視覺與電視原理

視覺與電視原理第一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四顯示器顯示的信息是供人眼觀看的，人的眼睛是人類視覺系統(tǒng)的重要組成部分，它是很復(fù)雜的器官。人眼的生理特性對制訂顯示規(guī)范有很大的影響。第二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四視覺信息的產(chǎn)生圖像處理的許多目標(biāo)，最終要通過人眼來判斷所處理的結(jié)果。有必要研究人類視覺系統(tǒng)的特點，并研究它的等效數(shù)學(xué)—物理模型。中央凹第三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四一.人類視覺構(gòu)造人眼的外形接近于球形，是一個直徑為24mm的球狀體，眼球壁由鞏膜、脈絡(luò)膜和視網(wǎng)膜組成。角膜、鞏膜；(在眼球壁最外一層，呈白色，是眼球的保護層。鞏膜前面1/6的透明部分叫角，光線從角膜射入眼內(nèi)。)脈絡(luò)膜（有豐富血管和色素，起輸送養(yǎng)料作用）、睫狀肌）、虹膜（脈絡(luò)膜最前面的環(huán)形部分）視網(wǎng)膜(第三層為視網(wǎng)膜,約占眼球內(nèi)表面的2/3)>黃斑>中央凹錐體細(xì)胞－明視覺細(xì)胞桿體細(xì)胞－暗視覺細(xì)胞第四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四人眼1.鞏膜：白色堅韌,厚0.4~0.8mm2.角膜：透明，R:8mm●14.視神經(jīng)3.脈絡(luò)膜：黑色不透光8.前房液—水狀體:淡鹽溶液,折射率1.3379.后房液—玻璃體:含大量水份膠狀物,折射率1.3364.虹膜：帶色的彩帶5.瞳孔：直徑：1.4~8mm6.水晶體—眼珠,折射率為1.42的膠狀物,前后曲面半徑:10mm,6mm7.睫狀肌10.視網(wǎng)膜:視神經(jīng)網(wǎng)11.盲點:不引起視覺12.黃斑點直徑:2mm13.中央窩:最敏感直徑0.25mm第五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

視覺特性

人眼的視網(wǎng)膜上有大量的光敏細(xì)胞，按其形狀可分為桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞。這兩種細(xì)胞在視覺特性上有著不同的性能和作用，兩者給出的視覺效應(yīng)是不一樣的。

桿狀細(xì)胞的感光靈敏度很高，在低照度時，主要靠它分辨明暗，但對彩色不敏感。桿狀細(xì)胞從中央凹開始向四周慢慢減少，體積大，約有75,000,000～150,000,000個，分布面大且?guī)讉€到幾十個柱細(xì)胞連到同一個神經(jīng)末梢，使得分辨率比較低；主要提供視野的整體視象，不感受顏色并對低照度較敏感，形成具有高靈敏度的無色覺功能的暗視覺。例如在日光下鮮艷的彩色物體在月光下變得像無色的，就是由于只有柱細(xì)胞在工作。

錐狀細(xì)胞感光靈敏度較低，在微弱的光線下不起作用，但在光線較為明亮?xí)r既能感知各種明暗層次又能辨別出光的顏色。錐狀細(xì)胞主要分布在視網(wǎng)膜的中央凹，體積小，排列密度很高，每個眼內(nèi)約有6,000,000～７,000,000個錐細(xì)胞，一個錐狀細(xì)胞就連接一個神經(jīng)末梢,感光靈敏度低，對顏色很敏感。錐細(xì)胞視覺稱為明視覺或亮光視覺。(動物有些只有一種感光細(xì)胞)

電視畫面都是在有一定亮度的環(huán)境下拍攝的，屏幕上呈現(xiàn)的圖像也有相當(dāng)?shù)牧炼?。所以，在電視系統(tǒng)中只需考慮錐狀細(xì)胞的視覺特性即可。第六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四明適應(yīng)與暗適應(yīng)暗適應(yīng)：人眼從光亮中進入到暗室時，在最初的瞬間什么都看不見，逐漸地才適應(yīng)了黑暗，從而區(qū)分出周圍物體的輪廓,在最初的5-10min內(nèi)桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞一起暗適應(yīng),但后者更快適應(yīng)。前者的感受度增加的更高，桿狀細(xì)胞感受度增加可達幾十萬倍。明適應(yīng)：由暗環(huán)境到亮環(huán)境的過程,眼的感受度降低;包括兩種基本過程：瞳孔大小的變化和視網(wǎng)膜感光化學(xué)物質(zhì)的變化。主要機制是視覺的雙重作用，即在黑暗中由中央視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)化為邊緣視網(wǎng)膜的作用。視覺的暗適應(yīng)程度是與視紫紅質(zhì)的合成程度相對應(yīng)。視紫紅質(zhì)是桿狀細(xì)胞內(nèi)的一種化學(xué)物質(zhì)，在爆光時便被破壞褪色；第七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

二、視覺靈敏度

同一波長的光，當(dāng)其強度不同時，給人的亮度感覺是不同的，相同強度而波長不同的光，給人的亮度感覺也是不同的,即不同的色光具有不同的感受性。人眼的靈敏度因人而異，通過對大量視力正常者的實驗統(tǒng)計，可得到如圖1-3

相對視敏函數(shù)曲線所示的相對視敏函數(shù)曲線。由圖可見，在亮視覺下，當(dāng)輻射功率相同時，人眼感覺555nm的草綠光最亮，波長自555nm起向左和向右逐漸減小和增大時，亮度感覺逐漸下降。圖1-3

相對視敏函數(shù)曲線第八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

三、人眼的色度視覺視覺三色原理的假設(shè)：錐狀細(xì)胞分為三類,分別稱為紅敏細(xì)胞、綠敏細(xì)胞和藍敏細(xì)胞，它們分別只對紅色、綠色和藍色光譜能量的刺激產(chǎn)生視覺反映。三種細(xì)胞對可見光的反應(yīng)靈敏度曲線如下圖三種錐狀細(xì)胞的相對視敏函數(shù)曲線所示。圖中的峰值分別出現(xiàn)在580nm，540nm和440nm處。

不同波長的光對三種細(xì)胞的刺激量是不同的，產(chǎn)生的彩色視覺各異，人眼因此能分辨出五光十色的顏色。電視技術(shù)利用這一原理，在圖像復(fù)現(xiàn)過程中，不是重現(xiàn)原來景物的光譜分布，而是利用3種相似于紅、綠、藍錐狀細(xì)胞特性的3種光源進行配色，在色感上得到相同的效果。第九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四四、人眼的分辨力

人眼在感知外界景物時，并非景物的所有信息都能被看到，在一定距離之外，景物中一些過小、過細(xì)的內(nèi)容就無法被覺察。這說明人眼分辨景物細(xì)節(jié)的能力是有限的。人眼分辨景物細(xì)節(jié)的能力稱為分辨力，用分辨角的倒數(shù)來定義。

分辨角，是指在被觀察物體上，人眼能分辨出的最近兩個相鄰點對眼睛形成的張角。測試方法如圖1-4

人眼的分辨力所示，圖中設(shè)人眼剛能分辨出白色屏幕上的兩個黑點a和b，這時a和b之間的距離為d，a和b對眼睛形成的張角為，則就是分辨角。分辨角越小，說明人眼的分辨力越高，也即視力越好。

圖1-4人眼的分辨力第十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四（1）分辨力很大程度上取決于景物細(xì)節(jié)的亮度和對比度（最大亮度和最小亮度的比值）。亮度過低或過高，視力下降；細(xì)節(jié)對比度越小，也越不易分辨。（2）人眼對彩色細(xì)節(jié)的分辨力要遠(yuǎn)低于對黑白細(xì)節(jié)的分辨力。根據(jù)這一特性，在彩色電視中只傳送黑白圖像細(xì)節(jié)，而不傳送彩色細(xì)節(jié)，以減少色信號的帶寬，這就是大面積著色原理的依據(jù)。

第十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四視敏度和細(xì)節(jié)視覺視角：對象與眼睛所形成的張角。V=1/α視敏度V:指分辨物體細(xì)節(jié)和輪廓的能力，通常以找出兩條線間的最小間隔來說明。通常以分（‘）表示觀察距離亮度對比度VVV第十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四五、視覺惰性與閃爍感覺

1.視覺惰性

人的視覺對外界光刺激的響應(yīng)有一定的延時。當(dāng)一定強度的光突然作用于人眼時，需要經(jīng)過一定的時間才能形成一個穩(wěn)定的主觀亮度感覺；當(dāng)光消失以后，亮度感覺也不是瞬間消失，而是要經(jīng)過一段時間之后才能消失，對于中等亮度的光刺激，視覺暫留時間約為0.05至0.2秒。也就是說，視覺的建立和消失都有一定的惰性，我們稱之為視覺惰性，如圖1-6

視覺惰性所示。

圖1-6

視覺惰性第十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四視覺惰性，是現(xiàn)代電影和電視的基礎(chǔ)。電影和電視都是將一幅幅靜止的畫面以一定的頻率在銀幕或屏幕上輪流顯現(xiàn)出來，只要靜止畫面在顯現(xiàn)時每兩幅之間的時間間隔小于視覺暫留時間（約0.1s)，這時人眼觀看的雖然是一連串的靜止畫面，但前一幅畫面的印象尚未消失，后一幅畫面的印象又開始建立，前后畫面在視覺上融合銜接在一起，因此人眼感覺到畫面不是斷續(xù)出現(xiàn)而是連續(xù)出現(xiàn)的。視覺殘留受如下因素影響：1，發(fā)光物體的光強；2，刺激光的作用時間；3，不同色光的刺激。其中黃光的后像消失得最快。第十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四2.閃爍感覺

對于周期性的脈沖光源，人眼還有一個稱之為閃爍感覺的特性。也就是說，當(dāng)脈沖光源的重復(fù)頻率不太高時，人眼會跟隨光源的變化產(chǎn)生一明一暗的感覺，即閃爍感覺。脈沖光源的重復(fù)頻率提高時，這種閃爍感覺會隨之減輕(是有視覺殘留引起)。當(dāng)重復(fù)頻率提高到一定值后，閃爍感覺可完全消失，這時人眼感覺到的不是一閃一閃的脈沖光源，而是亮度恒定的不閃爍光源。不引起視覺閃爍感的光源最低重復(fù)頻率通常稱為臨界閃爍頻率（CFF）。由經(jīng)驗公式得到，人眼的臨界閃爍頻率約為46Hz。（但這與光強度有關(guān)，光暗時，臨界閃爍頻率也會低很多）電視機屏幕在顯示畫面時相當(dāng)于脈沖光源，因此其重復(fù)頻率必須大于臨界閃爍頻率才能使觀眾不產(chǎn)生閃爍感。不過，電視系統(tǒng)的換幀（幅）頻率只有25(30)Hz，為了克服閃爍感，電視系統(tǒng)采用了隔行掃描的方式，將一幀（幅）畫面分成兩場。這樣一來，在不改變換幀頻率的情況下，屏幕上畫面的呈現(xiàn)頻率提高了一倍，變?yōu)?0(60)Hz，大于46Hz的臨界閃爍頻率?，F(xiàn)代電視技術(shù)通常在電視機中采用特殊技術(shù)，如場頻加倍技術(shù)等，將屏幕閃爍頻率提高到100Hz，這時基本上可完全克服閃爍感。第十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四當(dāng)周期光信號的頻率高于CFF時,其視亮度I為:L(t)為周期變化光的實際亮度,眼睛感覺到的是周期性變化光亮度的平均值。CFF和光強的關(guān)系：n:臨界頻率，I:光強，a，b是兩個參數(shù)第十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四CFF受許多因素影響,現(xiàn)分別介紹如下：

1.刺激的強度，微光時低于10Hz，高亮度（1000cd/m2)可高達45－60Hz漸進值。2.刺激的面積，小面積的CFF比大面積的CFF低，兩者也是對數(shù)關(guān)系。A代表面積，c，d為兩個參數(shù)第十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

3.視網(wǎng)膜的不同部位，中凹處的CFF較高。4.不同背景光及不同的刺激色光。白光的最大CFF值大于其他色光的相應(yīng)數(shù)值；綠光的CFF值大于紅，藍光的相應(yīng)數(shù)值。白光在藍光背景上CFF最高，紅光背景上中等，綠光背景上最低。5.CFF還與年齡、疲勞、缺氧和其他感官剌激有關(guān)。第十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四六.光度學(xué)基礎(chǔ)光通量,發(fā)光強度,照度,亮度等是光度學(xué)的主要參量,最早由朗伯建立;并提出它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,形成光度學(xué)的主要定律第十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四（1）光通量一般的通量指在單位時間內(nèi)通過一定面積的能量流，在光度學(xué)中,光通量被定義為能夠被人的視覺神經(jīng)所感受到的那部分光輻射功率的大小的度量(可見,只指可見光部分),顯然，光通量將不可見光（紅外線，紫外線）排除在外，而且在數(shù)量上也并不等于看得見的那部分光輻射功率值。光通量符號為φ，單位為流明（lm）。根據(jù)光輻射通量φ(λ)[單位波長間隔內(nèi)光的實際功率]，由下式可確定光通量：

式中V(λ)為光譜光視光效函數(shù)(明視覺函數(shù))，

Km為一個轉(zhuǎn)換常數(shù),也稱為光功當(dāng)量,它是輻射的光譜光視效能的最大值，其值為6381lm/W(λm=555nm)。這是一個國際協(xié)議值;它表示在人眼視覺系統(tǒng)最敏感的波長(555nm)上,每瓦光功率相應(yīng)的流明(lm)數(shù),也稱此數(shù)為1光瓦;第二十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

由此可見，光通量的大小反映了一個光源所發(fā)出的光輻射能所引起的人眼光亮感覺的能力。40W鎢絲燈泡所輸出的光通量468lm，40W日光燈可達2100lm我們用每瓦流明數(shù)來表達一個光源或一個顯示器的光效率。單位lm/w,日光燈的光效率就比鎢絲燈泡的光效率高;PDP比CRT的低很多;第二十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四2）發(fā)光強度：光源在給定方向上的一個很小的立體角元dΩ內(nèi)所包含的光通量dφ除以該立體角之商，即為光源在此方向上的發(fā)光強度

I=dφ/dΩ

單位為坎德拉（cd），1cd=1lm/sr。一般光源在各個方向上的發(fā)光強度不是均勻分布的，按發(fā)光強度的實際分布以及坐標(biāo)畫出分布曲線。第二十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四某一方向上的發(fā)光強度第二十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四3）亮度：光源發(fā)光表面上某一點處的亮度是該面元dS在給定觀察方向上的發(fā)光強度除以該面元在垂直于給定方向的平面上的正投影面積之商，即，單位為坎德拉每平方米（cd/m2），可見，它是單位面積上的發(fā)光強度。?為這個面的法線方向與觀察方向所成之角；第二十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四亮度還可用來描述光路的任一截面如果有一個面積為A的均勻發(fā)光面，它在某一方向上的亮度為Lθ，則它在這個方向上的發(fā)光強度Iθ應(yīng)為：

Iθ＝Lθ×A×cosθ

θ是該發(fā)光面的法線與所指定方向的夾角;第二十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四如果這個面光源的亮度在各個方向上都相等,則Lθ=L=常數(shù)。這時上式可變?yōu)?Iθ＝L×Acosθ令I(lǐng)0＝L×A表示該面光源法線方向上的發(fā)光強度則Iθ＝I0×cosθ

朗伯定律它表示一個亮度在各個方向上都相等的發(fā)光面，在某一方向上的發(fā)光強度等于這個面垂直方向上的發(fā)光強度I0乘以方向角的余弦。這樣的發(fā)光面稱為朗伯發(fā)射面，也叫均勻漫射面。第二十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四4）照度：

表面上一點的照度是入射在包括該點面元上的光通量dφ除以該面元面積dA之商。即：

E=dφ/dA

單位為勒克斯（lx），1lx=1lm/m2。曝光量

H=Et（勒克斯秒）對于點光源，若在某一方向上的發(fā)光強度為I，那么在該方向上離開光源的距離為r處的照度E=I/r2。照度與離開光源的距離平方成反比。（見下頁）第二十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四例：設(shè)有一個發(fā)光強度為Icd的點光源,若以此點光源為球心作一個半徑為R的球面,求球面上的照度。dφRdA這就是照度的距離平方反比定律。第二十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四5.出光度單位面積上發(fā)出的光通量；如：朗伯發(fā)射面積為：A

出光度：M=?/A單位：lm/m2注意：出光度與照度量綱一樣，但物理意義完全不同第二十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四光度學(xué)中常用參量表名稱定義表示符號單位光通量?流明（lm）發(fā)光強度I=dφ/dΩI坎德拉（cd）亮度L坎德拉每平方米（cd/m2）照度E=dφ/dAE勒克斯（lx）出光度M=dφ/dAM流明每平方米（lm/m2)第三十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四七.色度學(xué)概論光是一種頻率的電磁波，可見光的波長范圍是：

0.38---0.78μm

不同的波長對應(yīng)著不同的顏色紅

橙

黃

綠

青

藍

紫

630600570500450430380780630600570500450430

從一種顏色,到另一種顏色,實際上是漸變的,顏色波長的變化也不均勻;第三十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四白光(太陽光)棱鏡屏可見光譜:第三十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

可見,太陽光不是一種單色光,而是由許多色光混合組成?；旌瞎?，隨著各種波長光量的比例不同而顯現(xiàn)出不同的顏色！

短波的光能量較多時便呈現(xiàn)藍色，長波的光能量較多時呈現(xiàn)紅色?？梢姽庾V的每一部分都有它自己唯一的值，它被稱之為顏色。理論上可以有無數(shù)種顏色，但人眼能區(qū)別的顏色是有限的。人眼有把多種顏色相混合的能力,可把多種波長的光相混呈一種顏色。人眼看到的顏色實際上是由多種顏色相混后的結(jié)果。物體的顏色是由光線在物體上被反射和吸收的情況決定的！為何有些花看起來是紅色？人們在燈光下觀看顏色時，會受到光源影響：綠草在鈉燈下看不出是綠色，不論什么顏色的物體在月光下看都帶青綠色彩。

第三十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四前面談到的是非自發(fā)光的物體色,稱為表面色。另外還有自發(fā)光體色,稱為光源色。光源色主要由光源色溫決定,色溫高,色光偏藍色;色溫低,色光偏紅色。色溫并不是指顏色的溫度,而是指一個光源的顏色與黑體加熱到某溫度時所發(fā)生的光色相同,這個光源的色溫便是該溫度。例如，白色熒光燈的顏色與加熱到4500k時所發(fā)生的光色相同，稱這種燈的色溫為4500k第三十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四顏色分：非彩色，彩色非彩色：黑,白和這兩者之間深淺不同的灰色;

白黑系列——由白色漸漸到淺灰，再到中灰，再到深灰，直到黑色。(反射率越高時,越接近白色)純白是理想的完全反射的物體，其光反射率等于1；純黑是理想的無反射的物體，其光反射率等于0。愈接近白色，明度愈高，反之，愈接近黑色，明度愈低。第三十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四描述彩色光基本特性的概念色彩的三屬性：色調(diào)、飽和度、明度

色調(diào)：色別、色的相貌。如：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫色調(diào)主要決定于光的波長。飽和度（彩度）：色彩的純潔程度,是顏色色調(diào)的表現(xiàn)程度,主要決定于物體反射率光譜選擇性。顏色中加白光越多,其飽和度越小;第三十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四三個基本特性（色調(diào)，明度，飽和度）色調(diào)是指在物體反射的光線中以哪種波長占優(yōu)勢來決定的,不同波長產(chǎn)生不同顏色的感覺。反映顏色的類別,R,G,B飽和度是指一個顏色的鮮明程度，是顏色色調(diào)的表現(xiàn)程度。顏色純度的人眼的主觀評價色調(diào)和飽和度統(tǒng)稱色度明度(亮度)是指刺激物的強度作用于眼睛所發(fā)生的效應(yīng),它的大小是由物體反射系數(shù)來決定的。是指色彩的明暗、深淺程度(黃色調(diào)的明度最高，紫色調(diào)的明度最低)黑白紅橙黃綠藍紫綠黃藍綠明度明度飽和度色調(diào)顏色立體圖第三十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四色相環(huán)第三十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四加法混色1.同時加色法:

對于光譜中的每一種色光,都可以找出另一種按一定比例與它混合得到一種白光的色光,這一色光稱為補色;如:紅與青,綠與紫,藍與黃都互為補色;

光譜中的色光混合是一個加色法,所有色光都可以用紅,綠,藍三基色以一定的比例混合而成

第三十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四色光三原色加色法的結(jié)果可以用下列公式表示:

紅色+綠色=黃色紅色+藍色=紫色藍色+綠色=青色紅色+藍色+綠色=白色第四十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四紅藍紫綠白青黃加法混色第四十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四2.繼時加色法利用了視覺惰性特點;

將兩種以上的顏色刺激以40到50HZ以上的交替頻率作用于視網(wǎng)膜,就形成混色刺激狀態(tài),這就是繼時混色(或:時間混色)

第四十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四3.空間混色當(dāng)紅綠藍三基色靠的很近時,近到人眼不能分辨時,這三點就在人眼中產(chǎn)生混色效應(yīng);彩色電視機顯現(xiàn)出的顏色,就是空間加色法的最好應(yīng)用實例!第四十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四減法混色生活中,表面物體的顏色是表面物體的顏料吸收了一定波長的光線以后所余下的光線的色調(diào);

所以,色料的混色,是減法混色!

減色法的三原色是:黃,品紅,青(注意:它們正好是加色法的補色)第四十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四固有色（表面色）——物體在日光照明下所反射出來的色，色彩（顏色）是主觀量而非客觀量。人眼+光+反射（吸收）物體光第四十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四色料混合第四十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四色覺理論1.三色說其假設(shè)視網(wǎng)膜存在三種感應(yīng)器，分別含有對紅綠藍敏感的視色素。這一學(xué)說可以很好的解釋前面的色混合現(xiàn)象，但不能解釋色盲現(xiàn)象；(如:紅綠色盲者,不應(yīng)該看到黃,實際是可看到黃色的)2四色說是基于顏色是成對這一視覺現(xiàn)象出發(fā)（黑-白視素，紅-綠視素，黃-藍視素）它可以解釋色盲，但不能解釋重要的顏色混合規(guī)律3階段說同意了以上三色說和四色說第四十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四格拉斯曼色彩混合定律1.人的視覺只能分辨色彩的三種變化：明度、色調(diào)、飽和度．2.在由兩個成分組成的混合色中，如果一個成分連續(xù)地變化，混合色的外貌也連續(xù)地變化。補色律：每一種色彩都有一個相應(yīng)的補色。如果某一色彩與其補色以適當(dāng)比例混合，便產(chǎn)生白色或灰色；如果二者按其他比例混合，便產(chǎn)生近似比重大的色彩成分的非飽和色。中間色律：任何兩個非補色相混合，便產(chǎn)生中間色，其色調(diào)決定于兩色彩的相對數(shù)量，其飽和度決定于二者在色調(diào)順序上的遠(yuǎn)近。第四十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四3.色彩外貌相同的光，不管它們的光譜組成是否—樣，在色彩混合中具有相同的效果。換言之，凡是在視覺上相同的色彩都是等效的。代替律：相似色混合后仍相似。如果色彩A=色彩B，色彩C=色彩D，那么:色彩A+色彩C=色彩B+色彩D第四十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四代替律表明:只要在感覺上色彩是相似的，便可以互相代替，所得的視覺效果是同樣的。

設(shè)A+B=C，而B=X+Y，那么A+(X+Y)=C。這個由代替而產(chǎn)生的混合色與原來的混合色在視覺上具有相同的效果。根據(jù)代替津，可利用色彩混合方法來產(chǎn)生或代替某種所需要的色彩。色彩混合的代替律是一條非常重要的定律，現(xiàn)代色度學(xué)就是建立在這一定律基礎(chǔ)上的。4.混合色的總亮度等于組成混合色的各色彩光亮度的總和。這一定律叫做亮度相加律。上面所說的格拉斯曼色彩混合定律是色度學(xué)的一般規(guī)律，適用于各種色彩光的相加混合。但這些規(guī)律不適用于染料或涂料的混合。第五十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四人眼對顏色的辨別能力1.對色調(diào)的辨別在飽和度最大及亮度不變的情況下,人眼在494nm和585nm最敏感,而對可見光譜的兩段波長不敏感,(如圖P32,2-12),人眼大概可分辨128種色調(diào);2.對飽和度的辨別對黃色的飽和度只能分4級,對紅及紫的飽和度達20級以上(圖2-13)大概有600種的亮度可見,人眼總的對顏色的辨別理論上大概是:128*10(平均色飽和度級)*600約100萬種但考慮到在飽和度明顯減少和亮度特別增大及縮小時,人眼對色調(diào)的辨別大大降低,所以實際人眼辨別的顏色大概就1萬多種;第五十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

八.色度圖現(xiàn)代色度學(xué)采用國際照明委員會(簡稱CIE)所規(guī)定的一套顏色測量原理、數(shù)據(jù)和計算方法，稱為CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。此系統(tǒng)是以兩組現(xiàn)代色度學(xué)的基本視覺實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。

CIEl931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值，適于1o～4o視場的顏色測量；

CIEl964補充標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值，適于大于4o視場的顏色測量。并且CIE規(guī)定必須在明視覺條件下使用這兩組標(biāo)準(zhǔn)觀察者的數(shù)據(jù)。第五十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四用配色實驗建立物理三基色計色系統(tǒng)(RGB系統(tǒng))根據(jù)三色說:要配出各種顏色,配色方程：F=r[R]+g[G]+b[B],r,g,b為三色相對系數(shù)(這里已經(jīng)根據(jù)色度與亮度無關(guān),把系數(shù)歸一化了)1931年,國際照明委員會(簡稱CIE)規(guī)定700nm的紅、546.1nm的綠和435.8nm的藍為色光三原色，三原色能相加匹配出等能白色(E光源),采用目視配色儀上匹配出等能光譜色的R、G、B分量紅基色單位[R]是早波長700nm紅光,1lm綠基色單位[G]是早波長546.1nm紅光,4.5907lm藍基色單位[B]是早波長435.8nm紅光,0.0601lm由于r,g,b已經(jīng)歸一化,即:r+g+b=1,所以就只要用r,g兩個量來表示色度就可以了，三維空間色圖就可以用二維的色度圖表示了。第五十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四1931CIE-RGB系統(tǒng)色度圖第五十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四但在實際中,不可能用單色的三基色來配色,如熒光屏的紅綠藍的三色熒光粉,他們是非單色的基色,因此新定義三個系數(shù)(分布色系數(shù)或叫光譜三刺激值):

需要指出，光譜三刺激值函數(shù)是與所選擇的紅、綠、藍三原色有關(guān)。一般來說，光譜三刺激值在某些波段會出現(xiàn)負(fù)值。如下圖;第五十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四1931年CIE-RGB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者第五十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四由于色分布系數(shù)仍然出現(xiàn)付數(shù),計算起來不方便,也不易理解,因此進行色度坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換,用假想的基色X,Y,Z建立新的色度圖,從而產(chǎn)生CIE1931-XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度圖,此時的(X),(Y),(Z)是三個假想的基色;在該系統(tǒng)中，X、Y、Z均為正值;第五十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四2.7.21931CIE-XYZ系統(tǒng)

亮度僅由Y表示，X、Y、Z所形成的虛線三角形包含了整個光譜軌跡，使得光譜軌跡上和軌跡之內(nèi)的色度坐標(biāo)都成了正值。XYZ假想三原色的由來：第五十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

XYZ中只有Y（Y）基色分量一項有亮度，令1（Y）的光通量為1lm，而另外兩個基色不含有亮度，但其色度仍有X、Y、Z的比值確定，這樣X=Y=Z時仍代表等能白光。XYZ系統(tǒng)是由RGB系統(tǒng)推導(dǎo)而來的。由于（X）和（Z）的光通量應(yīng)為零，（X）、（Z）的連線應(yīng)為光通量等于零的軌跡。在RGB圖中，這條無亮度線公式就應(yīng)為;第五十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四X、Y、Z三點在rg圖中的坐標(biāo)是：X：r=1.2750，g=-0.2778，b=0.0028Y：r=-1.7392，g=2.7671，b=-0.0279Z：r=-0.7431，g=0.1409，b=1.6022

在1931CIE-XYZ色度圖中，等能的白光，即E光源的色度坐標(biāo)為：

xE=0.3333，yE=0.3333。

第六十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四1931CIE-XYZ色度圖第六十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四第六十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四CIEl931-XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者第六十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四附錄一：錯覺這是一組很容易產(chǎn)生錯覺的圖像，注意！可別讓眼睛欺騙你哦……在右邊的圖中，你看見了一個旋渦嗎？其實它們是一個個同心圓。第六十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四錯覺一兩個位于中心的圓哪個大？這兩條線是彎曲的嗎？這兩條豎線哪一條長？第六十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四錯覺二線c與線a共線，還是與線b共線？線段ab長還是bc長？這兩個黑色的長方形哪個高？第六十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四錯覺三不信吧？圖中的圓確實是一個正圓形。這兩條線是平行的直線嗎？這個菱形的邊是直的。第六十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四動態(tài)錯覺一請數(shù)一數(shù)下面有多少個黑圓點。第六十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四動態(tài)錯覺二雙眼注視中間的黑點，前后移動你的頭，你看見了什么……第六十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四活動景物（光信號）電信號加工處理電傳輸逆變?yōu)閳D象九.電視傳像原理

電視傳送的主要信息是活動圖像，其基本過程是在發(fā)送端把活動景物的光信號轉(zhuǎn)變成與它對應(yīng)的電信號，經(jīng)過加工、處理并進行電傳輸(發(fā)射電磁波或用饋電線)，在接收端再把收到的電信號逆變成原來景物的圖像。在接收端要使用各種顯示器件，包括各種平板顯示器件。第七十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四1.4.1圖像的特點與組成

為了傳輸一幅圖像，通常的辦法是將整個畫面分解成許多小的單元，我們把被分解的最小的圖像單元稱為像素。對于黑白圖像每個像素點為黑白程度不同的小點，對于彩色圖像每個像素點又由紅、綠、藍三個彩色點組成。第七十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

這樣就把空間坐標(biāo)(x，y)也轉(zhuǎn)換成時間t的函數(shù)了。采用逐點掃描以后，時間的先后就反映不同的坐標(biāo)，所以在傳送過程中，必須由用同步掃描來確保發(fā)送端與接收端坐標(biāo)的一一對應(yīng)關(guān)系，才能使被傳送的圖像不失真。

對于活動的電視圖像，每幅畫面上的亮度與色度都是(x，y，t)的函數(shù)，其中(x，y)代表各像素的幾何位置。t表示按時間順序逐一傳送空間分布的每一像素的亮度和色度。第七十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四1.4.2圖像的順序傳送

圖像的順序傳送就是在發(fā)送端把被傳送圖像上各像素的亮度、色度按一定順序，逐一地轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，并依次經(jīng)過一個通道，在接收端再按相同的順序，將各像素的電信號在電視機屏幕相應(yīng)位置上轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌炼?、色度的光點。第七十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四1.4.3電視掃描

在電子束型攝像與顯示器件中，如圖2-4所示的電子筆S、S′就是電子束。電子束的掃描過程在發(fā)送端同時完成了圖像分解與光-電轉(zhuǎn)換過程；在接收端則同時完成了圖像合成與電-光轉(zhuǎn)換過程。電子束的掃描方式很多，但在電視圖像傳送中毫無例外地采用從左到右，從上到下的勻速直線性掃描。只要每秒重復(fù)傳送在50次以上，則接收端即可看到一副活動的圖象第七十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四1.逐行掃描光柵

逐行掃描是指電子束從左到右沿垂直方向從上到下以均勻速度依次地一行緊接一行掃過屏幕。掃描電子束移動軌跡的集合體便形成掃描光柵，如圖2-5所示，它由水平掃描和垂直掃描兩部分組成。第七十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

沿水平方向的掃描稱為行掃描，從左到右為正程掃描THt，反之，則為行逆程掃描THr。行周期TH=THt+THr

沿垂直方向的掃描為幀掃描，從上到下為幀正程掃描TFt，反之，為幀逆程掃描TFr，幀周期TF=TFt+TFr幀逆程系數(shù)β＝TFr／TF按電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定β＝8%行逆程系數(shù)α＝THr／TH按電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α＝18％

逐行掃描電視的圖像質(zhì)量好，掃描電路簡單，其缺點是要求通帶很寬，因此逐行掃描只用于工業(yè)電視和未來的高清晰度電視，而在廣播電視中均采用隔行掃描。第七十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四2.隔行掃描所謂隔行掃描是指將一幀圖像分成兩場，第一場掃奇數(shù)行，第二場掃偶數(shù)行的掃描方式。(1--1'…A--A'--13'…12'—1…)第七十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

在電視技術(shù)中，每秒只傳送25幀（或30幀）圖象，但每幀圖象分奇偶兩場來傳送，這樣就變成每秒傳送50場（或60場）圖象。在重現(xiàn)時，每秒出現(xiàn)的50場（或60場）圖象被人眼綜合成25幀（或30幀）完整的圖象。

隔行掃描有幀場之分，場掃描是指每垂直掃描一次，由規(guī)定的1/2掃描行組成的稱之為場，而幀是由規(guī)定的全部掃描行組成。第七十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

實現(xiàn)隔行掃描的關(guān)鍵是如何使偶數(shù)場與奇數(shù)場互相恰好地交織，如果隔行不好就會產(chǎn)生“并行”現(xiàn)象，使圖像質(zhì)量下降。確保隔行掃描成功的關(guān)鍵是一幀的行數(shù)Z是奇數(shù)，即:fH/fV=Z/2=(2n+1)/2=n+1/2式中:n為整數(shù)。

隔行掃描的優(yōu)點是解決了通頻帶與清晰度之間的矛盾，從而使電視機的成本下降，為普及電視作出了貢獻。缺點主要是產(chǎn)生“并行”，這是由于掃描電流幅度不穩(wěn)定和正程線性不好引起的。此外由于每一行的亮度是以幀頻重復(fù)的，所以當(dāng)仔細(xì)觀看比較亮的細(xì)線時就會感到有些閃光，即行間閃爍現(xiàn)象，使其成為現(xiàn)存電視體制下提高電視質(zhì)量的瓶頸第七十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四1.4.4同步和消隱

在電視中，同步是指使收、發(fā)兩端掃描同頻、同相和波形相似，滿足這樣條件的掃描稱為同步掃描。當(dāng)收發(fā)端場頻不同步時，圖像會上下滾動，頻差越大，滾動越快。當(dāng)行頻不同步時，屏幕出現(xiàn)粗細(xì)不一，方向不一，疏密不一的歪斜，圖象如被撕裂。若掃描頻率相同，但起始相位不一致，便會引起圖像分裂。第八十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

如果收發(fā)端掃描電流波形不同，會產(chǎn)生圖象水平或垂直方向的非線性畸變。第八十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四2.消隱電子束掃描逆程在光柵上表現(xiàn)為回掃線，它不傳輸圖像信息，反而會干擾圖像質(zhì)量，須設(shè)法把行、場回掃線消隱掉。采用消隱脈沖把逆程期間的電子束截止，在發(fā)送時將行、場消隱脈沖組合在一起構(gòu)成復(fù)合消隱脈沖。消隱脈沖應(yīng)能關(guān)閉電子束，所以它的電平應(yīng)相當(dāng)于圖像信號的黑電平。

為了實現(xiàn)發(fā)和收的同步,在發(fā)送端設(shè)置了同步信號發(fā)生器,產(chǎn)生行和場的同步脈沖信號;同步脈沖電平比消隱電平還要高，即比黑色還要黑色，這樣很容易從全電視信號中把同步脈沖分離出。第八十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四1.4.5全電視信號（圖像信號，復(fù)合同步信號，復(fù)合消隱信號，色同步信號（彩電））第八十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

負(fù)極性是指信號電平越高，圖像越暗的信號，由圖可知：復(fù)合同步脈沖的幅度最大（75％－100％）圖像信號的最大幅度為75%，利用該特點可用幅度分離電路方便地將復(fù)合同步信號從全電視信號中分離出來，再通過微分電路和積分電路將行，場脈沖分開，分別去控制行，場掃描電路。第八十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四1.4.6電視圖像信號1.圖像內(nèi)容與電信號的關(guān)系第八十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四

圖像是電信號的時間函數(shù),是單極性的信號，其幅度與亮度成正比,其寬度與圖像內(nèi)容有關(guān),粗線條對應(yīng)寬脈沖，細(xì)微的細(xì)節(jié)對應(yīng)于窄脈沖。隨著橫向黑白條數(shù)的增加，電信號頻率以場頻的倍數(shù)增加；隨著豎向黑白條數(shù)的增加，電信號頻率以行頻的倍數(shù)增加。

圖像電信號最高頻率發(fā)生在行方向相鄰像素為明暗交替時，由此可估算圖像電信號中可能達到的最高頻率。

按我國電視體制，顯示在畫面上的行數(shù)為575，畫面寬高比4/3，每秒切換25個畫面（即幀頻25Hz)第八十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四所以一個畫面上的總像素數(shù)為575×4/3×575=4.41×105每秒鐘內(nèi)掃過的像數(shù)總數(shù)為4.41×105×25=1.1×107個,相鄰每對黑白像數(shù)為一個周期，理論上應(yīng)為占空比為1:1的方形脈沖,則可知最高視頻為5.5MHz第八十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四電視機的標(biāo)準(zhǔn)，都是安人眼視覺特點來制定的。包括畫面的寬高比及行場的頻率選擇；第八十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期四對于彩色電視的信號其信號由一個亮度信號和兩個色信號：亮度：Y=0.3R+0.59G+0.11B

色度:R-Y=0.7R-0.59G-0.11BB-Y=-0.3R-0.59G+0.89B