彩色電視色度學(xué)基礎(chǔ)

1、 彩色電視原理彩色電視原理數(shù)字電視數(shù)字電視電視接收機(jī)電視接收機(jī)彩色基礎(chǔ)彩色基礎(chǔ)色度學(xué)、色度學(xué)、信號(hào)、信號(hào)、彩色電視彩色電視制式制式廣播、衛(wèi)星、電纜廣播、衛(wèi)星、電纜主主要要內(nèi)內(nèi)容容電視技術(shù)電視技術(shù)是是20世紀(jì)世紀(jì)人類最偉人類最偉大的發(fā)明大的發(fā)明之一之一我國(guó)電我國(guó)電視事業(yè)視事業(yè)的發(fā)展的發(fā)展電視技術(shù)電視技術(shù)發(fā)展歷程發(fā)展歷程一、電視技術(shù)是一、電視技術(shù)是20世紀(jì)人類最偉大世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一的發(fā)明之一1.電視是人類進(jìn)行信息傳播變革中影響最電視是人類進(jìn)行信息傳播變革中影響最大的研究成果大的研究成果2.電視技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)最先進(jìn)研究成電視技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)最先進(jìn)研究成果的集合體：果的集合體： 大規(guī)模集

2、成電路大規(guī)模集成電路電子學(xué)電子學(xué)光學(xué)光學(xué)電磁學(xué)電磁學(xué)數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理材料科學(xué)材料科學(xué)色度學(xué)色度學(xué)衛(wèi)星技術(shù)衛(wèi)星技術(shù)人類視覺(jué)科學(xué)人類視覺(jué)科學(xué)二、電視技術(shù)發(fā)展歷程二、電視技術(shù)發(fā)展歷程1電視的誕生電視的誕生1883年圣誕節(jié)（一說(shuō)為年圣誕節(jié)（一說(shuō)為1884年），德國(guó)電氣工程師尼普年），德國(guó)電氣工程師尼普柯夫（柯夫（P.Nipkow）用他發(fā)明）用他發(fā)明的的“尼普柯夫圓盤尼普柯夫圓盤”用機(jī)械用機(jī)械掃描方法，作了首次發(fā)射圖掃描方法，作了首次發(fā)射圖像傳送的實(shí)驗(yàn)。每幅畫面有像傳送的實(shí)驗(yàn)。每幅畫面有24行掃描線，圖像相當(dāng)模糊。行掃描線，圖像相當(dāng)模糊。1、電視的誕生、電視的誕生1925年，英國(guó)的貝爾德（年，英

3、國(guó)的貝爾德（J.L.Baird），發(fā)），發(fā)明機(jī)械掃描式電視攝像機(jī)和接收機(jī)。當(dāng)明機(jī)械掃描式電視攝像機(jī)和接收機(jī)。當(dāng)時(shí)畫面分辨率僅時(shí)畫面分辨率僅30行掃描線，掃描器每行掃描線，掃描器每秒只能秒只能5次掃過(guò)掃描區(qū)，畫面本身僅有次掃過(guò)掃描區(qū)，畫面本身僅有2英寸高、英寸高、1 英寸寬。英寸寬。1926年，貝爾德向英國(guó)報(bào)界作了一次播發(fā)年，貝爾德向英國(guó)報(bào)界作了一次播發(fā)和接收電視的表演，開(kāi)創(chuàng)了電視技術(shù)研和接收電視的表演，開(kāi)創(chuàng)了電視技術(shù)研究的先河！究的先河！1、電視的誕生、電視的誕生1936年年2、彩色電視發(fā)展、彩色電視發(fā)展2、彩色電視發(fā)展、彩色電視發(fā)展2、彩色電視發(fā)展、彩色電視發(fā)展3、衛(wèi)星廣播電視的出現(xiàn)、衛(wèi)星廣

4、播電視的出現(xiàn)1962年，美國(guó)發(fā)射年，美國(guó)發(fā)射“電星一號(hào)電星一號(hào)”通信衛(wèi)星，通信衛(wèi)星，進(jìn)行了橫跨大西洋的電視節(jié)目傳送實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了橫跨大西洋的電視節(jié)目傳送實(shí)驗(yàn)1963年，美國(guó)發(fā)射了世界第一顆同步通信年，美國(guó)發(fā)射了世界第一顆同步通信衛(wèi)星衛(wèi)星“同步二號(hào)同步二號(hào)”4、數(shù)字電視發(fā)展、數(shù)字電視發(fā)展三、我國(guó)電視事業(yè)的發(fā)展三、我國(guó)電視事業(yè)的發(fā)展n1958年年5月月1日，中國(guó)第一座電視臺(tái)中央日，中國(guó)第一座電視臺(tái)中央電視臺(tái)（早期稱北京電視臺(tái)）試播黑白電視臺(tái)（早期稱北京電視臺(tái)）試播黑白電視，電視，9月月2日正式播出。同年，我國(guó)第日正式播出。同年，我國(guó)第一臺(tái)一臺(tái)“北京北京”牌牌14英寸黑白電視機(jī)在天英寸黑白電視機(jī)在天津誕

5、生。津誕生。1970年，第一臺(tái)彩色電視機(jī)天津誕生，從年，第一臺(tái)彩色電視機(jī)天津誕生，從此拉開(kāi)了中國(guó)彩電生產(chǎn)序幕。此拉開(kāi)了中國(guó)彩電生產(chǎn)序幕。三、我國(guó)電視事業(yè)的發(fā)展三、我國(guó)電視事業(yè)的發(fā)展1973年年5月月1日日，中央電視臺(tái)用，中央電視臺(tái)用8頻道在北京地區(qū)頻道在北京地區(qū)試播，同年試播，同年10月月1日正式播出；日正式播出；1978年年，國(guó)家批準(zhǔn)引進(jìn)第一條彩電生產(chǎn)線，定點(diǎn)，國(guó)家批準(zhǔn)引進(jìn)第一條彩電生產(chǎn)線，定點(diǎn)在原上海電視機(jī)廠；在原上海電視機(jī)廠；1987年年，我國(guó)成為世界上最大的電視機(jī)生產(chǎn)國(guó)；，我國(guó)成為世界上最大的電視機(jī)生產(chǎn)國(guó)；目前，我國(guó)電視國(guó)內(nèi)人口綜合覆蓋率達(dá)到目前，我國(guó)電視國(guó)內(nèi)人口綜合覆蓋率達(dá)到95%以

6、上。以上。裝飾化裝飾化兩極化兩極化新材料化新材料化日視化日視化衛(wèi)星化衛(wèi)星化多頻道化多頻道化立體聲化立體聲化高清化高清化系列化系列化數(shù)字化數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)第一章第一章 彩色電視色度學(xué)基礎(chǔ)彩色電視色度學(xué)基礎(chǔ)光的性質(zhì)光的性質(zhì)1.11.2人眼的視覺(jué)特性人眼的視覺(jué)特性1.3配色與亮度方程配色與亮度方程1.41.1光的性質(zhì)光的性質(zhì)本節(jié)將主要介紹光的本節(jié)將主要介紹光的性質(zhì)；性質(zhì)；3、標(biāo)準(zhǔn)光源：、標(biāo)準(zhǔn)光源： 絕對(duì)黑體：能完全吸收入射光的物體；絕對(duì)黑體：能完全吸收入射光的物體；（不反射光、也不透射光），不反射光、也不透射光），其所輻的光譜與它的溫其所輻的光譜與它的溫度密切相關(guān)。度密切相關(guān)。(溫度升高，絕對(duì)

7、黑體光譜藍(lán)色成分溫度升高，絕對(duì)黑體光譜藍(lán)色成分升高升高)6000k5000k1.0500nm01000nm2.03.0相對(duì)輻射功率可見(jiàn)光區(qū)4000k1500nm3000k2000nm 由圖看出，隨由圖看出，隨著溫度的增加著溫度的增加，絕對(duì)黑體輻，絕對(duì)黑體輻射能量增大；射能量增大；其功率波譜的其功率波譜的峰值向短波方峰值向短波方向移動(dòng)。向移動(dòng)。 光光 源源色色 溫溫/K光光 源源色色 溫溫/K 油燈油燈 19002000 白熾燈（白熾燈（10W） 2400 蠟燭蠟燭 19002000 白熾燈（白熾燈（40W） 2700 月亮月亮 4100 白熾燈（白熾燈（100W） 2750日出后及日落前太陽(yáng)光

8、日出后及日落前太陽(yáng)光 22003000 白熾燈（白熾燈（500W） 2900 中午太陽(yáng)光中午太陽(yáng)光 48005800 日光色熒光燈日光色熒光燈 6500 下午太陽(yáng)光下午太陽(yáng)光 4000 冷白色熒光燈冷白色熒光燈 4300 陰天自然光陰天自然光 64006900 暖白色熒光燈暖白色熒光燈 2900 晴朗的藍(lán)天晴朗的藍(lán)天 850022000 普通高壓鈉燈普通高壓鈉燈 2000色溫并非光源本身的實(shí)際溫度，而是色溫并非光源本身的實(shí)際溫度，而是(如溫度為如溫度為2800K的鎢絲燈發(fā)出的白光，的鎢絲燈發(fā)出的白光，色溫為色溫為2854K) 標(biāo)準(zhǔn)光源分類：標(biāo)準(zhǔn)光源分類：A光源光源：相當(dāng)于：相當(dāng)于2800K鎢絲

9、燈發(fā)出的光，色溫為鎢絲燈發(fā)出的光，色溫為 2854K，其光源能量主要集中在波長(zhǎng)較長(zhǎng)的區(qū)，其光源能量主要集中在波長(zhǎng)較長(zhǎng)的區(qū)域，因此光總帶著橙紅色。域，因此光總帶著橙紅色。B光源光源：相當(dāng)于中午直射的太陽(yáng)光，色溫為：相當(dāng)于中午直射的太陽(yáng)光，色溫為 4800K。C光源光源：相當(dāng)于白天的自然光，色溫：相當(dāng)于白天的自然光，色溫6800K，被，被選為選為NTSC制彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)白光源。制彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)白光源。D65光源光源：相當(dāng)于白天平均照明光，色溫：相當(dāng)于白天平均照明光，色溫6500K，被選為被選為PAL制彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)白光源。制彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)白光源。E光源光源：一種理想的等能量的白光源

10、，色溫為：一種理想的等能量的白光源，色溫為5500K。1.2 色度學(xué)基礎(chǔ)色度學(xué)基礎(chǔ)本節(jié)將主要介紹彩色三要素、三本節(jié)將主要介紹彩色三要素、三基色原理基色原理1.2 色度學(xué)基礎(chǔ)色度學(xué)基礎(chǔ)亮度：亮度：色調(diào)：色調(diào)：飽和度：飽和度：互補(bǔ)色：互補(bǔ)色：凡是兩種色凡是兩種色光相混合而成白光，這光相混合而成白光，這兩種色光兩種色光互為補(bǔ)色?；檠a(bǔ)色。三補(bǔ)色：三補(bǔ)色：青、品紅、青、品紅、黃黃 1.3人眼的視覺(jué)特性人眼的視覺(jué)特性 主要介紹人眼亮度視主要介紹人眼亮度視覺(jué)特性和色度視覺(jué)特性覺(jué)特性和色度視覺(jué)特性；人眼的分辨力以及視；人眼的分辨力以及視覺(jué)惰性覺(jué)惰性人眼的視網(wǎng)膜由大量光敏細(xì)胞組成，按人眼的視網(wǎng)膜由大量光敏細(xì)胞

11、組成，按其形狀分為其形狀分為桿狀細(xì)胞桿狀細(xì)胞和和錐狀細(xì)胞錐狀細(xì)胞，（夜，（夜晚視覺(jué)，由桿狀細(xì)胞起作用，白天視覺(jué)晚視覺(jué)，由桿狀細(xì)胞起作用，白天視覺(jué)過(guò)程主要由錐狀細(xì)胞起作用）。過(guò)程主要由錐狀細(xì)胞起作用）。1、人眼的亮度視覺(jué)、人眼的亮度視覺(jué)(1)、當(dāng)波長(zhǎng)、當(dāng)波長(zhǎng)=555nm，V()1，顏色為黃綠，顏色為黃綠色色(草綠草綠)，亮度感覺(jué)，亮度感覺(jué)最大，最暗（最遲鈍）最大，最暗（最遲鈍）的是藍(lán)色和紫色；的是藍(lán)色和紫色；(2)其余波長(zhǎng)其余波長(zhǎng)V()1，亮，亮度感覺(jué)減弱；度感覺(jué)減弱；(3)當(dāng)當(dāng)760nm時(shí)，時(shí)，V()0，人眼沒(méi)有亮度感覺(jué)。人眼沒(méi)有亮度感覺(jué)。 2、人眼的色度視覺(jué)、人眼的色度視覺(jué) 3、人眼的分辨力

12、、人眼的分辨力 3、人眼的分辨力、人眼的分辨力 16034382360ddll通常情況下，通常情況下， 11.54、人眼視覺(jué)惰性、人眼視覺(jué)惰性4、人眼視覺(jué)惰性、人眼視覺(jué)惰性人眼的視覺(jué)惰性：人眼人眼的視覺(jué)惰性：人眼對(duì)于一定的光亮有一定對(duì)于一定的光亮有一定的視覺(jué)暫留的特性。的視覺(jué)暫留的特性。t2t3 為視覺(jué)暫留時(shí)間為視覺(jué)暫留時(shí)間 臨界閃爍頻率：不引起閃爍感覺(jué)的最低臨界閃爍頻率：不引起閃爍感覺(jué)的最低重復(fù)頻率。（約為重復(fù)頻率。（約為46Hz，大于，大于48Hz圖像圖像就足夠清晰）就足夠清晰）fc=aLm+b Lm為光脈沖亮度（坎米為光脈沖亮度（坎米2），），a、b為常數(shù)為常數(shù)9.6、26.6當(dāng)重復(fù)頻率

13、當(dāng)重復(fù)頻率臨界閃爍頻率；人眼感臨界閃爍頻率；人眼感覺(jué)不到閃爍，其亮度為光脈沖亮度平覺(jué)不到閃爍，其亮度為光脈沖亮度平均值。均值。影響臨界閃爍頻率的因素：光亮度、亮影響臨界閃爍頻率的因素：光亮度、亮度變化幅度、明亮?xí)r間的占空比、觀看度變化幅度、明亮?xí)r間的占空比、觀看者離畫面的距離、環(huán)境條件者離畫面的距離、環(huán)境條件臨界閃爍頻率是隔行掃描電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)臨界閃爍頻率是隔行掃描電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)依據(jù)1.4 配色與亮度方程配色與亮度方程 本節(jié)將主要介紹配色原本節(jié)將主要介紹配色原理；理；如何對(duì)顏色進(jìn)行度量如何對(duì)顏色進(jìn)行度量和表示以及亮度方程的表和表示以及亮度方程的表示方法示方法配色方法（相加相減混色）配色方法（相

14、加相減混色） 3、顏色的度量與表示、顏色的度量與表示 F=RR+GG+BB(R、G、B分別代表三基色分布系數(shù)；分別代表三基色分布系數(shù)；R、G、B分別代表三基色的單位量；分別代表三基色的單位量；RR、GG、BB為彩色為彩色量量F中所含三基色光通量成分，它們共同決定所配彩色中所含三基色光通量成分，它們共同決定所配彩色光的光通量光的光通量光通量：按人眼光感覺(jué)來(lái)度量的輻射功率，單光通量：按人眼光感覺(jué)來(lái)度量的輻射功率，單位位lm(流明流明)或光瓦；或光瓦；1光瓦光瓦683lmXYZ計(jì)色制計(jì)色制XYZ計(jì)色制計(jì)色制XXxXYZmYYyXYZmZZzXYZmm為色模，表示某彩色光所含標(biāo)為色模，表示某彩色光所含

15、標(biāo)準(zhǔn)三基色單位總量，與光通量有準(zhǔn)三基色單位總量，與光通量有關(guān)；關(guān)；x、y、z為相對(duì)色度系數(shù)為相對(duì)色度系數(shù)(色度坐色度坐標(biāo)標(biāo)) mXYZ 且且xyz1則則z是一個(gè)非獨(dú)立參量，因此配色數(shù)據(jù)可換算是一個(gè)非獨(dú)立參量，因此配色數(shù)據(jù)可換算為為xy坐標(biāo)值，即坐標(biāo)值，即xy標(biāo)準(zhǔn)色度圖標(biāo)準(zhǔn)色度圖X-Y標(biāo)準(zhǔn)色度圖標(biāo)準(zhǔn)色度圖舌形曲線全部位于第一象限所有可見(jiàn)光的光譜色都在舌形曲線全部位于第一象限所有可見(jiàn)光的光譜色都在封閉曲線內(nèi)，所有的單色光都位于舌形曲線上；封閉曲線內(nèi)，所有的單色光都位于舌形曲線上；等能量等能量E白光的坐標(biāo)為白光的坐標(biāo)為XYZ標(biāo)準(zhǔn)基色三角形的重標(biāo)準(zhǔn)基色三角形的重心；心；舌形曲線上任一點(diǎn)與舌形曲線上任一

16、點(diǎn)與E白點(diǎn)的連線稱為等色調(diào)線；白點(diǎn)的連線稱為等色調(diào)線； 不在同一等色調(diào)線上的任意兩點(diǎn)，由這兩種顏色組不在同一等色調(diào)線上的任意兩點(diǎn)，由這兩種顏色組成的全部混合色都處在這兩點(diǎn)的連線上；成的全部混合色都處在這兩點(diǎn)的連線上；飽和度相同的彩色所對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)的連線稱為等飽和線；飽和度相同的彩色所對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)的連線稱為等飽和線；在譜色曲線內(nèi)任取三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彩色作基色，則由此三在譜色曲線內(nèi)任取三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彩色作基色，則由此三基色混合成的所有彩色都包含在以這三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角基色混合成的所有彩色都包含在以這三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形內(nèi)。形內(nèi)。4、顯像三基色與亮度方程、顯像三基色與亮度方程 亮度方程亮度方程亮度方程亮度方程配色方法

17、（相加相減混色）配色方法（相加相減混色） 3、顏色的度量與表示、顏色的度量與表示配色方程配色方程(實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn))：色度計(jì)色度計(jì) F=RR+GG+BB(R、G、B分別代表三基色分布系數(shù)；分別代表三基色分布系數(shù)；R、G、B分別代表三基色的單位量；分別代表三基色的單位量；RR、GG、BB為彩色為彩色量量F中所含三基色光通量成分，它們共同決定所配彩色中所含三基色光通量成分，它們共同決定所配彩色光的光通量光的光通量光通量：按人眼光感覺(jué)來(lái)度量的輻射功率，單光通量：按人眼光感覺(jué)來(lái)度量的輻射功率，單位位lm(流明流明)或光瓦；或光瓦；1光瓦光瓦683lmXYZ計(jì)色制計(jì)色制XYZ計(jì)色制計(jì)色制XXxXYZmYYyXY

18、ZmZZzXYZmm為色模，表示某彩色光所含標(biāo)為色模，表示某彩色光所含標(biāo)準(zhǔn)三基色單位總量，與光通量有準(zhǔn)三基色單位總量，與光通量有關(guān)；關(guān)；x、y、z為相對(duì)色度系數(shù)為相對(duì)色度系數(shù)(色度坐色度坐標(biāo)標(biāo)) mXYZ 且且xyz1則則z是一個(gè)非獨(dú)立參量，因此配色數(shù)據(jù)可換算是一個(gè)非獨(dú)立參量，因此配色數(shù)據(jù)可換算為為xy坐標(biāo)值，即坐標(biāo)值，即xy標(biāo)準(zhǔn)色度圖標(biāo)準(zhǔn)色度圖X-Y標(biāo)準(zhǔn)色度圖標(biāo)準(zhǔn)色度圖舌形曲線全部位于第一象限所有可見(jiàn)光的光譜色都在舌形曲線全部位于第一象限所有可見(jiàn)光的光譜色都在封閉曲線內(nèi)，所有的單色光都位于舌形曲線上；封閉曲線內(nèi)，所有的單色光都位于舌形曲線上；等能量等能量E白光的坐標(biāo)為白光的坐標(biāo)為XYZ標(biāo)準(zhǔn)基

19、色三角形的重標(biāo)準(zhǔn)基色三角形的重心；心；舌形曲線上任一點(diǎn)與舌形曲線上任一點(diǎn)與E白點(diǎn)的連線稱為等色調(diào)線；白點(diǎn)的連線稱為等色調(diào)線； 不在同一等色調(diào)線上的任意兩點(diǎn)，由這兩種顏色組不在同一等色調(diào)線上的任意兩點(diǎn)，由這兩種顏色組成的全部混合色都處在這兩點(diǎn)的連線上；成的全部混合色都處在這兩點(diǎn)的連線上；飽和度相同的彩色所對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)的連線稱為等飽和線；飽和度相同的彩色所對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)的連線稱為等飽和線；在譜色曲線內(nèi)任取三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彩色作基色，則由此三在譜色曲線內(nèi)任取三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彩色作基色，則由此三基色混合成的所有彩色都包含在以這三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角基色混合成的所有彩色都包含在以這三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形內(nèi)。形內(nèi)。4、顯像三基色與亮

20、度方程、顯像三基色與亮度方程 亮度方程亮度方程 EY=0.299ER +0.587EG+ 0.114EB亮度方程亮度方程補(bǔ)充：光度學(xué)中的幾個(gè)度量單位補(bǔ)充：光度學(xué)中的幾個(gè)度量單位光通量光通量光通量指人眼所能感覺(jué)到的輻射能量，它等于光通量指人眼所能感覺(jué)到的輻射能量，它等于單位時(shí)間內(nèi)某一波段的輻射能量和該波段的相單位時(shí)間內(nèi)某一波段的輻射能量和該波段的相對(duì)視見(jiàn)率的乘積。對(duì)視見(jiàn)率的乘積。由于人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光的相對(duì)視由于人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光的相對(duì)視見(jiàn)率不同，所以不同波長(zhǎng)光的輻射功率相等時(shí)，其光見(jiàn)率不同，所以不同波長(zhǎng)光的輻射功率相等時(shí)，其光通量并不相等。光通量的單位為通量并不相等。光通量的單位為“流明流明”，符號(hào)：，符號(hào)：lm 波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為555nm的光的輻射功率為的光的輻射功率為1W時(shí)，光通量是時(shí)，光通量是683lm（或（或1光瓦）。當(dāng)光線中包含多種頻率成分時(shí)，光瓦）。當(dāng)光線