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1、2008.8,彩色電視原理,東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,第一章 彩色電視色度學(xué)基礎(chǔ),1.1 光的性質(zhì) 1.1.1 看見(jiàn)光譜 光學(xué)和電磁場(chǎng)理論指出：光是屬于一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的一種電磁輻射,可用頻率或波長(zhǎng)表示. 電磁波包括無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、 X射線(xiàn)和宇宙射線(xiàn)等。,圖1.1 電磁波輻射波譜,可見(jiàn)光頻率范圍： （3.857.89） 1014HZ 波長(zhǎng)范圍 380780 nm 不同波長(zhǎng)的光作用于人眼后引起的顏色感覺(jué)不同，按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短的順序依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。 單一波長(zhǎng)的光叫單色光，太陽(yáng)光是包含全色譜的復(fù)合光。,1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)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(lái)表征各種光源的具體顏色。 絕對(duì)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(dāng)某一光源的相對(duì)輻射功率波譜及相應(yīng)顏色與絕對(duì)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(shí)，則絕對(duì)黑體的這一特定熱力學(xué)溫度就是該光源的色溫。單位以絕對(duì)溫度開(kāi)氏度（K）表示.,光源的色溫并非光源本身的實(shí)際溫度，而是與光源的相對(duì)輻射功率波譜、光色相同的絕對(duì)黑體溫度，是用來(lái)表征光源相對(duì)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(shí)，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(jué)特性,1.2.1人眼的亮度視覺(jué) 人眼對(duì)不同顏色光的亮度感覺(jué)不一樣,1.2.2人眼的色度視覺(jué),1.2.3 人眼的分辨力,1.2.4 視覺(jué)惰性,視覺(jué)惰性是指人眼亮度感覺(jué)滯后于實(shí)際光信號(hào),,不引起閃爍感覺(jué)的最低重復(fù)頻率稱(chēng)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(dāng)重復(fù)頻率不夠高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一明一暗的閃爍感覺(jué)。 不引起閃爍感覺(jué)的最低重復(fù)頻率稱(chēng)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(diào)和飽和度稱(chēng)為彩色三要素，由這三個(gè)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(jué)。與光的強(qiáng)度、物體的反射有關(guān)
4、。 色調(diào)：彩色的種類(lèi)，如紅、橙、黃、青、藍(lán)、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(diào)與色飽和度通稱(chēng)為色度。,1.3.2 三基色原理,常見(jiàn)相加混色方法,1.3.3顏色的度量與表示,配色實(shí)驗(yàn),國(guó)際規(guī)定：波長(zhǎng)為700nm的紅光作為紅基色，波長(zhǎng)為546.1nm的綠光為綠基色，波長(zhǎng)為435.8nm的藍(lán)光為藍(lán)基色。 配出標(biāo)準(zhǔn)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(gè)紅基色單位，并用R表示；光通量為4.5907lm的綠基色作為一個(gè)綠基色單位，并且G表示；光通量為0.0601 lm
5、的藍(lán)基色光作為藍(lán)基色單位，并用B表示。 以R、G、B為單位量進(jìn)行彩色度量的系統(tǒng)稱(chēng)為RGB計(jì)色制。這三個(gè)用實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)際彩色稱(chēng)為物理三基色。于是E白光的配色方程可寫(xiě)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(diào)。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(duì)值確定，與X、Y 、 Z的絕對(duì)值無(wú)關(guān)。如不計(jì)亮度大小，僅考慮色度值時(shí)，可用三色系數(shù)的相對(duì)值表示。 設(shè)彩色光含三基色總單位量m=X+Y+Z，則標(biāo)準(zhǔn)三基色的相對(duì)色系數(shù)分別為 x=x/m
6、 ，y=y/m ，z=z/m 顯然三基色相對(duì)系數(shù)之和為1，即 x+y+z=1 這樣，只要知道兩個(gè)色度坐標(biāo)，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(biāo)描述，而不必用三維坐標(biāo)。,,假想的過(guò)飽和三基色三基色X、Y、Z位于直角三角形的頂點(diǎn) 所有譜色（單色）都位于舌形曲線(xiàn)上，是從波長(zhǎng)為400nm的藍(lán)色到波長(zhǎng)為700nm的紅色的譜色軌跡。 舌形曲線(xiàn)底部?jī)啥它c(diǎn)的連線(xiàn)，表示藍(lán)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(shí)際彩色都位于舌形曲線(xiàn)內(nèi) 連接R、G、B三點(diǎn)的虛線(xiàn)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(diǎn)坐標(biāo)是x=y=z=1/3時(shí)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(lán)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(chēng)為顯像三基色 選擇原則： 選定的顯像三基色在色度圖上構(gòu)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?yàn)镹TSC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(xiě)成 Y=0.3Re+0.59Ge+0.11Be,
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