第一章視覺特性與計色制

電視是提供給人眼的視覺感觀的，在討論電視信號之前對光、色彩、人眼的視覺特性等進行討論。《視頻技術基礎》第一章1.1光學基礎

1.1.1可見光譜:光是一種電磁波

電磁輻射的波長范圍很寬，按波長從長到短的順序排列，依次是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和宇宙射線等。

《視頻技術基礎》第一章《視頻技術基礎》第一章

波長在380～780nm范圍內(nèi)的電磁波能夠使人眼產(chǎn)生顏色感覺，稱為可見光。

單色光：單一波長的光，具有一種確定的顏色。波長700nm的光為紅光；波長546nm的光為綠光；波長436nm的光為藍光；

復合光：兩種以上波長的光混合成的混合色光。太陽光包含全部可見光譜，給人以白色感覺。

《視頻技術基礎》第一章4×10－75×10－76×10－77×10－7《視頻技術基礎》第一章1．1．2光源1，物體的顏色物體分為發(fā)光體和不發(fā)光體。

發(fā)光體的顏色由它本身發(fā)出的光譜（波長）所確定，如白熾燈發(fā)黃光和熒光燈發(fā)白光，各自有其特定的光譜色。

不發(fā)光體的顏色與照射光的光譜和不發(fā)光體對照射光的反射、透射特性有關。《視頻技術基礎》第一章2，光源

輻射功率波譜或稱光譜分布——相對輻射功率隨不同波長的分布，如圖所示太陽的輻射功率譜。圖1－1太陽的輻射功率波譜《視頻技術基礎》第一章絕對黑體與色溫

絕對黑體——全輻射體，是指不反射，不透射，完全吸收入射輻射的物體。光源的色溫——光源的可見光譜與某溫度的絕對黑體輻射的可見光譜相同時，絕對黑體的溫度稱為該光源的色溫，單位以絕對溫度開氏度（K）表示。

色溫與光源的實際溫度無關。《視頻技術基礎》第一章3，標準光源

在電視節(jié)目攝制時，比較講究色溫，它關系到色彩的還原性。A光源色溫為2854K的白光，光譜偏紅，相當于充氣鎢絲燈所產(chǎn)生的光。(4)D65光源色溫為6504K的白光，相當于白天的平均光照（熒光燈），它是PAL制彩色電視的白光標準光源。《視頻技術基礎》第一章1．1．3人眼的光學特性與視覺光譜光效率

曲線人眼的構造視神經(jīng)《視頻技術基礎》第一章視覺光譜光效率V（λ）曲線(視覺靈敏度)

人眼對光的敏感程度即亮度感覺，不僅與光的輻射功率有關，而且與光的波長λ有關。

人眼最敏感的光波長為555nm，顏色是草綠色，人眼看起來省力，不易疲勞。《視頻技術基礎》第一章1．1．4光度學中的基本參量1.發(fā)光強度是光源在給定方向上的輻射強度。用符號Iv表示。其單位名稱為cd.坎德拉。2．光通量光通量是按人眼光感覺來度量光的輻射功率。用符號φ表示。其單位名稱為流明(lm)。

40W的鎢絲燈泡輸出的光通量為468lm40W的日光燈可以輸出2100lm的光通量《視頻技術基礎》第一章

國際通用的光通量的單位是流明。1瓦輻射功率的555毫微米波長的單色光（綠）所產(chǎn)生的光通量為683流明。那么，

1光瓦＝683流明

1流明＝光瓦《視頻技術基礎》第一章3.照度Ev

光照度Ev——表示被照明的物體表面單位面積上所接收光通量。單位勒(克斯),符號為lx。

1勒(克斯)等于1流明的光通量均勻分布在1平方米面積上的光照度。1lm/m2=1lx

《視頻技術基礎》第一章

亮度是指發(fā)光面在指定方向的發(fā)光強度與發(fā)光面在垂直于所取方向的平面上的投影之比。

4.亮度Lv

AO若Iv＝1cd，dS=1m2，則亮度的單位是1cd/m2（1尼特）。《視頻技術基礎》第一章

實驗表明，人眼覺察亮度變化的能力是有限的，而且對不同亮度L能覺察的最小亮度變化也不同。△Lm是人眼剛好能區(qū)分中央小塊和背景時二者的亮度差別，稱為可見度閾值，或亮度辨別閾值。L1.2人眼視覺的基本特性

1．2．1人眼的亮度感覺特性

2．人眼覺察亮度變化的能力與亮度感覺《視頻技術基礎》第一章

人眼的亮度感覺差別決定于相對亮度變化，亮度感覺S與亮度L的對數(shù)成線性關系，即

亮度增加到10倍，亮度感覺才增加1倍。這一規(guī)律稱為韋勃－費赫涅爾定律（Weber-FechnerLaw）。《視頻技術基礎》第一章

最大亮度Lmax與最小亮度Lmin之比

人眼的明暗感覺是相對的，并不由絕對亮度來決定。重現(xiàn)的圖像亮度無需與景物的實際亮度相等，只需保持二者的對比度C不變，在屏幕前人眼就可以獲得與景物相同的主觀亮度感覺。對比度C《視頻技術基礎》第一章1．2．2人眼的分辨率

人眼的分辨力——人眼對景物細節(jié)的分辨能力。眼睛分辨景色細節(jié)的能力有一個極限值，我們將這種分辨細節(jié)的能力稱為人眼的分分辨力。人眼進行分辨力測試的方法

《視頻技術基礎》第一章

分辨力（視覺銳度）等于1/它的量綱是1/分。人眼在日間視覺下，視敏角大約為～左右。。《視頻技術基礎》第一章1.2.3視覺的時間響應特性1.視覺暫留與閃爍實驗證明，當一定強度的光突然作用于人眼時，不能在瞬間形成穩(wěn)定的主觀亮度感覺，而有一個短暫的過渡過程。《視頻技術基礎》第一章視覺暫留

如果作用于人眼的光突然消失后，則主觀亮度感覺并不立即消失，而是按近似指數(shù)規(guī)律下降。人眼的主觀亮度感覺總是在時間上滯后于實際亮度的改變，這一特性稱為視覺惰性或視覺暫留。實際亮度亮度感覺L0mLmt《視頻技術基礎》第一章

人眼在周期性光脈沖的刺激下，當頻率選擇不當（偏低）時，人眼會產(chǎn)生一明一暗的感覺——閃爍。

臨界閃爍頻率——不產(chǎn)生閃爍的最低重復頻率。

fc≈45.8Hz。《視頻技術基礎》第一章1．3彩色視覺與三基色原理

1．3．1彩色視覺1）同譜異色:同一彩色刺激，或者同一光輻射，會引起不同的彩色感覺；2）異譜同色:不同彩色刺激，或者不同光輻射，會引起相同的彩色感覺；電視和彩色電視中就是根據(jù)或利用了人眼的這些視覺特性而設計的《視頻技術基礎》第一章1．3．2描述彩色的三個基本參量

描述彩色視覺采用三個基本參量——亮度、色調(diào)、色飽和度——彩色的三種特性。

亮度——光作用于人眼所產(chǎn)生的明暗程度的感覺（與光通量有關）。

彩色光輻射的功率越大，亮度越高。不發(fā)光物體的亮度取決于它反射光功率的大小。若照射物體的光強度不變，物體的反射性能越好，物體越明亮，反之越暗。《視頻技術基礎》第一章

色調(diào)——顏色的類別

發(fā)光物體的色調(diào)由光的波長決定，不同波長的光呈現(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。

《視頻技術基礎》第一章色飽和度——彩色的深淺程度飽和度與彩色光中的白光比例有關，白光比例越大，飽和度越低；白光比例越少，飽和度越高。

完全不含白光的彩色飽和度最高稱為純色或飽和色。譜色光就是純色光，其飽和度為100%。

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。

《視頻技術基礎》第一章人眼有三種感色細胞：紅敏細胞，綠敏細胞，蘭敏細胞。某種彩色光作用于人眼時，三種感色細胞吸收不同的光通量：ΦR,ΦG,ΦB人眼對該彩色光的感覺為：

亮度感覺由總的光通量ΦR

＋ΦG

＋ΦB決定；

色度感覺由三者比例決定。

《視頻技術基礎》第一章1.3.3人眼的彩色分辨力

1．人眼對彩色細節(jié)的分辨力

人眼對彩色細節(jié)的分辨能力較差，對黑白細節(jié)的分辨力較強。人眼對不同色調(diào)細節(jié)的分辨力也不相同。即在同樣的照度條件下，能分清綠色細節(jié)時，對紅、蘭細節(jié)就往往分不清

。

《視頻技術基礎》第一章思考題：1、視頻技術有哪些主要應用方式？2、在紅光照射下，白紙、紅紙、綠紙各呈什么顏色？帶上綠色眼鏡呢？3、電視畫面換幅頻率過低或過高會造成什么影響？《視頻技術基礎》第一章1．3．4三基色原理與相加混色1.三基色原理自然界中，絕大多數(shù)的彩色都可以由三種基色按不同的比例相加混合得到。三種基色彼此獨立，其中一種基色不能用其它兩種基色混合得到。

《視頻技術基礎》第一章2.相加混色：在彩色電視中，選用了紅、綠、藍作為三基色，分別用R、G、B來表示。混合色的色調(diào)和飽和度由三基色的混合比例決定，混合色的亮度等于三種基色亮度之和。三基色原理是彩色電視技術的基礎，攝像機把圖像分解成三基色信號，電視機又用三基色信號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亮度之和，這種混合稱為相加混色。《視頻技術基礎》第一章紅黃白綠品青藍相加混色

混色規(guī)律：紅＋綠＝黃紅＋蘭＝紫綠＋蘭＝青

紅＋綠＋蘭＝白《視頻技術基礎》第一章當兩種顏色混合得到白色時，這兩種顏色稱為互補色。紅與青互為補色，綠與紫互為補色，藍與黃互為補色。

紅色+青色=白色

綠色+紫色=白色

藍色+黃色=白色《視頻技術基礎》第一章3.混色方法1．時間混色法：三種基色交替出現(xiàn)；2．空間混色法：三種基色同時出現(xiàn)；3．生理混色法：兩只眼睛分別觀看不同色彩；4．全反射法：三種基色同時投射在一塊反射面上；《視頻技術基礎》第一章1．4RGB計色制與色度圖

所謂計色制，就是如何用基色來描述（表示）彩色。解析表示——配色方程圖解表示——色度圖《視頻技術基礎》第一章1.配色實驗：選定三種基色：波長700nm——紅光波長546.1nm——綠光波長435.8nm——藍光1.4.1

配色實驗與配色方程《視頻技術基礎》第一章光量調(diào)節(jié)三基色光源RGB待配彩色視場?配色實驗原理圖

采用實驗的方法進行測定，配標準白光，三基色光的光通量比例為《視頻技術基礎》第一章2.配色方程：

1個紅基色單位：1[R]—光通量為1lm的紅光1個綠基色單