彩色電視基礎知識

彩色電視基礎知識第1頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月《數(shù)字電視原理》課程簡介課時：48學時教學（40H)+實驗(8H)教材：數(shù)字電視原理盧官明機械工業(yè)出版社參考書：數(shù)字電視與高清晰度電視王明臣中國廣播電視出版社數(shù)字電視原理與應用姜秀華人民郵電出版社考核方法：到課&提問&作業(yè)30%考試70%第2頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月光的特性與光源1.1光的度量1.2人眼的視覺特性1.4電視圖像的傳送及基本參量1.5準彩條信號1.6色度學概要1.3第1章彩色電視基礎知識第3頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1光的特性與光源光是一種電磁波。人眼能看見的可見光譜只集中在頻段內(nèi)。波長/nm7806305805554954854603803×103波長/m頻率/Hz紅橙黃綠青藍紫無線電波105紅外線1010可見光譜紫外線1015X射線1020宇宙射線10253×10-23×10-73×10-123×10-17第4頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2光的度量1.2.1光通量和發(fā)光強度1.2.2照度和亮度第6頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.1光通量和發(fā)光強度在光度學里，光通量φv被定義為能夠被人的視覺系統(tǒng)所感受到的那部分光功率大小的度量，單位：lm【流明】。說明某一光源向四周空間發(fā)射出的總光能量。

發(fā)光強度：描述光源在某個指定方向上發(fā)出光通量的能力。單位：cd【坎德拉】1cd=表示光源在單位立體角內(nèi)發(fā)射出1lm的光通量。

第7頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月亮度（B）：指單位面積的發(fā)光強度。發(fā)光強度的單位是燭光(cd),亮度的單位是尼特(nit)或熙提(sb),關系:1nit=1cd/m21sb=1cd/cm21.2.2照度和亮度

照度是反映光照強度的一種單位，其物理意義是照射到單位面積上的光通量，照度的單位勒（Lux），

即：1sb=104nit1Lux=1Lm/㎡第8頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3色度學概要1.3.1光的顏色與彩色三要素1.3.2三基色原理及應用1.3.3配色方程與亮度公式第9頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.1光的顏色與彩色三要素人們對顏色感覺的形成有四個要素：即光源、物體、眼睛和大腦。這四個要素不僅使人產(chǎn)生顏色的感覺，而且也是人能正確判斷色彩的條件。光的顏色客觀因素是它的功率波譜分布主觀因素是人眼的視覺特性第10頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)射光及反射光反射光發(fā)射光發(fā)光物體呈現(xiàn)的顏色是由物體本身發(fā)出不同波長的光所造成；不發(fā)光物體呈現(xiàn)的顏色是光照射物體時被物體反射出的光所具有的。第11頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.1光的顏色與彩色三要素彩色三要素亮度是光作用于人眼時所引起的明亮程度的感覺。(光功率)色調(diào)是指顏色的類別，是決定色彩本質(zhì)的基本參量。(光波長)色飽和度是指彩色所呈現(xiàn)色彩的深淺程度（或濃度）。色調(diào)與色飽和度合稱為色度。第12頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.2三基色原理及應用三基色原理

三基色原理是指自然界中常見的大部分彩色都可由三種相互獨立的基色按不同的比例混合得到。波長為700nm的紅光為紅基色——R(紅)波長為546.1nm的綠光為綠基色——G(綠)波長為435.8nm的藍光為藍基色——B(藍)第13頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.2三基色原理及應用相加混色

相加混色是各分色的光譜成分相加，混色所得彩色光的亮度等于三種基色的亮度之和。彩色電視系統(tǒng)就是利用紅、綠、藍三種基色以適當比例混合產(chǎn)生各種不同的彩色。第14頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月RGB模型自然界中絕大多數(shù)的色彩都可以用適當比例的三基原色混合組成的等效色來模擬。紅+綠=黃紅+藍=品紅綠+藍=青紅+綠+藍=白

第15頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月RGB彩色圖像

R

GBR

G

BRGB模式(用于顯示打印)●特點:色彩鮮艷R—8bit表示G—8bit表示B—8bit表示最大表示：28×28×28=224=16777216(16.7M)第18頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.2三基色原理及應用實現(xiàn)相加混色的方法：時間混色法

時間混色法是將三種基色光按一定的時間順序輪流投射到同一平面上，只要輪換速度足夠快，由于人眼的視覺惰性，分辨不出三種基色，而只能看到混合彩色的效果。第19頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.2三基色原理及應用實現(xiàn)相加混色的方法：空間混色法

空間混色法是將三種基色光分別投射到同一表面的相鄰三點上，只要三點相隔足夠近，由于人眼的分辨力有限，故看到的不是三種基色，而是它們的混合光。第20頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.2三基色原理及應用實現(xiàn)相加混色的方法：生理混色法當兩只眼睛同時觀看不同的顏色，人們所感覺到的彩色不是兩種單色，而是它們的混合色，稱為生理混色法。全反射法

全反射法是將三種基色光以不同比例同時投射到一塊全反射平面上，由此構成了投影彩電。第22頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.2三基色原理及應用相減混色

在彩色印刷、彩色膠片和繪畫中的混色采用相減混色。

相減混色是利用顏料、染色的吸色性質(zhì)來實現(xiàn)?；旌项伭蠒r，每增加一種顏料，都要從白光中減去更多的光譜成分，因此，顏料混合的過程稱為相減混色。第23頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月CMY模型從理論上說，任何一種顏色都可以用三種基本顏料按一定比例混合而成。這三種顏色是紅、綠、藍色的補色，即青(Cyan)、品紅(Magenta)和黃色(Yellow)，通常寫成CMY

。由于打印墨的問題，往往需加一些黑墨，所以真正打印機處理的是四色。簡稱CMYK。

第24頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月CMYK模式(用于印刷)●特點:色彩灰暗分色膠片印版印輥印紙成品CMYK彩色圖像

CMYK模式主要應用于印刷。四種顏色混合可得多種顏色。

Y

KMC

CMYK:青、品紅、黃、黑第26頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月C

M

Y

K第27頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.3配色方程與亮度公式配色方程假定三個基色采用NTSC制顯像三基色，則配出：

[1lm]C白=[0.299lm]R+[0.587lm]G+[0.114lm]B

令[R]=[0.299lm]R[G]=[0.587lm]G

[B]=[0.114lm]B

則1lm的C白光可表示為：

F1C=1[R]+1[G]+1[B]

對于任意給定的彩色光F，配色方程可表示為：

F=R[R]+G[G]+B[B]

第28頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.3配色方程與亮度公式亮度公式在色度學中，通常把由配色方程式配出的彩色光F的亮度用光通量來表示，即：

Y=0.299R+0.587G+0.114B

----亮度公式第29頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4人眼的視覺特性人眼的分辨力

人眼的分辨力是指人在觀看景物時人眼對景物細節(jié)的分辨能力。人眼對被觀察物體上剛能分辨的最緊鄰兩黑點或兩白點的視角θ的倒數(shù)稱為人眼的分辨力或視覺銳度。第30頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4人眼的視覺特性或θdL第31頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4人眼的視覺特性人眼的分辨力

實驗表明，人眼對彩色細節(jié)的分辨力要低于對黑白細節(jié)的分辨力。

由于人眼對彩色細節(jié)的分辨力低，所以在彩色電視系統(tǒng)傳送彩色圖像時，對于圖像的細節(jié)，可只傳黑白的亮度信號，而不傳彩色信息。----彩色電視大面積著色原理。作用：利用這個原理可以節(jié)省傳輸?shù)念l帶。第32頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4人眼的視覺特性視覺惰性視覺惰性是人眼的重要特性之一，它描述了主觀亮度與光作用時間的關系。

人眼亮度感覺變化滯后于實際亮度變化，以及光線消失后的視覺殘留現(xiàn)象（稱為視覺暫留或視覺殘留），總稱為視覺惰性。第33頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4人眼的視覺特性臨界閃爍頻率

當人眼受周期性的光脈沖照射時，如果光脈沖頻率不高，則會產(chǎn)生一明一暗的閃爍感覺。如果將光脈沖頻率提高到某一定值以上，由于視覺惰性，眼睛便感覺不到閃爍，感到是一種均勻的連續(xù)的光刺激。

剛好不引起閃爍感覺的最低頻率，稱為臨界閃爍頻率，它主要與光脈沖的亮度有關。第34頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5電視圖像的傳送及基本參量1.5.1圖像分解與順序傳送1.5.2電視掃描方式1.5.3電視圖像的基本參量1.5.4圖像顯示格式及掃描方式表示方法第35頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.1圖像分解與順序傳送組成圖像的基本單元稱為像素。

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變?yōu)橄鄳碾娦盘?，并依次?jīng)過一個通道傳送，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位置上轉變?yōu)椴煌炼取⑸鹊墓恻c。第36頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.1圖像分解與順序傳送第37頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.2電視掃描方式

在電視系統(tǒng)的接收端，顯像管外部都裝有水平和垂直兩組偏轉線圈。當水平和垂直偏轉線圈中同時加入鋸齒波電流時，顯像管中電子束既作水平掃描又作垂直掃描，而在熒光屏上形成直線掃描光柵，這稱為直線掃描。第38頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

水平偏轉線圈垂直偏轉線圈

(垂直磁場）(水平磁場）水平掃描——在垂直的磁場作用下，電子束沿著水平方向掃描，也叫做行掃描。垂直掃描————在水平的磁場作用下，電子束沿垂直方向掃描，也叫做場掃描。電子掃描

=

水平掃描+垂直掃描第39頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.2電視掃描方式逐行掃描

電子束從屏幕左上端開始，按照從左到右、從上到下的順序以均勻速度一行接一行的掃描，一次連續(xù)掃描完成一幀電視畫面的方式稱為逐行掃描。

缺點：明顯的閃爍感第40頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月逐行掃描方式第41頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.2電視掃描方式隔行掃描

隔行掃描是將一幀電視圖像分成兩場進行交錯掃描。第42頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月隔行掃描方式奇數(shù)場偶數(shù)場第43頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.2電視掃描方式隔行掃描的缺點：行間閃爍現(xiàn)象并行現(xiàn)象引起垂直清晰度下降易出現(xiàn)垂直邊沿鋸齒化現(xiàn)象隔行掃描產(chǎn)生的視頻信號對于壓縮處理和后期視頻制作帶來困難第44頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.3電視圖像基本參量寬高比

根據(jù)人眼視覺特性，視覺最清楚的范圍是在垂直視角約15°、水平視角約20°的矩形面積之內(nèi)。因此，電視機屏幕一般都設計成矩形。我國原來的模擬電視圖像寬高比為4∶3。生理和心理測試表明，圖像寬高比達16∶9以上的寬幅圖像利于建立視覺臨場感。為此，我國高清晰度電視的圖像寬高比已確定為16∶9。第45頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.3電視圖像基本參量亮度

亮度是表征發(fā)光物體的明亮程度，是人眼對發(fā)光器件的主觀感受。在電視機或顯示器中，亮度是表征圖像亮暗的程度，是指在正常顯示圖像質(zhì)量的條件下，重顯大面積明亮圖像的能力。第46頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.3電視圖像基本參量對比度

對比度是表征在一定的環(huán)境光照射下，物體最亮部分的亮度與最暗部分的亮度之比。即：C＝Bmax/Bmin

當計及環(huán)境亮度Bφ時的對比度為:第47頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.3電視圖像基本參量圖像分辨力

數(shù)字電視圖像分辨力是數(shù)字電視系統(tǒng)或圖像信號源或信號處理過程或顯示器件（屏）等客觀上轉換、處理、傳輸或重顯圖像細節(jié)的能力，是數(shù)字電視系統(tǒng)、設備或器件的物理性能指標。我國的SDTV和HDTV的圖像分辨力分別為720×576像素和1920×1080像素。第48頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.3電視圖像基本參量圖像清晰度

電視圖像清晰度是人眼能察覺到的電視圖像細節(jié)的清晰程度。具體說來，清晰度是指人眼宏觀看到的圖像的清晰程度，是由系統(tǒng)和設備的客觀性能的綜合結果造成的人們對最終圖像的主觀感覺。第49頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月按圖像和視覺的特點，圖像清晰度一般從水平和垂直兩個方向描述，有時還增加斜向清晰度指標。圖像清晰度用“電視線”作單位。1電視線與垂直方向上1個有效掃描行的高度相對應。清晰度的線數(shù)永遠小于圖像信號分辨率像素所連成的線數(shù)。第50頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.3電視圖像基本參量圖像清晰度

圖像清晰度既與電視系統(tǒng)本身的圖像分辨力有關，也與觀察者的視力狀況有關。如果人眼最小分辨角（即視敏角）為θ，在分辨力最高的垂直視線角15°內(nèi)所能分辨的線數(shù)應為：

Z＝15°/θ

第51頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.3電視圖像基本參量圖像清晰度

視力正常的人一般能分辨的視角約為1′~1.5′，對應的線數(shù)為900~600線。按我國數(shù)字電視標準，SDTV畫面的有效掃描行數(shù)為576，HDTV畫面的有效掃描行數(shù)為1080，觀看SDTV和HDTV電視圖像時，距電視屏的距離分別約為屏幕高度的5倍和3倍時，1個有效掃描行的視角即約為1′~1.5′。第52頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月查視力=檢測分辨力？第53頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.4圖像顯示格式及掃描方式表示方法

數(shù)字電視畫面的圖像顯示格式一般指圖像水平方向和垂直方向的有效像素數(shù)。圖像顯示格式描述了組成一幅圖像的像素點陣數(shù)。我國SDTV圖像顯示格式為720×576i，一幀圖像在水平和垂直方向上的有效像素數(shù)分別為720和576，掃描方式為隔行掃描，其中i表示隔行（interlaced）掃描；HDTV圖像用1920×1080i表示。第54頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.4圖像顯示格式及掃描方式表示方法

在圖像顯示格式及掃描方式的表示方法上，目前國際上并沒有統(tǒng)一。

1080/50i720/60p1080/50/2:1720/60/1:11080@50i