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1、西西安安外外事事学学院院人人文文学学院院p刘山河 （讲师、MPA）p西安外事学院人文学院 新闻传播系（教师）广播电视新闻学广播电视新闻学 电视基本原理电视的诞生电视的诞生，是20世纪人类最伟大的发明之一。1925年，苏格兰发明家约翰.洛吉.贝尔德用自行装置的机械电视设备，第一次将移动的图像传向远处的接收机现场。1925年10月2日，位于伦敦一间顶楼的临时实验室里，贝尔德用摄像机扫描了一个木偶的头部。他欣喜地发现，木偶的头部被闪烁不定地复制在他安置于另一间屋子的荧屏上。于是，他飞快地跑出实验室，临时雇了一个小伙计坐在他的摄像机前，重复他的实验。这位名叫威廉.泰因顿的年轻小伙子幸运地成为历史上第一
2、个出现在电视上的人。 1926年1月，贝尔德在伦敦皇家科学研究所首次示范电视技术。最早的电视广播最早的电视广播于1929年在伦敦开播，使用了约翰洛吉贝尔德建造的系统。画面引起了一阵轰动，但它们一点儿也不像现代的电视广播。现代彩色电视画面是由500至1000条以上的扫描线组合起来的。贝尔德的画面只有30条扫描线，并且是黑白两种颜色，这使得画面非常模糊。 世界上最早的电视台是1936年11月2日在伦敦郊外亚历山大宫建立的大众电视台。我国第一座电视台是1958年5月1日试运行的北京电视台，也就是现在的中央电视台。 电视技术的发展电视技术的发展电视技术本身：电视技术本身： 第一代第一代黑白电视（黑白电
3、视（2020世纪世纪2020年代）年代）第二代第二代彩色电视（彩色电视（2020世纪世纪4040年代）年代）第三代第三代高清晰度电视（高清晰度电视（2020世纪世纪8080年代）年代）信号处理技术：信号处理技术：第一代第一代模拟电视模拟电视第二代第二代数字处理电视数字处理电视第三代第三代数字电视数字电视电路工艺：电路工艺：第一代第一代电子管电子管第二代第二代晶体管晶体管第三代第三代大规模集成电路大规模集成电路传输媒介：传输媒介：单一的地面微波单一的地面微波扩充到电缆、卫星、网络、无线移动扩充到电缆、卫星、网络、无线移动 功能覆盖：功能覆盖：单一的活动图像广播单一的活动图像广播扩充到数据广播、视
4、频点播、收费电视、立体电扩充到数据广播、视频点播、收费电视、立体电视、多视点视频等视、多视点视频等 电视技术的特点：电视技术的特点：快速发展快速发展模拟、数字电视并存模拟、数字电视并存各种制式群雄并起各种制式群雄并起各类设备争奇斗艳各类设备争奇斗艳 多学科综合的、代表性的电子信息工程多学科综合的、代表性的电子信息工程（物理学、生理学、数学、电子电路、计算机、（物理学、生理学、数学、电子电路、计算机、 信号处理、通信技术）信号处理、通信技术）深入日常生活，可见可感深入日常生活，可见可感构思奇巧、实现精到构思奇巧、实现精到 有助于实现知识的贯穿和系统概念的建立有助于实现知识的贯穿和系统概念的建立
5、电视：根据人眼视觉特性以一定的信号形式实时传电视：根据人眼视觉特性以一定的信号形式实时传送活动景物图像的技术。送活动景物图像的技术。 电视摄像机 （光电转换） 景物 处理设备传输信道 接收设备 电视显示器 （电光转换）观看者一、 视觉特性与三基色原理电视技术的精髓就是研究如何用最经济、最有效的电视技术的精髓就是研究如何用最经济、最有效的方法使重现光像能够使人感到最逼真地模拟实际景方法使重现光像能够使人感到最逼真地模拟实际景物的光像。物的光像。电视使人人都是千里眼、顺风耳，人人不出屋，便电视使人人都是千里眼、顺风耳，人人不出屋，便见天下物。见天下物。“电电”“”“视视” ” 顾名思义是物理学与生
6、理学结合的科顾名思义是物理学与生理学结合的科学。学。为使使重现光像逼真地模拟实际景物的光像必须首为使使重现光像逼真地模拟实际景物的光像必须首先了解光特性，了解人对光像的感觉特性。先了解光特性，了解人对光像的感觉特性。 1.1 光的特性1.1.1 1.1.1 电磁辐射与可见光谱电磁辐射与可见光谱780nm380nm可见光可见光1.光的波长范围有限，它只占整个电磁波波谱中极小的一部分。 2.不同波长的光呈现出的颜色各不相同，随着波长由长到短，呈现的颜色依次为： 红红、橙橙、黄黄、绿绿、青青、蓝蓝、紫紫 3.只含有单一波长的光称为单色光；包含有两种或两种以上波长的光称为复合光，复合光作用于人眼，呈现
7、混合色。太阳辐射的光含有各种单色光的波谱，给人以白光的综合感觉。4.太阳发出的白光中包含了所有的可见光，若把太阳辐射的一束光投射到棱镜上，太阳光会经过棱镜分解成一组按红红、橙橙、黄黄、绿绿、青青、蓝、蓝、紫紫顺序排列的连续光谱，被分解之后的色光，若再次经过棱镜，就不能再分解了，这种单一波长的色光称谱色光。太阳光谱辐射大部分为太阳光谱辐射大部分为可见光可见光，人恰恰对这部分电，人恰恰对这部分电磁辐射敏感。磁辐射敏感。电视不但可以把视线不可及的景物变成可及的，还电视不但可以把视线不可及的景物变成可及的，还可以把视力不可见的变成可见的，如红外电视和紫可以把视力不可见的变成可见的，如红外电视和紫外电视
8、。外电视。为了真实重现彩色景物需要研究为了真实重现彩色景物需要研究光源光源。光源包括太。光源包括太阳光和人造光源。阳光和人造光源。彩色感觉是人眼主观视觉功能和物体、光源属性等彩色感觉是人眼主观视觉功能和物体、光源属性等客观条件结合的产物。客观条件结合的产物。同一物体在不同光源下可呈同一物体在不同光源下可呈现不同的彩色现不同的彩色。 1.1.2 1.1.2 光源光源一、色温的概念 定量地描述光源所发出的白光的品位。 绝对黑体指既不反射也不透射而完全吸收入射波的理想物体。色温当绝对黑体在某一特定绝对温度下，其辐射的相对光谱功率分布与某一光源的光谱相同时，则绝对黑体的这一特定温度就定义为该光源的色温
9、，单位是开（K）。 1.1.2 1.1.2 光源光源二、标准照明体和标准光源标准光源标准光源A白光源白光源（2800K2800K） B白光源白光源（4800K4800K） C白光源白光源（6770K6770K） D65白光源白光源（6500K6500K） E白光源白光源 （5500K5500K） （等能白光：（等能白光：（等能白光：（等能白光：E E白白白白） 1.2.1 眼睛的构造眼睛的构造 1.2 1.2 人眼的视觉特性人眼的视觉特性人的视觉系统对颜色的感知可归纳出如下几个特性：眼睛可类比于一个摄像机。人的视网膜通过神经元来感知外部世界的颜色。每个神经元或者是一个对亮度和颜色敏感的锥体细胞
10、，或者是一个只对亮度敏感而对颜色不敏感的杆体细胞。1.2.2 1.2.2 光的度量光的度量1.光谱光视效率光的度量是指用人眼的视觉度量光。视觉效应是由可见光刺激人眼引起的。如果光的辐射功率相同而波长不同，则引起的视觉效果也不同，不仅颜色感觉不同，而且亮度感觉也不同。在产生相同亮度感觉的情况下，测出各种波长光的辐光的辐射功率射功率()()，则：光谱光视效能光谱光视效能：K()K()= = 1 /1 /()()用来衡量视觉对波长为的光的敏感程度。当=555nm时，有最大的光谱光视效能： Km=K(555) 任意波长光的光谱光视效能K()与Km之比称为光谱光视效率（相对视敏度），用函数V()表示：
11、V()= K(）/ Km V()也可用得到相同主观亮度感觉时所需各波长光的辐射功率(）表示：V()= （555）/()明视觉暗视觉1933年国际照明委员会（CIE）测得的明视觉与暗视觉的光谱光视效率曲线2.光度学中几个度量单位发光强度 I，单位是cd，读作坎德拉光源在给定方向上发出波长555 nm的单色辐射，且在此方向上的辐射功率为（1/683）W/sr，则称该光源在此方向上的发光强度为 1 cd。cd是国际单位制（米.千克.秒制）的一个基本单位。光通量 ：单位是lm,读作流明按人眼光感觉度量的辐射功率。1流明等于发光强度为1 cd的点光源，在1球面度立体角内发射的光通量。1 lm = 1 c
12、dsr波长555nm的单色光辐射功率为(555)= 1 W时产生的光通量为1光瓦。根据坎德拉的定义，1光瓦=683流明波长的单色光辐射功率为()瓦时，相当于波长555 nm的单色光辐射功率为()V()瓦，光通量为()V()光瓦，或683 ()V()流明。非单一波长的光源，其发出之光通量，是它在各波长范围所发出的光通量总和。对于N个单色光1、2、 N组成的光源， N= 683(i)V(i) lm i=1 对于具有连续光谱功率分布密度e()的光源， =683()V()d lm亮度 L: 单位是cd/m2 ，读作坎/米2亮度表示发光面的明亮程度。（同样的发光强度面积越小亮度越大）照度 E：单位是lx
13、,读作勒克斯照度表示物体表面受到光照射时，单位面积上入射的光通量。1勒克司等于每平方米上有1流明的光通量。 1 lx= 1 lm/m2（同样的光通量面积越小光照度越大） 1.2.3 亮度、彩色与立体视觉1.明暗视觉l亮环境下锥体细胞、杆体细胞共同起作用，分辨明暗、彩色，称为明视觉。l暗环境下只有杆体细胞起作用，只能分辨明暗，称为暗视觉。l暗视觉比明视觉的相对视敏度曲线偏左。2.彩色视觉l彩色光的三个基本参量(彩色三要素)：（1）亮度光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉。（2）色调表示颜色的种类。（3）饱和度表示颜色的深浅程度。即彩色的 纯度，掺入白色的程度。l色度色调和饱和度又合称为色度。色度既
14、说明彩色的类别，又说明彩色的深浅程度。l亮度取决于人眼感觉的光功率的大小。色调取决于进入人眼的光的波长。饱和度取决于纯色光中混入白光的程度。HSL彩色模型3.立体视觉l双眼立体视觉：两眼相距约58-72mm,两眼视物相当于从不同角度看物体，物体融合为立体图像。l形成双眼立体视觉的主要因素是视差和辐辏。1.2.4 1.2.4 眼睛的视觉范围与视亮度眼睛的视觉范围与视亮度人眼能感觉的绝对亮度范围与在适应了某一环境平均亮度下的亮度范围不同。前者为1亿比1，后者为1千比1。视亮度在一定背景亮度环境下人的主观亮度感觉。费涅尔系数 =Lmin/L Lmin称为可见度阈值。视亮度 S= klgL+k0 （韦
15、伯-费涅尔定律）、k、k0在一定背景亮度环境下为常数 ，不同的背景亮度环境有所不同。锥体细胞在3cd/m2时最灵敏杆体细胞在10-3cd/m2时最灵敏背景亮度环境很低或 很高时，较大，视亮度不敏感2002200图像中最大亮度Lmax与最小亮度Lmin的比值C称为对比度。C= Lmax/ Lmin例：实际传送的景物亮度200-20000cd/m2，电视屏幕亮度2-200cd/m2，两者对比度都为100重现景物的亮度范围无需与实际景物的相等，只需保持二者的对比度相同。人眼不能觉察的亮度差别无需精确复制。视觉掩盖效应：在空间不均匀背景中，可见度阈值将会增大，这种现象称为视觉掩盖效应。在图像边缘处可以
16、粗量化。可可可可见见见见度度度度阈阈阈阈值值值值对比度对比度对比度对比度2.752.75对比度对比度对比度对比度8.78.7对比度对比度对比度对比度27.527.5背景阶跃变化对比度背景阶跃变化对比度背景阶跃变化对比度背景阶跃变化对比度1.2.5 人眼的分辨力与空间频率响应1.黑白细节分辨力视敏角(分辨角)观测点（眼睛所在点）与人眼能分辨的相距最近的两个点所形成的夹角。正常人的视敏角11.5分人眼的分辨力视敏角的倒数d/（2D）=/360*60=3438*d/D分辨力与观看位置、照明强度、景物相对对比度、物体运动速度有关。人眼相当于一个低通滤波器。 M条纹条纹Dd H2.彩色细节分辨力人眼对彩色细节的分辨力远比对黑白细节的分辨力低。彩色电视系统传送彩色图像时，细节部分只传送黑白 图像。大面积着色原理 3.彩色色调分辨力人眼对不同波长的光有不同的色调感觉。人眼能分辨出色调差别的最小波长变化称为色调分 辨阈，色调分辨力与色调分辨阈成反比。色调分辨力随波长变化而改变，480640 nm 区间色光的色调分辨力较高。饱和度变小时，人眼的色调分辨力下降。亮度太大或太小时，人眼的色调分辨力下降。4.
