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1、航天学院电子系,1,第一章 彩色电视基本原理,本章要点,可见光谱和物体的颜色 三基色原理和彩色三要素 人眼对亮度和色度的视觉特性，以及亮度方程 电视信号的形成及黑白电视图像信号的主要参数 伴音信号、亮度信号、色差信号在高频调制方式上区别和原因 电视发射机的组成及各部分作用 三大模拟彩色电视制式的区别,1.1 彩色与视觉特性,1.1.1 可见光的特性 1可见光谱 波长在380780nm范围内的电磁波能够引起人眼的视觉反映，称为可见光。,(1) 波长到色感的唯一对应关系 波长为400nm的光紫色 波长为700nm的光红色。 波长由780nm向380nm变化时，依次呈现红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种
2、色带 (2)色感对光谱的对应关系不是唯一的 用波长为540nm的绿光和700nm的红光按一定比例混合，同时作用于人眼，可以得到580nm的黄光色感。人眼是不能分辨单色黄光和由红、绿两光混合所得复合黄光的差别的。这种由不同光谱混合出相同色光的现象叫同色异谱。,2物体的颜色 (1)发光体的颜色决定它所发出的光谱 (2)不发光物体呈现的颜色决定反射光的颜色 红花能反射太阳光中的红色光而吸收其它颜色的光，因而呈红色 绿叶能反射绿色的光而吸收其它颜色的光，因而呈绿色； 白云能反射全部太阳光，因而呈白色； 黑炭能吸收全部太阳光，因而呈黑色。 如果照射物体的不是太阳光，则物体的颜色就要变样。例如在太阳光下呈
3、绿色的树叶，拿到红光下观察，就变成了黑色。这是因为红光源中没有绿色成分，树叶吸收了全部红光，因而呈黑色。,3标准光源-色温 定义:光波在不同的长度下，人类眼睛所感受的颜色变化 统一标准:将黑体加热，随着能量的提高，便会产生可见光，用这时的温度来定义颜色 例如，在 2800 K时，发出的色光和灯泡相同，我们便说灯泡的色温是 2800 K。 单位: “开尔文”（符号K）Kelvin 位。 0Kelvin= 摄氏+273 C 做为计算的起点。 色温越高，颜色越偏蓝(冷色调)，而色温越低，颜色偏红(暖色调) 中国在节目制作以色温为9300K去摄影的，以适应中国观众的习惯。因中国的景色一年四季平均色温约
4、在8000K9500k之间 欧美以平均色温约6000K为制作的参考的 在液晶电视中色温是可以由用户选择的,1.1.2 人眼的视觉特性,1人眼的视觉灵敏度 人眼对不同波长光的灵敏度是不同的，最灵敏是黄绿光，人眼的灵敏度因人而异，因年龄与健康而异 用许多正常视力的观察者来做实验，取其平均值。 当760nm时，人眼已没有亮度感觉。 2人眼的彩色视觉 红敏细胞、绿敏细胞、蓝敏细胞等三种光敏细胞，感觉到的便是红、绿、蓝中的某一种色光。 若三种光敏细胞所受到的光刺激有差异，便会产生各种各样的彩色感觉。 若三种光敏细胞所受到的光刺激无差异，感到的便是白光了。,3人眼的分辨力,分辨力：分辨相邻两点的能力。表示
5、：,人眼对彩色细节的分辨力低；黑白细节分辨力高 因此，以较宽的带宽(06MHz)传送图像的亮度信息，以窄得多的带宽(亮度信号带宽的1315)传送色度信息。 所以彩色电视在传送彩色图像时，细节部分不传送彩色信息，而只传送黑白信息。这样可节省频带，这将是大面积着色原理的依据。,4视觉惰性 又称视觉暂留。 即当亮度突然消失后，人眼的亮度感觉并不立即消失，而是近似按指数规律下降。 运用：电影每秒钟换幅24次，将一幅幅静止画面变成了活动景像的感觉。同样，电视技术也利用人的视觉惰性，来确定场频、帧频的选择。 5人眼彩色感觉的非单一性 但人眼相同的彩色感觉可以来源于不同的光谱成分组合。例如，由适当比例的红光
6、和绿光混合后，人眼可以产生与黄单色光相同的彩色感觉。 6人眼对彩色感觉的空间混色和时间混色特性 空间混色特性：是指当间隔很近的不同色光的小单元组，在适当距离外观看时，感觉到的是混合色的颜色效果。彩色显像管的荧光屏即是根据人眼的空间混色特性而制成的。 时间混色特性：是人眼视觉暂留效应的结果，若在同一个位置轮流投射两种或两种以上的彩色光时，当轮换速度高到一定值后，人眼感觉到的是它们混合后的彩色。,1.1.3 色度学概念,1彩色三要素 亮度、色调及色饱和度 亮度是指彩色光的明暗程度， 色调表示彩色的种类。例如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 色饱和度是指彩色光所呈现彩色的深浅程度。如深红、粉红就是饱和度不
7、同的两种红色。,2三基色原理,(1)自然界中绝大多数彩色，都可以分解为三基色；反之，用三基色按一定比例混合，可得到自然界中绝大多数彩色。 (2)三基色必须是相互独立的，即其中任一种基色都不能由其它两种基色混合得到。 (3)混合色的色调和饱和度由三基色的混合比例决定。 (4)混合色的亮度等于三基色亮度之和。 在彩色电视中，选用了红、绿、蓝作为三基色，分别用R、G、B来表示。国际上规定红基色的波长为700nm，绿基色的波长为546.1nm，蓝基色的波长为435.8nm。,3混色法,利用三基色按不同比例混合来获得彩色的方法，称为混色法。彩色电视所采用的是相加混色法。 红色+绿色黄色 绿色+蓝色=青色
8、 蓝色+红色紫色 红色+青色白色 绿色+紫色=白色 蓝色+黄色白色 红色+绿色+蓝色白色 相加混色法，还有一种间接混色法，它是利用人眼的视觉特性进行混色的方法。间接混色法又可分为空间混色法、时间混色法和生理混色法。 空间混色法是同时将三种基色投射邻近的三点上，能产生三种基色光混合的色彩感觉。 时间混色法是将三种基色光按一定顺序轮流投射到同一表面上，只要轮换速度足够快，则由于视觉惰性，人眼产生的彩色感觉与三基色光直接混合时相同。 生理混色法是利用人的两眼同时分别观看两种不同颜色的同一景象，使同时获得的两种彩色印象在人的头脑中产生混色效果。目前尚未在彩色电视中采用。,4颜色的度量,(1)配色实验与
9、物理三基色（RGB）计色制 实验装置是由两块互成直角的理想白板将观察者的视野一分为二，在其中一块白板上投射待配色，另一块上投射三基色。调节三基色的发光强度，直至两块白板上彩色光引起的视觉完全相同。从三基色调节装置中读出所需各个基色的数值，便可写出如下配色方程： FR(R)+G(G)+B(B) 式中，F为具有一定亮度和色度的待配彩色量；(R)、(G)、(B)分别表示红、绿、蓝三基色的单位量。 R、G、B称为物理三基色的色系数,国际照明委员会(CIE)对色调的规定: 1)波长为700nm的红基色光； 2)波长为5461nm的绿基色光； 3)波长为4358nm的蓝基色光。 CIE对三基色和标准白的亮
10、度规定：红基色光单位量的光通量为1 lm(流明)。配成标准白光E白所需红、绿、蓝三基色的光通量比例为1：4.5907：0.0601。 即: 1(R)=1 1m 1(G)4.5907 1m 1(B)=0.0601 1m 采用上述基色单位量之后，配出标准白光E白的表示式为 E白1(R)+1(G)+1(B) E白光通量为 FE白11+14.590+10.0605.650lm,(2)标准三基色（XYZ）计色制,为了克服RGB计色制使用不方便的缺点，国际照明委员会又规定了一种标准计色体制，称为XYZ制。这种计色制在彩色电视技术中得到了广泛应用。在XYZ计色制中，任何一种彩色的配色方程式可表示为 FX(X
11、)+Y(Y)+Z(Z) 对于某一实际彩色光，可通过配色实验确定其物理三色系数R、G、B，然后计算出X、Y、Z标准三色系数,(3)显像三基色和亮度公式,1）显像三基色 显像管的荧光屏在电子束的轰击下分别发出红、绿、蓝三色光,这三种基色称为显像三基色。 不同荧光粉所呈现光的色度和亮度各不相同，但均可在XYZ色度图中找出其准确的坐标位置。我们希望所选出的显像三基色在色度图上三角形面积尽可能大些，使混合成的色彩更丰富。同时还要求荧光粉的发光效率尽可能高，使合成的色彩更明亮、更鲜艳。 不同彩色电视制式所选用的显像三基色是不同的，选用白光标准也不一样。例如NTSC制采用C白光，PAL制采用D65白光。,图
12、1.1-7 彩色电视色度重现范围,2）亮度公式 由于NTSC制彩色电视系统采用较早，大量的电视设备是按NTSC制设计的，所以PAL制没有采用它本身的亮度方程式，而是沿用了NTSC制的亮度方程式。实践表明，由此引起的误差很小。为书写简单，亮度公式统一为 Y0.30R+0.59G+0.11B 写成电压形式则为 EY0.30ER+0.59EG+0.11EB 亮度公式是彩色电视技术中经常使用的最基本的公式。它是彩色图像进行三基色分解、编码传输和重现的基本依据。,1.2 电视图像信号的产生与发射,1.2.1 电视图像信号的产生 要传送活动图像，在发送端要把亮度信息从空间、时间的多维函数变成时间的单维函数
13、电信号,然后将电信号从左到右、从上到下的顺序一个一个发送 电视接收端从左到右、从上到下的顺序一个一个地接收,依次将电信号转换成相应像素的亮度，因人眼的视觉暂留，那么人感觉到的是一幅完整的图像。,1. 逐行扫描,2、隔行扫描,1.2.2 图像的基本参数,1图像宽高比 标清显象管电视的宽高比为4：3的矩形。矩形屏幕的大小用对角线长度表示，并习惯用英寸作单位，35 cm(14英寸)、46cm(18英寸)、51 cm(20英寸)等规格。高清晰度电视或大屏幕高质量电视要求水平视角加大，观看距离约为屏高的三倍，幅型比定为16：9。 2帧频和场频 一幅图像称为一帧,我国标清电视的帧频是25HZ，一帧扫描时间
14、Tz40ms。 现高清液晶电视的显示的帧频是60HZ 场频是针对隔行扫描而言，一帧是两场（奇数场和偶数场）；对逐行扫描而言帧频=场频 3行频 标清电视每帧是625行，其中有效行是575行，消隐行是50行，则行频是62525=15625HZ;每行扫描时间是64s,正程是52s，逆程是12s。 高清电视每帧是1125行，其中有效行是1080行，消隐行是45行，则行频是112525=28125HZ。,1.2.3 黑白全电视信号的组成,1图像信号 景物的亮度用电压的高低表示。 负极性：纯白对应的电平最低，全黑对应的电平最高，我国电视用是负极性。 正极性：信号电平与图像亮度成正比。 2消隐信号和同步信号
15、 消隐信号：使显像管在行、场逆程扫描时电子束截止，不产生的回扫线。行消隐信号和场消隐信号合在一起称为复合消隐信号。行消隐信号的宽度为12s，场消隐信号宽度为25TH+12s=1612s 。,行场同步信号： 行同步信号的脉冲宽度为4.7s，行同步脉冲前沿滞后行消隐脉冲前沿1.5s， 场同步信号的脉冲宽度为25TH=160s,3、开槽脉冲和均衡脉冲 在场同步信号期间如果行同步信号中断，则容易造成行不同步，为了保持行同步信号的连续性，保证场同步期间行扫描稳定，在场同步信号内开了五个小凹槽，形成五个齿脉冲，利用凹槽的后沿作为行同步信号的前沿。凹槽叫做开槽脉冲，其宽度为47s，其间隔等于TH2；齿脉冲宽
16、度为273s 4全电视信号 黑白全电视信号由图像信号、消隐信号和同步信号叠加而成,1.2.4 模拟电视信号的发射,1.地面广播电视发射机,2. 射频电视信号 (1)负极性调制 我国电视标准规定，图像信号采用负极性调幅。同步信号电平为100，黑电平与消隐电子为75，白电平为1012.5。图像信号介于白电平和黑电平之间，统称为灰色电平,（2)残留边带发射 计算分析用行频为15625HZ扫描后的电视图像信号的最高频率为6MHz，即带宽为6MHz。 调幅后它的频谱宽度为12 MHz，由于载频不含信息，可用单边带发送，以便压缩带宽. 地面广播采用残留边带发送方式，即对00.75 MHz图像信号采用双边带发送，对0.75-6 MHz图像信号采用单边带发送。,调幅波频谱图,残留边带信号频谱,（3)伴音调频,电视伴音先采用调频,将其搬到比视频信号高0.5MHZ处,调制频率
