彩色电视基础知识

彩色电视基础知识第一页，共六十五页，2022年，8月28日《数字电视原理》课程简介课时：48学时教学（40H)+实验(8H)教材：数字电视原理卢官明机械工业出版社参考书：数字电视与高清晰度电视王明臣中国广播电视出版社数字电视原理与应用姜秀华人民邮电出版社考核方法：到课&提问&作业30%考试70%第二页，共六十五页，2022年，8月28日光的特性与光源1.1光的度量1.2人眼的视觉特性1.4电视图像的传送及基本参量1.5准彩条信号1.6色度学概要1.3第1章彩色电视基础知识第三页，共六十五页，2022年，8月28日1.1光的特性与光源光是一种电磁波。人眼能看见的可见光谱只集中在频段内。波长/nm7806305805554954854603803×103波长/m频率/Hz红橙黄绿青蓝紫无线电波105红外线1010可见光谱紫外线1015X射线1020宇宙射线10253×10-23×10-73×10-123×10-17第四页，共六十五页，2022年，8月28日第五页，共六十五页，2022年，8月28日1.2光的度量光通量和发光强度照度和亮度第六页，共六十五页，2022年，8月28日1.2.1光通量和发光强度在光度学里，光通量φv被定义为能够被人的视觉系统所感受到的那部分光功率大小的度量，单位：lm【流明】。说明某一光源向四周空间发射出的总光能量。

发光强度：描述光源在某个指定方向上发出光通量的能力。单位：cd【坎德拉】1cd=表示光源在单位立体角内发射出1lm的光通量。

第七页，共六十五页，2022年，8月28日亮度（B）：指单位面积的发光强度。发光强度的单位是烛光(cd),亮度的单位是尼特(nit)或熙提(sb),关系:1nit=1cd/m21sb=1cd/cm2照度和亮度

照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量，照度的单位勒（Lux），

即：1sb=104nit1Lux=1Lm/㎡第八页，共六十五页，2022年，8月28日1.3色度学概要光的颜色与彩色三要素三基色原理及应用配色方程与亮度公式第九页，共六十五页，2022年，8月28日光的颜色与彩色三要素人们对颜色感觉的形成有四个要素：即光源、物体、眼睛和大脑。这四个要素不仅使人产生颜色的感觉，而且也是人能正确判断色彩的条件。光的颜色客观因素是它的功率波谱分布主观因素是人眼的视觉特性第十页，共六十五页，2022年，8月28日发射光及反射光反射光发射光发光物体呈现的颜色是由物体本身发出不同波长的光所造成；不发光物体呈现的颜色是光照射物体时被物体反射出的光所具有的。第十一页，共六十五页，2022年，8月28日光的颜色与彩色三要素彩色三要素亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉。(光功率)色调是指颜色的类别，是决定色彩本质的基本参量。(光波长)色饱和度是指彩色所呈现色彩的深浅程度（或浓度）。色调与色饱和度合称为色度。第十二页，共六十五页，2022年，8月28日三基色原理及应用三基色原理

三基色原理是指自然界中常见的大部分彩色都可由三种相互独立的基色按不同的比例混合得到。波长为700nm的红光为红基色——R(红)波长为546.1nm的绿光为绿基色——G(绿)波长为435.8nm的蓝光为蓝基色——B(蓝)第十三页，共六十五页，2022年，8月28日三基色原理及应用相加混色

相加混色是各分色的光谱成分相加，混色所得彩色光的亮度等于三种基色的亮度之和。彩色电视系统就是利用红、绿、蓝三种基色以适当比例混合产生各种不同的彩色。第十四页，共六十五页，2022年，8月28日RGB模型自然界中绝大多数的色彩都可以用适当比例的三基原色混合组成的等效色来模拟。红+绿=黄红+蓝=品红绿+蓝=青红+绿+蓝=白

第十五页，共六十五页，2022年，8月28日第十六页，共六十五页，2022年，8月28日第十七页，共六十五页，2022年，8月28日RGB彩色图像

R

GBR

G

BRGB模式(用于显示打印)●特点:色彩鲜艳R—8bit表示G—8bit表示B—8bit表示最大表示：28×28×28=224=16777216(16.7M)第十八页，共六十五页，2022年，8月28日三基色原理及应用实现相加混色的方法：时间混色法

时间混色法是将三种基色光按一定的时间顺序轮流投射到同一平面上，只要轮换速度足够快，由于人眼的视觉惰性，分辨不出三种基色，而只能看到混合彩色的效果。第十九页，共六十五页，2022年，8月28日三基色原理及应用实现相加混色的方法：空间混色法

空间混色法是将三种基色光分别投射到同一表面的相邻三点上，只要三点相隔足够近，由于人眼的分辨力有限，故看到的不是三种基色，而是它们的混合光。第二十页，共六十五页，2022年，8月28日第二十一页，共六十五页，2022年，8月28日三基色原理及应用实现相加混色的方法：生理混色法当两只眼睛同时观看不同的颜色，人们所感觉到的彩色不是两种单色，而是它们的混合色，称为生理混色法。全反射法

全反射法是将三种基色光以不同比例同时投射到一块全反射平面上，由此构成了投影彩电。第二十二页，共六十五页，2022年，8月28日三基色原理及应用相减混色

在彩色印刷、彩色胶片和绘画中的混色采用相减混色。相减混色是利用颜料、染色的吸色性质来实现。混合颜料时，每增加一种颜料，都要从白光中减去更多的光谱成分，因此，颜料混合的过程称为相减混色。第二十三页，共六十五页，2022年，8月28日CMY模型从理论上说，任何一种颜色都可以用三种基本颜料按一定比例混合而成。这三种颜色是红、绿、蓝色的补色，即青(Cyan)、品红(Magenta)和黄色(Yellow)，通常写成CMY

。由于打印墨的问题，往往需加一些黑墨，所以真正打印机处理的是四色。简称CMYK。

第二十四页，共六十五页，2022年，8月28日第二十五页，共六十五页，2022年，8月28日CMYK模式(用于印刷)●特点:色彩灰暗分色胶片印版印辊印纸成品CMYK彩色图像

CMYK模式主要应用于印刷。四种颜色混合可得多种颜色。

Y

KMC

CMYK:青、品红、黄、黑第二十六页，共六十五页，2022年，8月28日C

M

Y

K第二十七页，共六十五页，2022年，8月28日配色方程与亮度公式配色方程假定三个基色采用NTSC制显像三基色，则配出：

[1lm]C白=[0.299lm]R+[0.587lm]G+[0.114lm]B

令[R]=[0.299lm]R[G]=[0.587lm]G

[B]=[0.114lm]B

则1lm的C白光可表示为：

F1C=1[R]+1[G]+1[B]

对于任意给定的彩色光F，配色方程可表示为：

F=R[R]+G[G]+B[B]

第二十八页，共六十五页，2022年，8月28日配色方程与亮度公式亮度公式在色度学中，通常把由配色方程式配出的彩色光F的亮度用光通量来表示，即：

Y=0.299R+0.587G+0.114B

----亮度公式第二十九页，共六十五页，2022年，8月28日1.4人眼的视觉特性人眼的分辨力

人眼的分辨力是指人在观看景物时人眼对景物细节的分辨能力。人眼对被观察物体上刚能分辨的最紧邻两黑点或两白点的视角θ的倒数称为人眼的分辨力或视觉锐度。第三十页，共六十五页，2022年，8月28日1.4人眼的视觉特性或θdL第三十一页，共六十五页，2022年，8月28日1.4人眼的视觉特性人眼的分辨力

实验表明，人眼对彩色细节的分辨力要低于对黑白细节的分辨力。

由于人眼对彩色细节的分辨力低，所以在彩色电视系统传送彩色图像时，对于图像的细节，可只传黑白的亮度信号，而不传彩色信息。----彩色电视大面积着色原理。作用：利用这个原理可以节省传输的频带。第三十二页，共六十五页，2022年，8月28日1.4人眼的视觉特性视觉惰性

视觉惰性是人眼的重要特性之一，它描述了主观亮度与光作用时间的关系。

人眼亮度感觉变化滞后于实际亮度变化，以及光线消失后的视觉残留现象（称为视觉暂留或视觉残留），总称为视觉惰性。第三十三页，共六十五页，2022年，8月28日1.4人眼的视觉特性临界闪烁频率

当人眼受周期性的光脉冲照射时，如果光脉冲频率不高，则会产生一明一暗的闪烁感觉。如果将光脉冲频率提高到某一定值以上，由于视觉惰性，眼睛便感觉不到闪烁，感到是一种均匀的连续的光刺激。

刚好不引起闪烁感觉的最低频率，称为临界闪烁频率，它主要与光脉冲的亮度有关。第三十四页，共六十五页，2022年，8月28日1.5电视图像的传送及基本参量图像分解与顺序传送电视扫描方式电视图像的基本参量图像显示格式及扫描方式表示方法第三十五页，共六十五页，2022年，8月28日图像分解与顺序传送组成图像的基本单元称为像素。

图像的顺序传送就是在发送端把被传送图像上各像素的亮度、色度按一定顺序逐一地转变为相应的电信号，并依次经过一个通道传送，在接收端再按相同的顺序，将各像素的电信号在电视机屏幕相应位置上转变为不同亮度、色度的光点。第三十六页，共六十五页，2022年，8月28日图像分解与顺序传送第三十七页，共六十五页，2022年，8月28日电视扫描方式

在电视系统的接收端，显像管外部都装有水平和垂直两组偏转线圈。当水平和垂直偏转线圈中同时加入锯齿波电流时，显像管中电子束既作水平扫描又作垂直扫描，而在荧光屏上形成直线扫描光栅，这称为直线扫描。第三十八页，共六十五页，2022年，8月28日

水平偏转线圈垂直偏转线圈

(垂直磁场）(水平磁场）水平扫描——在垂直的磁场作用下，电子束沿着水平方向扫描，也叫做行扫描。垂直扫描————在水平的磁场作用下，电子束沿垂直方向扫描，也叫做场扫描。电子扫描

=

水平扫描+垂直扫描第三十九页，共六十五页，2022年，8月28日电视扫描方式逐行扫描

电子束从屏幕左上端开始，按照从左到右、从上到下的顺序以均匀速度一行接一行的扫描，一次连续扫描完成一帧电视画面的方式称为逐行扫描。

缺点：明显的闪烁感第四十页，共六十五页，2022年，8月28日逐行扫描方式第四十一页，共六十五页，2022年，8月28日电视扫描方式隔行扫描

隔行扫描是将一帧电视图像分成两场进行交错扫描。第四十二页，共六十五页，2022年，8月28日隔行扫描方式奇数场偶数场第四十三页，共六十五页，2022年，8月28日电视扫描方式隔行扫描的缺点：行间闪烁现象并行现象引起垂直清晰度下降易出现垂直边沿锯齿化现象隔行扫描产生的视频信号对于压缩处理和后期视频制作带来困难第四十四页，共六十五页，2022年，8月28日电视图像基本参量宽高比

根据人眼视觉特性，视觉最清楚的范围是在垂直视角约15°、水平视角约20°的矩形面积之内。因此，电视机屏幕一般都设计成矩形。我国原来的模拟电视图像宽高比为4∶3。生理和心理测试表明，图像宽高比达16∶9以上的宽幅图像利于建立视觉临场感。为此，我国高清晰度电视的图像宽高比已确定为16∶9。第四十五页，共六十五页，2022年，8月28日电视图像基本参量亮度亮度是表征发光物体的明亮程度，是人眼对发光器件的主观感受。在电视机或显示器中，亮度是表征图像亮暗的程度，是指在正常显示图像质量的条件下，重显大面积明亮图像的能力。第四十六页，共六十五页，2022年，8月28日电视图像基本参量对比度

对比度是表征在一定的环境光照射下，物体最亮部分的亮度与最暗部分的亮度之比。即：C＝Bmax/Bmin

当计及环境亮度Bφ时的对比度为:第四十七页，共六十五页，2022年，8月28日电视图像基本参量图像分辨力

数字电视图像分辨力是数字电视系统或图像信号源或信号处理过程或显示器件（屏）等客观上转换、处理、传输或重显图像细节的能力，是数字电视系统、设备或器件的物理性能指标。我国的SDTV和HDTV的图像分辨力分别为720×576像素和1920×1080像素。第四十八页，共六十五页，2022年，8月28日电视图像基本参量图像清晰度

电视图像清晰度是人眼能察觉到的电视图像细节的清晰程度。具体说来，清晰度是指人眼宏观看到的图像的清晰程度，是由系统和设备的客观性能的综合结果造成的人们对最终图像的主观感觉。第四十九页，共六十五页，2022年，8月28日按图像和视觉的特点，图像清晰度一般从水平和垂直两个方向描述，有时还增加斜向清晰度指标。图像清晰度用“电视线”作单位。1电视线与垂直方向上1个有效扫描行的高度相对应。清晰度的线数永远小于图像信号分辨率像素所连成的线数。第五十页，共六十五页，2022年，8月28日电视图像基本参量图像清晰度

图像清晰度既与电视系统本身的图像分辨力有关，也与观察者的视力状况有关。如果人眼最小分辨角（即视敏角）为θ，在分辨力最高的垂直视线角15°内所能分辨的线数应为：

Z＝15°/θ

第五十一页，共六十五页，2022年，8月28日电视图像基本参量图像清晰度

视力正常的人一般能分辨的视角约为1′~1.5′，对应的线数为900~600线。按我国数字电视标准，SDTV画面的有效扫描行数为576，HDTV画面的有效扫描行数为1080，观看SDTV和HDTV电视图像时，距电视屏的距离分别约为屏幕高度的5倍和3倍时，1个有效扫描行的视角即约为1′~1.5′。第五十二页，共六十五页，2022年，8月28日查视力=检测分辨力？第五十三页，共六十五页，2022年，8月28日1.5.4图像显示格式及扫描方式表示方法

数字电视画面的图像显示格式一般指图像水平方向和垂直方向的有效像素数。图像显示格式描述了组成一幅图像的像素点阵数。我国SDTV图像显示格式为720×576i，一帧图像在水平和垂直方向上的有效像素数分别为720和576，扫描方式为隔行扫描，其中i表示隔行（interlaced）扫描；HDTV图像用1920×1080i表示。第五十四页，共六十五页，2022年，8月28日1.5.4图像显示格式及扫描方式表示方法

在图像显示格式及扫描方式的表示方法上，目前国际上并没有统一。

1080/50i720/60p1080/50/2:1720/60/1:11080@50i720@60p第五十五页，共六十五页，2022年