模塊7-色度學(xué)的基本知識(shí)

模塊7色度學(xué)的基本知識(shí)

學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握：可見(jiàn)光的特性，彩色三要素和三基色原理。理解：亮度方程。了解：相加混色法，色度三角形。7.1光和色的基本知識(shí)光的特性

光是一種具有能量的物質(zhì)，一種頻率很高的電磁波，傳播速度3×108m/s。人眼可以看見(jiàn)的光叫可見(jiàn)光，波長(zhǎng)范圍380~780nm。不同波長(zhǎng)的光射入眼睛后可引起不同的彩色感覺(jué)。波長(zhǎng)從長(zhǎng)變短，感覺(jué)依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。圖7-1電磁輻射波譜物體的顏色發(fā)光體的顏色由它所發(fā)出的光譜所確定。非發(fā)光體所呈現(xiàn)的顏色，是指該物體在特定光源照射下，反射（或透射）的一定可見(jiàn)光譜成分作用于人眼而引起的視覺(jué)效果。例如，當(dāng)一塊紅布受到陽(yáng)光（白光）照射后，由于主要反射了其中紅色光譜成分，而吸收了其余的光譜成分，則被反射的紅光在人眼中將產(chǎn)生紅色視覺(jué)效果，使人感到這塊布是紅色的。彩色感覺(jué)不但與物體本身對(duì)光的反射和吸收特性有關(guān)，還與光源所含的光譜成分有關(guān)，因此同一物體在不同光源照射下呈現(xiàn)的彩色也有所不同。例如，紅布在日光燈或自然光下呈現(xiàn)紅色，而將其移到綠光燈下則呈黑色，這是由于紅布在綠光燈下吸收綠光而無(wú)反射光，所以人感覺(jué)為黑色。

白色光是各種單色光的混合效應(yīng)。太陽(yáng)光通過(guò)玻璃棱鏡后，可以分解為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫一系列的彩色光。圖7-2陽(yáng)光的波譜7.2三基色原理彩色三要素

任一彩色光對(duì)人眼的視覺(jué)作用，都可用亮度、色調(diào)及色飽和度這三個(gè)參量來(lái)描述。這三個(gè)參量稱為彩色三要素。

1.亮度－指彩色光作用于人眼時(shí)所引起的明暗程度的感覺(jué)。物體的亮度由照射光和反射光的強(qiáng)度決定。2.色調(diào)－指彩色光的顏色類別。例如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，分別表示不同的色調(diào)。色調(diào)取決于彩色光的光譜成分。

3.色飽和度－指彩色光顏色的深淺程度。它與彩色光中含有的白光多少有關(guān)，飽和度越高則顏色越深，所含有的白光就越少。

色調(diào)與色飽和度統(tǒng)稱為色度。彩色電視系統(tǒng)中除要傳輸景物的亮度（可供黑白電視機(jī)接收）外，還必須傳送景物的色度。根據(jù)人眼的視覺(jué)特性，電視機(jī)屏幕上不需要重顯實(shí)際亮度，只要對(duì)比度相同即可獲得真實(shí)的亮度感覺(jué)。三基色原理

用三種不同顏色的單色光按一定的比例混合，可得到自然界中絕大多數(shù)的彩色。具有這種特性的三個(gè)單色光叫基色光，這三種顏色叫三基色。其主要內(nèi)容是：

1）三基色按一定比例混合，可得到自然界中絕大多數(shù)彩色；反之，自然界中絕大多數(shù)彩色，都可以分解為三基色。

2）三基色必須是相互獨(dú)立的，即其中任一種基色都不能由其它兩種基色混合得到。

3）混合色的色調(diào)和飽和度由三基色的混合比例決定。4）混合色的亮度等于三基色亮度之和。1.分色系統(tǒng)將物體的顏色分解為三種基色，利用三只攝像管在掃描電路的作用下將三基色圖像信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槿娦盘?hào)；2.通過(guò)傳送系統(tǒng)將代表三種基色分量的電信號(hào)傳送出去；3.接收端把接收到的三基色電信號(hào)分別去控制彩色顯像管的三條電子束，在掃描電路的作用下，三條電子束分別轟擊熒光屏上相應(yīng)的熒光粉，由于三色熒光粉依空間位置緊密鑲嵌在一起，利用人眼的視覺(jué)特性進(jìn)行混色，就能將景物圖像重現(xiàn)。圖7-3彩色圖像的發(fā)送與接收示意圖混色法

利用三基色按不同比例混合來(lái)獲得彩色的方法，稱為混色法。用等能量的紅、綠、藍(lán)三束單色光同時(shí)投射到白色屏幕上，屏幕上將出現(xiàn)一幅品字形的三基色圓圖。圖7-4相加混色圖7-5彩色三角形

1）三角形的頂點(diǎn)為三個(gè)基色，每條邊是其對(duì)應(yīng)兩端點(diǎn)基色以不同比例組成的混色線。

2）三角形的重心是由紅、綠、藍(lán)三基色等能量組成的白色，而三角形各頂點(diǎn)與其對(duì)邊中點(diǎn)的連線必過(guò)三角形重心，即紅與青、綠與紫、藍(lán)與黃這三對(duì)互為補(bǔ)色也能構(gòu)成白色。

3）三條邊上各點(diǎn)與重心的連線為等色調(diào)線，它越趨于重心，飽和度越低。

間接混色法是利用人眼的視覺(jué)特性進(jìn)行混色的方法。間接混色法又可分為空間混色法、時(shí)間混色法和生理混色法。

1.空間混色法是將三種基色光分別投射到同一表面上鄰近的三點(diǎn)上，則由于人眼的分辨力的限度，就能產(chǎn)生三種基色光混合的色彩感覺(jué)?？臻g混色法是同時(shí)制彩色電視的基礎(chǔ)。

2.時(shí)間混色法是將三種基色光按一定順序輪流投射到同一表面上，輪換速度足夠快，由于人眼的視覺(jué)惰性，將產(chǎn)生與三基色光直接混合時(shí)相同的彩色感覺(jué)。時(shí)間混色法是順序制彩色電視的基礎(chǔ)。

3.生理混色法目前尚未在彩色電視中采用。亮度方程

將顯像三基色直接寫(xiě)作R、G、B。經(jīng)過(guò)理論的研究得出，混合光的總亮度（用Y表示）與三基色光的關(guān)系近似為Y=0.30R+0.59G+0.11B

當(dāng)R=G=B=1時(shí)，混合色為白色，其亮度Y=0.30+0.59+0.11=1；當(dāng)R=G=1，B=0時(shí)，混合色為黃色，其亮度Y=0.30+0.59=0.89；當(dāng)G=B=1，R=0時(shí)，混合色為青色，其亮度Y=0.59+0.11=0.70；當(dāng)G=1，R=B=0時(shí)，為綠色，其亮度Y=0.59；

當(dāng)R=B=1，G=0時(shí)，混合色為紫色，其亮度Y=0.30+0.11=0.41；當(dāng)R=1，G=B=0時(shí)，為紅色，其亮度Y=0.30；當(dāng)B=1，R=G=0時(shí)，為藍(lán)色，其亮度Y=0.11；當(dāng)R=G=B=0時(shí)，為黑色，其亮度Y=0。

標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)在黑白電視機(jī)中將顯示八個(gè)不同亮度等級(jí)的灰度條，從白逐漸變黑，中間為不同程度的灰色?；疑鶆澐值哪芗右詤^(qū)分的亮度層次數(shù)，稱為灰度?；叶燃?jí)別越高，即亮度層次越多，圖像越清晰、逼真。本章小結(jié)1.可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為380~780nm，隨著波長(zhǎng)的縮短，給人的色感依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。物體所呈現(xiàn)的顏色不僅取決于物體表面對(duì)光的吸收、反射特性，而且還與光源本，在適應(yīng)了一身的特性有關(guān)。2.任一彩色光對(duì)都可用亮度、色調(diào)及色飽和