2、三基色原理和计色系统课件

第一单元、色度学基础及人眼的视觉特性

1.1电视技术概论

1.2人眼的视觉特性※

1.3三基色原理和计色制※※2、三基色原理和计色系统

★知识回顾★思考1：数字化电视的含义？真正的数字电视系统指的是什么？

①数字化电视是在传统的模拟彩色电视的内部加入了数字信号处理电路，接收的仍然是模拟电视信号，仍然属于模拟电视的范畴。

②真正的数字电视是指：电视节目源的采集、制作、编辑、播出、传输、接收的全过程都采用数字编码与数字传输技术。2、三基色原理和计色系统思考2：什么叫人眼的视敏特性？用什么函数度量？

人眼在视觉上对380nm～780nm内不同波长但辐射功率相同的光具有不同的敏感程度（光亮感觉程度），称为人眼的视敏特性。◆视敏函数：◆相对视敏函数：2、三基色原理和计色系统思考3：什么叫图像对比度？

尽管人眼可以分辨的最大亮度和最小亮度值不同，人眼所能感受到的最大亮度与最小亮度的比值基本是个常数，称为对比度，用C表示。2、三基色原理和计色系统（1）彩色三要素:①物理含义：

●亮度：

亮度是光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉。发光物体取决于辐射功率；不发光物体亮度取决于反射光功率。亮度、色调、色饱和度。

1.3三基色原理和计色制※※1、三基色原理2、三基色原理和计色系统

色调就是彩色的种类，即是什么颜色，发光物体的色调取决于波长；不发光物体的色调由照明光源和该物体的吸收、反射或透射特性共同决定。●色调：●色饱和度：

色饱和度又称色浓度，是指彩色光所呈现颜色的深浅程度。色饱和度越高颜色越深，反之则越浅。2、三基色原理和计色系统①纯单色光的饱和度为多少？②白光的饱和度为多少？色度：色调与色饱和度有时合称为色度，既说明彩色光的颜色类别又说明颜色的深浅程度。

高饱和度的彩色光可以掺人白光而被冲淡，变成低饱和度的彩色光。色饱和度实质上是表示某种色光被白光所冲淡的程度。思考问题：思考：高饱和度光如何变成低饱和度光？2、三基色原理和计色系统

太阳光的辐射波谱范围很广，但是它的光谱分布会随着时辰、季节和天气的变化而变化，不便于用作实用的标准光源。▲电视演播室为什么要设立基准光源？（2）基准光源绝对黑体和色温●绝对黑体

绝对黑体也称全辐射体，是指不反射、不透射，完全吸收入射辐射的物体。它对所有波长辐射的吸收系数均为1。重点理解！2、三基色原理和计色系统②绝对黑体存在实验模型：①绝对黑体现实生活中不存在，是理想化的模型。说明：2、三基色原理和计色系统▲绝对黑体所辐射的光谱与它的温度密切相关。绝对黑体的温度越高，辐射的光谱中蓝色成分越多，红色成分越少。

光源的可见光谱与某温度的绝对黑体辐射的可见光谱相同或相近时，绝对黑体的温度称为该光源的色温，单位以绝对温度开氏度(K)表示。

国际照明委员会（CIE）对彩色电视中要用到的几种基准光源做出如下规定，常用的标准白光有A、B、C、D65和E光源5种。●色温2、三基色原理和计色系统(4)D65光源色温为6504K的白光，相当于白天的平均光照。它是PAL制彩色电视的白光标准光源。(1)A光源色温为2854K的白光，光谱偏红，相当于充气钨丝白炽灯所产生的光。

(2)B光源色温为4874K的白光，近似中午直射的太阳光。

(3)C光源色温为6774K的白光，相当于白天的自然光。它是NTSC制彩色电视白光标准光源。简单了解！2、三基色原理和计色系统

(5)E光源色温为5500K的等能量白光(E白)。它是为简化色度学计算所采用的一种假想光源，实际并不存在。

图1-2标准光源的光谱分布2、三基色原理和计色系统（3）人眼的彩色视觉特性◆人眼的彩色分辨力分辨力=①人眼对彩色细节的分辨力比对黑白细节的分辨力要低。大量的实验证明：2、三基色原理和计色系统②人眼对不同彩色，分辨力也各不相同。如果眼睛对黑白细节的分辨力定义为100%，则实验测得人眼对各种颜色细节的相对分辨力用百分数表示如表1-1所示。

表1-1人眼对各种颜色细节的相对分辨力

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在彩色电视系统中传送彩色图像时，只传送黑白图像细节，而不传送彩色细节，这样做可减少电视图像信号的带宽。（大面积着色原理）人眼彩色分辨力特性，对我们的启示：重点掌握！2、三基色原理和计色系统（4）三基色原理▲三基色原理的内容：

自然界中人眼所能观察到的绝大多数颜色，都可以由3种相互独立的基本颜色按一定的比例混合得到；相反，自然界中的任意一种颜色又可以被分解为不同比例的3种基色。①

所谓“相互独立”的三基色，是指3中基色中的任意一种颜色都不能由其他两种颜色混合产生，即三基色线性无关。三基色原理应从下面几方面理解：重点掌握！2、三基色原理和计色系统

②3种基色的选择，在原则上是独立的。但由于红、绿、蓝3种颜色按不同比例混合，将比用另外3种颜色混合所获得的颜色更广泛、更丰富，电视系统常采用红、绿、蓝作为三基色，分别用R、G、B表示。③国际照明委员会规定了红基色的波长为700nm，绿基色的波长为546.1nm，蓝基色的波长为435.8nm；它们的相对视敏函数分别为0.0041、0.975、0.0173。

④3种基色之间的比例，直接决定混合色的色调和色饱和度，混合比例相同时，色调是相同的。2、三基色原理和计色系统思考：甲光和乙光有什么区别？甲光基色比例R：G：B=1：2：3乙光基色比例R：G：B=2：4：62、三基色原理和计色系统

⑤混合色的亮度等于参加混色的各个基色分量的亮度之和。

⑥摄像机把图像分解成三基色信号，电视机又用三基色信号还原出原图像的色彩。（5）混色方法：相加混色、相减混色①相加混色法

彩色电视中采用的将三种基色光按不同比例相加而获得不同彩色光的方法。它有四种实现方式：直接相加混色法、时间混色法、空间混色法、生理混色法。三基色原理是彩色电视技术的基础！2、三基色原理和计色系统

⒈直接相加混色法：将三种不同亮度的基色光同时投射到一个全反射表面上，从而合成不同彩色。图1-3相加混色圆图2、三基色原理和计色系统红色+绿色=黄色绿色+蓝色=青色蓝色+红色=紫色红色+绿色+蓝色=白色红色+青色=白色绿色+紫色=白色蓝色+黄色=白色适当改变三束光的强度，可得到自然界中常见的彩色光。通过上面的相加混色图可以看出：2、三基色原理和计色系统

⒉时间混色法：将三种基色光按一定顺序轮流投射到同一表面上，只要轮换速度足够快，由于视觉暂留特性，人眼产生的彩色感觉就与三种基色直接混合时相同。

⒊空间混色法：将三种基色光分别投射到同一表面上邻近的三个点上，只要这些点相距足够近，由于人眼的分辨力有一定的限度，就能产生三种基色光混合的彩色感觉。

⒋生理混色法：利用两只眼睛同时分别观看两种不同颜色的同一幅图象，也可以获得混色效果。2、三基色原理和计色系统图1-4色度三角形2、三基色原理和计色系统②相减混色法：染料、涂料的混合，属于颜色的减光过程。（1）RGB制及配色方程1.配色实验

给定一种彩色光，可通过配色实验来确定其所含三基色的比例，配色实验装置如图1-5所示。实验装置是由两块互成直角的理想白板将观察者的视场一分为二，在一块白板上投射待配色，另一块白板上投射三基色。

重点掌握！2、计色制2、三基色原理和计色系统图1-5配色实验

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调节三基色光的强度，直至两块白板上彩色光引起的视觉效果完全相同。记下三基色调节器上的光通量读数，便可写出配色方程

F＝R(R)+G(G)+B(B)

（1-3）①F表示待配彩色光。②(R)、(G)、(B)表示红、绿、蓝三基色的基色量。③R、G、B表示三基色的基色系数，即配色实验时三基色单元的个数。参数含义：2、三基色原理和计色系统2基色量单位(R)、(G)、(B)规定(1)波长为700nm、光通量为1lm的红光作为一个红基色单位，用(R)表示；

(2)波长为546.1nm、光通量为4.5907

lm的绿光作为一个绿基色的单位，用(G)表示；

(3)波长为435.8nm，光通量为0.0601

lm的蓝光作为一个蓝基色单位，用(B)表示。2、三基色原理和计色系统3相对色系数及RGB色度图∣F∣=(1R+4.5907G+0.0601B)lm令：m=R+G+B则：r=R/m，g=G/m，b=B/mRGB计色制下，任意彩色光F的光通量为：以r和g为变量就可以绘制出RGB色度图。2、三基色原理和计色系统图1-6RGB色度图思考：1、色度曲线上每个点代表什么？2、曲线内和曲线外的点代表什么？2、三基色原理和计色系统（2）XYZ制及色度图1、引入XYZ计色制的原因？

配色实验的尽管物理意义明确，但由于存在负的相对色系数，进行定量计算非常复杂。2、进行坐标变换：

(X)=0.4185(R)+0.0912(G)+0.0009(B)(Y)=-0.1587(R)+0.2524(G)+0.0025(B)(Z)=-0.0828(R)+0.0157(G)+0.1786(B)(1-4)2、三基色原理和计色系统

在XYZ计色制中，任何一种彩色的配色方程式可表示为

F=X（X）+Y（Y）+Z（Z）（1-5）式中，X、Y、Z为标准三色系数，(X)、(Y)、(Z)为标准三基色单位。3、XYZ计色制的特点①可根据F=X(X)+Y(Y)+Z(Z)方程式配出实际颜色,且三个色系数X、Y、Z均不为负。②规定系数Y在数值上等于彩色光的全部亮度,合成光的色度仍由X、Y、Z三个系