彩色电视色度学基础

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1、电视技术电视的发展1936年贝尔德电视公司在英国开始了电子方式的黑白电视广播，开始了电子电视的时代。1954年美国正式开播NTSC兼容制彩色电视。1967年前联邦德国正式广播PAL兼容制彩色电视，同年，法国和前苏联开播了SECAM兼容制彩色电视。从20世纪90年代开始，出现了数字电视广播标准，如欧洲的DVB系统、美国的ATSC系统、日本的ISDB系统等。第一章彩色电视色度学基础1.1光的性质一、可见光与颜色光是一种以电磁波形式存在的物质。电磁波的波长范围很宽，从310-3m到310-17m，包含了无线电波、

2、红外线、可见光、紫外线、X射线、宇宙射线等。波长为380nm～780nm的电磁波能够引起人眼的视觉反应，称为可见光，它在整个电磁波谱中的位置如图1-1所示。图1-1电磁辐射波谱从电视角度看，可见光具有以下特性：（1）可见光波长范围有限，只占整个电磁波波谱的极小一部分。（2）不同波长的光呈现的颜色各不同，波长从长到短，分别呈现红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。（3）单一波长和波谱宽度小于5nm的光称为单色光。单色光对应着光谱中一定的波长，所以又称为谱色光。含有两种或两种以上波长成分的光称为复合光，复合光使人眼产生混合色

3、。由于它不能作为单色光出现在光谱上，所以又称为非谱色光。例:白光就是一种复合光，自然界中最大的白光光源是太阳，太阳光的光谱是连续分布的，包含有380nm～780nm范围内的所有波长成分。几种单色光混合在一起会形成复合光，如红、绿、蓝光按一定比例混合后会产生白光。同样，混合光也可以通过某种方式被分解成不同波长的单色光。二、物体的颜色物体分为发光体和不发光体。发光体的颜色由它本身发出的光谱所确定，如白炽灯发黄光和日光灯发白光。不发光体的颜色与照射光的光谱和不发光体对照射光的反射、透射特性有关。如绿叶反射绿色的光、吸

4、收其他颜色的光而呈现绿色；绿叶拿到暗室的红灯下观察成了黑色。由此可见，光是一种客观存在的物质，而色是人眼对这种物质的视觉反应。三、色温与标准光源在电视节目拍摄过程中，照明光源的作用非常重要，其光谱功率分布情况会直接影响被照物体的颜色。通常的照明光源，如太阳光、日光等发的光虽然都是白光，但它们的光谱成分相差很大，用它们照射相同物体时，呈现的颜色则相差较大。根据CIE（国际照明委员会）的规定，在电视系统中使用的标准光源主要有A、B、C、D65、E五种，并以“色温”来表征。1.色温光源的色温是用来描述光源的光谱分布的

5、物理量。在色度学上，它通常用光源的光与绝对黑体发出的光相比较，并用绝对黑体的绝对温度来表征。绝对黑体是指能完全吸收入射光的物体。当绝对黑体被加热时，能以电磁波形式向外辐射能量，其光谱能量的分布只与加热的温度有关，温度低时光谱能量偏重于长波长区，温度升高时光谱能量逐渐偏重到短波长区。光源的色温:当光源的可见光谱与某温度的绝对黑体的辐射的可见光谱相同或接近时,就将此时绝对黑体的绝对温度称为该白光源的色温。例如，一个温度为2800K的钨丝灯泡所发出的光色与绝对黑体在温度为2854K时的光谱相同，则该灯泡所发出的光的色

6、温就是2854K。要注意的是，色温用来表示光源的光谱特性，并非光源的实际温度。在电视技术中引入“色温”的概念，是为了进行色度的计算和白光的比较。2.标准白光源在电视系统中使用的标准光源主要有A、B、C、D65、E五种，其光谱功率分布曲线如图1-2所示。A光源:色温为2854K，相当于2800K钨丝灯所发的光。B光源:色温为4874K，相当于中午直射的太阳光。C光源:色温为6774K，相当于白天的自然光，是NTSC制彩色电视的白光标准光源。D65光源:色温为6504K，相当于白天平均照明光，是PAL制彩色

7、电视的白光标准光源。E光源（E白）:色温为5500K，是一种理想的等能量的白光，实际并不存在，它的采用可简化色度学的计算。图1-2几种标准光源的光谱分布1.2视觉特性电视是根据人眼的视觉特性发明的。人眼的视网膜上有大量的光敏细胞，按其形状可分为杆状细胞和锥状细胞。杆状细胞的感光灵敏度很高，在低照度时，主要靠它分辨明暗，但对彩色不敏感。锥状细胞感光灵敏度较低，在微弱的光线下不起作用，但在光线较为明亮时既能感知各种明暗层次又能辨别出光的颜色。一、视觉灵敏度同一波长的光，当其强度不同时，给人的亮度感觉是不同的，相同

8、强度而波长不同的光，给人的亮度感觉也是不同的。人眼的灵敏度因人而异，通过对大量视力正常者的实验统计，可得到如图1-3所示的相对视敏函数曲线。由图可见，在亮视觉下，当辐射功率相同时，人眼感觉555nm的草绿光最亮，波长自555nm起向左和向右逐渐减小和增大时，亮度感觉逐渐下降。图1-3相对视敏函数曲线二、人眼的色度视觉视觉三色原理的假设：锥状细胞分为三类,分别称为红敏细胞、绿敏细胞和蓝敏