表示掃描的正程，虛線表示掃描逆程期間的回掃線。（實際系統(tǒng)中回掃線被消隱掉了）隔行掃描演示第26頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 這里要強調指出的是， 隔行掃描方式要求每幀掃描總行數(shù)為奇數(shù)。 因為只有這樣，在掃描鋸齒波電流波形頂點位置對齊的情況下方可使相鄰兩場均勻嵌套 。奇偶光柵鑲嵌演示第27頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三第28頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 其次，在隔行掃描中，整個畫面的變化是按場頻重復的，它高于臨界閃爍頻率因而減少了閃爍感。 但就每行而言，它仍是按幀頻重復的，即每

14、40ms重復一次，每秒重復25次，這是低于臨界閃爍頻率的。 所以，當我們接近電視機觀看時，仍會感覺到行間閃爍；但當離開一定距離觀看時，行間閃爍就不怎么明顯了。第29頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 6掃描電流的非線性對顯示圖像的影響 (P7) 當行、場掃描電流波形均為線性變化的鋸齒波時，重現(xiàn)圖形無失真，仍為方格圖形。當行、場掃描電流只要有其中之一失真，顯示的圖形將出現(xiàn)非線性失真， 圖1-10(b)和(c)分別表示行、場掃描電流其中之一出現(xiàn)非線性失真的情況。若二者同時失真，將顯示出復雜的失真圖形。 行、場掃描電流幅度不足時同樣會產生失真。 隔行掃描場掃描電流圖第30頁，

15、共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三114 我國廣播電視掃描參數(shù) (教材上沒有，要記筆記) 掃描方式：隔行掃描。幀頻：25Hz 隔行比 2 : 1行頻 fH ：15625Hz；場頻 fV ：50 Hz；行周期TH：64s場周期TV：20ms行正程時間THS：52s場正程時間TVS：18.4 ms行逆程時間THR：12s場逆程時間TVR：1.6 ms每幀掃描行數(shù)Z：625行每幀顯示行數(shù)Z：575行每場掃描行數(shù)：312.5行每場顯示行數(shù)：287.5行第31頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三12 黑白全電視信號 黑白全電視信號由 “圖像信號”和確保掃描同步的

16、“復合同步信號”以及消除掃描逆程回掃線的“復合消隱信號”等輔助信號而構成的。 121 主體信號 圖像信號 1圖像信號及其特征 圖像信號是由攝像管將明暗不同的景像經過電子掃描和光電轉換而得的電信號。五條由白灰黑而變化的圖像的圖線信號如圖l-13所示（有正負極性之分），所示波形為一個行正程的對應波形。一般來說，圖像信號是隨機的，圖1-13(c)給出了一行的隨機的圖像信號的波形。第32頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 圖像信號具有直流成分，其數(shù)值確定了圖象的背景亮度，是單極性信號。 對于一般活動圖像，相鄰兩行或相鄰兩幀信號間具有較強的相關性，信號差別極小，可近似認為是周期信

17、號。正負極性圖象信號第33頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 2圖像信號的基本參量(亮度、對比度和灰度) (1) 亮度，亮度是人眼對光的明暗程度的感覺。亮度常以 B 表示， 電視圖像的亮度取決于電視圖像信號的平均直流成分，改變電視圖像信號的直流成分，可以改變其亮度。 (2)對比度，是客觀景物最大亮度Bmax與最小亮度Bmin之比。當以K表示， K=Bmax/Bmin。 圖像信號的黑、白電平差別愈大，則對比度愈高。 第34頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三(3)灰度，即：圖像信號的亮度級差或稱亮度層次。 它反映電視系統(tǒng)所能重現(xiàn)的原圖像明、暗層次的程

18、度。 受到顯像管發(fā)光亮度的限制，重現(xiàn)的圖像無法達到景物實際亮度，但只要能反映客觀景物的對比度和灰度，便可獲得滿意的效果。第35頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 電視系統(tǒng)中發(fā)掃描必須嚴格同步，即收、發(fā)掃描對應的行、場起始和終止位置必須嚴格一致，否則就會出現(xiàn)畫面失真或不穩(wěn)定現(xiàn)象。122 輔助信號 1復合同步信號 為保證電視系統(tǒng)中收、發(fā)掃描嚴格同步而加入的脈沖信號。 復合同步信號由行同步信號與場同步信號共同組成。 第36頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 (1) 行同步信號 為保證電視系統(tǒng)中收、發(fā)掃描每一行嚴格同步而加入的脈沖信號，其脈寬為4.7s

19、。 (2)場同步信號 為保證電視系統(tǒng)中收、發(fā)掃描每一場嚴格同步而加入的脈沖信號。其脈寬為160s（2.5個行周期）。第37頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 在接收端必須先將這些行、場同步脈沖分離出來，用以分別控制接收機中的行、場掃描鋸齒波電流的周期和相位。換言之，只有當行、場同步脈沖到來時才開始行與場的回掃，這就可保證收、發(fā)雙方掃描電流的頻率和相位都相同，即可保證同步。圖1-15(a)中給出了行、場同步信號，通常將行、場同步信號合稱為復合同步信號。同步脈沖前沿 逆程開始時刻第38頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三相位不同對重現(xiàn)圖像的影響并行現(xiàn)象

20、同步脈沖么前沿 逆程開始時刻2復合消隱信號 為消除顯像管中電子束掃描的逆程回掃線而加入的脈沖信號。它由行消隱信號和場消隱信號共同組成。(1)行消隱信號 為消除顯像管中電子束掃描的每一行逆程回掃線而加入的脈沖信號。行消隱信號的脈沖寬度為12s 。 (2)場消隱信號 為消除顯像管中電子束掃描的每一場逆程回掃線而加入的脈沖信號。場消隱信號的脈沖寬度為1612s (近似為1.6mS)同步脈沖形成演示第39頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三(1) 槽脈沖 為保證場同步期間行同步信息不丟失，而在場同步信號上開槽所形成的脈沖。 一般，在場同步上開五個凹槽， 槽脈沖寬度為4.7uS 。

21、3槽脈沖和均衡脈沖第40頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三為什么要在場同步信號上加入槽脈沖？ 這是因為利用微分電路從復合同步信號中取出行同步信號時，在場同步期間造成行同步信號的丟失。 利用槽脈沖來形成行同步脈沖， 就可以保證 在場同步期間行同步信號不丟失，從而保證行同步。第41頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三(2)均衡脈沖 即：在場同步前后分別加入5個脈寬為2.35uS的窄脈沖。 為什么要在場同步前后分別加入均衡脈沖？第42頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 由于電視系統(tǒng)一般采用隔行掃描，相鄰兩場掃描的起點和終點位置都不

22、相同。 對于奇數(shù)場來說，它是在半行處結束，場消隱信號和場同步信號應在行掃描到半行時加入； 對于偶數(shù)場掃描來說，它是在一個整行后結束，場消隱與場同步信號應在一個整行結束后加入。 若將奇數(shù)場和偶數(shù)場的同步脈沖分兩排畫出，并令場同步脈沖起始沿對齊，則得如圖所示波形。第43頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三第44頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 在進行、場同步分離時，每一個行同步脈沖出現(xiàn)，要對積分電容器進行一次充電，行同步脈沖過后則進行放電。 由于奇數(shù)場和偶數(shù)場同步脈沖前沿出現(xiàn)時、行同步脈沖相互錯開半行，造成積分電容器上的起始電壓不同，這就必然導致兩場

23、同步時間的差異，如圖所示，存在時差t。對場同步脈沖的檢測造成影響。第45頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三奇偶場同步積分輸出第46頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 為了保證偶數(shù)場的掃描線準確地嵌套在奇數(shù)場各掃描線之間，必須保證相鄰兩場場同步脈沖前沿到達積分電路時，積分電容器上要有相同的起始電壓，否則就無法保證正確的嵌套，嚴重時甚至會出現(xiàn)掃描光柵完全重合的現(xiàn)象。 為此，在場同步脈沖前后（場消隱期間）以及中間，每隔半行都增加一個行同步脈沖，這樣就可以使相鄰兩場的場同步脈沖前沿到達積分電路時，積分電容器上所充的電壓基本相等。 為了使增加脈沖后的平均電

24、平不增加，把這部分脈沖寬度減小為原來的一半(即2.35s)。第47頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 場同步脈沖上的槽也每半行一個，槽寬仍為4.7s，場同步期間要開5個槽。 每個場同步脈沖前、后各有5個2.35s 寬的脈沖，常稱其為前、后均衡脈沖，如圖l-17(c)所示。 這樣一來，無論奇場還是偶場，送到場積分電路去的波形都是完全相同的。第48頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三第49頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 1全電視信號波形 將圖像信號、復合同步、復合消隱、槽脈沖和均衡脈沖等信號疊加，即構成黑白全電視信號，通常也

25、稱其為視頻信號。 我國現(xiàn)行電視標推規(guī)定：以負極性全電視的同步信號頂電平作為100；則黑色電平和消隱電平的相對幅度為75；白色電平相對幅度為1012.5； 圖像信號電平介于白色電平與黑色電平之間。正極性信號123 黑白全電視信號各脈沖的寬度為：行同步 4.7s場同步 160s(2.5H)均衡脈沖 2.35s槽脈沖 4.7s場消隱脈沖 1612s行消隱脈沖 12s第50頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 2全電視信號的頻譜 (P15) 全電視信號的頻譜是圖像信號與輔助信號的頻譜之和，圖象信號的頻譜有一定規(guī)律性。 靜止圖像的頻譜 只在水平方向有亮度變化的靜止圖像 這種情況下，

26、每個行掃描得到的圖象信號都是一樣的（以行頻重復）。根據(jù)傅立葉分析，頻譜是線狀譜，譜線位于行頻fH及其諧波n fH上。且n越大，能量（幅度）越?。▽τ谖覈?，6MHz帶寬最高諧波次數(shù)=384）。第51頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 在垂直方向也有亮度變化 信號仍然是以行頻重復的，頻譜成份為n fH m fV，其頻譜分布是離散譜線簇(譜線群)，主譜線為n fH 特點是：信號能量集中在行頻fH及其各次諧波n fH的主譜線上，n越大能量越小。在每個主譜線兩旁存在著場頻及其諧波的許多副譜線。m越大，副譜線能量也越小。第52頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期

27、三 垂直方向有細節(jié)變化 垂直方向有精細細節(jié)變化時，兩場信號會有差異，其信號波形以幀為周期重復，故頻譜應為n fHm fF（fF為幀頻，25Hz）。由于垂直方向內容有不小的相關性，所以，幀間差引起奇數(shù)倍成份相對較小。第53頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 運動圖象信號的頻譜 對于一般速度運動的物體，形成的幀周期信號波形表現(xiàn)為隨運動情況而在時間軸上的相位有變化。隨景物運動，兩旁的依時間左右擺動，主譜線兩旁的副譜線近乎連續(xù)。因電視圖像相鄰幀間、行間相關較大，因此相鄰群之間有信號能量的空白區(qū)。 圖像信號的頻譜待征 以行頻及其諧波為中心,形成梳齒狀的離散頻譜。 全電視信號的頻譜

28、第54頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 隨著行頻諧波次數(shù)的增高，譜線幅度逐漸減小。這說明黑白圖像信號的主要能量分布在視頻信號的低頻端。 實踐證明，無論是靜止 或活動圖像，行頻主譜線兩旁的副譜線諧波次數(shù)不大于20。按m=20計算，各譜線群所占寬度僅為2m fV220502kHz，相鄰兩主譜線間距為15.625kHz，可見各群譜線間存在著很大的空隙。第55頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 輔助信號的頻譜 由于各輔助信號均為周期性脈沖信號，其頻譜與脈沖寬度有關。若以表示脈沖寬度，其能量主要集中在f3/以內，故可近似認為這類脈沖信號的最高頻率為fma

29、x3/。以行同步脈沖為例，4.7s，則3/638kHz。 結論：全電視信號具有在06MHz范圍內、離散分布的頻譜結構。為了分析問題簡單，常以圖l-21表示全電視信號的頻譜。第56頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三13 彩色的基本概念1可見光的特性 (1) 光是一種以電磁波形式存在的物質，人眼可以看見的光叫可見光。它是波長范圍為380 nm到780nm之間的電磁波。 (2) 不同波長的光呈現(xiàn)出的顏色各不相同，隨著波長由長到短，呈現(xiàn)的顏色依次為：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。 (3) 只含有單一波長的光稱為單色光(又稱：譜色光)，包含有兩種或兩種以上波長的光稱為復合光(又稱：

30、非譜色光) ，復合光作用于人眼，呈現(xiàn)混合色。例如，太陽輻射的光含有七種單色光的波譜，但卻給認以白光的綜合感覺?？梢姽夤庾V圖(見下張)131 彩色和光密不可分第57頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三可見光光譜圖 第58頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三2物體的顏色 我們看到的顏色有兩種不同的來源： 一種是發(fā)光體所呈現(xiàn)的顏色， 例如，各種彩色燈和霓紅燈等所發(fā)出的彩色光； 另一種是物體反射或透射的彩色光。 第59頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 那些本身不發(fā)光的物體，在外界光線照射下，能有選擇地吸收一些波長的光，而反射或透射另

31、一些波長的光，從而使物體呈現(xiàn)一定的顏色。 例如，紅旗反射紅光而吸收其它顏色的光，因而呈現(xiàn)紅色； 綠色的植物因反射綠色光而吸收所有其它色光而呈現(xiàn)綠色， 白云反射全部陽光而呈白色； 煤炭吸收全部照射光而呈現(xiàn)黑色等等。第60頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 既然物體呈現(xiàn)的顏色是由于物體反射(或透射)光的種類不同而產生的，那么物體呈現(xiàn)的顏色顯然與照射它的光源有關。 例如，綠草的綠色是由于它在日光照射下才表現(xiàn)出來的，如果把綠草拿到紅光下觀察，就會發(fā)現(xiàn)它不再是紅色而近乎是黑色的，這是因為紅色光源中沒有綠光成分，綠草全部吸收了紅光，所以變成黑色。 第61頁，共105頁，2022年，

32、5月20日，10點0分，星期三 人們日常生活中都會有這樣的經驗，某些東西在日光下看到的顏色與在燈光下看到的顏色有差異，恰恰說明由于日光與燈光這兩種光源所含的光譜成分不同，使同一物體表現(xiàn)為不同的顏色。第62頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三應該指出，不能從看到的顏色來判斷光譜的分布。這是因為雖然一定的光譜分布表現(xiàn)為一定的顏色，但同一顏色則可由不同的光譜分布而獲得。例如，黃色可以由單一波長的黃光產生，也可以由兩種波長不同的光(紅光和綠光)按一定比例混合而產生，二者給人的顏色感覺卻是相同的。第63頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三3色溫和標準光源 通常

33、的照明光源，如太陽、日光燈、白熾燈泡等所發(fā)出的光雖然都籠統(tǒng)地稱其為白光，但由于發(fā)光物質不同，它們的光譜成分相差很大，用它們照射相同物體時，呈現(xiàn)的顏色則相差較大。例如，白熾燈泡偏橙紅（呈暖色調），而汞燈偏青藍（呈冷色調）。為了比較和區(qū)別各種光源的特性，國際照明委員會(CIE)規(guī)定了A、B、C、D、E等幾種標準白色光源，并以基本參量“色溫”予以表征。第64頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三(1)色溫的概念 色溫是以絕對黑體的加熱溫度來定義的。 所謂絕對黑體是指既不反射光、也不透射光，而完全吸收入射光的物體，被加熱時的電磁波輻射波譜僅由溫度決定。 隨著溫度的增加，黑體輻射能量

34、將增大，其功率波譜向短波方向移動。所以當溫度升高時，不僅亮度增大，其發(fā)光顏色也隨之變化。為了區(qū)分各種光源的不同光譜分布與顏色，可以用絕對黑體的溫度來表征。第65頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三當絕對黑體在某一特定絕對溫度下，所輻射的光譜與某光源的光譜具有相同的特性時，則絕對黑體的這一特定溫度就定義為該光源的色溫，單位以K表示。例如，溫度保持在2800 K時的鎢絲燈泡所發(fā)的白光，與溫度保持在2854K的絕對黑體所輻射光的功率波譜基本一致，于是既稱該白光的色溫即為2854K?？梢?、色溫并非光源本身的實際溫度，而是表征光源波譜特性的參量。第66頁，共105頁，2022年，5

35、月20日，10點0分，星期三 (2)標準白光源 A 光源：相當于2800 K鎢絲燈所發(fā)的光。其色溫為2854K。因而A光源的光總帶著橙紅色。 B 光源：相當于中午直射的太陽光。其色溫為4800 K。在實驗室中可由特制的濾色鏡從A光源中獲得。 C 光源：相當于白天的自然光。色溫為 6800K。C光源的光偏藍色。它被選作為NTSC制彩色電視系統(tǒng)的標準白光源。 D 光源：相當于白天平均照明光。因其色溫為6500 K，故又稱D65光源。它被選作為PAL制彩色電視系統(tǒng)的標準白光源。 第67頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三E 光源：是一種理想的等能量的白光源，色溫為5500 K,

36、 光譜能量分布是一條平行于橫軸的水平直線。在可見光波長范圍內，各波長具有相同的輻射功率。這種光源在實際中是不存在的，是假想的光源。第68頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三132視覺特性 電影、黑白及彩色電視技術，均是利用了人眼視覺的某些特性而實現(xiàn)的。 黑白電視中，不但利用了人眼的視覺惰性，同時還利用了人眼分辨力的局限性(即當相鄰像素靠近到一定程度時，人眼無法分辨，會產生連續(xù)象素的感覺)。 彩色電視中，除了利用以上特性外，還利用了人眼的彩色視覺特性，主要包括視敏特性和彩色視覺。第69頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三相對視敏曲線1相對視敏曲線 在可

37、見光范圍內，同一波長的光，當其強度不一樣時，給人的亮度感覺是不相同的；對于相同強度而波長不同的光(E光源)，給人的亮度感覺也是不同的。第70頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 實踐證明，人眼感到最亮（最靈敏）的是黃綠色，最暗（最遲鈍）的是藍色和紫色。 如相對視敏曲線所示(E光源)?；鶞适侨搜圩蠲舾械摹⒉ㄩL為555nm的黃綠光(l00)。對于不同的人，相對視敏曲線的形狀是會稍有差異的。相對視敏曲線第71頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 2人眼的亮度感覺 亮度感覺，即包括人眼所能感覺到的最大亮度與最小亮度的差別及在不同環(huán)境亮度下對同一亮度所產生的主

38、觀明亮程度的感覺。 (1) 人的視覺范圍很寬，能感受到的亮度范圍大約從百分之幾nit到幾百萬nit(但不能同時感受到這樣大的亮度范圍，當人眼適應了某一平均環(huán)境亮度之后，視覺范圍就變得小多了。 之所以如此，是因為人眼的感光作用有隨外界光的強弱而自動調節(jié)的能力) 。 第72頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三(2) 在不同環(huán)境亮度下，人眼對同一亮度的主觀感覺也不相同。 在光天化日之下，如果有人在你身邊打開手電筒，你可能毫無亮度明顯增加的感覺；但若是漆黑的夜晚，即使離你較遠有人劃一根火柴，你也會感覺到光亮。 實驗表明，人眼察覺亮度變化的能力是有限的，且隨著亮度B的增大，能覺察的

39、最小亮度變化Bmin也增大；但在相當大的亮度范圍內，可察覺的最小亮度變化與相應亮度之比(Bmin/B)卻等于一個常數(shù)。 第73頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三上述特性告訴我們： 電視重現(xiàn)景像的亮度無需等于實際景物的亮度；人眼不能覺察出的亮度差別，在重現(xiàn)景像時可不予精確復制，只要保持重現(xiàn)圖像的對比度，就會有十分逼真的感覺。這給電視圖象的傳輸與重現(xiàn)帶來了極大的方便。第74頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 3人的彩色感覺 人眼視網(wǎng)膜里存在著大量光敏細胞； 按其形狀可分為桿狀和錐狀兩種。 桿狀光敏細胞的靈敏度極高，主要靠它在低照度時辨別明暗，但它對彩

40、色是不敏感的； 錐狀細胞既可辨別明暗，又可辨別彩色。 白天的視覺過程主要靠錐狀細胞來完成，夜晚視覺則由桿狀細胞起作用，所以在較暗處無法辨別彩色。 第75頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三錐狀細胞又分為三類，分別稱為紅敏、綠敏和藍敏。如果某束光線只能引起某一種光敏細胞興奮、而另外兩種光敏細胞僅受到很微弱刺激，我們感覺到的便是某一種色光；若紅敏細胞受刺激，則感覺到的是紅色；若紅、綠敏細胞同時受刺激，則產生的彩色感覺與由黃單色光引起的視覺效果相同。顯然，隨著三種光敏細胞所受光刺激程度上的差異，還會產生各式各樣的彩色感覺。第76頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分

41、，星期三 因此，當我們在攝取彩色景物時，若用三個分別具有與人眼三種錐狀細胞相同光譜特性的攝像管，分別攝取代表紅、綠、藍三個彩色分量的信號，經處理、傳輸，再通過顯像管的紅、綠、藍熒光粉受電子轟擊發(fā)光，轉換成原來比例的彩色光，即可實現(xiàn)彩色圖像的重現(xiàn)。第77頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 133 彩色三要素和三基色原理 1彩色三要素 亮度，是指彩色光作用于人眼引起明暗程度的感覺。 色調，即彩色光的顏色類別。通常所說的紅色、綠色、黃色等等 色飽和度，是指顏色的深淺程度，即顏色的濃度。 第78頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 對于同一色調的彩色光，其

42、飽和度越高，它的顏色就越深；飽和度越低，它的顏色就越淺。 在某一色調的彩色光中摻入白光，會使其飽和度下降，摻入的白光越多，其飽和度就越低。 色調和飽和度合稱為色度。色度即說明彩色光顏色的類別，又說明了顏色的深淺程度。在彩色電視系統(tǒng)中，所謂傳輸彩色圖像，實質上是傳輸圖像像素的亮度和色度。第79頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 2三基色原理 只要選取三種不同顏色的單色光按一定比例混合就可以得到自然界中絕大多數(shù)色彩。 具有這種特性的三個單色光叫基色光，彩色電視中所采用的三基色分別是紅色、綠色和藍色。 第80頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三人們發(fā)現(xiàn)：

43、 (1) 三基色必須是相互獨立的產生。即其中任一種基色都不能由另外兩種基色混合而得到。 (2) 自然界中的大多數(shù)顏色，都可以用三基色按一定比例混合得到；或者說中的大多數(shù)顏色都可以分解為三基色。 (3) 三個基色的混合比例，決定了混合色的色調和飽和度。 (4) 混合色的亮度等于構成該混合色的各個基色的亮度之和。第81頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 3混色方法 把三基色按照不同的比例混合獲得彩色的方法稱為混色法?；焐ㄓ邢嗉踊焐ü獾暮铣桑噬娨曈茫┖拖鄿p混色（染料合成）之分。 綠黃青紅綠藍品紅第82頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 相加混色

44、的幾種方法： (1) 空間混色法 利用人眼空間細節(jié)分辨力差的特點，將三種基色光在同一平面的對應位置充分靠近，只要三個基色光點足夠小且充分近，人眼在離開一定距離處將會感到是三種基色光混合后所具有的顏色。這種空間混色的方法是同時制彩色電視的基礎。 第83頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 (2) 時間混色法。 利用人眼的視覺惰性，順序地讓三種基色光出現(xiàn)在同一表面的同一處，人眼會感到這三種基色光是同時出現(xiàn)的。這種相加混色方法是順序制彩色電視的基礎。 (3) 生理混色法。 人的兩眼同時分別觀看不同顏色的同一彩色景像時，使之同時獲得兩種彩色印像, 兩種彩色印像在大腦中產生相加混色

45、的效果。第84頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 4色度三角形 由三基色混合所產生的各種顏色，可以由色度三角形予以說明。該三角形直觀地表示出三基色合成的色度關系。例如，RG邊表示由紅色與綠色合成所得的所有的顏色。此邊的中點為黃色，說明紅色與綠色相等時為黃色。同理，RB邊的中點是紫色(品色)，GB邊的中點為青色，色度三角形重心位置W為白色。第85頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 穿過W的任一條直線，連接三角形上的兩個點，該兩點所代表的顏色相加均得到白色。 因此，通常把相加后形成白色的兩種顏色稱為互補色。例如，在色度三角形中，通過W點所連的紅、青，

46、綠、紫，黃、藍均互為補色。第86頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 色度三角形的三個頂點代表三基色。例如，R點所代表的顏色是純紅色，其飽和度為100%。沿著直線RW不斷向W點移動，紅色中的白色成分隨之增加，顏色不斷變淡，其飽和度不斷下降，但色調并不改變。 第87頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 5亮度方程 在不同的彩色電視制式(后續(xù)章節(jié)介紹)中，由于所選的標準白光和顯像三基色(即顯像管熒光粉對應的三個基色)不同，導致亮度方程也互有差異。 第88頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 以C白光為標準白光源的NTSC制彩色電視制

47、式的亮度方程為 Y0.229RN十0.587GN十0.114BN 以D65光為標準白光源的PAL制彩色電視制式的亮度方程式為 Y0.222RP十0.707GP十0.071BP 第89頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 由于NTSC制彩色電視廣播發(fā)展較早，大量的電視設備都是按它設計的，所以PAL制中沒有采用自己的亮度方程，而是延用了NTSC的亮度方程式，使用了與NTSC制彩色電視相同的顯像三基色（顯像管）。為了書寫方便，一般應用中，略去顯像三基色系數(shù)下標，并被近似地寫為 Y0.30R十0.59G十0.11B第90頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三

48、134 彩色圖像的攝取與重現(xiàn) 根據(jù)三基色原理，一幅彩色圖像可以分解為三個基色圖像，在發(fā)端將一幅欲傳送的彩色圖像分解為三幅基色圖像信號，合用一個通道傳送給接收端； 接收端將收到的三個基色圖像信號還原成原來的彩色圖像。 第91頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 1彩色圖像的攝取 要實現(xiàn)彩色電視發(fā)送，較實用的方法就是首先要將一幅彩色圖像分解為紅、綠、藍三幅基色圖像，以獲得三基色信號電壓R、G、B(ER、EG、EB的簡化寫法)。這可以通過分色光學系統(tǒng)(包括物鏡、分色棱鏡、反射鏡等)及三個黑白攝像系統(tǒng)來完成。彩條圖象的例子第92頁，共105頁，2022年，5月20日，10點0分，星期三 2彩色圖像的重現(xiàn) 為了重現(xiàn)彩色圖像，彩色電視接收機必須把收到的彩色全電視信號恢復成三基色電信號并還原成三基色圖像，然后由顯像管將其顯示從而恢復原彩色圖像。 彩色顯像管與黑白顯像管的最大區(qū)別在于它發(fā)射三個電子束，分別對應紅、綠、