第二節(jié)圖像產(chǎn)生基礎(chǔ)知識(shí)

1、 第二節(jié)第二節(jié) 圖像產(chǎn)生基礎(chǔ)知識(shí)圖像產(chǎn)生基礎(chǔ)知識(shí) 一、彩色與視覺(jué)特性一、彩色與視覺(jué)特性 （一）光的性質(zhì)（一）光的性質(zhì) 1 1可見(jiàn)光譜可見(jiàn)光譜 光是一種電磁輻射，是一種以電磁波形式存在的物質(zhì)。電磁輻光是一種電磁輻射，是一種以電磁波形式存在的物質(zhì)。電磁輻射的波長(zhǎng)范圍很寬，按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短的順序排列，依次是無(wú)線電波、紅外射的波長(zhǎng)范圍很寬，按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短的順序排列，依次是無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、線、可見(jiàn)光、紫外線、X X射線和宇宙射線等。射線和宇宙射線等。 (1) (1)可見(jiàn)光。波長(zhǎng)在可見(jiàn)光。波長(zhǎng)在380380780nm780nm范圍內(nèi)的電磁波能夠使人眼產(chǎn)范圍內(nèi)的電磁波能夠使人眼產(chǎn)生顏色感覺(jué)，

2、稱為可見(jiàn)光?？梢?jiàn)光在整個(gè)電磁波譜中只占極小的一段。生顏色感覺(jué)，稱為可見(jiàn)光?？梢?jiàn)光在整個(gè)電磁波譜中只占極小的一段。 只含有單一波長(zhǎng)的光稱為單色光；包含有兩種或兩種以上波長(zhǎng)只含有單一波長(zhǎng)的光稱為單色光；包含有兩種或兩種以上波長(zhǎng)的光稱為復(fù)合光（復(fù)色光），復(fù)合光作用于人眼，呈現(xiàn)混合色。的光稱為復(fù)合光（復(fù)色光），復(fù)合光作用于人眼，呈現(xiàn)混合色。 (2) (2)光譜色。不同波長(zhǎng)的光呈現(xiàn)出的顏色各不相同，一定波長(zhǎng)光譜色。不同波長(zhǎng)的光呈現(xiàn)出的顏色各不相同，一定波長(zhǎng)的光譜呈現(xiàn)的顏色稱為光譜色。可見(jiàn)光譜的波長(zhǎng)由的光譜呈現(xiàn)的顏色稱為光譜色?？梢?jiàn)光譜的波長(zhǎng)由780nm780nm向向380nm380nm變化時(shí)，變化時(shí)，人

3、眼產(chǎn)生的顏色感覺(jué)依次是紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫人眼產(chǎn)生的顏色感覺(jué)依次是紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫7 7色。色。 太陽(yáng)發(fā)出的白光中包含了所有可見(jiàn)光的光譜，給人以白色的感覺(jué)。若把太太陽(yáng)發(fā)出的白光中包含了所有可見(jiàn)光的光譜，給人以白色的感覺(jué)。若把太陽(yáng)輻射的一束光投射到棱鏡上，則太陽(yáng)光會(huì)經(jīng)過(guò)棱鏡分解成一組按紅、橙、陽(yáng)輻射的一束光投射到棱鏡上，則太陽(yáng)光會(huì)經(jīng)過(guò)棱鏡分解成一組按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫順序排列的連續(xù)光譜。被分解后的色光，若再次經(jīng)過(guò)棱黃、綠、青、藍(lán)、紫順序排列的連續(xù)光譜。被分解后的色光，若再次經(jīng)過(guò)棱鏡也不能再分解，這種單一波長(zhǎng)的色光也稱譜色光。鏡也不能再分解，這種單一波長(zhǎng)的色光也稱譜色光。

4、(3) (3)同色異譜。光譜完全不同的光，人眼有時(shí)會(huì)有相同的色感。用波長(zhǎng)為同色異譜。光譜完全不同的光，人眼有時(shí)會(huì)有相同的色感。用波長(zhǎng)為540nm540nm的綠光和的綠光和700nm700nm的紅光按一定比例混合，可以使人眼得到的紅光按一定比例混合，可以使人眼得到580nm580nm黃光的色黃光的色感。這種由不同光譜混合出相同色光的現(xiàn)象稱為同色異譜。感。這種由不同光譜混合出相同色光的現(xiàn)象稱為同色異譜。 2.2.物體的顏色物體的顏色 物體分為發(fā)光體和不發(fā)光體。實(shí)際中看到的顏色有兩種不同的來(lái)源：一物體分為發(fā)光體和不發(fā)光體。實(shí)際中看到的顏色有兩種不同的來(lái)源：一種是發(fā)光體所呈現(xiàn)的顏色，發(fā)光體的顏色由它本

5、身發(fā)出的光譜所確定，如白種是發(fā)光體所呈現(xiàn)的顏色，發(fā)光體的顏色由它本身發(fā)出的光譜所確定，如白熾燈發(fā)黃、熒光燈發(fā)白、各種彩色燈和霓虹燈發(fā)出彩色光等；另一種是不發(fā)熾燈發(fā)黃、熒光燈發(fā)白、各種彩色燈和霓虹燈發(fā)出彩色光等；另一種是不發(fā)光體反射或透射的彩色光。物體的顏色與照射光的光譜和不發(fā)光體對(duì)照射光光體反射或透射的彩色光。物體的顏色與照射光的光譜和不發(fā)光體對(duì)照射光的反射、透射特性有關(guān)。那些本身不發(fā)光的物體，在外界光線照射下，能有的反射、透射特性有關(guān)。那些本身不發(fā)光的物體，在外界光線照射下，能有選擇地吸收一些波長(zhǎng)的光，同時(shí)反射或透射另一些波長(zhǎng)的光，從而使物體呈選擇地吸收一些波長(zhǎng)的光，同時(shí)反射或透射另一些波長(zhǎng)

6、的光，從而使物體呈現(xiàn)一定的顏色。例如，紅旗反射太陽(yáng)光中的紅色光、吸收其他顏色的光而呈現(xiàn)一定的顏色。例如，紅旗反射太陽(yáng)光中的紅色光、吸收其他顏色的光而呈現(xiàn)紅色；綠色的植物現(xiàn)紅色；綠色的植物 因反射太陽(yáng)光中的綠色光、吸收所有其他色光而呈現(xiàn)因反射太陽(yáng)光中的綠色光、吸收所有其他色光而呈現(xiàn)綠色；白紙和白云反射全部陽(yáng)光而呈現(xiàn)白色；煤炭和黑板吸收全部照射光而綠色；白紙和白云反射全部陽(yáng)光而呈現(xiàn)白色；煤炭和黑板吸收全部照射光而呈現(xiàn)黑色等。呈現(xiàn)黑色等。 由于物體呈現(xiàn)的顏色是因物體反射（或透射）的光種類不同而產(chǎn)生的，因此由于物體呈現(xiàn)的顏色是因物體反射（或透射）的光種類不同而產(chǎn)生的，因此物體呈現(xiàn)的顏色顯然與照射它的光

7、源有關(guān)。綠草的綠色是由于它在日光照射下物體呈現(xiàn)的顏色顯然與照射它的光源有關(guān)。綠草的綠色是由于它在日光照射下才表現(xiàn)出來(lái)的，如果把綠草拿到紅光下觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它不再是紅色而近乎是才表現(xiàn)出來(lái)的，如果把綠草拿到紅光下觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它不再是紅色而近乎是黑色，這是因?yàn)榧t色光源中沒(méi)有綠光成分，綠草全部吸收了紅光，所以變成了黑色，這是因?yàn)榧t色光源中沒(méi)有綠光成分，綠草全部吸收了紅光，所以變成了黑色。黑色。 日常生活中都會(huì)有這樣的經(jīng)驗(yàn)，某些東西在日光下看到的顏色與在燈光下看日常生活中都會(huì)有這樣的經(jīng)驗(yàn)，某些東西在日光下看到的顏色與在燈光下看到的顏色有所差異，這恰恰是由于日光與燈光這兩種光源所含的光譜成分不同，到的顏

8、色有所差異，這恰恰是由于日光與燈光這兩種光源所含的光譜成分不同，而使同一物體表現(xiàn)為不同的顏色。而使同一物體表現(xiàn)為不同的顏色。 3 3標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)光源 通常的照明光源，如太陽(yáng)、日光燈、白熾燈泡等所發(fā)出的光雖然都籠統(tǒng)地稱通常的照明光源，如太陽(yáng)、日光燈、白熾燈泡等所發(fā)出的光雖然都籠統(tǒng)地稱其為白光，但由于發(fā)光物質(zhì)不同，且光譜成分相差很大，因此用它們照射相同其為白光，但由于發(fā)光物質(zhì)不同，且光譜成分相差很大，因此用它們照射相同物體時(shí)，呈現(xiàn)的顏色也相差較大。例如，白熾燈泡偏橙紅（呈暖色調(diào)），而汞物體時(shí)，呈現(xiàn)的顏色也相差較大。例如，白熾燈泡偏橙紅（呈暖色調(diào)），而汞燈偏青藍(lán)（呈冷色調(diào)）。為了比較和區(qū)別各種光源的

9、特性，國(guó)際照明委員會(huì)規(guī)燈偏青藍(lán)（呈冷色調(diào)）。為了比較和區(qū)別各種光源的特性，國(guó)際照明委員會(huì)規(guī)定了幾種標(biāo)準(zhǔn)白色光源，并以基本參量定了幾種標(biāo)準(zhǔn)白色光源，并以基本參量“色溫色溫”予以表征。予以表征。 在電子視頻系統(tǒng)中，在電子視頻系統(tǒng)中，用標(biāo)準(zhǔn)白光作為照明光源。為了便于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)白光進(jìn)行比較和計(jì)算，一般用絕對(duì)用標(biāo)準(zhǔn)白光作為照明光源。為了便于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)白光進(jìn)行比較和計(jì)算，一般用絕對(duì)黑體的輻射溫度黑體的輻射溫度色溫表示光源的光譜性能。色溫表示光源的光譜性能。 (1) (1)絕對(duì)黑體絕對(duì)黑體。絕對(duì)黑體也稱全輻射體，。絕對(duì)黑體也稱全輻射體，它是指不反射，不透射，完全吸它是指不反射，不透射，完全吸收入射輻射的物體收入射輻

10、射的物體。它對(duì)所有波長(zhǎng)輻射的吸收系數(shù)均為。它對(duì)所有波長(zhǎng)輻射的吸收系數(shù)均為1 1。 絕對(duì)黑體在自然界是不存在的。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪且粋€(gè)中空的、內(nèi)壁涂黑的絕對(duì)黑體在自然界是不存在的。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪且粋€(gè)中空的、內(nèi)壁涂黑的球體，在其上面開(kāi)了球體，在其上面開(kāi)了1 1個(gè)小孔，進(jìn)入小孔的光輻射經(jīng)內(nèi)壁多次反射、吸收，個(gè)小孔，進(jìn)入小孔的光輻射經(jīng)內(nèi)壁多次反射、吸收，已不能再逸出到外面，因此這個(gè)小已不能再逸出到外面，因此這個(gè)小孔孔就相當(dāng)于絕對(duì)黑體。就相當(dāng)于絕對(duì)黑體。 絕對(duì)黑體所輻射的光譜與其溫度密切相關(guān)。絕對(duì)黑體的溫度越高，輻絕對(duì)黑體所輻射的光譜與其溫度密切相關(guān)。絕對(duì)黑體的溫度越高，輻射的光譜中藍(lán)色成分越多，紅色成分越少。射的

11、光譜中藍(lán)色成分越多，紅色成分越少。 (2) (2)光源的光源的色溫色溫。色溫是以絕對(duì)黑體的加熱溫度來(lái)定義的。絕對(duì)黑體被。色溫是以絕對(duì)黑體的加熱溫度來(lái)定義的。絕對(duì)黑體被加熱時(shí)的電磁波輻射波譜僅由溫度決定。隨著溫度的升高，黑體輻射能量加熱時(shí)的電磁波輻射波譜僅由溫度決定。隨著溫度的升高，黑體輻射能量將增大，其功率波譜向短波方向移動(dòng)。所以，當(dāng)溫度升高時(shí)，不僅亮度增將增大，其功率波譜向短波方向移動(dòng)。所以，當(dāng)溫度升高時(shí)，不僅亮度增大，其發(fā)光顏色也隨之變化。為了區(qū)分各種光源的不同光譜分布與顏色，大，其發(fā)光顏色也隨之變化。為了區(qū)分各種光源的不同光譜分布與顏色，可以用絕對(duì)黑體的溫度來(lái)表征?？梢杂媒^對(duì)黑體的溫度來(lái)

12、表征。 當(dāng)絕對(duì)黑體在某一特定絕對(duì)溫度下所輻射的光譜與某光源的光譜具有當(dāng)絕對(duì)黑體在某一特定絕對(duì)溫度下所輻射的光譜與某光源的光譜具有相同的特性時(shí)，絕對(duì)黑體的這一特定溫度就定義為該光源的色溫，單位以相同的特性時(shí)，絕對(duì)黑體的這一特定溫度就定義為該光源的色溫，單位以K K表示。例如，溫度保持在表示。例如，溫度保持在2800K2800K時(shí)的鎢絲燈泡所發(fā)的白光，與溫度保持在時(shí)的鎢絲燈泡所發(fā)的白光，與溫度保持在2854K2854K的絕對(duì)黑體所輻射光的功率波譜基本一致，于是即稱該白光的色溫為的絕對(duì)黑體所輻射光的功率波譜基本一致，于是即稱該白光的色溫為2854K2854K。可見(jiàn)，色溫并非光源本身的實(shí)際溫度，而是表

13、征光源波譜特性的參。可見(jiàn)，色溫并非光源本身的實(shí)際溫度，而是表征光源波譜特性的參量。色溫與光源的實(shí)際溫度無(wú)關(guān)，如彩色電視機(jī)熒光屏的實(shí)際溫度為常溫，量。色溫與光源的實(shí)際溫度無(wú)關(guān)，如彩色電視機(jī)熒光屏的實(shí)際溫度為常溫，而其白光色溫是而其白光色溫是6500K6500K。 (3)標(biāo)準(zhǔn)白光。常用的標(biāo)準(zhǔn)白光有標(biāo)準(zhǔn)白光。常用的標(biāo)準(zhǔn)白光有A、B、C、D65和和E光源光源5種，其光種，其光譜分布如圖譜分布如圖2-11所示。所示。 1)A光源：色溫為光源：色溫為2854K的白光，光譜偏紅，相當(dāng)于充氣鎢絲白熾燈所的白光，光譜偏紅，相當(dāng)于充氣鎢絲白熾燈所產(chǎn)生的光。產(chǎn)生的光。 2)B2)B光源：色溫為光源：色溫為4874K

14、4874K的白光，近似于中午直射的太陽(yáng)光。在實(shí)驗(yàn)室的白光，近似于中午直射的太陽(yáng)光。在實(shí)驗(yàn)室中可由特制的濾色鏡從中可由特制的濾色鏡從A A光源中獲得。光源中獲得。 3)C 3)C光源：色溫為光源：色溫為6774K6774K的白光，相當(dāng)于白天的自然光，是的白光，相當(dāng)于白天的自然光，是NTSCNTSC制彩色制彩色電視白光的標(biāo)準(zhǔn)光源。電視白光的標(biāo)準(zhǔn)光源。 4) D4) D6565光源：色溫光源：色溫6504K6504K的白光，相當(dāng)于白天的平均光照，是的白光，相當(dāng)于白天的平均光照，是PALPAL制彩色制彩色電視白光的標(biāo)準(zhǔn)光源。電視白光的標(biāo)準(zhǔn)光源。 5)E5)E光源：色溫為光源：色溫為5500K5500K

15、的等能量白光的等能量白光(E(E白白) )，是一種理想的、等能量的，是一種理想的、等能量的白光源，其光譜能量分布是一條平行于橫軸的水平直線，在可見(jiàn)光波長(zhǎng)白光源，其光譜能量分布是一條平行于橫軸的水平直線，在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，各波長(zhǎng)具有相同的輻射功率。范圍內(nèi)，各波長(zhǎng)具有相同的輻射功率。E E光源是為簡(jiǎn)化色度學(xué)計(jì)算所采用光源是為簡(jiǎn)化色度學(xué)計(jì)算所采用的一種假想光源，實(shí)際上并不存在。采用這種光源有利于彩色電視系統(tǒng)的一種假想光源，實(shí)際上并不存在。采用這種光源有利于彩色電視系統(tǒng)中問(wèn)題的分析和計(jì)算。中問(wèn)題的分析和計(jì)算。 電視演播室鹵鎢燈光源的色溫為電視演播室鹵鎢燈光源的色溫為3200K3200K，該光源有體積

16、小、亮度高、，該光源有體積小、亮度高、壽命長(zhǎng)、色溫穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。壽命長(zhǎng)、色溫穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。4 4光的度量單位光的度量單位 (1)(1)光通量光通量。光通量是按人眼的光感覺(jué)來(lái)度量的輻射功率，用符號(hào)光通量是按人眼的光感覺(jué)來(lái)度量的輻射功率，用符號(hào)表示，表示，其單位名稱為流明其單位名稱為流明( (l lm)m)。 當(dāng)當(dāng) =555nm =555nm的單色光輻的單色光輻射功率為射功率為1W1W時(shí)，產(chǎn)生的光通量為時(shí)，產(chǎn)生的光通量為683 lm683 lm，或稱，或稱1 1光瓦；在其他波長(zhǎng)時(shí)，由于相對(duì)視敏度光瓦；在其他波長(zhǎng)時(shí)，由于相對(duì)視敏度y(y( ) )下降，因此，相同輻射功率所產(chǎn)下降，因此，相同輻射功率所產(chǎn)生

17、的光通量也隨之下降。生的光通量也隨之下降。 40W40W的鎢絲燈泡輸出的光通量為的鎢絲燈泡輸出的光通量為468 lm468 lm，發(fā)光效率為，發(fā)光效率為11.71m/W11.71m/W；40W40W的日光的日光燈可輸出燈可輸出2100lm2100lm的光通量，發(fā)光效率為的光通量，發(fā)光效率為52.51m/W52.51m/W；電視演播室鹵鎢燈的發(fā)光；電視演播室鹵鎢燈的發(fā)光效率可達(dá)效率可達(dá)80801001m/W1001m/W。 （2)2)光照度光照度。光照度是衡量單位面積上光通量大小的量光照度是衡量單位面積上光通量大小的量，用符號(hào)，用符號(hào)E E表示，表示，其單位名稱為勒克斯（其單位名稱為勒克斯（lu

18、xlux，簡(jiǎn)稱勒，簡(jiǎn)稱勒.lx.lx）。）。1 lx1 lx等于等于l lml lm的光通量均勻分布的光通量均勻分布在在1m21m2面積上的光照度。通常情況下，室外晴天光照度約為面積上的光照度。通常情況下，室外晴天光照度約為10 000lx10 000lx，多云約，多云約為為5001x5001x，傍晚約為，傍晚約為501x501x，月光約為，月光約為lOlO-1-11x1x，黃昏約為，黃昏約為1010-2-21x1x，星光約為，星光約為1010-4-4lxlx。 自然條件下的景物照度及監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境照度分別見(jiàn)表自然條件下的景物照度及監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境照度分別見(jiàn)表2-12-1和表和表2-22-2。表

19、表2-2 監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境照度監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境照度（二）人眼的視覺(jué)特性（二）人眼的視覺(jué)特性 人能感覺(jué)到圖像的顏色和亮度是由眼睛的生理結(jié)構(gòu)所決定的。電影和電視人能感覺(jué)到圖像的顏色和亮度是由眼睛的生理結(jié)構(gòu)所決定的。電影和電視都是根據(jù)人眼的視覺(jué)特性發(fā)明的。黑白電視中，不但利用了人眼的視覺(jué)惰性，都是根據(jù)人眼的視覺(jué)特性發(fā)明的。黑白電視中，不但利用了人眼的視覺(jué)惰性，同時(shí)還利用了人眼分辨力的局限性（即當(dāng)相鄰像素靠近到一定程度時(shí)，人眼同時(shí)還利用了人眼分辨力的局限性（即當(dāng)相鄰像素靠近到一定程度時(shí)，人眼無(wú)法分辨，會(huì)產(chǎn)生連續(xù)像素的感覺(jué)）：彩色電視中，除了利用以上特性外，無(wú)法分辨，會(huì)產(chǎn)生連續(xù)像素的感覺(jué)）：彩色電視中，除了

20、利用以上特性外，還利用了人眼的彩色視覺(jué)特性，主要包括視敏特性和彩色視覺(jué)。還利用了人眼的彩色視覺(jué)特性，主要包括視敏特性和彩色視覺(jué)。 電影每秒投射電影每秒投射2424幅靜止畫面，幅靜止畫面，每畫面投射每畫面投射2 2次次，由于人眼的視覺(jué)惰性，由于人眼的視覺(jué)惰性，因此看起來(lái)就同活動(dòng)景象一樣。電視每秒掃描因此看起來(lái)就同活動(dòng)景象一樣。電視每秒掃描5050幅畫面，每幅畫面由幅畫面，每幅畫面由312312根根掃描線組成，由于人眼的視覺(jué)惰性和有限的細(xì)節(jié)分辨能力，因此看起來(lái)就成掃描線組成，由于人眼的視覺(jué)惰性和有限的細(xì)節(jié)分辨能力，因此看起來(lái)就成了整幅的活動(dòng)景象。人眼的視覺(jué)特性是視頻技術(shù)發(fā)展的重要依據(jù)。了整幅的活動(dòng)

21、景象。人眼的視覺(jué)特性是視頻技術(shù)發(fā)展的重要依據(jù)。1視覺(jué)靈敏度視覺(jué)靈敏度 波長(zhǎng)不同的可見(jiàn)光光波，給人的顏色感覺(jué)不同，亮度感覺(jué)也不同。人眼波長(zhǎng)不同的可見(jiàn)光光波，給人的顏色感覺(jué)不同，亮度感覺(jué)也不同。人眼的靈敏度因人而異，同一個(gè)人眼睛的靈敏度也隨年齡和健康狀況有所變化，的靈敏度因人而異，同一個(gè)人眼睛的靈敏度也隨年齡和健康狀況有所變化，所以，實(shí)際中采用統(tǒng)計(jì)方法，用許多正常視力的觀察者來(lái)做實(shí)驗(yàn)，取其平均所以，實(shí)際中采用統(tǒng)計(jì)方法，用許多正常視力的觀察者來(lái)做實(shí)驗(yàn)，取其平均值。值。 經(jīng)過(guò)對(duì)各種類型人的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，國(guó)際照明委員會(huì)( CIE)推薦的標(biāo)準(zhǔn)視敏度曲線圖中曲線V（ ）（也稱相對(duì)視敏函數(shù)曲線）如圖2-12所

22、示。圖中曲線表明，具有相等輻射能量、不同波長(zhǎng)的光作用于人眼時(shí)，引起圖中曲線表明，具有相等輻射能量、不同波長(zhǎng)的光作用于人眼時(shí)，引起的亮度感覺(jué)是不一樣的。由此可以看出，人眼最敏感的光波長(zhǎng)為的亮度感覺(jué)是不一樣的。由此可以看出，人眼最敏感的光波長(zhǎng)為555nm555nm，顏色為是草綠色，這一區(qū)域顏色，人眼看起來(lái)省力，不易疲勞。在顏色為是草綠色，這一區(qū)域顏色，人眼看起來(lái)省力，不易疲勞。在555nm555nm兩側(cè)，隨著波長(zhǎng)的增加或減少，亮度感覺(jué)逐漸降低。在可見(jiàn)光譜范圍之外，兩側(cè)，隨著波長(zhǎng)的增加或減少，亮度感覺(jué)逐漸降低。在可見(jiàn)光譜范圍之外，輻射能量再大，人眼也沒(méi)有亮度感覺(jué)。輻射能量再大，人眼也沒(méi)有亮度感覺(jué)。2

23、 2彩色視覺(jué)彩色視覺(jué) (1)(1)桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞。人眼視網(wǎng)膜上有大量的光敏細(xì)胞，光敏細(xì)。人眼視網(wǎng)膜上有大量的光敏細(xì)胞，光敏細(xì)胞按形狀分為桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞。胞按形狀分為桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞。桿狀細(xì)胞靈敏度很高，但對(duì)彩色不敏桿狀細(xì)胞靈敏度很高，但對(duì)彩色不敏感感，人的夜間視覺(jué)主要靠它起作用，因此，暗處只能看到黑白形象而無(wú)法，人的夜間視覺(jué)主要靠它起作用，因此，暗處只能看到黑白形象而無(wú)法辨別顏色；錐狀細(xì)胞既可辨別光的強(qiáng)弱，又可辨別顏色，白天視覺(jué)主要由辨別顏色；錐狀細(xì)胞既可辨別光的強(qiáng)弱，又可辨別顏色，白天視覺(jué)主要由它來(lái)完成。它來(lái)完成。 (2)(2)紅敏細(xì)胞、綠敏細(xì)胞、藍(lán)敏細(xì)胞。關(guān)于彩

24、色視覺(jué)，科學(xué)家曾做過(guò)紅敏細(xì)胞、綠敏細(xì)胞、藍(lán)敏細(xì)胞。關(guān)于彩色視覺(jué)，科學(xué)家曾做過(guò)大量實(shí)驗(yàn)并提出了視覺(jué)三色原理的假設(shè)，大量實(shí)驗(yàn)并提出了視覺(jué)三色原理的假設(shè)，認(rèn)為錐狀細(xì)胞又可分成三類，分認(rèn)為錐狀細(xì)胞又可分成三類，分別稱為紅敏細(xì)胞、綠敏細(xì)胞、藍(lán)敏細(xì)胞。別稱為紅敏細(xì)胞、綠敏細(xì)胞、藍(lán)敏細(xì)胞。它們各自的相對(duì)視敏函數(shù)曲線分它們各自的相對(duì)視敏函數(shù)曲線分別為圖別為圖2-122-12中的中的V VR R( )( )、V VG G( )( )、V VB B( )( )，其峰值分別在，其峰值分別在580 nm580 nm、540nm540nm、450nm450nm處。圖中處。圖中V VB B( )( )曲線幅度很低，已將其

25、放大了曲線幅度很低，已將其放大了2020倍。三條倍。三條曲線的總和等于相對(duì)視敏函數(shù)曲線曲線的總和等于相對(duì)視敏函數(shù)曲線V( )V( )。 三條曲線是部分交叉重疊的，很多單色光同時(shí)處于兩條曲線之下。例如，三條曲線是部分交叉重疊的，很多單色光同時(shí)處于兩條曲線之下。例如，600nm600nm的單色黃光就處在的單色黃光就處在V VR R( )( )、V VG G( )( )曲線之下，所以，曲線之下，所以，600nm600nm的單色黃的單色黃光既激勵(lì)了紅敏細(xì)胞，又激勵(lì)了綠敏細(xì)胞，可引起混合的感覺(jué)。當(dāng)混合紅綠光既激勵(lì)了紅敏細(xì)胞，又激勵(lì)了綠敏細(xì)胞，可引起混合的感覺(jué)。當(dāng)混合紅綠光同時(shí)作用于視網(wǎng)膜時(shí)，分別使紅敏細(xì)

26、胞、綠敏細(xì)胞同時(shí)受激勵(lì)，只要混合光同時(shí)作用于視網(wǎng)膜時(shí)，分別使紅敏細(xì)胞、綠敏細(xì)胞同時(shí)受激勵(lì)，只要混合光的比例適當(dāng)，所引起的彩色感覺(jué)可以與單色黃光引起的彩色感覺(jué)完全相同。光的比例適當(dāng)，所引起的彩色感覺(jué)可以與單色黃光引起的彩色感覺(jué)完全相同。 不同波長(zhǎng)的光對(duì)三種細(xì)胞的刺激量是不同的，產(chǎn)生的彩色視覺(jué)各異，人眼不同波長(zhǎng)的光對(duì)三種細(xì)胞的刺激量是不同的，產(chǎn)生的彩色視覺(jué)各異，人眼因此能分辨出五光十色的顏色。因此能分辨出五光十色的顏色。 電視技術(shù)利用了這一原理，在圖像重現(xiàn)時(shí)，不是重現(xiàn)原來(lái)景物的光譜分電視技術(shù)利用了這一原理，在圖像重現(xiàn)時(shí)，不是重現(xiàn)原來(lái)景物的光譜分布，而是利用三種相似于紅、綠、藍(lán)錐狀細(xì)胞特性曲線的三種

27、光源進(jìn)行配色，布，而是利用三種相似于紅、綠、藍(lán)錐狀細(xì)胞特性曲線的三種光源進(jìn)行配色，從而在色感上得到了相同的效果。從而在色感上得到了相同的效果。 3 3分辨力分辨力(1)(1)分辨力的定義。分辨力的定義。 分辨力是指人眼在觀看景物時(shí)對(duì)細(xì)節(jié)的分辨能力。分辨力是指人眼在觀看景物時(shí)對(duì)細(xì)節(jié)的分辨能力。對(duì)人眼進(jìn)行分辨力測(cè)試對(duì)人眼進(jìn)行分辨力測(cè)試的方法如圖的方法如圖2-132-13所示，在眼睛的正前方放一塊白色的屏幕，屏幕上面有兩個(gè)所示，在眼睛的正前方放一塊白色的屏幕，屏幕上面有兩個(gè)相距很近的小黑點(diǎn)，逐漸增加畫面與眼睛之間的距離，當(dāng)距離增加到一定長(zhǎng)相距很近的小黑點(diǎn)，逐漸增加畫面與眼睛之間的距離，當(dāng)距離增加到一

28、定長(zhǎng)度時(shí)，人眼就分辨不出有兩個(gè)黑點(diǎn)存在，而感覺(jué)只有一個(gè)黑點(diǎn)。這說(shuō)明眼睛度時(shí)，人眼就分辨不出有兩個(gè)黑點(diǎn)存在，而感覺(jué)只有一個(gè)黑點(diǎn)。這說(shuō)明眼睛分辨景色細(xì)節(jié)的能力有一個(gè)極限值，一般將這種分辨細(xì)節(jié)的能力稱為人眼的分辨景色細(xì)節(jié)的能力有一個(gè)極限值，一般將這種分辨細(xì)節(jié)的能力稱為人眼的分辨力或視覺(jué)銳度。分辨力或視覺(jué)銳度。 圖圖2-132-13人眼進(jìn)行分辨力測(cè)試的方法人眼進(jìn)行分辨力測(cè)試的方法 2)2)分辨力的計(jì)算。眼睛對(duì)被觀察物上相鄰兩點(diǎn)之間能分辨的最小距離分辨力的計(jì)算。眼睛對(duì)被觀察物上相鄰兩點(diǎn)之間能分辨的最小距離所對(duì)應(yīng)的視角口的倒數(shù)稱為人眼的分辨力，即分辨力所對(duì)應(yīng)的視角口的倒數(shù)稱為人眼的分辨力，即分辨力=l/

29、=l/ 如圖如圖2-132-13所示，用所示，用L L表示眼睛與圖像之間的距離，表示眼睛與圖像之間的距離，d d表示能分辨的兩點(diǎn)間的表示能分辨的兩點(diǎn)間的最小距離。最小距離。 (3)(3)人眼分辨力的特性：人眼分辨力的特性： 1) 1)人眼的最小視角取決于相鄰兩個(gè)視敏細(xì)胞之間的距離。對(duì)于視力正常人眼的最小視角取決于相鄰兩個(gè)視敏細(xì)胞之間的距離。對(duì)于視力正常的人，在中等的人，在中等亮度情況下觀看靜止圖像時(shí)，亮度情況下觀看靜止圖像時(shí)，為為111.51.5。 2) 2)分辨力在很大程度上取決于景物細(xì)節(jié)的亮度。亮度很低時(shí)，視力很差，分辨力在很大程度上取決于景物細(xì)節(jié)的亮度。亮度很低時(shí)，視力很差，這是因?yàn)榱炼?/p>

30、低時(shí)錐狀細(xì)胞不起作用；亮度過(guò)高時(shí)，視力不再增加，甚至這是因?yàn)榱炼鹊蜁r(shí)錐狀細(xì)胞不起作用；亮度過(guò)高時(shí)，視力不再增加，甚至由于炫目現(xiàn)象，視力反而有所降低。由于炫目現(xiàn)象，視力反而有所降低。 3) 3)分辨力在很大程度上取決于景物細(xì)節(jié)的對(duì)比度，細(xì)節(jié)對(duì)比度越小，也分辨力在很大程度上取決于景物細(xì)節(jié)的對(duì)比度，細(xì)節(jié)對(duì)比度越小，也越不易分辨，因此會(huì)造成分辨力降低。在觀看運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，分辨力更低。越不易分辨，因此會(huì)造成分辨力降低。在觀看運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，分辨力更低。 4) 4)人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力比對(duì)黑白細(xì)節(jié)的分辨力低。黑白相間的等寬人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力比對(duì)黑白細(xì)節(jié)的分辨力低。黑白相間的等寬條子，相隔一定距離觀看時(shí)，剛

31、能分辨出黑白差別，如用紅綠相間的同等條子，相隔一定距離觀看時(shí)，剛能分辨出黑白差別，如用紅綠相間的同等寬度條子替換它們，則此時(shí)人眼已分辨不出紅綠之間的差別，而是一片黃寬度條子替換它們，則此時(shí)人眼已分辨不出紅綠之間的差別，而是一片黃色。色。 表表2-3 2-3 人眼對(duì)各種顏色細(xì)節(jié)的相對(duì)分辨力人眼對(duì)各種顏色細(xì)節(jié)的相對(duì)分辨力 因?yàn)槿搜蹖?duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力較差，所以在彩色電視系統(tǒng)中因?yàn)槿搜蹖?duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力較差，所以在彩色電視系統(tǒng)中傳送彩色圖像時(shí)，只傳送黑白圖像細(xì)節(jié)，而不傳送彩色細(xì)節(jié)，傳送彩色圖像時(shí)，只傳送黑白圖像細(xì)節(jié)，而不傳送彩色細(xì)節(jié)，這樣做可減少色信號(hào)的帶寬，這就是大面積著色原理的依據(jù)。這樣做可減少色

32、信號(hào)的帶寬，這就是大面積著色原理的依據(jù)。 圖圖2-142-14人眼的視覺(jué)惰性人眼的視覺(jué)惰性(a)(a)作用于人眼的光脈沖亮度：作用于人眼的光脈沖亮度：(b)(b)主觀亮度感覺(jué)主觀亮度感覺(jué) 4 4視覺(jué)惰性視覺(jué)惰性 實(shí)驗(yàn)證明，人眼的主觀亮度感覺(jué)與客觀光的亮度是不同步的。實(shí)驗(yàn)證明，人眼的主觀亮度感覺(jué)與客觀光的亮度是不同步的。 當(dāng)一定強(qiáng)度的光突然作用于視網(wǎng)膜時(shí)，不能在瞬間形成穩(wěn)定當(dāng)一定強(qiáng)度的光突然作用于視網(wǎng)膜時(shí)，不能在瞬間形成穩(wěn)定的主觀亮度感覺(jué)，而是按近似指數(shù)的規(guī)律上升；當(dāng)亮度突然消的主觀亮度感覺(jué)，而是按近似指數(shù)的規(guī)律上升；當(dāng)亮度突然消失后，人眼的亮度感覺(jué)并不立即消失，而是按近似指數(shù)的規(guī)律失后，人眼的

33、亮度感覺(jué)并不立即消失，而是按近似指數(shù)的規(guī)律下降。下降。 (1)(1)視覺(jué)暫留。人眼的亮度感覺(jué)總是滯后于實(shí)際亮度，這一視覺(jué)暫留。人眼的亮度感覺(jué)總是滯后于實(shí)際亮度，這一特性稱為視覺(jué)惰性或視覺(jué)暫留。特性稱為視覺(jué)惰性或視覺(jué)暫留。圖圖2-14 (a)2-14 (a)所示為作用于人眼的光脈沖；圖所示為作用于人眼的光脈沖；圖2-14 (b)2-14 (b)所示為該所示為該光脈沖造成的主觀亮度感覺(jué)，它滯后于實(shí)際的光脈沖。光脈沖光脈沖造成的主觀亮度感覺(jué)，它滯后于實(shí)際的光脈沖。光脈沖消失后，亮度感覺(jué)還要一段時(shí)間才能消失。圖消失后，亮度感覺(jué)還要一段時(shí)間才能消失。圖2-14 (b)2-14 (b)中，中，tltlt2

34、t2即為視覺(jué)暫留時(shí)間。在中等亮度的光刺激下，視力正常即為視覺(jué)暫留時(shí)間。在中等亮度的光刺激下，視力正常的人視覺(jué)暫留時(shí)間約為的人視覺(jué)暫留時(shí)間約為O.lsO.ls。 2)2)臨界閃爍頻率臨界閃爍頻率。人眼受到頻率較低的周期性的光脈沖刺激。人眼受到頻率較低的周期性的光脈沖刺激時(shí)，會(huì)感到一亮一暗的閃爍現(xiàn)象，如果將重復(fù)頻率提高到某個(gè)時(shí)，會(huì)感到一亮一暗的閃爍現(xiàn)象，如果將重復(fù)頻率提高到某個(gè)定值以上，則由于視覺(jué)惰性，眼睛就感覺(jué)不到閃爍了。不引起定值以上，則由于視覺(jué)惰性，眼睛就感覺(jué)不到閃爍了。不引起閃爍感覺(jué)的最低重復(fù)頻率稱為臨界閃爍頻率。閃爍感覺(jué)的最低重復(fù)頻率稱為臨界閃爍頻率。 臨界閃爍頻率與很多因素有關(guān)，其中最

35、重要的是光脈沖亮度，臨界閃爍頻率與很多因素有關(guān)，其中最重要的是光脈沖亮度，隨著光脈沖亮度的提高，臨界閃爍頻率也會(huì)提高。臨界閃爍頻隨著光脈沖亮度的提高，臨界閃爍頻率也會(huì)提高。臨界閃爍頻率還與亮度變化幅度有關(guān)，亮度變化幅度越大，臨界閃爍頻率率還與亮度變化幅度有關(guān)，亮度變化幅度越大，臨界閃爍頻率越高。越高。 人眼的臨界閃爍頻率約為人眼的臨界閃爍頻率約為46Hz46Hz。對(duì)于重復(fù)頻率在臨界閃爍頻對(duì)于重復(fù)頻率在臨界閃爍頻率以上的光脈沖，人眼不再感覺(jué)到閃爍，這時(shí)，主觀感覺(jué)的亮率以上的光脈沖，人眼不再感覺(jué)到閃爍，這時(shí)，主觀感覺(jué)的亮度等于光脈沖亮度的平均值。度等于光脈沖亮度的平均值。（三）色度學(xué)基本概念（三）

36、色度學(xué)基本概念 1 1彩色三要素彩色三要素描述一種色彩需要用亮度、色調(diào)和色飽和度三個(gè)基本參量，描述一種色彩需要用亮度、色調(diào)和色飽和度三個(gè)基本參量，這三個(gè)參量稱為這三個(gè)參量稱為彩色三要素。彩色三要素。 (1) (1)亮度。亮度反映光的明亮程度。發(fā)光物體的彩色光輻射的功率越大，亮亮度。亮度反映光的明亮程度。發(fā)光物體的彩色光輻射的功率越大，亮度越高；反之亮度越低。不發(fā)光物體的亮度取決于它反射光功率的大小。若度越高；反之亮度越低。不發(fā)光物體的亮度取決于它反射光功率的大小。若照射物體的光強(qiáng)度不變，則物體的反射性能越好，物體越明亮；反之越暗。照射物體的光強(qiáng)度不變，則物體的反射性能越好，物體越明亮；反之越暗

37、。對(duì)于一定的物體，照射光越強(qiáng)，物體越明亮；反之越暗。對(duì)于一定的物體，照射光越強(qiáng)，物體越明亮；反之越暗。 (2) (2)色調(diào)。色調(diào)反映彩色的類別，如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等不同顏色調(diào)。色調(diào)反映彩色的類別，如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等不同顏色。發(fā)光物體的色調(diào)由光的波長(zhǎng)決定，不同波長(zhǎng)的光呈現(xiàn)不同的色調(diào)；不發(fā)色。發(fā)光物體的色調(diào)由光的波長(zhǎng)決定，不同波長(zhǎng)的光呈現(xiàn)不同的色調(diào)；不發(fā)光物體的色調(diào)由照明光源和該物體的吸收、反射或透射特性共同決定。光物體的色調(diào)由照明光源和該物體的吸收、反射或透射特性共同決定。 (3)(3)色飽和度。色飽和度反映彩色光的深淺程度。同一色調(diào)的彩色光會(huì)給人色飽和度。色飽和度反映彩色

38、光的深淺程度。同一色調(diào)的彩色光會(huì)給人以深淺不同的感覺(jué)，深紅、粉紅是兩種不同飽和度的紅色，深紅色飽和度高，以深淺不同的感覺(jué)，深紅、粉紅是兩種不同飽和度的紅色，深紅色飽和度高，粉紅色飽和度低。粉紅色飽和度低。 色飽和度與彩色光中的白光比例有關(guān)，白光比例越大，飽和度越低。高飽色飽和度與彩色光中的白光比例有關(guān)，白光比例越大，飽和度越低。高飽和度的彩色光可加白光來(lái)沖淡成低飽和度的彩色光。飽和度最高稱為純色或和度的彩色光可加白光來(lái)沖淡成低飽和度的彩色光。飽和度最高稱為純色或飽和色。飽和色。 譜色光就是純色光，其色飽和度為譜色光就是純色光，其色飽和度為100%100%。色飽和度低于。色飽和度低于100%10

39、0%的彩色稱為非的彩色稱為非飽和色，日常生活中所見(jiàn)到的大多數(shù)彩色均為非飽和色。白光的色飽和度為飽和色，日常生活中所見(jiàn)到的大多數(shù)彩色均為非飽和色。白光的色飽和度為0 0。色飽和度和色調(diào)合稱為色度，它表示彩色的種類和彩色的深淺程度。色飽和度和色調(diào)合稱為色度，它表示彩色的種類和彩色的深淺程度。 + +2 2三基色原理三基色原理 根據(jù)人眼的視覺(jué)特性，在電視機(jī)中重現(xiàn)圖像時(shí)并不要求完全重現(xiàn)原景物反根據(jù)人眼的視覺(jué)特性，在電視機(jī)中重現(xiàn)圖像時(shí)并不要求完全重現(xiàn)原景物反射或透射光的光譜成分，而應(yīng)獲得與原景物相同的彩色感覺(jué)。射或透射光的光譜成分，而應(yīng)獲得與原景物相同的彩色感覺(jué)。 (1) (1)三基色定義。仿效人眼三種

40、錐狀細(xì)胞，可以任選三種基色，這三種基三基色定義。仿效人眼三種錐狀細(xì)胞，可以任選三種基色，這三種基色必須是相互獨(dú)立的，任一種基色都不能由其他兩種基色混合得到，將它們按色必須是相互獨(dú)立的，任一種基色都不能由其他兩種基色混合得到，將它們按不同比例進(jìn)行組合后，即可得到自然界中絕大多數(shù)的彩色。具有這種特性的三不同比例進(jìn)行組合后，即可得到自然界中絕大多數(shù)的彩色。具有這種特性的三種單色光稱為基色光，這三種顏色稱為三基色。種單色光稱為基色光，這三種顏色稱為三基色。 (2) (2)三基色三基色原理。自然界中絕大多數(shù)的彩色可以分解為三基色，三基色按原理。自然界中絕大多數(shù)的彩色可以分解為三基色，三基色按一定比例混合

41、，即可得到自然界中絕大多數(shù)的彩色?；旌仙纳{(diào)和飽和度由一定比例混合，即可得到自然界中絕大多數(shù)的彩色?；旌仙纳{(diào)和飽和度由三基色的混合比例決定，而混合色的亮度等于三種基色的亮度之和。三基色的混合比例決定，而混合色的亮度等于三種基色的亮度之和。 因?yàn)槿搜鄣娜N錐狀細(xì)胞對(duì)紅光、綠光和藍(lán)光最敏感，所以，因?yàn)槿搜鄣娜N錐狀細(xì)胞對(duì)紅光、綠光和藍(lán)光最敏感，所以，在紅色、綠在紅色、綠色和藍(lán)色色和藍(lán)色光譜區(qū)中選擇三個(gè)基色按適當(dāng)比例混色后即可得到較多的彩色。在彩光譜區(qū)中選擇三個(gè)基色按適當(dāng)比例混色后即可得到較多的彩色。在彩色電視中，選用了紅、綠、藍(lán)作為三基色，分別用色電視中，選用了紅、綠、藍(lán)作為三基色，分別用R

42、 R、G G、B B來(lái)表示。國(guó)際照明來(lái)表示。國(guó)際照明委員會(huì)選定：紅基色的波長(zhǎng)為委員會(huì)選定：紅基色的波長(zhǎng)為700nm700nm，綠基色的波長(zhǎng)為，綠基色的波長(zhǎng)為546.1nm546.1nm，藍(lán)基色的波長(zhǎng)，藍(lán)基色的波長(zhǎng)為為435.8nm435.8nm。 (3)三基色原理的應(yīng)用。三基色原理是彩色電視技術(shù)的基礎(chǔ)，攝像機(jī)把圖像分解成三基色信號(hào)，電視機(jī)又用三基色信號(hào)還原出原圖像的色彩。三基色光相混合得到的彩色光的亮度等于三種基色的亮度之和，這種混合色稱為相加混色。 可見(jiàn)，適當(dāng)?shù)母淖內(nèi)獾膹?qiáng)度，即可得到自然界中常見(jiàn)的彩色光?？梢?jiàn)，適當(dāng)?shù)母淖內(nèi)獾膹?qiáng)度，即可得到自然界中常見(jiàn)的彩色光。(2)(2)互補(bǔ)色相加法

43、。當(dāng)兩種顏色混合得到白色時(shí)，這兩種顏色稱為互補(bǔ)色，互補(bǔ)色相加法。當(dāng)兩種顏色混合得到白色時(shí)，這兩種顏色稱為互補(bǔ)色，如：如： 1)1)紅色紅色+ +青色青色= =白色。白色。2)2)綠色十紫色綠色十紫色= =白色。白色。3)3)藍(lán)色十黃色藍(lán)色十黃色= =白色。白色。 可見(jiàn)，紅與青互為補(bǔ)色，綠與紫互為補(bǔ)色，藍(lán)與黃互為補(bǔ)色。彩色可見(jiàn)，紅與青互為補(bǔ)色，綠與紫互為補(bǔ)色，藍(lán)與黃互為補(bǔ)色。彩色電視技術(shù)中，常用以上兩種相加混色法。電視技術(shù)中，常用以上兩種相加混色法。 (3) (3)空間混色法。空間混色法是同時(shí)將三種基色光分別投射到同一表空間混色法?？臻g混色法是同時(shí)將三種基色光分別投射到同一表面上彼此相距很近的三

44、個(gè)點(diǎn)上，由于人眼的分辨力有限，因此能產(chǎn)生三種面上彼此相距很近的三個(gè)點(diǎn)上，由于人眼的分辨力有限，因此能產(chǎn)生三種基色光混合的色彩感覺(jué)?？臻g混色法是同時(shí)制彩色電視的基礎(chǔ)?；饣旌系纳矢杏X(jué)?？臻g混色法是同時(shí)制彩色電視的基礎(chǔ)。 將三束等強(qiáng)度的紅、綠、藍(lán)圓形單色光同時(shí)將三束等強(qiáng)度的紅、綠、藍(lán)圓形單色光同時(shí)投射到白色屏幕上，會(huì)出現(xiàn)三基色的圓圖，其混投射到白色屏幕上，會(huì)出現(xiàn)三基色的圓圖，其混合規(guī)律如圖合規(guī)律如圖2-15所示。所示。3混色法原理混色法原理 (1)相加混色法。理論上，任何顏色都是三種基相加混色法。理論上，任何顏色都是三種基本色的混合，從圖本色的混合，從圖2-15中可以看出：中可以看出： 1)紅

45、色十綠色紅色十綠色=黃色。黃色。 2)綠色十藍(lán)色綠色十藍(lán)色=青色。，青色。， 3)藍(lán)色十紅色藍(lán)色十紅色=紫色。紫色。 4)紅色紅色+綠色綠色+藍(lán)色藍(lán)色=白色。白色。 圖圖2-15相加混色相加混色 (4) (4)時(shí)間混色法。時(shí)間混色法是將三種基色光輪流投射到同一時(shí)間混色法。時(shí)間混色法是將三種基色光輪流投射到同一表面上，只要輪換速度足夠快，加之視覺(jué)惰性，就能得到相加表面上，只要輪換速度足夠快，加之視覺(jué)惰性，就能得到相加混色的效果。時(shí)間混色法是順序制彩色電視的基礎(chǔ)?；焐男Ч?。時(shí)間混色法是順序制彩色電視的基礎(chǔ)。二、電視圖像的傳送二、電視圖像的傳送，（一）電視傳像原理（一）電視傳像原理 電視的傳播是用

46、電信號(hào)傳送活動(dòng)圖像和伴音。傳送伴音要把隨時(shí)間變化電視的傳播是用電信號(hào)傳送活動(dòng)圖像和伴音。傳送伴音要把隨時(shí)間變化的聲能變成電信號(hào)傳送出去，接收機(jī)再把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音；傳送活動(dòng)圖的聲能變成電信號(hào)傳送出去，接收機(jī)再把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音；傳送活動(dòng)圖像要在發(fā)送端把亮度信息從空間、時(shí)間的多維函數(shù)變成時(shí)間的單變量函數(shù)像要在發(fā)送端把亮度信息從空間、時(shí)間的多維函數(shù)變成時(shí)間的單變量函數(shù)電信號(hào)。電信號(hào)。 1 1圖像的分解圖像的分解像素像素 人眼的分辨力是有限的，當(dāng)人眼看圖像上兩個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的視角小于人眼的分辨力是有限的，當(dāng)人眼看圖像上兩個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的視角小于1 1，時(shí)，時(shí)，眼睛已不能將這兩點(diǎn)區(qū)分開(kāi)來(lái)。根據(jù)這一視覺(jué)特性，可以將

47、一幅空間上連眼睛已不能將這兩點(diǎn)區(qū)分開(kāi)來(lái)。根據(jù)這一視覺(jué)特性，可以將一幅空間上連續(xù)的黑白圖像分解成許多小單元，這些小單元面積相等、分布均勻、明暗續(xù)的黑白圖像分解成許多小單元，這些小單元面積相等、分布均勻、明暗程度不同。程度不同。 大量的單元組成了電視圖像，這些單元稱為像素。報(bào)紙上的照片就是這大量的單元組成了電視圖像，這些單元稱為像素。報(bào)紙上的照片就是這樣構(gòu)成的，在近距離仔細(xì)觀察時(shí)，畫面由許多小黑點(diǎn)組成；當(dāng)離開(kāi)一定距樣構(gòu)成的，在近距離仔細(xì)觀察時(shí)，畫面由許多小黑點(diǎn)組成；當(dāng)離開(kāi)一定距離觀看時(shí)，看到的是一幅完整的照片。單位面積上的像素?cái)?shù)越多，圖像越離觀看時(shí)，看到的是一幅完整的照片。單位面積上的像素?cái)?shù)越多，

48、圖像越清晰。一幅黑白平面的圖像，表征它的特征參量是亮度。清晰。一幅黑白平面的圖像，表征它的特征參量是亮度。 這就是說(shuō)，組成黑白畫面的每個(gè)像素，不但有各自確定的幾何位置，這就是說(shuō)，組成黑白畫面的每個(gè)像素，不但有各自確定的幾何位置，而且它們各自還呈現(xiàn)著不同的亮度；又由于電視系統(tǒng)傳送的是活動(dòng)圖像，而且它們各自還呈現(xiàn)著不同的亮度；又由于電視系統(tǒng)傳送的是活動(dòng)圖像，因而每個(gè)在確定位置上的像素，其亮度又隨時(shí)間不斷地變化著。也就是說(shuō)，因而每個(gè)在確定位置上的像素，其亮度又隨時(shí)間不斷地變化著。也就是說(shuō)，像素的亮度又是時(shí)間的函數(shù)?？梢?jiàn)，像素亮度既是空間（二維）函數(shù)，同像素的亮度又是時(shí)間的函數(shù)?？梢?jiàn)，像素亮度既是空間

49、（二維）函數(shù)，同時(shí)又是時(shí)間函數(shù)。時(shí)又是時(shí)間函數(shù)。2 2圖像的傳送圖像的傳送串行傳輸串行傳輸 一幅高質(zhì)量的圖像有幾十萬(wàn)個(gè)像素，而要用幾十萬(wàn)個(gè)傳輸通道來(lái)同時(shí)傳一幅高質(zhì)量的圖像有幾十萬(wàn)個(gè)像素，而要用幾十萬(wàn)個(gè)傳輸通道來(lái)同時(shí)傳送圖像信號(hào)是不可能的。由于人眼存在視覺(jué)惰性，因此可以把圖像上各像送圖像信號(hào)是不可能的。由于人眼存在視覺(jué)惰性，因此可以把圖像上各像素的亮度信號(hào)按從左到右、從上到下的順序一個(gè)一個(gè)地傳送。素的亮度信號(hào)按從左到右、從上到下的順序一個(gè)一個(gè)地傳送。電視系統(tǒng)中電視系統(tǒng)中把構(gòu)成一幅圖像的各像素傳送一遍稱為進(jìn)行了一個(gè)幀處理把構(gòu)成一幅圖像的各像素傳送一遍稱為進(jìn)行了一個(gè)幀處理，或稱為傳送了，或稱為傳送了

50、一幀，每幀圖像由許多像素組成。一幀，每幀圖像由許多像素組成。 理論上講，可同時(shí)把不同位置上具有不同亮度的像素轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信理論上講，可同時(shí)把不同位置上具有不同亮度的像素轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號(hào)，再分別用各個(gè)相應(yīng)信道把這些信號(hào)同時(shí)傳送出去。實(shí)際應(yīng)用中，并行號(hào)，再分別用各個(gè)相應(yīng)信道把這些信號(hào)同時(shí)傳送出去。實(shí)際應(yīng)用中，并行傳輸無(wú)法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)人的視覺(jué)惰性，可把組成一幀圖像的各個(gè)像素的亮度傳輸無(wú)法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)人的視覺(jué)惰性，可把組成一幀圖像的各個(gè)像素的亮度按一定順序一個(gè)一個(gè)地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)并依次傳送出去，而后，接收按一定順序一個(gè)一個(gè)地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)并依次傳送出去，而后，接收端再按同樣順序?qū)⒏鱾€(gè)電信號(hào)在對(duì)

51、應(yīng)位置上轉(zhuǎn)變成具有相應(yīng)亮度的像素。端再按同樣順序?qū)⒏鱾€(gè)電信號(hào)在對(duì)應(yīng)位置上轉(zhuǎn)變成具有相應(yīng)亮度的像素。這種像素的串行傳輸具有兩個(gè)特點(diǎn)：這種像素的串行傳輸具有兩個(gè)特點(diǎn)： (1) (1)要求傳送速度快。只有傳送迅速要求傳送速度快。只有傳送迅速快快，傳送時(shí)間小于視覺(jué)暫，傳送時(shí)間小于視覺(jué)暫留時(shí)間，重現(xiàn)圖像才會(huì)給人以連續(xù)無(wú)跳動(dòng)的感覺(jué)。留時(shí)間，重現(xiàn)圖像才會(huì)給人以連續(xù)無(wú)跳動(dòng)的感覺(jué)。 (2) (2)傳送要準(zhǔn)確。每個(gè)像素一定要在輪到它傳送時(shí)才被轉(zhuǎn)換、傳送要準(zhǔn)確。每個(gè)像素一定要在輪到它傳送時(shí)才被轉(zhuǎn)換、傳送，并被接收方接收，且收、發(fā)雙方每個(gè)像素被轉(zhuǎn)換、還原的傳送，并被接收方接收，且收、發(fā)雙方每個(gè)像素被轉(zhuǎn)換、還原的幾何位

52、置要一一對(duì)應(yīng)，即收發(fā)雙方應(yīng)同步工作。同步在電視系統(tǒng)幾何位置要一一對(duì)應(yīng)，即收發(fā)雙方應(yīng)同步工作。同步在電視系統(tǒng)中十分重要。中十分重要。 3 3圖像的轉(zhuǎn)換圖像的轉(zhuǎn)換電子掃描電子掃描 將組成一幀圖像的像素按順序轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過(guò)程（或逆過(guò)程）將組成一幀圖像的像素按順序轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過(guò)程（或逆過(guò)程）稱為掃描。稱為掃描。掃描的過(guò)程和讀書時(shí)視線從左到右、自上而下依次進(jìn)掃描的過(guò)程和讀書時(shí)視線從左到右、自上而下依次進(jìn)行的過(guò)程類似。從左至右的掃描稱為行掃描；自上而下的掃描稱行的過(guò)程類似。從左至右的掃描稱為行掃描；自上而下的掃描稱為幀（或場(chǎng)）掃描。電視系統(tǒng)中，掃描多是由電子槍進(jìn)行的，通為幀（或場(chǎng)）掃描。電視系統(tǒng)中，掃

53、描多是由電子槍進(jìn)行的，通常稱其為電子掃描。常稱其為電子掃描。 通過(guò)電子掃描與光電轉(zhuǎn)換，就可以把反映一幅圖像亮度的空間通過(guò)電子掃描與光電轉(zhuǎn)換，就可以把反映一幅圖像亮度的空間與時(shí)間的函數(shù)轉(zhuǎn)換為只隨時(shí)間變化的單值函數(shù)（電信號(hào)），從而與時(shí)間的函數(shù)轉(zhuǎn)換為只隨時(shí)間變化的單值函數(shù)（電信號(hào)），從而實(shí)現(xiàn)平面圖像的順序傳送。實(shí)現(xiàn)平面圖像的順序傳送。 電視接收機(jī)按發(fā)送端的順序依次將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)亮度的像電視接收機(jī)按發(fā)送端的順序依次將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)亮度的像素，只要在視覺(jué)暫留的素，只要在視覺(jué)暫留的O.lsO.ls時(shí)間里完成一幅圖像所有像素的電光時(shí)間里完成一幅圖像所有像素的電光轉(zhuǎn)換，人眼感覺(jué)到的就將是一幅完整的圖像。

54、轉(zhuǎn)換，人眼感覺(jué)到的就將是一幅完整的圖像。利用視覺(jué)惰性，同樣可以把連續(xù)動(dòng)作分解為一連串稍有差異的利用視覺(jué)惰性，同樣可以把連續(xù)動(dòng)作分解為一連串稍有差異的靜止圖像。電影就是通過(guò)每秒放映靜止圖像。電影就是通過(guò)每秒放映2424幅稍有差異的靜止畫面來(lái)得幅稍有差異的靜止畫面來(lái)得到活動(dòng)圖像的，電視則是采用每秒傳送到活動(dòng)圖像的，電視則是采用每秒傳送2525幅稍有差異的電視畫面幅稍有差異的電視畫面來(lái)得到連續(xù)動(dòng)作的效果的。來(lái)得到連續(xù)動(dòng)作的效果的。 因此，利用人眼的視覺(jué)惰性和有限分辨力，活動(dòng)圖像可分解因此，利用人眼的視覺(jué)惰性和有限分辨力，活動(dòng)圖像可分解為一連串的靜止圖像，靜止圖像又可分解為像素，只要在為一連串的靜止圖

55、像，靜止圖像又可分解為像素，只要在1/25s1/25s的時(shí)間里，發(fā)送端依次對(duì)一幅圖像所有像素的亮度信息進(jìn)行光電的時(shí)間里，發(fā)送端依次對(duì)一幅圖像所有像素的亮度信息進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，接收端再依次重現(xiàn)相應(yīng)亮度的像素，就可以完成活動(dòng)圖像轉(zhuǎn)換，接收端再依次重現(xiàn)相應(yīng)亮度的像素，就可以完成活動(dòng)圖像的傳輸。這種將圖像分解成像素后順序傳送的方法叫做順序傳送的傳輸。這種將圖像分解成像素后順序傳送的方法叫做順序傳送原理。原理。 （二）電視掃描原理（二）電視掃描原理 在電視發(fā)送端用攝像器件實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，在接收端用顯像管在電視發(fā)送端用攝像器件實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，在接收端用顯像管實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換，就可將現(xiàn)實(shí)景物顯示在監(jiān)視器上。實(shí)現(xiàn)這兩種

56、轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換，就可將現(xiàn)實(shí)景物顯示在監(jiān)視器上。實(shí)現(xiàn)這兩種轉(zhuǎn)換的器件分別稱為攝像管和顯像管。換的器件分別稱為攝像管和顯像管。 1 1攝像管與光電轉(zhuǎn)換攝像管與光電轉(zhuǎn)換 光電導(dǎo)攝像管是一種電真空器件，它主要由鏡頭、光電靶、光電導(dǎo)攝像管是一種電真空器件，它主要由鏡頭、光電靶、電子槍、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈組成，如圖電子槍、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈組成，如圖2-162-16與圖與圖2-172-17所示所示。圖圖2-162-16光電導(dǎo)攝像管絲光電導(dǎo)攝像管絲 圖圖2-172-17光電轉(zhuǎn)換原理示意圖光電轉(zhuǎn)換原理示意圖 光電靶由光敏半導(dǎo)體材料構(gòu)成，具有受光作用之后電阻率變小的性能光電靶由光敏半導(dǎo)體材料構(gòu)成，具有受光作用之

57、后電阻率變小的性能，靶面上的光圖像使靶面各單元受光照的強(qiáng)度不同，因而其各單元的電阻率靶面上的光圖像使靶面各單元受光照的強(qiáng)度不同，因而其各單元的電阻率不同，與較亮像素對(duì)應(yīng)的靶單元阻值較小，與較暗像素對(duì)應(yīng)的靶單元阻值不同，與較亮像素對(duì)應(yīng)的靶單元阻值較小，與較暗像素對(duì)應(yīng)的靶單元阻值較大。這樣，一幅圖像上各像素的不同亮度就表現(xiàn)為靶面上各單元的不同較大。這樣，一幅圖像上各像素的不同亮度就表現(xiàn)為靶面上各單元的不同電阻值。電阻值。 從攝像管陰極發(fā)射出來(lái)的電子束，在電子槍的電場(chǎng)及偏轉(zhuǎn)線圈的磁場(chǎng)力從攝像管陰極發(fā)射出來(lái)的電子束，在電子槍的電場(chǎng)及偏轉(zhuǎn)線圈的磁場(chǎng)力作用下，高速、順序地掃過(guò)靶面各單元。當(dāng)電子束接觸到靶面

58、某單元時(shí)，作用下，高速、順序地掃過(guò)靶面各單元。當(dāng)電子束接觸到靶面某單元時(shí)，就使陰極、信號(hào)板（靶）、負(fù)載、電源構(gòu)成一個(gè)回路，因此在負(fù)載就使陰極、信號(hào)板（靶）、負(fù)載、電源構(gòu)成一個(gè)回路，因此在負(fù)載RLRL中就中就有電流流過(guò)，其電流大小取決子光電靶在該單元的電阻值大小。光照強(qiáng)處，有電流流過(guò)，其電流大小取決子光電靶在該單元的電阻值大小。光照強(qiáng)處，對(duì)應(yīng)阻值較小，流過(guò)負(fù)載的電流就較大，因而對(duì)應(yīng)阻值較小，流過(guò)負(fù)載的電流就較大，因而RLRL兩端產(chǎn)生的壓降也就較大，兩端產(chǎn)生的壓降也就較大，輸出信號(hào)的電位也就越低。輸出信號(hào)的電位也就越低。 2 2顯像管與電光轉(zhuǎn)換顯像管與電光轉(zhuǎn)換 顯像管是在接收端重現(xiàn)圖像的電真空器件

59、，它主要由電子槍、熒光顯像管是在接收端重現(xiàn)圖像的電真空器件，它主要由電子槍、熒光屏、偏轉(zhuǎn)線圈等組成，如圖屏、偏轉(zhuǎn)線圈等組成，如圖2-182-18與圖與圖2-192-19所示。所示。 由陰極發(fā)射出的電子束，在偏轉(zhuǎn)線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)力作用下，按從左到由陰極發(fā)射出的電子束，在偏轉(zhuǎn)線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)力作用下，按從左到右、從上到下的順序依次轟擊熒光屏。屏面上涂有熒光粉，在電子束的右、從上到下的順序依次轟擊熒光屏。屏面上涂有熒光粉，在電子束的轟擊下熒光粉發(fā)光，其發(fā)光亮度正比于電子束攜帶的能量。轟擊下熒光粉發(fā)光，其發(fā)光亮度正比于電子束攜帶的能量。 若將攝像端送來(lái)的信號(hào)加到顯像管電子槍的陰極與柵極之間，就可若將攝

60、像端送來(lái)的信號(hào)加到顯像管電子槍的陰極與柵極之間，就可以控制電子束攜帶的能量，使熒光屏的發(fā)光強(qiáng)度受圖像信號(hào)的控制。設(shè)以控制電子束攜帶的能量，使熒光屏的發(fā)光強(qiáng)度受圖像信號(hào)的控制。設(shè)顯像管的電一光轉(zhuǎn)換是線性的（實(shí)際為非線性的），那么，屏幕上重現(xiàn)顯像管的電一光轉(zhuǎn)換是線性的（實(shí)際為非線性的），那么，屏幕上重現(xiàn)的圖像，其各像素的亮度都正比于所攝圖像相應(yīng)各像素的亮度，屏幕上的圖像，其各像素的亮度都正比于所攝圖像相應(yīng)各像素的亮度，屏幕上便重現(xiàn)了發(fā)送端的原圖像。便重現(xiàn)了發(fā)送端的原圖像。 需要說(shuō)明的是，對(duì)于攝像管來(lái)說(shuō)，光電轉(zhuǎn)換特性可近似認(rèn)為是線性需要說(shuō)明的是，對(duì)于攝像管來(lái)說(shuō)，光電轉(zhuǎn)換特性可近似認(rèn)為是線性的，而顯像