彩色电视色度学基础

1、 彩色电视原理彩色电视原理 数字电视数字电视 电视接收机电视接收机 彩色基础彩色基础 色度学、色度学、信号、信号、彩色电视彩色电视 制式制式 广播、卫星、电缆广播、卫星、电缆 主主 要要 内内 容容 电视技术电视技术 是是20世纪世纪 人类最伟人类最伟 大的发明大的发明 之一之一 我国电我国电 视事业视事业 的发展的发展 电视技术电视技术 发展历程发展历程 一、电视技术是一、电视技术是20世纪人类最伟大世纪人类最伟大 的发明之一的发明之一 1.电视是人类进行信息传播变革中影响最电视是人类进行信息传播变革中影响最 大的研究成果大的研究成果 2.电视技术是现代科学技术最先进研究成电视技术是现代科学

2、技术最先进研究成 果的集合体：果的集合体： 大规模集成电路大规模集成电路 电子学电子学 光学光学 电磁学电磁学 数字信号处理数字信号处理 材料科学材料科学 色度学色度学 卫星技术卫星技术 人类视觉科学人类视觉科学 二、电视技术发展历程二、电视技术发展历程 1电视的诞生电视的诞生 1883年圣诞节（一说为年圣诞节（一说为1884 年），德国电气工程师尼普年），德国电气工程师尼普 柯夫（柯夫（P.Nipkow）用他发明）用他发明 的的“尼普柯夫圆盘尼普柯夫圆盘”用机械用机械 扫描方法，作了首次发射图扫描方法，作了首次发射图 像传送的实验。每幅画面有像传送的实验。每幅画面有 24行扫描线，图像相当模

3、糊。行扫描线，图像相当模糊。 1、电视的诞生、电视的诞生 1925年，英国的贝尔德（年，英国的贝尔德（J.L.Baird），发），发 明机械扫描式电视摄像机和接收机。当明机械扫描式电视摄像机和接收机。当 时画面分辨率仅时画面分辨率仅30行扫描线，扫描器每行扫描线，扫描器每 秒只能秒只能5次扫过扫描区，画面本身仅有次扫过扫描区，画面本身仅有2 英寸高、英寸高、1 英寸宽。英寸宽。 1926年，贝尔德向英国报界作了一次播发年，贝尔德向英国报界作了一次播发 和接收电视的表演，开创了电视技术研和接收电视的表演，开创了电视技术研 究的先河！究的先河！ 1、电视的诞生、电视的诞生 1936年年 2、彩色电

4、视发展、彩色电视发展 2、彩色电视发展、彩色电视发展 2、彩色电视发展、彩色电视发展 3、卫星广播电视的出现、卫星广播电视的出现 1962年，美国发射年，美国发射“电星一号电星一号”通信卫星，通信卫星， 进行了横跨大西洋的电视节目传送实验进行了横跨大西洋的电视节目传送实验 1963年，美国发射了世界第一颗同步通信年，美国发射了世界第一颗同步通信 卫星卫星“同步二号同步二号” 4、数字电视发展、数字电视发展 三、我国电视事业的发展三、我国电视事业的发展 n1958年年5月月1日，中国第一座电视台中央日，中国第一座电视台中央 电视台（早期称北京电视台）试播黑白电视台（早期称北京电视台）试播黑白 电

5、视，电视，9月月2日正式播出。同年，我国第日正式播出。同年，我国第 一台一台“北京北京”牌牌14英寸黑白电视机在天英寸黑白电视机在天 津诞生。津诞生。 1970年，第一台彩色电视机天津诞生，从年，第一台彩色电视机天津诞生，从 此拉开了中国彩电生产序幕。此拉开了中国彩电生产序幕。 三、我国电视事业的发展三、我国电视事业的发展 1973年年5月月1日日，中央电视台用，中央电视台用8频道在北京地区频道在北京地区 试播，同年试播，同年10月月1日正式播出；日正式播出； 1978年年，国家批准引进第一条彩电生产线，定点，国家批准引进第一条彩电生产线，定点 在原上海电视机厂；在原上海电视机厂； 1987年

6、年，我国成为世界上最大的电视机生产国；，我国成为世界上最大的电视机生产国； 目前，我国电视国内人口综合覆盖率达到目前，我国电视国内人口综合覆盖率达到95%以上。以上。 装饰化装饰化 两极化两极化 新材料化新材料化 日视化日视化 卫星化卫星化 多频道化多频道化 立体声化立体声化 高清化高清化 系列化系列化 数字化数字化 发展趋势发展趋势 第一章第一章 彩色电视色度学基础彩色电视色度学基础 光的性质光的性质 1.1 1.2 人眼的视觉特性人眼的视觉特性 1.3 配色与亮度方程配色与亮度方程 1.4 1.1光的性质光的性质 本节将主要介绍光的本节将主要介绍光的 性质；性质； 3、标准光源：、标准光源

7、： 绝对黑体：能完全吸收入射光的物体；绝对黑体：能完全吸收入射光的物体； （不反射光、也不透射光），不反射光、也不透射光），其所辐的光谱与它的温其所辐的光谱与它的温 度密切相关。度密切相关。(温度升高，绝对黑体光谱蓝色成分温度升高，绝对黑体光谱蓝色成分 升高升高) 6000k 5000k 1.0 500nm 0 1000nm 2.0 3.0 相 对 辐 射 功 率 可见光区 4000k 1500nm 3000k 2000nm 由图看出，随由图看出，随 着温度的增加着温度的增加 ，绝对黑体辐，绝对黑体辐 射能量增大；射能量增大； 其功率波谱的其功率波谱的 峰值向短波方峰值向短波方 向移动。向移动

8、。 光光 源源色色 温温/K光光 源源色色 温温/K 油灯油灯 19002000 白炽灯（白炽灯（10W） 2400 蜡烛蜡烛 19002000 白炽灯（白炽灯（40W） 2700 月亮月亮 4100 白炽灯（白炽灯（100W） 2750 日出后及日落前太阳光日出后及日落前太阳光 22003000 白炽灯（白炽灯（500W） 2900 中午太阳光中午太阳光 48005800 日光色荧光灯日光色荧光灯 6500 下午太阳光下午太阳光 4000 冷白色荧光灯冷白色荧光灯 4300 阴天自然光阴天自然光 64006900 暖白色荧光灯暖白色荧光灯 2900 晴朗的蓝天晴朗的蓝天 850022000

9、普通高压钠灯普通高压钠灯 2000 色温并非光源本身的实际温度，而是色温并非光源本身的实际温度，而是 (如温度为如温度为2800K的钨丝灯发出的白光，的钨丝灯发出的白光， 色温为色温为2854K) 标准光源分类：标准光源分类： A光源光源：相当于：相当于2800K钨丝灯发出的光，色温为钨丝灯发出的光，色温为 2854K，其光源能量主要集中在波长较长的区，其光源能量主要集中在波长较长的区 域，因此光总带着橙红色。域，因此光总带着橙红色。 B光源光源：相当于中午直射的太阳光，色温为：相当于中午直射的太阳光，色温为 4800K。 C光源光源：相当于白天的自然光，色温：相当于白天的自然光，色温6800

10、K，被，被 选为选为NTSC制彩色电视系统的标准白光源。制彩色电视系统的标准白光源。 D65光源光源：相当于白天平均照明光，色温：相当于白天平均照明光，色温6500K， 被选为被选为PAL制彩色电视系统的标准白光源。制彩色电视系统的标准白光源。 E光源光源：一种理想的等能量的白光源，色温为：一种理想的等能量的白光源，色温为 5500K。 1.2 色度学基础色度学基础 本节将主要介绍彩色三要素、三本节将主要介绍彩色三要素、三 基色原理基色原理 1.2 色度学基础色度学基础 亮度：亮度： 色调：色调： 饱和度：饱和度： 互补色：互补色：凡是两种色凡是两种色 光相混合而成白光，这光相混合而成白光，这

11、 两种色光两种色光互为补色。互为补色。 三补色：三补色：青、品红、青、品红、 黄黄 1.3人眼的视觉特性人眼的视觉特性 主要介绍人眼亮度视主要介绍人眼亮度视 觉特性和色度视觉特性觉特性和色度视觉特性 ；人眼的分辨力以及视；人眼的分辨力以及视 觉惰性觉惰性 人眼的视网膜由大量光敏细胞组成，按人眼的视网膜由大量光敏细胞组成，按 其形状分为其形状分为杆状细胞杆状细胞和和锥状细胞锥状细胞，（夜，（夜 晚视觉，由杆状细胞起作用，白天视觉晚视觉，由杆状细胞起作用，白天视觉 过程主要由锥状细胞起作用）。过程主要由锥状细胞起作用）。 1、人眼的亮度视觉、人眼的亮度视觉 (1)、当波长、当波长=555nm， V

12、()1，颜色为黄绿，颜色为黄绿 色色(草绿草绿)，亮度感觉，亮度感觉 最大，最暗（最迟钝）最大，最暗（最迟钝） 的是蓝色和紫色；的是蓝色和紫色； (2)其余波长其余波长V()1，亮，亮 度感觉减弱；度感觉减弱； (3)当当760nm时，时，V()0， 人眼没有亮度感觉。人眼没有亮度感觉。 2、人眼的色度视觉、人眼的色度视觉 3、人眼的分辨力、人眼的分辨力 3、人眼的分辨力、人眼的分辨力 1 60 3438 2360 dd ll 通常情况下，通常情况下， 11.5 4、人眼视觉惰性、人眼视觉惰性 4、人眼视觉惰性、人眼视觉惰性 人眼的视觉惰性：人眼人眼的视觉惰性：人眼 对于一定的光亮有一定对于一

13、定的光亮有一定 的视觉暂留的特性。的视觉暂留的特性。t2 t3 为视觉暂留时间为视觉暂留时间 临界闪烁频率：不引起闪烁感觉的最低临界闪烁频率：不引起闪烁感觉的最低 重复频率。（约为重复频率。（约为46Hz，大于，大于48Hz图像图像 就足够清晰）就足够清晰） fc=aLm+b Lm为光脉冲亮度（坎米为光脉冲亮度（坎米 2）， ）， a、b为常数为常数9.6、26.6 当重复频率当重复频率临界闪烁频率；人眼感临界闪烁频率；人眼感 觉不到闪烁，其亮度为光脉冲亮度平觉不到闪烁，其亮度为光脉冲亮度平 均值。均值。 影响临界闪烁频率的因素：光亮度、亮影响临界闪烁频率的因素：光亮度、亮 度变化幅度、明亮时

14、间的占空比、观看度变化幅度、明亮时间的占空比、观看 者离画面的距离、环境条件者离画面的距离、环境条件 临界闪烁频率是隔行扫描电视系统设计临界闪烁频率是隔行扫描电视系统设计 依据依据 1.4 配色与亮度方程配色与亮度方程 本节将主要介绍配色原本节将主要介绍配色原 理；理；如何对颜色进行度量如何对颜色进行度量 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（相加相减混色）配色方法（相加相减混色） 3、颜色的度量与表示、颜色的度量与表示 F=RR+GG+BB( R、G、B分别代表三基色分布系数；分别代表三基色分布系数；R、G、B 分别代表三基色的单位量；分别代表三基色的单位量；

15、RR、GG、BB为彩色为彩色 量量F中所含三基色光通量成分，它们共同决定所配彩色中所含三基色光通量成分，它们共同决定所配彩色 光的光通量光的光通量 光通量：按人眼光感觉来度量的辐射功率，单光通量：按人眼光感觉来度量的辐射功率，单 位位lm(流明流明)或光瓦；或光瓦；1光瓦光瓦683lm XYZ计色制计色制 XYZ计色制计色制 XX x XYZm YY y XYZm ZZ z XYZm m为色模，表示某彩色光所含标为色模，表示某彩色光所含标 准三基色单位总量，与光通量有准三基色单位总量，与光通量有 关；关； x、y、z为相对色度系数为相对色度系数(色度坐色度坐 标标) mXYZ 且且xyz1则则

16、z是一个非独立参量，因此配色数据可换算是一个非独立参量，因此配色数据可换算 为为xy坐标值，即坐标值，即xy标准色度图标准色度图 X-Y标准色度图标准色度图 舌形曲线全部位于第一象限所有可见光的光谱色都在舌形曲线全部位于第一象限所有可见光的光谱色都在 封闭曲线内，所有的单色光都位于舌形曲线上；封闭曲线内，所有的单色光都位于舌形曲线上； 等能量等能量E白光的坐标为白光的坐标为XYZ标准基色三角形的重标准基色三角形的重 心；心； 舌形曲线上任一点与舌形曲线上任一点与E白点的连线称为等色调线；白点的连线称为等色调线； 不在同一等色调线上的任意两点，由这两种颜色组不在同一等色调线上的任意两点，由这两种

17、颜色组 成的全部混合色都处在这两点的连线上；成的全部混合色都处在这两点的连线上； 饱和度相同的彩色所对应的各点的连线称为等饱和线；饱和度相同的彩色所对应的各点的连线称为等饱和线； 在谱色曲线内任取三点对应的彩色作基色，则由此三在谱色曲线内任取三点对应的彩色作基色，则由此三 基色混合成的所有彩色都包含在以这三点为顶点的三角基色混合成的所有彩色都包含在以这三点为顶点的三角 形内。形内。 4、显像三基色与亮度方程、显像三基色与亮度方程 亮度方程亮度方程 亮度方程亮度方程 配色方法（相加相减混色）配色方法（相加相减混色） 3、颜色的度量与表示、颜色的度量与表示 配色方程配色方程(实验实验)：色度计色度

18、计 F=RR+GG+BB( R、G、B分别代表三基色分布系数；分别代表三基色分布系数；R、G、B 分别代表三基色的单位量；分别代表三基色的单位量；RR、GG、BB为彩色为彩色 量量F中所含三基色光通量成分，它们共同决定所配彩色中所含三基色光通量成分，它们共同决定所配彩色 光的光通量光的光通量 光通量：按人眼光感觉来度量的辐射功率，单光通量：按人眼光感觉来度量的辐射功率，单 位位lm(流明流明)或光瓦；或光瓦；1光瓦光瓦683lm XYZ计色制计色制 XYZ计色制计色制 XX x XYZm YY y XYZm ZZ z XYZm m为色模，表示某彩色光所含标为色模，表示某彩色光所含标 准三基色单

19、位总量，与光通量有准三基色单位总量，与光通量有 关；关； x、y、z为相对色度系数为相对色度系数(色度坐色度坐 标标) mXYZ 且且xyz1则则z是一个非独立参量，因此配色数据可换算是一个非独立参量，因此配色数据可换算 为为xy坐标值，即坐标值，即xy标准色度图标准色度图 X-Y标准色度图标准色度图 舌形曲线全部位于第一象限所有可见光的光谱色都在舌形曲线全部位于第一象限所有可见光的光谱色都在 封闭曲线内，所有的单色光都位于舌形曲线上；封闭曲线内，所有的单色光都位于舌形曲线上； 等能量等能量E白光的坐标为白光的坐标为XYZ标准基色三角形的重标准基色三角形的重 心；心； 舌形曲线上任一点与舌形曲

20、线上任一点与E白点的连线称为等色调线；白点的连线称为等色调线； 不在同一等色调线上的任意两点，由这两种颜色组不在同一等色调线上的任意两点，由这两种颜色组 成的全部混合色都处在这两点的连线上；成的全部混合色都处在这两点的连线上； 饱和度相同的彩色所对应的各点的连线称为等饱和线；饱和度相同的彩色所对应的各点的连线称为等饱和线； 在谱色曲线内任取三点对应的彩色作基色，则由此三在谱色曲线内任取三点对应的彩色作基色，则由此三 基色混合成的所有彩色都包含在以这三点为顶点的三角基色混合成的所有彩色都包含在以这三点为顶点的三角 形内。形内。 4、显像三基色与亮度方程、显像三基色与亮度方程 亮度方程亮度方程 E

21、Y=0.299ER +0.587EG+ 0.114EB 亮度方程亮度方程 补充：光度学中的几个度量单位补充：光度学中的几个度量单位 光通量光通量 光通量指人眼所能感觉到的辐射能量，它等于光通量指人眼所能感觉到的辐射能量，它等于 单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相 对视见率的乘积。对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视由于人眼对不同波长光的相对视 见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光 通量并不相等。光通量的单位为通量并不相等。光通量的单位为“流明流明”，符号：，符号：lm 波长为波长为555nm的光的辐射功率为的光的辐射功率为1W时，光通量是时，光通量是 683lm（或（或1光瓦）。当光线中包含多种频率