视觉特性与三基色原理

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1、电视学基础视觉特性与三基色原理本章简介1.1光的特性主要介绍可见光谱、光源等问题。1.2人眼的视觉特性主要介绍人眼构造、亮度视觉、分辨力、视觉惰性、马赫光带等问题。了解人眼特性是我们进行图像压缩的基础。1.3三基色原理与色度图主要介绍RGB计色制与XYZ计色制，以及二者的转换关系。1.1光的特性（1）五光十色的自然界，通过光波的传递映入人眼产生了视觉。电视就是根据人眼视觉特性以一定的信号形式来传送活动景象的技术。通常，在发送端，用电视摄象机把景物（或图象）转变成相应的电信号，电信号通过一定的途径传输到接收端，再由显示设备显示出原景物（或原图象）的重现

2、光象。可见，电视源是光象，最后映入人眼的仍是光象，而中间则经过光一电转换、电信号的传输和处理、电一光转换等过程。因此，为了更好地掌握电视原理，有必要首先从电视技术的角度简要介绍一下光的某些基本特性。1.1光的特性（2）1.1.1可见光谱光兼有波动特性和微粒特性。光是一种携带电磁辐射能量的电磁波中的很小一部分。下图分别为电磁辐射波谱和可见光波谱。1.1光的特性（3）只含有单一波长成分的光称为单色光；包含有两种或两种以上波长成分的光称为复合光。复合光给人眼的刺激呈现为混合色。广播电视只利用可见光谱范围，而当电视应用于科学技术其他领域时，波谱范围就大为扩展

3、。例如，紫外电视可用于生物研究、医疗诊断、工亚探伤……等方面；红外电视可用于夜间侦察、跟踪制导、宇宙开发、节能、临床医学、激光研究、公害监视、气象等方面。这些应用所涉及的波谱范围可宽达20～14000毫微米。1.1光的特性（4）1.1.2光源自然界的不同景物，在日光（即太阳光）照射下，由于反射（或透射）了可见光谱中的不同成分而吸收其余部分，从而引起人眼的不同彩色感觉。人眼的彩色感觉是主观（人眼的视觉功能）和客观（物生属性与照明条件的综合效果）相结合的系统中所发生的生理一物理过程，二者缺一不可。一般来讲，色源有两种。一种是上述不发光的物体，在一定光谱分

4、布（功率波谱）的光源照射下，因反射一定的光谱成分和吸收其余部分而呈现一定的彩色；另一种是本身发光的色源，根据它的辐射光谱分布，引起人眼的一定彩色感觉。1.1光的特性（5）一、色温在近代照明技术中统称为“白光”的光谱分布并不相同。其包括的范围从光谱能量偏重于波长较长端（红色区）的“热白光”，到能量偏重于较短波长的“冷白光”，它们将引起彩色视觉的差异。为了便于进行白光的比较和色度计算，经常采用色温这个概念。在实际中，我们引入一种既简单又准确的方法来表示色温——绝对黑体。用绝对黑体的热辐射作为光源的客观标准，即用黑体的开氏度（K）代表光源的光谱分布和色度特

5、性——色调和饱和度。绝对黑体（也称为全辐射体）是这样一种物体：它在任何温度下，对于任何波长的光的吸收系数均为100%，反射系数均为零。这是一种在自然界中找不到的理想物质。实际黑体的实现方法（略）1.1光的特性（6）当绝对黑体加热时，将以电磁波的形式向外辐射能量，其辐射波谱仅由温度决定。由下图可见，随着温度的增加，辐射能量也增大；同时，曲线最大值向短波方向移动。所以当温度增高时，不仅亮度增大，其发光颜色也随之变化。1.1光的特性（7）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。当绝对黑体在某一特定绝对温度下，其辐射的光谱与某一光源

6、的光谱具有相同的特性，则绝对黑体的这一特定温度就定义为该光源的色温。色温的单位是开氏度（K）。例如，一个钨丝灯泡的温度保持在2800K对所发出的白光，与温度保持为2854K的绝对黑体所辐射的白光功率波谱相一致，于是就称该白光的色温为2854K。可见，色温并非光源本身的实际温度，而是用来表征其光谱特性的参量。需要强调指出的是，色温的概念包括光源的光谱分布与色度两方面的含义。如果光源的光谱与黑体的辐射光谱差别甚大，即使是二者色度相同，色温这一术语对该光源也是没有意义的。1.1光的特性（8）二、标准光源太阳是最大的自然光源，它的辐射波谱范围很广。在地面上测

7、量时，太阳辐射光谱分布是随季节、气候、时辰而变化的。因为影响太阳光色温的因素较多，所以，太阳光不便于用作实用的标准光源。近几十年来，人们在试制新型光源方面已取得了很大成绩，出现了不少人造光源。电视能否高度逼真地传输彩色与光源的选用有密切的关系。在近代照明技术中，按国际规定选用如下五种主要标准光源（即标准白光）。A光源：相当于钨丝灯在2800K时发出的光，色温为2854K。其波谱能量主要集中在红外线区域，所以钨丝灯光看起来不如太阳光白，而总是带些橙红色。1.1光的特性（9）B光源：接近于正午直射的阳光。当绝对黑体温度在4800K时发出的光与该光源发出的

8、光最接近，所以说B光源的相关色温为4800K。在实验室中，可以用特制的滤色镜由A光源获得B型光源。C光源：相