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1、可见光的波长范围可见光的波长范围色温的概念，色温的概念，5种标准白光源及其色温，演播种标准白光源及其色温，演播室的色温分别是多少室的色温分别是多少人眼视觉特性：视觉惰性、临界闪烁频率、人人眼视觉特性：视觉惰性、临界闪烁频率、人眼的分辨力。眼的分辨力。彩色三要素彩色三要素什么是三基色原理？三基色原理的主要内容。什么是三基色原理？三基色原理的主要内容。相加混色相加混色标清电视系统的亮度方程及其物理含义标清电视系统的亮度方程及其物理含义26.1.1 6.1.1 可见光与颜色可见光与颜色光光是是一一种种电电磁磁波波，它它具具有有波波粒粒二二象象性性波波动特性和微粒特性。动特性和微粒特性。电磁波电磁波包
2、适无线电波、红外线、可见光、包适无线电波、红外线、可见光、紫外线、紫外线、x射线和宇宙射线等等，它们分别射线和宇宙射线等等，它们分别占据不同的频率范围。占据不同的频率范围。人眼能看见的人眼能看见的可见光谱可见光谱只集中在只集中在3.85103.851014147.89107.89101414HzHz的频段内，其波长范围在的频段内，其波长范围在380380780 nm780 nm之间。之间。4可见光与颜色可见光与颜色可见光谱可见光谱：能够引起人眼的视觉反应的电磁波：能够引起人眼的视觉反应的电磁波的光谱范围。的光谱范围。波长范围波长范围：380nm380nm780nm780nm。1、颜色感觉、颜色
3、感觉：对人眼产生不同的色觉。随着：对人眼产生不同的色觉。随着波长减小，色觉依次为波长减小，色觉依次为红、橙、黄、绿、青、红、橙、黄、绿、青、蓝、紫蓝、紫。2、亮度感觉、亮度感觉：辐射功率相同但波长不同的光：辐射功率相同但波长不同的光给人眼的亮度不相同。给人眼的亮度不相同。56.1.2 6.1.2 光源与色温光源与色温光源：光源：能发光的物理辐射体。（太阳、灯）能发光的物理辐射体。（太阳、灯）光源的绝对辐射功率谱：光源的绝对辐射功率谱：光源的辐射功率在各光源的辐射功率在各个波长上的分布情况，个波长上的分布情况，用用（）W/m表示。表示。()=d()/d()W/m()=d()/d()W/m相对辐射
4、功率相对辐射功率:各个光源的光谱功率分布相对各个光源的光谱功率分布相对于黄绿光的光谱功率分布的比值。于黄绿光的光谱功率分布的比值。用用（）表示。表示。 （ （） ） =（ （） ） /（ （555555） ） （ （） ） 1161 1、光源、光源相对光谱功率分布曲线相对光谱功率分布曲线 日光日光在可见光范围内辐射在可见光范围内辐射功率分布较均匀；功率分布较均匀；白炽灯白炽灯越往长波长处辐射越往长波长处辐射功率越大；功率越大；钠灯钠灯属于线状光源，它发属于线状光源，它发出特定的一种黄色；出特定的一种黄色；等能白光源（等能白光源（假想的光源假想的光源，一个方便而有意义的人为一个方便而有意义的人为
5、规定的基准白色光源。规定的基准白色光源。）在可见光范围内辐射功在可见光范围内辐射功率完全均匀，它发出某一率完全均匀，它发出某一种白色光。种白色光。72 2、色温、色温1.绝对黑体绝对黑体：既不反射也不透射光线，而能完全吸：既不反射也不透射光线，而能完全吸收入射光的物体。收入射光的物体。它对所有波长辐射的吸收系它对所有波长辐射的吸收系数均为数均为1。绝对黑体在自然界是不存在的。绝对黑体在自然界是不存在的。2.色温色温：当光源发射光的相对辐射功率谱及相应颜：当光源发射光的相对辐射功率谱及相应颜色与绝对黑体在某一温度下辐射光色完全相同时，色与绝对黑体在某一温度下辐射光色完全相同时，绝对黑体的温度称为
6、该光源的色温，绝对黑体的温度称为该光源的色温，单位以绝对单位以绝对开氏温度开氏温度(K)表示。表示。3.目的目的：进行色度的计算和白光的比较。：进行色度的计算和白光的比较。4.注意：注意：色温并非光源本身的实际温度，而是色温并非光源本身的实际温度，而是表征表征光源波谱特性的参量光源波谱特性的参量。5.规律：规律：在几种标准白光中，在几种标准白光中，色温较低者，偏红；色温较低者，偏红；色温较高时，偏蓝。色温较高时，偏蓝。83 3、五种标准白光源、五种标准白光源在色度学和电视技术中，常以白色作为一种标准。标准光源都是白光。常常用用五五种种标标准准白白光光有有：A、 B、 C、 D65和和 E光源。
7、光源。9五种标准光源五种标准光源(1) (1) A A光光源源（A A白白）：色色温温为为2854K2854K的的白白光光， 光光谱谱偏红偏红， 相当于充气钨丝白炽灯所产生的光。相当于充气钨丝白炽灯所产生的光。 (2) (2) B B光光源源（B B白白） ：色色温温为为4874K4874K的的白白光光， 近近似中午直射的太阳光。似中午直射的太阳光。(3) (3) C C光光源源（C C白白） ：色色温温为为6774K6774K的的白白光光， 相相当当于于白白天天的的自自然然光光。 它它是是NTSNTSC C制制彩彩色色电电视视白白光光标准光源。标准光源。 10五种标准光源五种标准光源 (4)
8、 (4) D D6565光光源源（ D D65 65 白白）：色色温温为为6504K6504K的的白白光光， 相相当当于于白白天天的的平平均均光光照照。 它它是是P PA AL L制制彩彩色色电电视视的白光标准光源。的白光标准光源。 (5) (5) E E光光源源( (E E白白) )：色色温温为为5500K5500K的的等等能能量量白白光光。 它它是是为为简简化化色色度度学学计计算算所所采采用用的的一一种种假假想想光光源源， 实际并不存在。实际并不存在。 此此外外，电电视视演演播播室室卤卤钨钨灯灯光光源源的的色色温温为为3200K3200K，有有体体积积小小、 亮亮度度高高、 寿寿命命长长、
9、 色色温温稳稳定定等等优优点。点。 11人眼人眼视觉特性特性人人能能感感觉觉到到图图像像的的颜颜色色和和亮亮度度是是眼眼睛睛的的生生理理结结构构所所决决定定的的。电电影影和和电电视视都都是是根根据据人人眼眼的的视视觉觉特特性性发发明明的。的。人眼的视觉特性是电视技术发展的重要依据。人眼的视觉特性是电视技术发展的重要依据。136.2.1 视敏特性敏特性视觉灵敏度视觉灵敏度波波长长不不同同的的可可见见光光光光波波，给给人人的的颜颜色色感感觉觉不不同同，亮亮度度感感觉觉也也不不同同，人人眼眼对对不不同同波波长长光的光的灵敏度灵敏度是不同的。是不同的。人人眼眼的的灵灵敏敏度度因因人人而而异异，同同一一
10、个个人人眼眼睛睛的的灵灵敏敏度度也也随随年年龄龄和和健健康康状状况况有有所所变变化化，所所以以采采用用统统计计方方法法，用用许许多多正正常常视视力力的的观观察察者来做实验，者来做实验，取其平均值。取其平均值。146.2.1 视敏特性敏特性1、视敏函数：、视敏函数：K（）=1/Pr（），光辐射），光辐射功率的倒数。功率的倒数。在明亮环境下，人眼对波长为在明亮环境下，人眼对波长为555nm的黄绿的黄绿光最为敏感。光最为敏感。2、相对视敏函数：、相对视敏函数：V（）=K（）/Kmax=K（）/K（555）=Pr（555）/Pr（）15经经过过对对各各种种类类型型人人的的实实验验进进行行统统计计，国国
11、际际照照明明委委员员会会推推荐荐标标准准视视敏敏度度曲曲线线(也也称称相相对对视敏函数曲线视敏函数曲线)如图中的如图中的V（）曲线所示。）曲线所示。图图中中曲曲线线表表明明具具有有相相等等辐辐射射能能量量、不不同同波波长长的的光光作作用用于于人人眼眼时时，引引起起的的亮亮度度感感觉觉是是不不一一样样的的。可可以以看看出出人人眼眼最最敏敏感感的的光光波波长长为为555nm，颜颜色色是是黄黄绿绿色色，这这一一区区域域颜颜色色，人人眼眼看看起起来来省省力力，不不易易疲疲劳劳。在在555nm两两侧侧，随随着着波波长长的的增增加加或或减减少少，亮亮度度感感觉觉逐逐渐渐降降低低。在在可可见见光光谱谱范范围
12、围之之外外，辐辐射射能能量量再大，人眼也是没有亮度感觉的。再大，人眼也是没有亮度感觉的。 标准视敏度曲线6.2.2 彩色彩色视觉人人眼眼视视网网膜膜上上有有大大量量的的光光敏敏细细胞胞，按按形形状状分为杆状细胞和锥状细胞分为杆状细胞和锥状细胞。杆杆状状细细胞胞灵灵敏敏度度很很高高，但但对对彩彩色色不不敏敏感感，人人的的夜夜间间视视觉觉主主要要靠靠它它起起作作用用，因因此此，在在暗处只能看到黑白形象而无法辨别颜色。暗处只能看到黑白形象而无法辨别颜色。锥锥状状细细胞胞既既可可辨辨别别光光的的强强弱弱，又又可可辨辨别别颜颜色，色，白天视觉主要由它来完成。白天视觉主要由它来完成。18关关于于彩彩色色视
13、视觉觉，科科学学家家曾曾做做过过大大量量实实验验并并提提出出视视觉觉三三色色原原理理的的假假设设，认认为为锥锥状状细细胞胞又又可可分分成成三三类类，分分别别称称为为红红敏敏细细胞胞、绿绿敏敏细胞细胞、蓝敏细胞蓝敏细胞。它它们们各各自自的的相相对对视视敏敏函函数数曲曲线线分分别别为为下下图图所所示示的的VR（）、VG（）、VB（），其其峰峰值值分分别别在在580nm、540nm、440nm处处。图图中中VB（）曲曲线线幅幅度度很很低低，已已将将其其放放大大了了20倍倍。三三条条曲曲线线的的总总和和等等于于相相对对视视敏敏函函数数曲线曲线V（）。）。三三条条曲曲线线是是部部分分交交叉叉重重叠叠的的
14、，很很多多单单色色光光同同时时处处于于两两条条曲曲线线之之下下，例例如如600nm的的单单色色黄黄光光就就处处在在VR（）、VG（）曲曲线线之之下下，所所以以600nm的的单单色色黄黄光光既既激激励励了了红红敏敏细细胞胞，又又激激励了绿敏细胞，可引起混合的感觉。励了绿敏细胞，可引起混合的感觉。当当混混合合红红绿绿光光同同时时作作用用于于视视网网膜膜时时，分分别别使使红红敏敏细细胞胞、绿绿敏敏细细胞胞同同时时受受激激励励，只只要要混混合合光光的的比比例例适适当当，所所引引起起的的彩彩色色感感觉觉，可可以以与与单色黄光引起的彩色感觉完全相同。单色黄光引起的彩色感觉完全相同。不不同同波波长长的的光光
15、对对三三种种细细胞胞的的刺刺激激量量是是不不同同的的，产产生生的的彩彩色色视视觉觉各各异异，人人眼眼因因此此能能分分辨出五光十色的颜色。辨出五光十色的颜色。电电视视技技术术利利用用了了这这一一原原理理，在在图图像像重重现现时时，不不是是重重现现原原来来景景物物的的光光谱谱分分布布，而而是是利利用用三三种种相相似似于于红红、绿绿、蓝蓝锥锥状状细细胞胞特特性性曲曲线线的的三三种种光光源源进进行行配配色色，在在色色感感上上得得到到了了相相同的效果。同的效果。6.2.3 视觉惰性惰性实实验验证证明明，人人眼眼的的主主观观亮亮度度感感觉觉与与客客观观光光的亮度是不同步的。的亮度是不同步的。当当一一定定强
16、强度度的的光光突突然然作作用用于于视视网网膜膜时时，不不能能在在瞬瞬间间形形成成稳稳定定的的主主观观亮亮度度感感觉觉，而而是是按按近近似似指指数数规规律律上上升升；当当亮亮度度突突然然消消失失后后，人人眼眼的的亮亮度度感感觉觉并并不不立立即即消消失失，而而是是按按近近似似指指数数规规律律下下降降，即即人人眼眼的的亮亮度度感感觉觉总总是是滞滞后后于于实实际际亮亮度度的的，这这一一特特性性称称为为视视觉觉惰惰性性或或视觉暂留视觉暂留。22 图图 6-6 人眼的视觉惰性人眼的视觉惰性 (a) 作用于人眼的光脉冲亮度；作用于人眼的光脉冲亮度；(b) 主观亮度感觉主观亮度感觉图图6-6(a)表表示示作作
17、用用于于人人眼眼的的光光脉脉冲冲，图图(b)表表示示该该光光脉脉冲冲造造成成的的主主观观亮亮度度感感觉觉，它它滞滞后后于于实实际际的的光光脉脉冲冲。光光脉脉冲冲消消失失后后，亮亮度度感感觉觉还还要要一一段段时时间间才才能能消消失失。图图(b)中中t1t2就是视觉暂留时间。就是视觉暂留时间。在在中中等等亮亮度度的的光光刺刺激激下下，视视力力正正常常的的人人视视觉暂留时间约为觉暂留时间约为0.1 s0.1 s。6.2.3 视觉惰性惰性视觉惰性是现代电视和电影的基础。视觉惰性是现代电视和电影的基础。电影和电视都是将一幅幅静止的画面以一定的电影和电视都是将一幅幅静止的画面以一定的频率在屏幕上轮流显示。
18、虽然人眼看到的是静频率在屏幕上轮流显示。虽然人眼看到的是静止的画面，但是由于视觉暂留特性，前一幅画止的画面，但是由于视觉暂留特性，前一幅画面的印象尚未消失，后一幅画面的印象又开始面的印象尚未消失，后一幅画面的印象又开始建立，因此人眼感觉不到画面是断续的。建立，因此人眼感觉不到画面是断续的。视觉产生连续感的前提：视觉产生连续感的前提：静止画面的时间静止画面的时间间隔小于视觉暂留时间，即画面的换幅频间隔小于视觉暂留时间，即画面的换幅频率大于视觉暂留时间的倒数。率大于视觉暂留时间的倒数。256.2.3 视觉惰性惰性如如果果取取视视觉觉暂暂留留时时间间为为0.050.05秒秒，则则画画面面的的换换幅幅
19、频频率率必必须须要要大大于于2020Hz才才能能产产生生连续感。连续感。电影电影在拍摄和放映时是按在拍摄和放映时是按每秒每秒2424格格进行的，进行的，因此其换幅频率为因此其换幅频率为24Hz，满足人眼产生连续，满足人眼产生连续感的需求。感的需求。电视电视的帧频为的帧频为2525或或30Hz30Hz，同样也满足连续感，同样也满足连续感的需要。的需要。26闪烁感感觉人眼受到频率较低的周期性的光脉冲刺激人眼受到频率较低的周期性的光脉冲刺激时，会感到一亮一暗的闪烁现象，如果将时，会感到一亮一暗的闪烁现象，如果将重复频率提高到某个定值以上，由于视觉重复频率提高到某个定值以上，由于视觉惰性，眼睛就感觉不
20、到闪烁了。不引起闪惰性，眼睛就感觉不到闪烁了。不引起闪烁感觉的最低重复频率，称为烁感觉的最低重复频率，称为临界闪烁频临界闪烁频率率。27临临界界闪闪烁烁频频率率与与很很多多因因素素有有关关，其其中中最最重重要要的的是是光光脉脉冲冲亮亮度度，随随着着光光脉脉冲冲亮亮度度的的提提高高，临临界界闪闪烁烁频频率率也也会会提提高高。临临界界闪闪烁烁频频率率还还与与亮亮度度变变化化幅幅度度有有关关，亮亮度度变变化化幅幅度度越越大大，临临界闪烁频率越高。界闪烁频率越高。人人眼眼的的临临界界闪闪烁烁频频率率约约为为46Hz。对对于于重重复复频频率率在在临临界界闪闪烁烁频频率率以以上上的的光光脉脉冲冲，人人眼眼
21、不不再再感感觉觉到到闪闪烁烁，这这时时主主观观感感觉觉的的亮亮度度等等于于光光脉脉冲亮度的平均值。冲亮度的平均值。6.2.4 人眼的分辨力人眼的分辨力分辨力是指人眼在观看景物时对细节的分分辨力是指人眼在观看景物时对细节的分辨能力。辨能力。对人眼进行分辨力测试的方法如图对人眼进行分辨力测试的方法如图6-7所示，所示，在眼睛的正前方放一块白色的屏幕，屏幕上面在眼睛的正前方放一块白色的屏幕，屏幕上面有两个相距很近的小黑点，有两个相距很近的小黑点，逐渐增加画面与逐渐增加画面与眼睛之间的距离，当距离增加到一定长度时，眼睛之间的距离，当距离增加到一定长度时，人眼就分辨不出有两个黑点存在，感觉只有一人眼就分
22、辨不出有两个黑点存在，感觉只有一个黑点，这说明眼睛分辨景色细节的能力有一个黑点，这说明眼睛分辨景色细节的能力有一个极限值，我们将这种分辨细节的能力称为人个极限值，我们将这种分辨细节的能力称为人眼的眼的分辨力或视觉锐度分辨力或视觉锐度。29人人眼眼对对彩彩色色细细节节的的分分辨辨力力比比对对黑黑白白细细节节的的分分辨辨力要低。力要低。例例如如，黑黑白白相相间间的的等等宽宽条条子子，相相隔隔一一定定距距离离观观看看时时，刚刚能能分分辨辨出出黑黑白白差差别别，如如果果用用红红绿绿相相间间的的同同等等宽宽度度条条子子替替换换它它们们，此此时时人人眼眼已已分分辨辨不不出出红红绿绿之之间间的的差差别，而是
23、一片黄色。别，而是一片黄色。人人眼眼对对运运动动景景物物的的分分辨辨力力要要低低于于对对静静止止景景物物的分辨力。的分辨力。实实验验还还证证明明，人人眼眼对对不不同同彩彩色色，分分辨辨力力也也各各不不相相同同。如如果果眼眼睛睛对对黑黑白白细细节节的的分分辨辨力力定定义义为为100%，则则实实验验测测得得人人眼眼对对各各种种颜颜色色细细节节的的相相对分辨力用百分数表示如下表所示。对分辨力用百分数表示如下表所示。表表 人眼对各种颜色细节的相对分辨力人眼对各种颜色细节的相对分辨力 因为人眼对彩色细节的分辨力较差，因为人眼对彩色细节的分辨力较差， 所以所以在在彩色电视系统中传送彩色图像时，只传送黑白图
24、彩色电视系统中传送彩色图像时，只传送黑白图像细节，而不传送彩色细节像细节，而不传送彩色细节，这样做可减少色信，这样做可减少色信号的带宽，这就是号的带宽，这就是大面积着色原理大面积着色原理的依据。的依据。 6.3.1 彩色三要素彩色三要素描描述述一一种种色色彩彩需需要要用用亮亮度度、色色调调和和饱饱和和度度三三个个基基本本参参量量，这这三三个个参参量量称称为为彩彩色色三三要要素素。亮亮度度反反映映光光的的明明亮亮程程度度。彩彩色色光光辐辐射射的的功功率率越越大大，亮亮度度越越高高，反反之之亮亮度度越越低低。不不发发光光物物体体的的亮亮度度取取决决于于它它反反射射光光功功率率的的大大小小。若若照照
25、射射物物体体的的光光强强度度不不变变，物物体体的的反反射射性性能能越越好好，物物体体越越明明亮亮，反反之之越越暗暗。对对于于一一定定的的物物体体，照照射射光光越越强强，物物体体越越明明亮亮，反反之越暗。之越暗。336.3.1 彩色三要素彩色三要素色色调调反反映映彩彩色色的的类类别别，例例如如红红、橙橙、黄黄、绿、绿、青、青、蓝、蓝、紫等不同颜色。紫等不同颜色。发发光光物物体体的的色色调调由由光光谱谱功功率率分分布布决决定定，不不同同波波长长的的光光呈呈现现不不同同的的色色调调，不不发发光光物物体体的的色色调调由由照照明明光光源源和和该该物物体体的的吸吸收收、反反射射或透射特性共同决定。或透射特
26、性共同决定。人眼能辨别的色调有人眼能辨别的色调有180多种。多种。346.3.1 彩色三要素彩色三要素饱和度反映彩色光的深浅程度。饱和度反映彩色光的深浅程度。同同一一色色调调的的彩彩色色光光，会会给给人人以以深深浅浅不不同同的的感感觉觉，深深红红、粉粉红红是是两两种种不不同同饱饱和和度度的的红红色色，深深红红色色饱和度高，粉红色饱和度低。饱和度高，粉红色饱和度低。饱饱和和度度与与彩彩色色光光中中的的白白光光比比例例有有关关，白白光光比比例例越越大大，饱饱和和度度越越低低。高高饱饱和和度度的的彩彩色色光光可可加加白白光来冲淡成低饱和度的彩色光。光来冲淡成低饱和度的彩色光。饱饱和和度度最最高高称称
27、为为纯纯色色或或饱饱和和色色。谱谱色色光光就就是是纯纯色色光光，其其饱饱和和度度为为100%100%。饱饱和和度度低低于于100%100%的的彩彩色色称称为为非非饱饱和和色色，日日常常生生活活中中所所见见到到的的大大多多数数彩色是非饱和色。彩色是非饱和色。 白光的饱和度为白光的饱和度为0 0。 356.3.1 彩色三要素彩色三要素色饱和度和色调合称为色饱和度和色调合称为色度色度，它表示彩色它表示彩色的种类和彩色的深浅程度。的种类和彩色的深浅程度。在彩色电视系统中，所谓传输彩色图像，在彩色电视系统中，所谓传输彩色图像，实质上是传输图像中的每一个像素的亮度实质上是传输图像中的每一个像素的亮度和色度
28、。和色度。366.3.3 三基色原理三基色原理根根据据人人眼眼的的视视觉觉特特性性，在在电电视视机机中中重重现现图图像像时时并并不不要要求求完完全全重重现现原原景景物物反反射射或或透透射射光光的的光光谱谱成成分分，而而应应获获得得与与原原景景物物相相同同的的彩色感觉。彩色感觉。因因此此仿仿效效人人眼眼三三种种锥锥状状细细胞胞，可可以以任任选选三三种种基基色色，三三种种基基色色必必须须是是相相互互独独立立的的，任任一一种种基基色色都都不不能能由由其其他他两两种种基基色色混混合合得得到到，将将它它们们按按不不同同比比例例进进行行组组合合，可可得得到到自自然然界中绝大多数的彩色。界中绝大多数的彩色。
29、376.3.3 三基色原理三基色原理具具有有这这种种特特性性的的三三个个单单色色光光叫叫基基色色光光，这这三种颜色叫三基色。三种颜色叫三基色。三三基基色色原原理理：自自然然界界中中绝绝大大多多数数的的彩彩色色可可以以分分解解为为三三基基色色，三三基基色色按按一一定定比比例例混混合合，可得到自然界中绝大多数彩色。可得到自然界中绝大多数彩色。38三基色原理的主要内容三基色原理的主要内容（1）三基色必须是相互独立的，即其中任）三基色必须是相互独立的，即其中任一种基色都不能由另外两种基色混合而产一种基色都不能由另外两种基色混合而产生。生。（2）自然界中的大多数颜色，都可以用三）自然界中的大多数颜色，都
30、可以用三基色按一定比例混合得到。基色按一定比例混合得到。（3）三个基色的混合比例，决定了混合）三个基色的混合比例，决定了混合色的色调和饱和度。色的色调和饱和度。（4）混合色的亮度等于构成该混合色的各）混合色的亮度等于构成该混合色的各个基色的亮度之和个基色的亮度之和396.3.3 三基色原理三基色原理因为人眼的三种锥状细胞对红光、因为人眼的三种锥状细胞对红光、绿光和绿光和蓝光最敏感，蓝光最敏感，所以在红色、所以在红色、绿色和蓝色光绿色和蓝色光谱区中选择三个基色按适当比例混色可得谱区中选择三个基色按适当比例混色可得到较多的彩色。到较多的彩色。在彩色电视中，在彩色电视中，选用了红、选用了红、绿、绿、
31、蓝作为三基色，蓝作为三基色，分别用分别用R、G、B来表来表示。示。国际照明委员会国际照明委员会(CIE)选定了红基色的波长选定了红基色的波长为为700nm，绿基色的波长为绿基色的波长为546.1nm，蓝蓝基色的波长为基色的波长为435.8nm。406.3.3 三基色原理三基色原理三三基基色色原原理理是是彩彩色色电电视视技技术术的的基基础础，摄摄像像机机把把图图像像分分解解成成三三基基色色信信号号，电电视视机机又又用用三基色信号还原出原图像的色彩。三基色信号还原出原图像的色彩。把三基色按照不同的比例混合获得彩色的把三基色按照不同的比例混合获得彩色的方法称为方法称为混色法混色法。混色法有混色法有相
32、加混色相加混色和和相减混色相减混色之分。之分。416.3.3 三基色原理三基色原理三三基基色色光光相相混混合合得得到到的的彩彩色色光光的的亮亮度度等等于于三三种种基基色色亮亮度度之之和和，这这种种混混合合色色的的方方法法称称为为相加混色相加混色。将将三三束束等等强强度度的的红红、绿绿、蓝蓝圆圆形形单单色色光光同同时时投投射射到到白白色色屏屏幕幕上上，会会出出现现三三基基色色的的圆圆图，其混合规律如图图，其混合规律如图6-8所示。所示。42 图 6-8 相加混色 适当改变三束光的强度，可以得到自然界中常见的彩色光。适当改变三束光的强度，可以得到自然界中常见的彩色光。红色红色+绿色绿色=黄色黄色绿
33、色绿色+蓝色蓝色=青色青色蓝色蓝色+红色红色=品色品色红色红色+绿色绿色+蓝色蓝色=白色白色当两种颜色混合得到白色时，这两种颜色称为当两种颜色混合得到白色时，这两种颜色称为互补色互补色互补色互补色。红色红色+青色青色=白色白色绿色绿色+品色品色=白色白色蓝色蓝色+黄色黄色=白色白色上上式式中中各各关关系系式式均均是是按按各各基基色色光光等等量量相相加加的的结结果果；若若改改变变它它们们之之间间的的混混合合比比例例，经经相相加加混混色色便便可可获获得得各各种种颜颜色色的彩色光。的彩色光。6.3.4 彩色的彩色的计量量三基色原理是彩色计量的基础；三基色原理是彩色计量的基础；主要是通过确定三基色对人
34、眼的刺激程度主要是通过确定三基色对人眼的刺激程度来进行的；来进行的；彩色彩色的计量因三基色不同而有不同的计量的计量因三基色不同而有不同的计量系统（计色系统）。系统（计色系统）。RGB计色系统计色系统XYZ计色系统计色系统45RGB计色系色系统给定一种彩色光，给定一种彩色光，可通过可通过配色实验配色实验来确定来确定其所含三基色的比例。其所含三基色的比例。配色方程：配色方程： F FR R( (R R)+)+G G( (G G)+)+B B( (B B) ) （6-166-16）46 F FR R( (R R)+)+G G( (G G)+)+B B( (B B) ) （6-166-16）式式中中，
35、F为为任任意意一一个个彩彩色色光光，(R)、(G)、(B)为为三三基基色色单单位位量量，R、G、B为为三三色色分分布布系系数数。要要配配出出彩彩色色量量F，必必须须将将R单单位位的的红红基基色色、G单单位的绿基色和位的绿基色和B单位的蓝基色加以混合。单位的蓝基色加以混合。R、G、B的的比比例例关关系系确确定定了了所所配配彩彩色色光光的的色色度度(含含色色调调和和饱饱和和度度)，R、G、B数数值值确确定定了了所所配配彩色光的光通量（亮度）。彩色光的光通量（亮度）。R(R)、G(G)、B(B)分分别别代代表表彩彩色色量量F中中所所含含三三基色的光通量成分，又称为基色的光通量成分，又称为彩色分量彩色
36、分量。RGB计色系色系统配配成成标标准准白白光光E E白白所所需需红红、 绿绿、 蓝蓝三三基基色色的光通量比为的光通量比为14.59070.060114.59070.0601。为为了了简简化化计计算算，规规定定红红基基色色光光单单位位量量的的光光通通量量为为1 1 lmlm，绿绿基基色色光光和和蓝蓝基基色色光光单单位位量量的光通量分别为的光通量分别为4.5907 lm4.5907 lm和和0.0601 lm0.0601 lm。 RGB计色系色系统*49RGB色彩空间采用物理三基色表示，因色彩空间采用物理三基色表示，因而物理意义很清楚，适合彩色显象管工作。而物理意义很清楚，适合彩色显象管工作。然
37、而这一系统并不适应人的视觉特点。然而这一系统并不适应人的视觉特点。因而，产生了其它不同的色彩空间表示法。因而，产生了其它不同的色彩空间表示法。 XYZ计色系色系统（X X）= = 0.41850.4185（R R）- - 0.09120.0912（G G）+0.0009+0.0009（B B）（Y Y）=-0.1587=-0.1587（R R）+0.2524+0.2524（G G）+0.0025+0.0025（B B） （Z Z） =-0.0828=-0.0828（R R） +0.0157+0.0157（G G） +0.1786+0.1786（B B） (6-22)(6-22)50XYZ计色系
38、色系统选择一组假想的三基色单位（选择一组假想的三基色单位（X）、（）、（Y）、）、（Z），进行彩色量度和计算的系统。），进行彩色量度和计算的系统。在在XYZ计计色色制制中中，任任何何一一种种彩彩色色的的配配色色方方程程式可表示为式可表示为 F=X（X）+Y（Y）+Z（Z）51 F=X（X）+Y（Y）+Z（Z）式式中中，X、Y、Z为为标标准准三三色色系系数数，(X)、(Y)、(Z)为标准三基色单位。为标准三基色单位。在在XYZ计色制中标准三色系数均为正数；计色制中标准三色系数均为正数；系系数数Y的的数数值值等等于于合合成成彩彩色色光光的的全全部部亮亮度度，系系数数X、Z不不包包含含亮亮度度，合合
39、成成彩彩色色光光色色度度仍仍由由X、Y、Z的比值决定；的比值决定；当当X=Y=Z时，时，配出等能白光配出等能白光E白。白。色色度度是是由由三三色色系系数数X、Y、Z的的相相对对值值确确定定的的，与与X、Y、Z的的绝绝对对值值无无关关，如如果果仅仅考考虑虑色色度度值值时，可以用三色系数的时，可以用三色系数的相对值相对值表示。表示。式式中中, m为为色色模模，表表示示某某彩彩色色光光所所含含标标准准三三基基色色单单位位的的总总量量，它它与与光光通通量量有有关关，对对颜颜色色不不产产生生影响；影响； x、 y、 z为相对色度系数，又叫为相对色度系数，又叫色度坐标色度坐标色度坐标色度坐标。由上式可知由
40、上式可知 x+y+z=1当当某某一一彩彩色色量量F的的相相对对色色度度系系数数x、y已已知知时时，则则z也也为为已已知知，即即z是是一一个个非非独独立立的的参参量量。这这样样就就可可将将由由配配色色实实验验得得到到的的数数据据，换换算算成成x、y坐坐标标值值，并并画画出出其其平平面面图图形形，即即x -y标准色度图标准色度图，如图如图6-136-13所示。所示。图图6-13 标准色度图和显象三基色标准色度图和显象三基色在在x-y色色度度图图中中所所有有光光谱谱色色都都在在所所示示的的舌舌形形曲曲线线上上。曲曲线线上上各各点点的的单单色色光光既既可可用用一一定定的的波波长长来来标标记记，也也可可
41、用用色色度度坐坐标标来来表表示示，该该曲曲线线亦亦称称为为光光谱谱色色曲线曲线。舌舌形形曲曲线线下下面面不不是是闭闭合合的的，用用直直线线连连接接起起来来，则则自自然然界界中中所所有有实实际际彩彩色色都都包包含含在在这这封封闭闭的的曲曲线之内。线之内。E白白点点的的坐坐标标为为x=1/3、y=1/3,谱谱色色曲曲线线上上任任意意一一点点与与E白白点点的的连连线线称称为为等等色色调调线线。该该线线上上所所有有的的点点都都对对应应同同一一色色调调的的彩彩色色，线线上上的的点点离离E白点越近，该点对应的彩色的饱和度就越小。白点越近，该点对应的彩色的饱和度就越小。谱谱色色曲曲线线内内任任意意两两点点表
42、表示示了了两两种种不不同同的的彩彩色色，这这两两种种彩彩色色的的全全部部混混色色都都在在这这两两点点的的连连线线上上。合合成成光光的的点点离离该该两两点点的的距距离离与与这这两种彩色在合成光中的强度成反比。两种彩色在合成光中的强度成反比。在在谱谱色色曲曲线线内内，任任取取三三点点所所对对应应的的彩彩色色作作基基色色混混合合而而成成的的所所有有彩彩色色都都包包含含在在以以这这三三点点为为顶顶点点的的三三角角形形内内。三三角角形形外外的的彩彩色色不不能能由由此此三三基基色色混混合合得得到到。因因此此，彩彩色色电电视视选选择择的的三三基基色色应应在在色色度度图图上上有有尽尽量量大大的的三三角形面积。
43、角形面积。6.3.5 显像三基色与亮度方程像三基色与亮度方程 1.显像三基色显像三基色彩彩色色电电视视重重现现图图像像是是靠靠彩彩色色显显像像管管屏屏幕幕上上三三种种荧荧光光粉粉在在电电子子束束轰轰击击下下发发出出红红、绿绿、蓝蓝三三种种基基色色光光混混合合而而得得到到的的，这这三三种种基基色色称为称为显像三基色（电视三基色）显像三基色（电视三基色）。选取原则：选取原则：选选出出的的显显像像三三基基色色在在色色度度图图上上的的三三角角形形面面积积尽尽可能大些，这会使混合出来的色彩更丰富；可能大些，这会使混合出来的色彩更丰富；要求荧光粉的发光效率尽可能高。要求荧光粉的发光效率尽可能高。586.3
44、.5 显像三基色与亮度方程像三基色与亮度方程不不同同彩彩色色电电视视制制式式所所选选用用的的显显像像三三基基色色是是不同的，不同的，选用标准白光也不一样。选用标准白光也不一样。NTSC制制和和PAL制制采采用用的的显显像像三三基基色色和和标标准准白白光光的的色色度度坐坐标标如如表表6-26-2所所示示，在在色色度度图图中中的的位位置置分分别别见见图图6-136-13中中的的虚虚线线三三角角形形和和实实线三角形。线三角形。表表6-2 显像三基色和标准白光的色显像三基色和标准白光的色度坐标度坐标 图图6-13 标准色度图和显象三基色标准色度图和显象三基色2.亮度方程亮度方程由由显显像像三三基基色色
45、和和标标准准白白光光的的色色度度坐坐标标经经线线性性矩矩阵阵变变换换可可导导出出NTSC制制中中显显像像三三基基色色Re1、Ge1、Be1和和X、Y、Z之间的关系式为：之间的关系式为：X=0.607Re1+0.174Ge1+0.200Be1Y=0.299Re1+0.587Ge1+0.114Be1Z=0.000Re1+0.066Ge1+1.116Be1式式中中，Y代代表表彩彩色色的的亮亮度度，由由显显像像三三基基色色配配出的任意彩色光的亮度为出的任意彩色光的亮度为 Y=0.299Re1+0.587Ge1+0.114Be1（6-29）该该式式称称为为标标准准清清晰晰度度电电视视系系统统中中的的亮亮
46、度度方方程（亮度公式）程（亮度公式）。物物理理含含义义：在在配配色色实实验验中中，红红、绿绿、蓝蓝三三路路基基色色光光信信号号如如按按亮亮度度公公式式加加权权求求和和，就就可以得到用可以得到用Y表示的混配色的亮度信息。表示的混配色的亮度信息。高清晰度电视系统中的亮度方程为：高清晰度电视系统中的亮度方程为： Y Y=0.2126=0.2126R R+0.7152+0.7152G G+0.0722+0.0722B B在在PAL制制彩彩色色电电视视中中，选选用用的的显显像像三三基基色色和和标标准准白白光光的的色色度度坐坐标标与与NTSC制制不不一一样样，亮亮度度公公式式中中的的系系数数有有所所不不同同，但但是是两两者者差差别别不不大大，所所以以在在PAL制制中中也也采采用用上上式式作作为为亮亮度度方程。方程。2.亮度方程亮度方程作作业题1.五种标准光源分别是什么？色温分别是多五种标准光源分别是什么？色温分别是多少？少？2.什么是视觉惰性？什么是临界闪烁频率？什么是视觉惰性？什么是临界闪烁频率？3.什么是三基色原理？三基色原理主要内容什么是三基色原理？三基色原理主要内容是什么？是什么？4.标清电视系统的亮度方程是什么？它的物标清电视系统的亮度方程是什么？它的物理含义是什么？理含义是什么？65
