彩色电视色度学基础

第一章彩色电视的基础知识电视是20世纪电子科学技术最重要的成果之一。

电视在人类进行信息传播过程中起着非常重要的作用，以至于有人感叹的说：如果今天没有电视，我们的生活将会怎样？电视技术是综合光学、材料学、物理学、电子技术、数字技术等为一体的综合技术。

从电视技术的诞生到电视技术的广泛应用，以及电视所发挥的社会作用，都充分体现出电视技术的神奇和奥秘。

电视是如何完成图像的光电转换、传递、接收以及各相关功能，本章将深入浅出的介绍。

第一节彩色电视的三基色原理一、三基色原理人眼之所以能感受到自然界五彩缤纷的景物，是由于光波映入人眼而引起的视觉效果。

光波也是电磁波，其频率范围很广，其中，人眼可以直接看到波长在380～780毫微米范围内的电磁波，我们称其为可见光，如表1-1-1所示。

因此，只要物体的辐射波或反射波在可见光的范围内，我们就可以感受到它的存在和色彩。

为了准确地描述物体的颜色，我们采用亮度、色调和色饱和度三个物理量来描述，通常称之为彩色三要素。

表1-1-1 可见光的波长与颜色1．亮度亮度反映光刺激人眼时所引起的明亮程度。

通常光辐射体的功率越大，亮度越高，反之则亮度越低，对于不发光的物体，亮度取决于它反射光功率的大小。

将亮度经光电转换形成的电信号称为亮度信号，通常用E Y或Y表示。

它是黑白电视的主要物理量。

对于彩色电视，为了能与黑白电视兼容，亮度信号也是彩色电视必需传送的信号之一。

2．色调色调，反映了物体颜色的类别。

如：红、绿、蓝等不同颜色。

色调与光的波长有关，不同波长的光呈现不同的颜色，如580毫微米波长的光呈现黄色，某物体的色调取决于光源的波谱成分和它本身反射光的波谱成分。

例如，树叶在阳光（白光）照射下，它吸收了其他光谱成分而将绿色光谱成分反射，从而呈现绿色；白纸在绿光照射下，只有绿色光谱被反射，红光与绿光叠加产生黄光红光与蓝光叠加产生品光红光、绿光与蓝光叠加产生白光而呈绿色。

因此，当我们观察物体颜色时，除了物体本身的属性外，还与照明光源的光谱特性有关。

数字电视原理课程邮箱：tv_cauc@ ，密码：123456王晓亮wxl_ee@中国民航大学电子信息工程学院天津市智能信号与图像处理重点实验室2013-3-21第一章彩色电视色度学基础1.1 光的特性1.2 视觉特性1.3 色度学基础电视：根据人眼视觉特性以一定的信号形式实时1.1 光的特性电视技术的精髓就是研究如何用最经济、最有效的方法使重现光像能够使人感到最逼真地模拟实际景物的光像。

“电”“视”顾名思义是物理学与生理学结合的科学。

为使使重现光像逼真地模拟实际景物的光像必须首先了解光特性，了解人对光像的感觉特性。

1.1.1 可见光谱780nm380nm1.1 光的特性—(1)可见光谱1.1.1 可见光谱单色光：只含有单一波长的光复合光：包含有两种或两种以上波长的光•复合光作用于人眼，呈现混合色。

•太阳辐射的光含有各种单色光的波谱，给人以白光的综合感觉。

1.1 光的特性—(2)物体的颜色1.1.2 物体的颜色（色温的概念）物体颜色的产生•发光体•非发光体光源不同，物体颜色各异彩色电视系统一般用白色光源什么是白色？1.1 光的特性—(2)物体的颜色色温的概念定量地描述光源所发出的白光的品位。

绝对黑体——指既不反射也不透射而完全吸收入射波的理想物体。

色温——当绝对黑体在某一特定绝对温度下，其辐射的相对光谱功率分布与某一光源的光谱相同时，则绝对黑体的这一特定温度就定义为该光源的色温，单位是开（K）。

1.1 光的特性—(2)物体的颜色 色温的概念1.1 光的特性—(2)物体的颜色 标准光源A白光源（2800K）B白光源（4800K）C白光源（6770K）D65白光源（6500K）E白光源（5500K）（等能白光：E白）1.1 光的特性—(2)物体的颜色注意：色温描述的光源的光谱分布，与光源本身的温度无关例如，白炽钨丝灯温度为2800K时发出的白光，与温度为2854K的绝对黑体所辐射的白光相同，则白光钨丝灯的色温是多少？白光钨丝灯的色温是2854K，而不是2800K。

彩色电视基础知识彩色电视的理论基础是建立在色度学与视觉生理学基础上的。

因此要了解彩色电视应该首先了解色度学方面的有关基础知识。

一、彩色的三要素人眼对任何一种颜色的光引起的视觉反应，都可用亮度、色调和色饱和度三个参量来描述，通常把颜色的亮度、色调和色饱和度称为彩色的三要素。

1.亮度：是指彩色光对人眼作用后，人眼所能感觉到的明暗程度。

2.色调：表示颜色的种类，如红、绿、黄等的区别，取决于该种颜色的主要波长。

3.色饱和度：表示颜色的深浅程度，是按该种颜色混入白光的比例来表示。

没有掺入白色光的单色光的色饱和度是100％。

在彩色电视技术中，色调和色饱和度常常被用来组成色度的概念。

也就是说，在彩色电视中所说的色度就是色调和色饱和度的合称，它即表明了彩色光的颜色种类，又表明了颜色的深浅程度。

二、三基色原理与混色方法1.三基色原理在自然界中，绝大多数的彩色光都可以分解为红（Red）、绿（Green）、篮（Blue）三种基色光；相反，利用红、绿、篮三种基色光按不同比例混合，又可以模拟出自然界的绝大多数的彩色。

这个规律称为三基色原理。

特点：三基色的选择不是唯一的。

在彩色电视中选择红、绿、篮作为三基色是因为人眼对这三种基色的光最敏感。

三基色必须是相互独立的，即其中任一种基色不能由另两种基色混合产生。

合成后的彩色的色调和饱和度由三基色的比例决定；它的亮度等于三基色亮度的总和。

2.混色法在彩色电视中采用相加混色法。

相加混色法有直接混色法和间接混色法两种。

直接混色法——是把三种等量的基色光同时投射到一个白屏幕上，会得到不同的颜色。

让我们做一个试验吧，请从三基色中选择步步不同的颜色组合，注意摄像机屏幕有什么变化。

利用这种方法，我们调节三种基色的不同比例，可以混合出自然界绝大多数色彩。

间接混色法——是利用人眼视觉的特性进行混色的。

通常可分为时间混色法和空间混色法。

1）时间混色法：将三种基色的光轮交替的投射到白屏幕上，只要色轮的转速够快，利用人眼视觉暂留特性，可得到与直接混色法相同的效果。