1第一章 视觉特性与三基色原理2012

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1、第一部分电视与图像基础知识第一章视觉特性与三基色原理主要内容：可见光的特性人眼视觉特性光度学参量色度学基础理论1-1光的特性一.电磁波辐射波谱：光学和电磁场理论指出：光是一种可以看得见的电磁波，它具有波粒二象性－－波动性和微粒性。。电磁波的波谱包括：无线电波，红外线波，可见光谱，紫外线，X射线，γ射线等等。它们分别占据的频率范围如图所示二.可见光的特性¢可见光谱的波长范围在380～780nm之间，随着波长的变化，人眼主观感随之变化，表现为两个重要特性：1、不同波长的不具有不同的光颜色。若光的波长从780nm依

2、次递减变化到380nm，光的颜色红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，比780nm更长的电磁辐射是红外线，比380nm更短的电磁辐射是紫外线。2、辐射功率相同但波长不同的光给人眼的亮度不相同。如果将所有波长的光均等地混合在一起，则给人以白色的感觉。太阳辐射功率谱（功率波谱：指辐射功率随波长而变化的情况）单色光：只含有单一波长成分的光；复合光：包含两种及以上波长成分的光。复合光作用于人眼，呈现混合色。例如，太阳辐射的光含有七种单色光的波谱，但却给认以白光的综合感觉。•光的分解：太阳发出的白光中包含了所有的可见光，若把太阳

3、辐射的一束光投射到棱镜上太阳光会经过棱镜分解成一组按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫顺序排列的连续光谱。被分解之后的色光，若再次经过棱镜，它是不能再分解了，这种单一波长的色光也称谱色光。三.光源¢定义：能自身发光的物体（物理辐射体）¢色与光密不可分：光是色的存在条件；色是人眼对不同光谱分布的主观反映。1．物质的颜色：•本身不发光的物体呈现的颜色：决定于：a.光源；b.物体的属性；c.人眼的视觉特性•光的颜色：决定于：a.该光源辐射中的辐射光谱波长的分布；b.人眼的视觉特性。色感是主观和客观相结合的系统所发生的生理-

4、--物理过程波长与颜色的关系波长（nm)颜色¢颜色和波长不是单值关系，具有一定380--430紫的色域；430--470蓝¢单色光的颜色是连470--500青续的，且色感还随光的强度而变化；500--560绿¢表中波长界限是不560--590黄严格的；590--620橙¢自然界很少看见单620--780红色光。人眼的色感觉，虽然在一定程度上反映了光谱分布的某些特点，但决不能以颜色来判断光谱的分布。•一定的光谱分布表现为一定的颜色•同一颜色则可由不同光谱分布而获得。2。绝对黑体：绝对黑体：指既不反射光、也不透射

5、光，而完全吸收入射光（任何波长）的物体。被加热时的电磁波辐射波谱仅由温度决定。随着温度的增加，黑体辐射能量将增大，其功率波谱向短波方向移动。所以当温度升高时，不仅亮度增大，其发光颜色也随之变化。绝对黑体发光的颜色与它的温度密切相关。随着温度的升高，，其颜色由红向蓝变化。因此用绝对黑体的温度来表示它的颜色。为了区分各种光源的不同光谱分布与颜色，可以用绝对黑体的温度来表征。3.色温：通常的照明光源，如太阳、日光灯、白炽灯泡等所发出的光虽然都笼统地称其为白光，但由于发光物质不同，它们的光谱成分相差很大，用它们照射相

6、同物体时，呈现的颜色则相差较大。例如，白炽灯泡偏橙红（呈暖色调），而汞灯偏青蓝（呈冷色调）。为了比较和区别各种光源的特性，国际照明委员会(CIE)规定了A、B、C、D、E等几种标准白色光源，并以基本参量“色温”予以表征。色温的概念：色温是以绝对黑体的加热温度来定义的。当绝对黑体在某一特定绝对温度下，所辐射的光谱与某光源的光谱具有相同的特性时，则绝对黑体的这一特定温度就定义为该光源的色温，单位以K表示。例如，温度保持在2800K时的钨丝灯泡所发的白光，与温度保持在2854K的绝对黑体所辐射光的功率波谱基本一致，

7、于是既称该白光的色温即为2854K。可见、色温并非光源本身的实际温度，而是表征光源波谱持性的参量。相关色温：当光源的光只与某一温度下绝对黑体辐射的光近似，而不能精确等效。就把辐射光的特性与光源最相近的绝对黑体温度称为该光源的相关色温。各种色温下黑体的辐射功率波谱将波长λ=555nm的辐射功率作为比较标准P（λ）相对功率谱=P（555）4.标准光源：（CIE）A光源：相当于2800K钨丝灯所发的光。其色温为2854K。它的光谱能量分布主要集中于波长较长的区域，因而A光源的光总带着橙红色。B光源：相当于中午直射的

8、太阳光。其色温为4800K。在实验室中可由特制的滤色镜从A光源中获得。C光源：相当于白天的自然光。色温为6800K。其波谱成分在400～500nm处较大，因此C光源的光偏蓝色。它被选作为NTSC制彩色电视系统的标准白光源。D光源：相当于白天平均照明光。因其色温为6500K，故又称D65光源。它被选作为PAL制彩色电视系统的标准白光源。E光源：是一种理想的等能量的白光源，其色温为5500K。其光谱能量