1、第一章 視覺特性與三基色原理 要點分析 波長分別為400nm,550nm，590nm，670nm及700nm的五種單色光，每種光通量均為100lm，計算合成光的光通量及輻射功率。解：合成光的光通量為五種單色光光通量的和，即=5100lm=500lm查表得： V(400)= V(550)= V(590)= V(670)= V(700)=由 可得e(400)=100/（）=366(W)e(550)=100/（）=(W)e(590)=100/（）=(W)e(670)=100/（）=(W) e(700)=100/（）=(W)因此：e=e(400)+ e(550)+ e(590)+ e(670)+ e(

2、700) =合成光的輻射功率為瓦。1.2 光通量相同的光源，其輻射功率波譜是否相同在同一照明環境中亮度感覺與色度感覺是否相同在不同的照明環境中又如何為什么答：由于光通量是按人眼光感覺來度量的輻射功率，它與光譜光視效率V()有關。對各單色光來說，當其輻射功率相同時，=555nm的單色光所產生的光通量最大。在其它波長時，由于光譜光效率V()下降，相同輻射功率所產生的光通量均隨之下降，因此，光通量相同的各種單色光源，其輻射功率波譜并不相同。 對復合光來說，如果光源的輻射功率波譜為e()，則總的光通量應為各波長成分的光通量之總和，即 ，因此，光通量相同的各種光源，其輻射功率波譜并不一定相同。 由此可知

3、，光通量相同的光源，由于其輻射功率波譜并不一定相同，因此在同一照明環境中亮度感覺雖然相同的，但色度感覺并不一定相同。在不同的照明環境中，由于眼睛的適應性，亮度感覺與色度感覺均不一定相同。 描述彩色光的三個基本參量是什么各是什么含義 答：描述彩色光采用的三個基本參量為：亮度、色調和飽和度。這三個量在視覺中組成一個統一的總效果，并嚴格地描述了彩色光。亮度是光作用于人眼時所引起的明亮程度的感覺。色調反映了顏色的類別。飽和度是指彩色光所呈現彩色的深淺程度。色調與飽和度又合稱為色度，它既說明彩色光的顏色類別，又說明顏色的深淺程度。1.6 如果有黃，品，青三組濾色片和三臺白光源投影儀，畫出簡單示意圖，說明

4、如何用他們完成相減混色和相加混色實驗相減混色與相加混色的區別是什么 答：由于黃，品，青三組濾色片的功能是分別允許通過的色光為：紅和綠、紅和藍、綠和藍。如果依次把2種濾色片疊加放置于白光源投影儀的透光圓孔處，如：紅和綠疊加、紅和藍疊加、綠和藍疊加，則可在其投影的白色屏幕上看到紅、綠、藍三種光像，既實現了相減混色。如果把紅和綠疊加、紅和藍疊加、綠和藍疊加的濾色片分別放置在三臺白光源投影儀前的透光圓孔處，則三臺投影儀投影到白色屏幕上的光像分別為：紅、綠、藍。移動光像在屏幕上的位置，使其分別疊加則可實現相加混色實驗。由此可見，相加混色法是將三種基色光按不同比例相加而獲得不同的彩色光，相減混色獲得不同的

5、彩色光的方法是利用吸色性質來實現的。相加混色的基色光是紅、綠、藍，相減混色的基色光是黃、品、青。簡單的示意圖如下。 對于不透明體，透明物體和發光光源，人的眼睛是如何感覺他們的顏色的 答：不透明物體的色調決定于物體在光照射下所反射的光譜成分。不同波長的反射光使物體呈現不同的色調。例如，某物體在日光下呈現綠色，這就是說該物體受白光照射后，只將綠色光分量反射出來，并被人眼所感覺，而其余成分都被物體吸收了。對于透光物體（例如玻璃），其色調由透射光的波長所決定。例如紅玻璃被白光照射后，吸收了白光中大部分光譜成分，而只透射過紅光分量，于是人眼感覺到這塊玻璃是紅色的。發光光源的顏色取決于光源的光譜功率分布。

6、應當指出，不同波長的單色光會引起不同的彩色感覺，但相同的彩色感覺卻可以來源于不同的光譜成分組合。根據三基色原理，由適當比例的紅光和綠光混合，可以產生與黃單色光相同的彩色視覺效果等。1.9 已知兩種色光F和F的配色方程為 F=1R+1G+1B, F=5R+5G+2B 計算合成色光F的色度坐標r、g、b。并在麥克斯韋三角形中標出F, F和F的坐標位置。 解：F1+2=（1+5）R+（1+5）G+（1+2）B=6 R+6G+3B 因此，r=2/5 g=2/5 b=1/5 r1=1/3 g1=1/3 b1=1/3 r2=5/12 g2=5/12 b2=1/6 可在麥克斯韋三角形中標出F, F和F的坐標

7、位置如下：1. 10 物理三基色F=1R+1G+1B，計算三基色F=1X+1Y+1Z，顯像三基色F=1R+1G+1B,說明三個配色方程的物理意義及其區別。 答：物理三基色F=1R+1G+1B 配色方程中，三基色是選取水銀光譜中波長為700nm的紅光為紅基色光；波長為 的綠光為綠基色光；波長為的藍光為藍基色光。這三種基色是自然界中存在著的，稱為物理三基色。配色方程中表示的三基色各一個單位混合配出的白光是E白。計算三基色F=1X+1Y+1Z 配色方程中，三基色并不代表實際的彩色，選用的目的是為了克服RGB 色度系統的缺點，計算三基色應滿足：（1）當用它們配出實際彩色時，三個色系數X 、Y 、Z 均

8、為正值；（2）為了便于計算，使合成彩色光的亮度僅由YY一項確定，另兩個基色不構成混合色光的亮度，但合成色光的色度仍然由X、Y、Z的比值確定；（3）當XYZ 時，仍代表等能白光E白。顯像三基色F=1R+1G+1B 配色方程中，三基色是選取紅、綠、藍三種熒光粉所發出的非譜色光。NTSC制中，顯像三基色各一個單位時相混配出1lm的C白，而PAL制中，顯像三基色各一個單位時相混配出1lm的D65。1. 11 顯像三基色亮度方程的導出與什么因素有關物理含義是什么 答：顯像三基色亮度方程的導出與所選用的顯像三基色熒光粉的色度坐標及由規定顯像三基色各一個單位配出白光的色度坐標兩項參數有關。其物理含義是：當送

9、到顯像管的三路電壓相等時，紅、綠、藍三種熒光粉所發出的亮度之比應當符合亮度方程中系數的比例關系，此時熒光屏上才呈現為所選標準白光。1. 12 色域圖與等色差閾圖的區別是什么在彩色電視技術中有什么用途 答：色度圖中，舌形曲線內部各點對應復合光，不同坐標處顏色的不同，將曲線所包圍的面積大致分成顏色相同的若干小區，這種表明彩色分布的圖形稱為色域圖。利用色域圖可以大致確定某種顏色在色度圖上的色度坐標。人眼分辨顏色變化的能力是有限的，而且隨著顏色種類及其變化趨勢的不同而有所不同。這表現在在色度圖的不同位置，沿不同方向的顏色變更，人眼的分辨能力是不同的。因而圖中代表一級剛辨差的兩點間的長度也各不相同。根據

10、對整個彩色范圍所做的試驗，繪出了具有相同級數剛辨差的一些橢圓曲線，即每一橢圓邊界上各點與其內部所標圓點之間，顏色差別的程度是相同的。這些橢圓區域就稱為等色差域。通過橢圓的不同大小與取向反映人眼對各種顏色改變的不同分辨能力。例如，人眼對藍色區域顏色的變化相當敏感，而對紅色區域顏色向綠色方向的變化要比向藍色方向的變化更靈敏些。在彩色電視技術中利用等色差域圖可以確定重現色度失真的容限以及估計對信道的要求。1. 13 NTSC制熒光粉紅基色Re的坐標為：x=，y=。試求它在RGB色度坐標中的坐標r，g，b。解：在XYZ色度系統和RGB色度系統中三刺激值轉換關系如下： r= g= 1. 14 用物理三基

11、色混配彩色光，其中紅基色光20lm，綠基色光55lm，藍基色光12lm，求合成彩色光在RGB與XYZ坐標制中的坐標數值。 解： 在RGB色度系統中，三個基色單位R、G、B的光通量之比為1：， 設紅基色光20lm為R=1則： G=55/20/=， B=12/20/= 由此求出在RGB色度系統中的色度坐標值為 在XYZ色度系統和RGB色度系統中光譜三刺激值轉換關系如下：上式也同樣適用于兩種色度系統中的色度坐標的轉換關系，由此可得 x= + y= z= 1. 15 在NTSC制接收機熒光屏上發出的光瓦的飽和黃光。試寫出該黃色光的顏色方程，并計算出在色度圖上的x，y坐標數值。解：解法一利用麥克斯韋計色

12、三角形，光瓦的飽和黃光在顯像三基色系統中可表示為; F黃=mRe+mGe據亮度公式Y=+ 得 += 求得 m=將m值代入F黃的表達式得該色光的顏色方程為： F黃= Re+ Ge據 將R= G= 的值代入，即可求得： X= Y= Z= 進而求得 x=, y=, z= 計算熒光屏所顯示的100cd/m飽和青光在PAL制重現三角形中的色度坐標，寫出其表達式。解：飽和青光的表達式為：F青=mGe+mBe = m Ge+m´ Be 根據亮度方程 將Y=100和三刺激值表達式代入 100= + m 求得 m´=1. 17 解釋下列名詞：（1）光譜光視效率。（2）色溫。（3）相關色溫。（

13、4）對比度。（5）E光源。（6）三基色原理。（7）相加混色。（8）相減混色。(9)三刺激值。（10）光譜三刺激值。（11）色度坐標（12）譜色。（13）非譜色。（14）實色。（15）虛色。（16）剛辯差。（17）混色曲線。答：光譜光視效率：為了表達人眼對不同波長光的敏感程度，把任意波長光的光譜光視效能K()與波長為555nm的光具有的最大光譜光視效能Km之比稱為光譜光視效率，并用函數V()表示。色溫：當完全輻射體在某一特定絕對溫度下，其顏色與某一光源的顏色相同時的，則完全輻射體的這一特定溫度就定義為該光源的色溫。色溫的單位是開爾文（K）。相關色溫：有些光源的光只與某一溫度下完全輻射體的光近似，

14、而不能精確等效。這時，把輻射光的特性與光源最相近的完全輻射體溫度稱為該光源的相關色溫對比度：通常把景物和圖像中最大亮度Lmax與最小亮度Lmin 的比值C稱為對比度，C=Lmax/Lmin。對比度是描述景物和圖像特征的重要參數之一。E光源：它是在色度學中采用的一種假想的等能白光。當可見光譜范圍內的所有波長的光都具有相等輻射功率時的光源就稱其為E白，它與色溫為5500K白光相近。它可簡化了色度學中的計算。三基色原理：自然界中所有彩色的視覺效果都能由三種基本彩色光混合得到，如果適當選擇三種相互獨立的基色，將它們按不同比例進行合成，就可形成各種不同的彩色視覺。合成彩色的亮度由三個基色的亮度之和決定，而色度（即色調與飽和度）則由三個基色分量的比例決定。這就是三基色原理。相加混色：將三種基色光按不同比例相加而獲得不同彩色光的方法稱為相加混色法，相減混色：相減混色是利用顏料、染料的吸色性質來實現的。如果將其三基色按不同比例混合，則能分別吸收各自的補色光，從而在白光照射下呈現出各種不同的彩色。三刺激值：顏色方程中的三個系數值稱為三刺激值。其比例關系決定了所配彩色光的色度，而其數值決定了光通量。光譜三刺激值：混配出單位輻射功率、波長為的單色光所需要的三刺激值稱為光譜三刺激值。色度坐標：當規定所用三基色單位總量為l 時，為配出某給定