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1、2008.8,彩色電視原理,東南大學信息科學與工程學院,第一章 彩色電視色度學基礎,1.1 光的性質 1.1.1 看見光譜 光學和電磁場理論指出：光是屬于一定波長范圍內的一種電磁輻射,可用頻率或波長表示. 電磁波包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線、 X射線和宇宙射線等。,圖1.1 電磁波輻射波譜,可見光頻率范圍： （3.857.89） 1014HZ 波長范圍 380780 nm 不同波長的光作用于人眼后引起的顏色感覺不同，按波長從長到短的順序依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。 單一波長的光叫單色光，太陽光是包含全色譜的復合光。,1.1.2 標準光源,物體呈現(xiàn)的顏色與照射的光

2、源光譜成分不同而存在光色差異，即不同光源的照射，呈現(xiàn)不同的顏色。 通常用“色溫”來表征各種光源的具體顏色。 絕對黑體：指既不反射也不透射而完全吸收入射光的物體。,色溫: 當某一光源的相對輻射功率波譜及相應顏色與絕對黑體在某一特定熱力溫度（單位為K）下的輻射功率波譜及顏色相一致時，則絕對黑體的這一特定熱力學溫度就是該光源的色溫。單位以絕對溫度開氏度（K）表示.,光源的色溫并非光源本身的實際溫度，而是與光源的相對輻射功率波譜、光色相同的絕對黑體溫度，是用來表征光源相對輻射功率波譜與光色的參量。例如，白熾燈光源本身溫度為2800K時，其色溫是2854K。,A、B 、C 、D65和E白光源的功率波譜,

3、,E白光,1.2 視覺特性,1.2.1人眼的亮度視覺 人眼對不同顏色光的亮度感覺不一樣,1.2.2人眼的色度視覺,1.2.3 人眼的分辨力,1.2.4 視覺惰性,視覺惰性是指人眼亮度感覺滯后于實際光信號,,不引起閃爍感覺的最低重復頻率稱臨界閃爍頻率,,人眼臨界閃爍頻率:46HZ,人眼受周期性光脈沖照射，當重復頻率不夠高時，會產生一明一暗的閃爍感覺。 不引起閃爍感覺的最低重復頻率稱臨界閃爍頻率,人眼臨界閃爍頻率:46HZ,1.3.1彩色三要素,亮度、色調和飽和度稱為彩色三要素，由這三個參量可以確切地表示任何一種彩色光。 亮度：指彩色光作用于人眼所引起的明亮程度的感覺。與光的強度、物體的反射有關

4、。 色調：彩色的種類，如紅、橙、黃、青、藍、紫等不同顏色。 色飽和度：指彩色的純度，即摻入白光的程度，或指顏色的深淺程度。 通常把色調與色飽和度通稱為色度。,1.3.2 三基色原理,常見相加混色方法,1.3.3顏色的度量與表示,配色實驗,國際規(guī)定：波長為700nm的紅光作為紅基色，波長為546.1nm的綠光為綠基色，波長為435.8nm的藍光為藍基色。 配出標準E白光所需R、G、B三基色光通量之比為 1：4.5907：0.0601， 因此規(guī)定：光通量為1 lm的紅基色光作為一個紅基色單位，并用R表示；光通量為4.5907lm的綠基色作為一個綠基色單位，并且G表示；光通量為0.0601 lm

5、的藍基色光作為藍基色單位，并用B表示。 以R、G、B為單位量進行彩色度量的系統(tǒng)稱為RGB計色制。這三個用實驗得到的實際彩色稱為物理三基色。于是E白光的配色方程可寫為 E白光=1R+1G+1B,,任意一種彩色光的配色方程可用下式表示 F=RR+GG+BB 其中，R、G、B表示三基色的三色系數(shù)，它們的比值決定了待配彩色的色調。三基色各分量的光通量之代數(shù)和等于該彩色光的光通量。,色度圖,色度是由三色系數(shù)X、Y 、 Z的相對值確定，與X、Y 、 Z的絕對值無關。如不計亮度大小，僅考慮色度值時，可用三色系數(shù)的相對值表示。 設彩色光含三基色總單位量m=X+Y+Z，則標準三基色的相對色系數(shù)分別為 x=x/m

6、 ，y=y/m ，z=z/m 顯然三基色相對系數(shù)之和為1，即 x+y+z=1 這樣，只要知道兩個色度坐標，就可以確定彩色光的色度，所以表示各種彩色光的色度圖采用x、y平面坐標描述，而不必用三維坐標。,,假想的過飽和三基色三基色X、Y、Z位于直角三角形的頂點 所有譜色（單色）都位于舌形曲線上，是從波長為400nm的藍色到波長為700nm的紅色的譜色軌跡。 舌形曲線底部兩端點的連線，表示藍色和紅色相混而獲得紫色和紫紅色的分布，它不屬于譜色。自然界中各種實際彩色都位于舌形曲線內 連接R、G、B三點的虛線三角形，表示由物理三基色相加混色所能配出的彩色范圍。E點坐標是x=y=z=1/3時的等

7、能量白光,1.3.4顯像三基色與亮度方程,一、顯像三基色的選擇 重現(xiàn)景物的色彩，通常是依靠彩色顯像管屏幕上的紅、綠、藍三種熒光粉在電子束轟擊下發(fā)出各處的基色光，并混合成彩色圖像的。我們把這三種基色稱為顯像三基色 選擇原則： 選定的顯像三基色在色度圖上構成的三角形面積盡可能大些 熒光粉發(fā)光效率盡可能高,彩色電視顯像三基色熒光粉,采用不同的基色熒光粉和不同白光源，將有不同的亮度方程。但因為NTSC制使用較早，所以PAL制沿用了NTSC制的亮度方程。 NTSC制亮度方程為 Y=0.299Re+0.587Ge+0.114Be PAL制亮度方程為 Y=0.22Re+0.707Ge+0.071Be 亮度方程通常近似寫成 Y=0.3Re+0.59Ge+0.11Be,