人眼的視覺特性

人眼的視覺特性第一頁，共四十七頁，2022年，8月28日自我介紹姓名：專業(yè)：信號與信息處理研究方向：無線通信領域中的相關問題第二頁，共四十七頁，2022年，8月28日授課教師聯(lián)系方式第三頁，共四十七頁，2022年，8月28日第一章緒論§1.1課程簡介§1.2我國電視工業(yè)發(fā)展概述§1.3數(shù)字電視技術的發(fā)展趨勢§1.4光和顏色的本質§1.5人眼的視覺特性第四頁，共四十七頁，2022年，8月28日課程內(nèi)容課程目的課程時間安排及參考資料課程考核方式§1.1課程簡介第五頁，共四十七頁，2022年，8月28日課程內(nèi)容黑白電視彩色電視液晶電視數(shù)字電視第六頁，共四十七頁，2022年，8月28日課程目的使大家了解電視信號處理、傳輸?shù)幕纠碚?；使大家了解電視機系統(tǒng)；使大家掌握視頻信號處理的基本方法。第七頁，共四十七頁，2022年，8月28日課程時間安排及參考資料本課程共55學時，上課時間：

周四上午3、4節(jié)，1-16周周五上午3、4節(jié)，1-12周參考資料：李林和主編，《電視機原理與技術》，西安電子科技大學出版社，2003版胡振亞，樊西漢主編，《電視機原理與技術》，河南大學出版社，2001版第八頁，共四十七頁，2022年，8月28日課程考核方式平時考核與期末考試相結合。平時考核:占30%。期末考試:閉卷筆答，成績占70%。第九頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.2我國電視工業(yè)發(fā)展概述第十頁，共四十七頁，2022年，8月28日1965年，我國第一臺黑白電視機北京牌14英寸黑白電視在天津712廠誕生。1970年12月26日，我國第一臺彩色電視機在同一地點誕生，從此拉開了中國彩電生產(chǎn)的序幕。1978年，國家批準引進第一條彩電生產(chǎn)線，定點在原上海電視機廠即現(xiàn)在的上廣電集團，該生產(chǎn)線于1982年10月竣工投產(chǎn)。不久，國內(nèi)第一個彩管廠咸陽彩虹廠成立。在此期間我國彩電業(yè)迅速升溫，并很快形成規(guī)模，全國引進大大小小彩電生產(chǎn)線100條，并涌現(xiàn)出熊貓、金星、牡丹、飛躍等一大批國產(chǎn)品牌。§1.2我國電視工業(yè)發(fā)展概述第十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.2我國電視工業(yè)發(fā)展概述第十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日1985年，中國電視機產(chǎn)量已達1663萬臺，超過了美國，僅次于日本，成為世界第二的電視機生產(chǎn)大國。但由于我國電視機市場受結構、價格、消費能力等條件的限制，電視機普及率還很低，城鄉(xiāng)每百戶擁有電視機量只有17.2臺和0.8臺。1987年，我國電視機產(chǎn)量已達到1934萬臺，超過了日本，成為世界最大的電視機生產(chǎn)國。1985年-1993年，中國彩電市場實現(xiàn)了大規(guī)模從黑白電視替換到彩色電視的升級換代。§1.2我國電視工業(yè)發(fā)展概述第十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.2我國電視工業(yè)發(fā)展概述1993年，TCL在上半年就開始推出“TCL王牌”大屏幕彩電，29英寸彩電的市場價格在6000元左右。1996年3月，長虹向全國發(fā)布了第一次大規(guī)模降價的宣言——彩色電視機降低價格8%至18%，兩個月后，康佳隨后跟進，打響了彩電工業(yè)歷史上規(guī)?？涨暗膬r格戰(zhàn)。當年4月，長虹的銷售額躍居市場第一，國產(chǎn)品牌通過價格將國外品牌的大量市場份額奪在了手中。這場價格戰(zhàn)后來也導致整個中國彩電業(yè)的大洗牌，幾十家彩電生產(chǎn)廠商從此退出。第十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.2我國電視工業(yè)發(fā)展概述1999年，消費級等離子彩電出現(xiàn)在國內(nèi)商場。當時，40英寸等離子彩電的價格為十幾萬元。2001年，中國彩電業(yè)大面積虧損，康佳、廈華、高路華虧損，長虹每股利只有1分錢，這種局面直到2002年才通過技術提升得以扭轉。2002年，長虹宣布研制成功了中國首臺屏幕最大的液晶電視。其屏幕尺寸大大突破22英寸的傳統(tǒng)業(yè)界極限，屏幕尺寸達到了30英寸，當時被譽為“中國第一屏”。2002年，TCL發(fā)動等離子彩電“普及風暴”，開啟了等離子電視走向消費者家庭的大門。海信隨即跟進。第十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.2我國電視工業(yè)發(fā)展概述2003年4月，長虹掀起背投彩電普及計劃，背投電視最高降幅達40%。2004年，美國開始對中國彩電實施反傾銷，導致中國彩電無法進入美國市場。在這一年，中國彩電總銷量是3500萬臺，其中平板彩電銷量不過區(qū)區(qū)40萬臺，占整個彩電產(chǎn)品的1.14%。2004年10月開始，平板電視在國內(nèi)幾個大城市市場的銷售額首次超過了傳統(tǒng)CRT(模擬)彩電。2005年上半年，我國平板彩電的銷售量達到72.5萬臺，同比增長260%；城市家庭液晶電視擁有率達到了3.56%，等離子電視擁有率達到了2.81%。第十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.2我國電視工業(yè)發(fā)展概述近年來，我國大力推行由電視模擬信號向數(shù)字信號的轉換，計劃于2015年前在全國范圍關閉模擬信號。其中，2003年-2004年已有北京、上海、青島、江蘇、杭州、佛山、深圳、廣州、大連等地開通了數(shù)字有線電視播出。2005年，又有福州、廈門等地開通了數(shù)字電視的播放。第十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.3數(shù)字電視技術的發(fā)展趨勢第十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.3數(shù)字電視技術的發(fā)展趨勢傳統(tǒng)模擬電視的缺陷模擬電視圖像清晰度差，存在亮度干擾，大面積閃爍的現(xiàn)象；抗干擾能力差，不能實現(xiàn)遠距離傳輸；會產(chǎn)生彩色失真，出現(xiàn)“鬼影”現(xiàn)象；模擬電視穩(wěn)定度及可靠性差，不便于集成及不易實現(xiàn)自動控制。第十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.3數(shù)字電視技術的發(fā)展趨勢什么是數(shù)字電視？什么是數(shù)字化電視？數(shù)字電視是指電視節(jié)目源的采集、制作、編輯、播出、傳輸、接收的全過程都采用數(shù)字編碼與數(shù)字傳輸技術。在傳統(tǒng)的模擬彩色電視的內(nèi)部加入了數(shù)字信號處理電路，但接收的仍然是模擬電視信號，仍然屬于模擬電視的范疇。第二十頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.3數(shù)字電視技術的發(fā)展趨勢當前我國的現(xiàn)狀電視節(jié)目從采集到接收的全過程，大部分實現(xiàn)了數(shù)字化，但某些環(huán)節(jié)仍然采用模擬技術。第二十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.4光和顏色的本質第二十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.4光和顏色的本質光的本質是什么？由光學知識可知:光是以電磁波形式存在的微粒子流，是一種能攜帶能量的特殊物質。電磁波的波譜很廣，包括無線電波、紅外光波、可見光波、紫外光波、X光線、宇宙射線等。其中，人眼能看到的(即能引起人眼視覺的)那一部分光譜叫做可見光。

可見光的波長范圍為380nm～780nm，

如圖1.1所示。第二十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.4光和顏色的本質圖1.1可見光在電磁波波譜中的位置第二十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.4光和顏色的本質顏色的本質是什么？由實驗得知:顏色是不同波長的光波通過人眼視覺產(chǎn)生的印象。

例如，用700nm波長的光作用于人眼，人的感覺印象是紅色光；用546.1nm波長的光作用于人眼，人的感覺印象是綠色光；而用435.8nm波長的光作用于人眼，人的感覺印象則是藍色光。第二十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.4光和顏色的本質光有單色光和復合光之分。單一波長的光叫單色光;由幾種波長混合成的光叫復合光。一定成分的復合光有一種確定的顏色與之對應,但一種顏色光的感覺并不對應一種光譜組合,有可能是由多種單色光的復合光譜組合引起的，這種現(xiàn)象稱為“同色異譜”現(xiàn)象。

例如，546nm波長的綠光與700nm波長的紅光按一定比例混合后作用于人眼，可得到波長為580nm的黃光感覺。此時，人眼已分不清是單色黃光還是紅、綠兩色的混合光。有人說，太陽光只是紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的七色光組合。其實這種說法是不妥當?shù)模驗樘柟馐嵌喾N單色光的組合，應該不止七色。第二十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.4光和顏色的本質通常，把每一種單色光呈現(xiàn)的色調稱為譜色，而復合光呈現(xiàn)的混合色稱為非譜色。

色是人眼對不同光譜分布的主觀反映，物體呈現(xiàn)的顏色不僅取決于物體本身反射或透射某種光譜的屬性，同時也取決于光源的特性。采用白光源時，物體如何呈現(xiàn)不同的顏色呢？當白色光照射不發(fā)光、不透明的物體時，一部分光波被吸收，一部分光波被反射或透射，由于反射光或透射光的光譜與入射光不同，因此物體呈現(xiàn)出一定的顏色。第二十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.4光和顏色的本質光源有哪幾種呢？（光源是獲得電視圖像的先決條件）

光源有兩種。一種是物體自身發(fā)光的。例如太陽，通電后的電光，點燃后的蠟燭等。另一種是自身不發(fā)光，在發(fā)光光源的照射下，由于反射或透射而成為光源。例如，能反射光的平面鏡，能透射光的藍玻璃等。第二十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日色光源有哪些呢？色光源有兩種。一種是不發(fā)光的物質，它在一定功率波譜的照射下，因反射一定的光譜成分并吸收其余部分而呈現(xiàn)相應的色彩。例如，太陽光照射在樹上，樹葉反射了綠色光波并吸收其它光譜成分，因而樹葉呈現(xiàn)綠色。

另一種是本身發(fā)光的色源，它的輻射光譜引起人眼產(chǎn)生一定彩色的感覺。§1.4光和顏色的本質第二十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.4光和顏色的本質光源的選擇問題

由于照射光源不同，同一物體會使人眼感受到不同顏色，即物體所呈現(xiàn)的顏色與光源有關。這是因為各種光源所含的光譜不同，隨波長不同有不同的輻射能量，因此在不同光源照射下，同一物體會引起人產(chǎn)生不同的彩色感。

例如，白色光照射綠色物體呈現(xiàn)綠色，而紅光照射綠色物體則呈現(xiàn)暗黑色。第三十頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.4光和顏色的本質標準光源在電視技術中，采用白光源還是色光源呢？回答是選用白光源。這是因為人眼對太陽光的感覺是白色，并且太陽光含有各種光譜。

然而，即使同為白光源，這些白光源也會呈現(xiàn)不同的顏色。為了統(tǒng)一測量標準，國際上規(guī)定了A、B、C、D、E五種標準光源，它們有各自不同的光譜特性。這5種標準白光的光譜能量分布如圖1.2所示。第三十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.4光和顏色的本質圖1.2各種標準光源所發(fā)出光的光譜能量分布第三十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.4光和顏色的本質A光源：相當于鎢絲燈在溫度為2800K時發(fā)出的光，其波譜能量主要集中在紅光區(qū)域，因此A光源發(fā)黃紅色的光。B光源：接近于正午直射的陽光。C光源：相當于白天的自然光，其波譜能量在450nm左右波長處最大，是帶些藍色的白光。D光源：相當于白天直射陽光和散射光混合的光。它可以由彩色顯像管所采用的紅、綠、藍三色熒光粉發(fā)出的光按適當比例混合得到。E光源：是一種理想的等能量光源。即是說該光源的光譜能量分布是不隨波長變化而變化的。這種光源在自然界中是不存在的，僅是科研中的理論光源。第三十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.5人眼的視覺特征第三十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.5人眼的視覺特征為什么要研究人眼的視覺特性？

電視機重現(xiàn)的圖像是供人觀看的，是通過人眼感受的，因此，電視系統(tǒng)的設計必須考慮到人眼的特點和實際需求。

人眼的視覺特性是電視技術發(fā)展的重要依據(jù)。第三十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.5人眼的視覺特征人眼的亮度視覺

人眼最重要的視覺功能是對客觀景物的亮度感覺。亮度就是人眼對光的明暗程度的感覺。同一波長的光，當其強度不同時，給人的亮度感覺是不同的；同樣，相同強度而波長不同的光，給人的亮度感覺也是不同的。

實驗證明，人眼對不同波長的光的靈敏度是不同的。人眼的這種視覺特征稱為人眼的視敏特性，常用視覺靈敏度曲線(視敏度曲線)來描述。第三十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.5人眼的視覺特征圖1.3人眼的視覺靈敏度曲線圖1.3所示的是國際通用的視敏度曲線，也叫相對視敏曲線，該曲線是通過對大量視力正常者的實驗統(tǒng)計得到的。第三十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.5人眼的視覺特征

由圖可知，人眼對不同顏色光的亮度感覺是不一樣的，人眼最敏感的光波長為555nm，呈草綠色。在555nm處兩側，隨著波長的增加或者減小，亮度感覺會逐漸降低。

并且，在可見光譜（380nm~780nm）之外，即使輻射能量再強，人眼也沒有感覺（超出了可見光的頻譜范圍）。第三十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.5人眼的視覺特征人眼的色度感覺

實驗得知，人眼視網(wǎng)膜上有三種色敏細胞，分別對紅、綠、藍光特別敏感。而且，當它們受到某種光源輻射能量刺激時，根據(jù)對三種細胞刺激量比例關系的不同，人會產(chǎn)生不同的色感。例如，當一束黃色光射入人眼時，只對紅敏細胞和綠敏細胞產(chǎn)生刺激，引起人的黃色視覺;當一束紫光射入人眼時，對紅敏細胞和藍敏細胞產(chǎn)生刺激，引起人的紫色視覺。第三十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.5人眼的視覺特征不同顏色的光對三種細胞的刺激量是不同的，因此產(chǎn)生的彩色視覺也是各異，從而我們?nèi)搜勰芊直娉鑫骞馐念伾?/p>

在彩色電視技術中正是利用了這一原理，在視覺圖像的重現(xiàn)過程中，不是重現(xiàn)原來景物輻射光的光譜分布，而是利用三種相似于紅、綠、藍色敏細胞的特性曲線的三種光源進行配色，使其在色感上達到相同的彩色感覺。這就是三基色原理。利用三基色原理，可以大大的簡化彩色電視信號的傳送與重現(xiàn)過程。第四十頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.5人眼的視覺特征人眼的分辨力

當人用眼觀看黑白圖像中的兩個點時，在規(guī)定的光照下，人邊看邊后退，當圖像中兩點將要混成一個點但還未混成一點時，人眼和圖像中兩點之間的夾角稱為人眼分辨角，用θ表示，正常人的θ為1′~2′。則人眼的分辨力可定義為分辨角的倒數(shù)，用M來表示。分辨角θ越小，人眼的分辨力M就越大。

人眼對黑白圖像細節(jié)的分辨能力，稱為黑白圖像分辨力；人眼對彩色圖像細節(jié)的分辨能力，稱為彩色圖像分辨力。人眼對黑白圖像和彩色圖像的分辨力是否一樣？第四十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.5人眼的視覺特征

大量的實驗表明，人眼對圖像色彩細節(jié)的分辨力遠低于對圖像黑白細節(jié)的分辨力。而且，人眼對不同顏色的分辨力也是各不相同。

例如，相隔一定距離觀看黑白相間的等寬條形，恰能分辨黑白差別；如果用紅、綠相間的同等寬度的條形替換它們，此時，人眼看到的僅是一片黃色，

分辨不出紅、綠之間的差別。第四十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日§1.5人眼的視覺特