電視基礎(chǔ)知識(shí)第一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一11.3彩色的基本概念

1.3.1彩色和光密不可分

1.3.2視覺特性

1.3.3彩色三要素和三基色原理

1.3.4計(jì)色制和色度圖

1.3.5彩色圖象的攝取與重現(xiàn)

1.3.6系統(tǒng)分解力與圖像清晰度第二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一2

1.1電子掃描

傳輸語音信號(hào)的無線電廣播,主要包括發(fā)射與接收兩大部分。在發(fā)端主要完成將語音變?yōu)殡娦盘?hào)(稱音頻信號(hào)),并經(jīng)放大、調(diào)制,然后由天線以高頻電磁波形式發(fā)射出去。收端則正好相反,將收到的高頻電磁波經(jīng)高放、解調(diào)、音頻放大,最后送揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。圖1―1給出了無線電語音廣播原理圖。第三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一3圖1―1無線電語音廣播原理圖

第四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一4電視廣播有開路與閉路之分。開路系統(tǒng)即無線電視廣播系統(tǒng),其原理與語音廣播類似,但無論是發(fā)端還是收端,都遠(yuǎn)比語音廣播復(fù)雜。閉路電視系統(tǒng)所不同的只是傳送電視信號(hào)由同軸電纜或光纖完成而已。第五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一5圖1―2無線電視廣播系統(tǒng)原理方框圖攝像管完成光電轉(zhuǎn)換，將圖像信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)經(jīng)過放大等一系列加工處理。產(chǎn)生視頻信號(hào)，并將其調(diào)制在圖像載頻上。形成高頻圖像信號(hào)掃描電路控制電子束按一定時(shí)間和位置順序完成對(duì)一幅圖像的每個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換將音頻信號(hào)處理后，調(diào)制到伴音載頻上，形成高頻伴音信號(hào)將高頻伴音信號(hào)和高頻視頻信號(hào)合成后一同發(fā)射出去。將接收到的信號(hào)放大處理，分離伴音和視頻信號(hào)；同步信號(hào)提取等。色度、亮度信號(hào)分離，解碼，放大等。產(chǎn)生同步掃描控制信號(hào)，保證圖像正確重現(xiàn)。通過電光轉(zhuǎn)換，完成圖像重現(xiàn)。音頻信號(hào)解調(diào)、放大等。第六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一6

1.1.1像素的概念1.像素的概念像素：組成一個(gè)畫面的細(xì)小單元稱為像素，像素是空間也是時(shí)間的函數(shù)。像素的傳送具有以下兩個(gè)特點(diǎn):第一是要求傳送速度快（傳送時(shí)間小于視覺暫留特性，約50~200mS）。第二是傳送要準(zhǔn)確，表現(xiàn)在位置和時(shí)間上都要準(zhǔn)確。

2.幀的概念一幅圖象的所有像素的總和叫一幀。把一幅圖象的所有像素都正確的傳送一遍叫幀處理。在電視系統(tǒng)中，傳送速度為25幀/秒。第七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一7圖1―3順序傳送像素示意圖

3.電子掃描的概念

將一幀中所有的像素，按順序轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（或逆過程）稱為掃描。從左到右稱為行掃描從上到下稱為場掃描（幀掃描）第八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一81.1.2光電與電光變換電視圖像的傳送,在發(fā)端是基于光電轉(zhuǎn)換器件,在收端是基于電光轉(zhuǎn)換器件。實(shí)現(xiàn)這兩種轉(zhuǎn)換的器件分別稱為攝像管和顯像管。

1.攝像管與光電轉(zhuǎn)換圖1―4為光電導(dǎo)攝像管,屬電真空器件。它主要由鏡頭、光電靶、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈組成。

光電靶是由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的，它的電阻率隨照射到上面的光強(qiáng)增大而減小，當(dāng)電子束按一定順序和時(shí)間掃描到每個(gè)象素時(shí)，就能獲得一副圖象的電信號(hào)。圖象亮度越高，輸出電壓越小。圖1―5是光電轉(zhuǎn)換原理示意圖第九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一9圖1―4光電導(dǎo)攝像管第十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一10圖1―5光電轉(zhuǎn)換原理示意圖

2.顯像管與電光轉(zhuǎn)換如圖1―6所示,在接收端重現(xiàn)圖像的是顯像管。顯像管也是電真空器件,主要由電子槍、熒光屏、偏轉(zhuǎn)線圈等組成。第十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一11這里需要說明的是:對(duì)于攝像管來說,光電轉(zhuǎn)換特性可近似認(rèn)為是線性的;而顯像管電光轉(zhuǎn)換特性則是非線性的。顯像管的顯示亮度(以Bd表示),與其柵、陰極間電壓(以u(píng)gk表示)的γ次方成正比例,即:(1―1)

圖1―6顯像管第十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一12

如果圖像信號(hào)由發(fā)送端傳到接收端的傳輸過程中未產(chǎn)生非線性失真,考慮到顯像管電光轉(zhuǎn)換的非線性,為保持重現(xiàn)圖像與原景像亮度成正比,則需在攝像端預(yù)先將圖像信號(hào)電壓開γ次方,即：(1―2)

(1―3)

式中,u0代表攝像電壓,B0為攝像亮度,K0為比例常數(shù)。經(jīng)預(yù)失真校正(常稱為γ校正),重現(xiàn)亮度Bd則為第十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一13

1.1.3電子掃描

1.逐行掃描

(1)電子束偏轉(zhuǎn)的基本原理。在電視系統(tǒng)中,攝像管和顯像管的外面都裝有偏轉(zhuǎn)線圈,當(dāng)線圈中分別流過如圖1―7所示的行、場鋸齒波掃描電流時(shí)就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的垂直方向與水平方向的偏轉(zhuǎn)磁場,在這兩個(gè)磁場的共同作用下,使電子束作水平與垂直方向的掃描運(yùn)動(dòng)。由于在圖1―7所示的鋸齒波電流作用下,電子束產(chǎn)生自左向右、自上而下,一行緊挨一行的運(yùn)動(dòng),因而稱其為逐行掃描。圖1―8是在掃描電流作用下的光柵形狀第十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一14

圖1―7逐行掃描電流波形(a)行掃描電流波形;(b)場掃描電流波形

第十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一15

圖1―8光柵形狀(a)只有行掃描;(b)只有場掃描;(c)行、場掃描同時(shí)存在第十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一16

圖1―9偏轉(zhuǎn)線圈結(jié)構(gòu)示意圖(a)行偏轉(zhuǎn)線圈;(b)場偏轉(zhuǎn)線圈第十七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一17

(2)掃描電流的非線性對(duì)顯示圖像的影響。由于掃描電流的非線性，會(huì)帶來掃描速度隨時(shí)間變化，因此會(huì)使恢復(fù)圖象失真。如果是掃描電流幅度發(fā)生變化，也會(huì)使圖象失真。

圖1―10掃描電流與重現(xiàn)圖像的關(guān)系(a)線性掃描,圖像無失真;(b)行掃描非線性,產(chǎn)生左伸、右縮的非線性失真;(c)場掃描非線性,產(chǎn)生上拉、下壓的非線性失真第十八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一18圖1―11掃描電流幅度不足時(shí)產(chǎn)生的失真(a)行掃描幅度小;(b)場掃描幅度小第十九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一19

2.隔行掃描

在逐行掃描時(shí)，場頻等于幀頻，要使圖象無閃爍感，每秒必須傳送46.8場以上的圖象。我國規(guī)定場頻為50Hz，每幀為625行。理論分析得出，此時(shí)的電視圖象信號(hào)帶寬約為11MHz，這樣會(huì)使設(shè)備復(fù)雜、頻段利用率低、具有帶寬和清晰度之間的矛盾。所謂隔行掃描,就是在每幀掃描行數(shù)仍為625行不變的情況下,將每幀圖像分為兩場來傳送,這兩場分別稱為奇場和偶場。奇數(shù)場傳送1,3,5,…奇數(shù)行;偶數(shù)場傳送2,4,6,…偶數(shù)行。這樣，場頻仍為50Hz,幀頻為25Hz，但帶寬降低了一倍，為5.5MHz.第二十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一20

圖1―12隔行掃描光柵及電流波形(a)每幀光柵;(b)行掃描電流波形;(c)場掃描電流波形

第二十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一21

第一場(奇場),從左上角開始按1—1′,3—3′,…順序掃描,直到最下面的中點(diǎn)a為止,共計(jì)5.5行,完成了第一場正程掃描。第二場(偶場),掃描從a′點(diǎn)開始,先完成第一場掃描留下的半行a′—11′行的掃描,接著完成2—2′,4—4′,…等偶數(shù)行的掃描。注意：●為了實(shí)現(xiàn)奇場和偶場的光柵嵌套，每幀總行數(shù)必為奇數(shù)。●當(dāng)圖象中如果有一行亮線時(shí)，會(huì)會(huì)出現(xiàn)行間閃爍。●可能存在并行現(xiàn)象，使清晰度減低。●當(dāng)圖象上有水平運(yùn)動(dòng)的物體速度很大時(shí)，由于相鄰行具有時(shí)

間差，因此會(huì)出現(xiàn)垂直邊沿的鋸齒化現(xiàn)象。第二十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一22逐行掃描和隔行掃描對(duì)比：fv/Tvfz/TzfH/TH行數(shù)/幀行數(shù)/場視頻帶寬逐行掃描50Hz/20mS50Hz/20mS31250Hz/32μS62562511MHz隔行掃描50Hz/20mS25Hz/40mS15625Hz/64μS625312.55.5MHz第二十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一231.2黑白全電視信號(hào)

1.2.1主體信號(hào)——圖像信號(hào)

1.圖像信號(hào)及其特征圖像信號(hào)是由攝像管將明暗不同的景像轉(zhuǎn)變而得的電信號(hào)。由圖1―13可見,圖像信號(hào)具有如下特征:(1)含直流,即圖像信號(hào)具有平均直流成分,其數(shù)值確定了圖像信號(hào)的背景亮度。

(2)對(duì)于一般活動(dòng)圖像,相鄰兩行或相鄰兩幀信號(hào)間具有較強(qiáng)的相關(guān)性,差別很小，可近似為周期信號(hào)。第二十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一24

圖1―13圖像信號(hào)(a)正極性亮度遞減信號(hào);(b)負(fù)極性亮度遞減信號(hào);(c)一般的負(fù)極性圖像信號(hào)

第二十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一252.圖像信號(hào)的基本參量

亮度、對(duì)比度和灰度是電視圖像轉(zhuǎn)換中三個(gè)十分重要的參量。圖像質(zhì)量的好壞,可由它們給予完整的描述。（1）所謂亮度,通常是指單位面積的光通量。它由圖象信號(hào)的直流分量來確定。亮度常以B表示,光通量的單位是燭光(cd),亮度的單位是尼特(nit)或熙提(sb),它們之間的關(guān)系是:第二十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一26

（2）對(duì)比度是客觀景物最大亮度Bmax與最小亮度Bmin之比。當(dāng)以K表示對(duì)比度時(shí),有：(1―4)

（3）灰度表示亮度級(jí)差和亮度層次。它反映所能重現(xiàn)圖象的明、暗程度。第二十七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一27

1.2.2輔助信號(hào)

1.復(fù)合同步信號(hào)電視系統(tǒng)中,收、發(fā)掃描必須嚴(yán)格同步,即收、發(fā)掃描對(duì)應(yīng)的行、場起始和終止位置必須嚴(yán)格一致,否則就會(huì)出現(xiàn)畫面失真或不穩(wěn)定現(xiàn)象。圖1―14(a)為發(fā)端圖像,圖(b)為相位不同步的情況。圖1―14相位不同步產(chǎn)生的失真(a)發(fā)端圖像;(b)收端失真圖像第二十八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一28因此為了收發(fā)同步，發(fā)送端每掃完一行后在行逆程期間期內(nèi)加入一個(gè)寬度為4.7μS的行同步脈沖,如圖1―15(a)；每掃一場后在在場逆程期間期內(nèi)加入一個(gè)寬度為160μS的場同步脈沖。接收端分離出這些同步信號(hào)，去控制掃描電流的周期和相位。通常將行、場同步信號(hào)合稱為復(fù)合同步信號(hào)。圖-15(a)行同步和復(fù)合同步信號(hào)①行同步信號(hào)；②復(fù)合同步信號(hào)①②場同步寬度160μS行消隱寬度行同步寬度第二十九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一292.復(fù)合消隱信號(hào)在行、場掃描的逆程期間，在攝像管和顯像管中分別加入一個(gè)能使掃描電子束截止的行消隱脈沖與場消隱脈沖，其電平應(yīng)為黑色電平。二者合成為復(fù)合消隱信號(hào)，目的是清除回掃線。如圖1―15(b)圖-15(b)復(fù)合消隱信號(hào)①奇數(shù)場；②偶數(shù)場①②第三十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一30

圖1―15(c)復(fù)合同步與復(fù)合消隱信號(hào)疊加波形圖1―15(c)是復(fù)合同步與復(fù)合消隱信號(hào)疊加后的波形第三十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一31

圖1―16同步分離原理框圖及波形(a)分離電路原理圖;(b)各點(diǎn)波形槽脈沖3.槽脈沖和均衡脈沖圖1―15(a)告訴我們,行同步脈沖與場同步脈沖具有相同的幅度,不同的寬度,因而分離行、場同步脈沖的方法一般是借助于寬度分離電路——微分與積分電路的組合,如圖1―16所示第三十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一32從圖1-15可以看出，在場同步期間行同步信號(hào)中斷，這樣容易造成每場的開始幾行不同步。因此要在場同步期間，加入槽脈沖，以保證脈沖的連續(xù)性。如圖1-17(a)所示。由于隔行掃描時(shí)奇數(shù)場行同步脈沖與偶數(shù)場行同步脈沖的相位相差半個(gè)行周期，所以在用積分電路分離場同步信號(hào)時(shí)，造成積分器上的電壓不同，使得如果在一個(gè)固定的電平上產(chǎn)生場同步的話，必然帶來兩場同步時(shí)間上的差異，如圖1-17(b)所示。為了解決這個(gè)問題，在場同步信號(hào)前后的個(gè)2.5個(gè)行周期內(nèi)，將行同步信號(hào)周期提高一倍，而脈沖寬度減少為原來的一半。這些脈沖叫前均衡脈沖和后均衡脈沖，周期為TH/2,寬度為2.35μS.但槽脈沖的寬度仍為4.7μS.如圖1-17(c)所示.第三十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一33圖1―17復(fù)合同步脈沖及積分結(jié)果(a)復(fù)合同步信號(hào);(b)積分輸出波形;第三十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一34圖1―17復(fù)合同步脈沖及積分結(jié)果(c)加有均衡脈沖的復(fù)合同步信號(hào);(d)加有均衡脈沖后的積分器輸出波形第三十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一35

1.2.3黑白全電視信號(hào)

1.全電視信號(hào)波形

將以上介紹的圖像信號(hào)、復(fù)合同步、復(fù)合消隱、槽脈沖和均衡脈沖等疊加,即構(gòu)成黑白全電視信號(hào),通常也稱其為視頻信號(hào),其波形如圖1―18所示。各脈沖的寬度和電平為：●行消隱：12μS●場消隱:25TH+12μS=25x64+12=1612μS●行同步：4.7μS●場同步：2.5TH=2.5x64=160μS●槽脈沖：4.7μS●均衡脈沖：2.35μS●同步信號(hào)電平為100%電平，黑電平和消隱電平為75%，白色電平為10%~12%，圖象信號(hào)電平在黑白電平之間。第三十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一36圖1―18黑白全電視信號(hào)(a)奇數(shù)場信號(hào),(b)偶數(shù)場信號(hào)第三十七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一372.全電視信號(hào)的頻譜全電視信號(hào)的頻譜,應(yīng)是它所包含的主體信號(hào)(圖像信號(hào))與輔助信號(hào)的頻譜之和。圖1―19圖像信號(hào)的頻譜

第三十八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一38

歸納起來,圖像信號(hào)的頻譜具有如下特征:

(1)以行頻及其諧波為中心,組成梳齒狀的離散頻譜。(2)隨著行頻諧波次數(shù)的增高,譜線幅度逐漸減小。(3)實(shí)踐證明,無論是靜止或活動(dòng)圖像,圍繞行譜線分布的場頻諧波次數(shù)不大于20(即圖1―19中m≤20)。按m=20計(jì)算,各譜線群所占頻譜寬度僅為2m×fv=2×20×50=2kHz,相鄰兩主譜線間距為15.625kHz,可見各群譜線間存在著很大的空隙。(4)由于輔助信號(hào)為周期性矩形脈沖，頻譜與脈沖寬度τ有關(guān)。而且大部分能量集中在f=3/τ以內(nèi)，如圖1-20

。比如對(duì)于行脈沖來說，fmax≈3/τ=638KHz。因此結(jié)論出：全電視信號(hào)具有在0~6MHz范圍內(nèi)離散分布的束狀離散頻譜結(jié)構(gòu)。如圖1-19。第三十九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一39圖1―20各輔助脈沖信號(hào)的頻譜

第四十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一40圖1―21全電視信號(hào)頻譜示意圖第四十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一411.3彩色的基本概念

1.3.1彩色和光密不可分圖1―22電磁波波譜及可見光光譜1.可見光的特性光學(xué)理論告訴我們,光是一種以電磁波形式存在的物質(zhì),人眼可以看見的光叫可見光,它是波長范圍為380nm到780nm之間的電磁波,如圖1―22所示。第四十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一42

從電視角度看,可見光有如下特性:(1)可見光的波長范圍有限,它只占整個(gè)電磁波波譜中極小的一部分。

(2)不同波長的光呈現(xiàn)出的顏色各不相同,隨著波長由長到短,呈現(xiàn)的顏色依次為:紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫,見圖1―22。(3)只含有單一波長的光稱為單色光;包含有兩種或兩種以上波長的光稱為復(fù)合光,復(fù)合光作用于人眼,呈現(xiàn)混合色。(4)太陽發(fā)出的白光中包含了所有的可見光,若把太陽輻射的一束光投射到棱鏡上,太陽光會(huì)經(jīng)過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,如圖1―23所示。第四十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一43圖1―23太陽光的棱鏡分解第四十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一442.物體的顏色人們看到的顏色有兩種來源。一種是發(fā)光體所發(fā)出光的顏色，另一種是物體反射或透射的顏色，物體所呈現(xiàn)的顏色與照射它的光源有關(guān)。3.色溫和標(biāo)準(zhǔn)光源

(1)色溫的概念色溫是以絕對(duì)黑體的加熱溫度來定義的。按國際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定，各標(biāo)準(zhǔn)白光源的特點(diǎn)如下:A光源:相當(dāng)于2800K鎢絲燈所發(fā)的光。

B光源:相當(dāng)于中午直射的太陽光。

C光源:相當(dāng)于白天的自然光。

D光源:相當(dāng)于白天平均照明光。

E光源:是一種理想的等能量的白光源。第四十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一45圖1―24標(biāo)準(zhǔn)白光源的光譜A光源:相當(dāng)于2800K鎢絲燈所發(fā)的光。色溫2854KB光源:相當(dāng)于中午直射的太陽光。色溫4800K

C光源:相當(dāng)于白天的自然光。色溫6800K，是NTSC制標(biāo)準(zhǔn)白光源。

D光源:相當(dāng)于白天平均照明光。色溫6500K，PAL制電視標(biāo)準(zhǔn)白光源

E光源:是一種理想的等能量的白光源。色溫5500K第四十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一461.3.2視覺特性在電視系統(tǒng)中，主要利用了人眼視覺的某些特性，如視覺惰性、分辨能力、視敏特性和彩色視覺。

1.相對(duì)視敏曲線物質(zhì)有選擇地吸收、反射或透射不同波長的光,是物體固有的物理特性,它決定了該物體呈現(xiàn)的顏色;而人們感覺到光的亮度和光的顏色卻是人的眼睛的生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所造成的。同等波長但強(qiáng)度不一樣，或強(qiáng)度一樣但波長不同（E光源），人們感覺到的亮度是不一樣的。圖1-25是人眼對(duì)E光源的相對(duì)視敏曲線。

第四十七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一47圖1―25相對(duì)視敏曲線第四十八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一482.人眼的亮度感覺亮度感覺,即包括人眼所能感覺到的最大亮度與最小亮度的差別及在不同環(huán)境亮度下對(duì)同一亮度所產(chǎn)生的主觀亮度感覺。

(1)人眼可以感覺到的亮度范圍（百分之幾nit~幾百萬nit）雖然相當(dāng)寬,但當(dāng)眼睛適應(yīng)于某一平均亮度后,能分辨的亮度范圍就比以主觀感覺“亮”與“暗”為界的范圍縮小了。

(2)在不同的環(huán)境亮度下,同樣的亮度,給人的主觀亮度感覺卻完全不同。

(3)當(dāng)人眼適應(yīng)于不同的平均亮度后,可分辨的亮度范圍也不相同。

因此得出：電視景象重現(xiàn)無需等于實(shí)際景象的亮度，只要保持重現(xiàn)圖象的對(duì)比度即可有逼真的圖象。第四十九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一49

3.人的彩色感覺人眼視網(wǎng)膜存在大量形狀為桿狀和錐狀的光敏細(xì)胞。桿狀細(xì)胞：靈敏度極高，低照度時(shí)明暗辨別能力很強(qiáng)，但對(duì)彩色不敏感。錐狀細(xì)胞可辨別明暗和色彩，分為三類,分別稱為紅敏、綠敏和藍(lán)敏。如果某束光線只能引起某一種光敏細(xì)胞興奮,而另外兩種光敏細(xì)胞僅受到很微弱刺激,我們感覺到的便是某一種色光。如果三種細(xì)胞受光刺激程度不同，就會(huì)感覺到各種不同的顏色。這就是彩色電視系統(tǒng)攝取和還原彩色的基礎(chǔ)。第五十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一501.3.3彩色三要素和三基色原理

1.彩色三要素對(duì)于彩色光通常可由亮度、色調(diào)和色飽和度三個(gè)物理量來描述,這三個(gè)量常被稱為彩色三要素。亮度：彩色光作用于人眼引起明暗程度的感覺，用Y表示。色調(diào)：指彩色光的顏色類別。飽和度：指顏色的深淺程度，即顏色的濃度。可在某種色調(diào)的光中加入白光來改變飽和度。色調(diào)和飽和度合稱為色度第五十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一512.三基色

紅色(Red)、綠色(Green)和藍(lán)色(Blue)稱為三基色。三基色原理：

(1)三基色必須是相互獨(dú)立的,即其中任一種基色都不能由另外兩種基色混合而產(chǎn)生。

(2)自然界中的大多數(shù)顏色,都可以用三基色按一定比例混合得到。

(3)三個(gè)基色的混合比例,決定了混合色的色調(diào)和飽和度。

(4)混合色的亮度等于構(gòu)成該混合色的各個(gè)基色的亮度之和。第五十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一523.混色方法

圖1―26相加混色圓圖

如圖1―26所示。由圖可見:紅光+綠光=黃光紅光+藍(lán)光=紫光(品光)綠光+藍(lán)光=青光(1―5)紅光+綠光+藍(lán)光=白光第五十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一53

實(shí)現(xiàn)混色還有如下幾種方法:(1)空間混色法。利用人對(duì)細(xì)節(jié)分辨差的特點(diǎn)，將三種基色光點(diǎn)充分靠近，而產(chǎn)生視覺混合后的顏色。

(2)時(shí)間混色法。利用人的視覺特性，順序地讓三種基色光出現(xiàn)在同一表面的同一處，當(dāng)時(shí)間足夠短時(shí)，靠視覺特性感覺出混合顏色。

(3)生理混色法。當(dāng)人的兩只眼睛分別觀看不同顏色的同一彩色景象時(shí)，在大腦中產(chǎn)生相加混色。

第五十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一54圖1―27色度三角形4.色度三角形三基色混合所產(chǎn)生的各種顏色,可以由色度三角形予以說明,如圖1―27所示。第五十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一551.3.4計(jì)色制及色度圖給定一種顏色，通過實(shí)驗(yàn)可以確定配出這種顏色的三基色的混合比例。這種量度系統(tǒng)稱為計(jì)色制。各種計(jì)色制對(duì)應(yīng)的彩色光色度平面圖稱為色度圖。

1.配色實(shí)驗(yàn)配色實(shí)驗(yàn)可通過比色來進(jìn)行,其示意圖如圖1―28所示。圖1―28配色實(shí)驗(yàn)示意圖

第五十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一56調(diào)節(jié)三基色光的強(qiáng)度，直到混合后的彩色與待配色完全一樣。從基色調(diào)節(jié)裝置上分別讀出各個(gè)基色的數(shù)量,由此可寫出配色方程式為：F=R(R)+G(G)+B(B)(1―6)F代表彩色量，R、G、B代表三基色調(diào)節(jié)器系數(shù)，(R)、(G)、(B)代表三基色單位量，其中紅波長為700nm，綠波長為546.1nm，藍(lán)波長為435.8nm，1(R)=1lm,1(G)=4.5907lm,1(B)=0.060lm。對(duì)于等能白光,R=G=B=1,即：FE白=1(R)+1(G)+1(B)(1―7)其光通量為：｜FE白｜=1×1+1×4.5907+1×0.0601=5.6508lm(1―8)第五十七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一57

2.計(jì)色制及色度圖

(1)RGB計(jì)色制及其色度圖

以(R)、(G)、(B)為單位量,用配色方程進(jìn)行彩色量度和計(jì)算的系統(tǒng)稱為RGB計(jì)色制。實(shí)際中,彩色的質(zhì)的區(qū)別決定于色調(diào)和飽和度,即色度。色度與三基色系數(shù)的比例有關(guān)。為此,引入三基色相對(duì)系數(shù)r、g、b。令m=R+G+B,m稱為色模，則r、g、b分別為：(1―9)因?yàn)镽、G、B三個(gè)色系數(shù)的比例關(guān)系與r、g、b的比例關(guān)系相同,所以它們都可以表示同一彩色的色度,且：(1―10)

第五十八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一58

由于r、g、b三者之和為1,所以只要知道其中兩個(gè)的值,就可由式(1―10)確定第三個(gè)的值。因此,只要選兩個(gè)三基色相對(duì)系數(shù),就可用二維坐標(biāo)表示各種彩色光的色度。RGB色度圖就是在r—g直角坐標(biāo)系數(shù)中表示各種彩色光色度的平面圖,如圖1―29所示。譜色軌跡第五十九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一59

(2)XYZ計(jì)色制及其色度圖

XYZ計(jì)色制所選取的三基色單位量分別為(X)、(Y)、(Z)，它們不代表實(shí)際的彩色，也不能通過物理混色而得到，只能計(jì)算得出。計(jì)算三基色具有如下特點(diǎn):①可根據(jù)F=X(X)+Y(Y)+Z(Z)方程式配出實(shí)際顏色,且三個(gè)色系數(shù)X、Y、Z均不為負(fù)。②規(guī)定系數(shù)Y在數(shù)值上等于彩色光的全部亮度,合成光的色度仍由X、Y、Z三個(gè)系數(shù)的比值決定。③當(dāng)X=Y=Z時(shí),仍代表E白。據(jù)以上各點(diǎn),可求出兩種計(jì)色制三基色單位量及三基色系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(X)=0.4185(R)-0.0912(G)+0.0009(B)(Y)=-0.1578(R)+0.2524(G)+0.0025(B)(Z)=-0.0828(R)+0.0157(G)+0.1786(B(1―11)第六十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一60

X=2.7690R+1.7518G+1.1300BY=1.0000R+4.5907G+0.0601BZ=0.0000R+0.0565G+5.5943B

(1―12)類似地,這里也引入三基色相對(duì)色系數(shù)x、y、z。設(shè)X+Y+Z=m,則x,y,z分別為:雖然x+y+z=1,同樣x,y,z中只有兩個(gè)量是獨(dú)立的,故可在x-y平面直角坐標(biāo)系中描繪出圖1―30所示的XYZ色度圖,亦稱CIE色度圖。(1―13)

第六十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一61圖1―30XYZ色度圖

該色度圖具有如下特點(diǎn):①舌形曲線全部位于第一象限,所有的單色光都位于舌形曲線上,舌形曲線稱為譜色軌跡,它們的飽和度均為100%,曲線旁注有單色光波長值。②舌形曲線上任一點(diǎn)與E白點(diǎn)的連線稱為等色調(diào)線。③不在同一等色調(diào)線上的任意兩點(diǎn),表示了兩種不同的顏色,由這兩種顏色組成的全部混合色都處在這兩點(diǎn)的連線上。④飽和度相同的彩色所對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)的連線稱為等飽和度線,見圖中所注。⑤在譜色曲線內(nèi)任取三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彩色作基色(例如,圖中R1、G1、B1),則由此三基色混合而成的所有彩色都包含在以這三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形內(nèi)第六十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一62

3.亮度方程在XYZ計(jì)色制中,只有Y代表亮度,故可方便地給出彩色亮度與三基色的關(guān)系式,由式(1―12)可知,Y=1.0000R+4.5907G+0.0601B(1―14)

以C白光為標(biāo)準(zhǔn)白光源的NTSC制彩電制式,其亮度方程為：

YN=0.229RN+0.587GN+0.114BN(1―15)

以D65光為標(biāo)準(zhǔn)白光源的PAL制彩電制式,其亮度方程式為：

YP=0.222RP+0.707GP+0.071BP(1―16)

為了書寫方便,一般應(yīng)用中,略去顯像三基色系數(shù)下標(biāo),并被近似地寫為：

Y=0.3R+0.59G+0.11B(1―17)第六十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一63

1.3.5彩色圖像的攝取與重現(xiàn)

1.彩色圖像的攝取由三基色原理知,要實(shí)現(xiàn)彩色電視發(fā)送,較實(shí)用的方法就是首先要將一幅彩色圖像分解為紅、綠、藍(lán)三幅基色圖像,以獲得三基色信號(hào)電壓R、G、B(系ER、EG、EB的簡化寫法)。三種基色光,分別由三個(gè)黑白攝像管進(jìn)行光—電變換,攝像管本身并無辨色能力,它只能辨別亮度,色度則由三者的比例關(guān)系決定。第六十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一64圖1―31彩色畫面的分解第六十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一65

圖1―32基色圖像及基色信號(hào)

(a)被攝彩條圖像;(b)紅基色圖像;(b′)紅基色電信號(hào);(c)綠基色圖像;(c′)綠基色電信號(hào);(d)藍(lán)基色圖像;(d′)藍(lán)基色電信號(hào)第六十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期一66

2.彩色圖像的重現(xiàn)彩色顯像管與黑白顯像管不同,黑白顯像管所作用的圖像信號(hào)只有亮度信號(hào),亮度信號(hào)控制電子束的強(qiáng)弱,在熒光屏上激發(fā)出不同的亮光,因而形成黑白圖像。彩色顯像管與黑白顯像管的最大區(qū)別在于它有三個(gè)電子束,分別對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán),且彩色熒光粉不是平涂在熒光屏上,而是按紅、綠、藍(lán)各一點(diǎn)組成的三色熒光點(diǎn)為一組,以品字形排列布滿全屏,熒光屏的后面設(shè)置有蔭罩板。圖1―33(a)、(b)分別給出彩色顯像管及蔭罩板作用簡圖。第六十七頁，共七十七頁，編輯于2