电视基本原理.ppt

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Ø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Ø1925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Ø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 Ø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： Ø第一代第一代————黑白电视（黑白电视（2020世纪世纪2020年代）年代）Ø第二代第二代————彩色电视（彩色电视（2020世纪世纪4040年代）年代）Ø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：Ø第一代第一代————模拟电视模拟电视Ø第二代第二代————数字处理电视数字处理电视Ø第三代第三代————数字电视数字电视电路工艺：电路工艺：Ø第一代第一代————电子管电子管Ø第二代第二代————晶体管晶体管Ø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：Ø单一的地面微波单一的地面微波Ø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：Ø单一的活动图像广播单一的活动图像广播Ø扩充到数据广播、视频点播、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：Ø快速发展快速发展Ø模拟、数字电视并存模拟、数字电视并存Ø各种制式群雄并起各种制式群雄并起Ø各类设备争奇斗艳各类设备争奇斗艳 Ø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）Ø深入日常生活，可见可感深入日常生活，可见可感Ø构思奇巧、实现精到构思奇巧、实现精到 Ø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 Ø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Ø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Ø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Ø““电电”“”“视视” ” 顾名思义是物理学与生理学结合的科顾名思义是物理学与生理学结合的科学Ø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Ø1.1.1 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Ø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Ø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Ø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Ø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，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照明体代表模拟A色温于2856K完全辐射体的光近日出或日落时之日光B色温约4874K的直射阳光近正午之阳光C色温约6740K的平均日光相似北方45度仰角之日光D50色温约5000K的日光印刷工艺用之标准光D65色温约6504K的日光平均太阳光D75色温约7500K的日光相似北方天空之日光标准光源标准光源ØA白光源白光源（（（（2800K2800K）））） ØB白光源白光源（（（（4800K4800K）））） ØC白光源白光源（（（（6770K6770K）））） ØD65白光源白光源（（（（6500K6500K）））） ØE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：Ø眼睛可类比于一个摄像机。

Ø人的视网膜通过神经元来感知外部世界的颜色Ø每个神经元或者是一个对亮度和颜色敏感的锥体细胞，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Ø光的度量是指用人眼的视觉度量光Ø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Ø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ФФ(λ)(λ)，则：光谱光视效能光谱光视效能：K(λK(λ) )= = 1 /1 /ФФ(λ)(λ)用来衡量视觉对波长为λ的光的敏感程度Ø当λ=555nm时，有最大的光谱光视效能： Km=K(555) Ø任意波长光的光谱光视效能K(λ)与Km之比称为光谱光视效率（相对视敏度），用函数V(λ)表示： V(λ)= K(λ）/ Km Ø V(λ)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Ф(λ）表示：V(λ)= Ф（555）/Ф(λ)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Ø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Ø光通量 Φ：单位是lm,读作流明Ø按人眼光感觉度量的辐射功率Ø1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 cd·srØ波长555nm的单色光辐射功率为φ(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Ø波长λ的单色光辐射功率为φ(λ)瓦时，相当于波长555 nm的单色光辐射功率为φ(λ)V(λ)瓦，光通量为φ(λ)V(λ)光瓦，或683 φ(λ)V(λ)流明Ø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Ø对于N个单色光λ1、λ2、… λN组成的光源， NΦ= 683Σφ(λi)V(λi) [lm] i=1Ø 对于具有连续光谱功率分布密度φe(λ)的光源， Φ=683∫φ(λ)V(λ)dλ [lm]Ø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）Ø照度 E：单位是lx,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Ø1.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Ø2.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Ø3.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Ø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。

Ø视亮度——在一定背景亮度环境下人的主观亮度感觉Ø费涅尔系数 ξ=ΔLmin/L ΔLmin称为可见度阈值Ø视亮度 S= klgL+k0 （韦伯-费涅尔定律）Øξ、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Ø锥体细胞在3cd/m2时最灵敏Ø杆体细胞在10-3cd/m2时最灵敏Ø背景亮度环境很低或 很高时，ξ较大，视亮度不敏感2002200Ø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100Ø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Ø人眼不能觉察的亮度差别无需精确复制Ø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Ø在图像边缘处可以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)θ——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θ≈1～1.5分人眼的分辨力——视敏角θ的倒数Ød/（2πD）=θ/360*60Øθ=3438*d/DØ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Ø人眼相当于一个低通滤波器 M条纹条纹Ddθ H2.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——大面积着色原理背景颜色背景颜色白白红红蓝蓝斑点颜色斑点颜色黑黑 . .绿绿 . .绿绿 . .可分辨的斑可分辨的斑点直径点直径1mm1mm2.5mm2.5mm5mm5mm细节色别细节色别黑白黑白黑绿黑绿黑红黑红黑蓝黑蓝绿红绿红红蓝红蓝绿蓝绿蓝分辨力分辨力100%100%94%94%90%90%26%26%40%40%23%23%19%19% 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，480～640 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.彩色饱和度分辨力l视觉所能分辨的色光饱和度由100%到0变化的等级数称为彩色饱和度分辨力l彩色饱和度分辨力随波长变化而改变数值在4～25之间红色、蓝色区域饱和度分辨力较高 1.2.6 视觉惰性与闪烁感觉l当有光脉冲刺激人眼时，视觉的建立和消失都需要一定的过程，光源消失以后，景物影像会在视觉中保留一段时间，称为视觉惰性l视觉暂留时间在 0.05～0.2秒•若电视画面间歇性重复呈现，只要重复频率为50Hz左右，视觉上就有很好的连续画面的感觉•不引起闪烁感觉的光脉冲最低重复频率称为临界闪烁频率人眼在不同亮度下视亮度与作用时间的关系10HZ10HZ30HZ50HZ闪闪烁烁演演示示1.3.1 三基色原理Ø人的色彩视觉假说——视网膜上的锥体细胞有三种类型：红光敏细胞、绿光敏细胞和蓝光敏细胞Ø红、绿、蓝三种光敏细胞对不同频率的光的感知程度不同，具有各自的视敏度函数VR(λ)、 VG(λ)和VB(λ)（图1-8）相对视敏度函数： V(λ)=VR(λ)+VG(λ)+VB(λ)Ø设某彩色光的功率分布为Φe(λ)，对应三种光敏细胞有三个光通量： ΦR=∫φe(λ)VR (λ)dλ ΦG=∫φe(λ)VG (λ)dλ ΦB=∫φe(λ)VB (λ)dλ 总光通量 Φ= ΦR +ΦG +ΦB §1.3 三基色原理与色度图Ø人对该彩色光的亮度感觉决定于总光通量 Φ，人对该彩色光的色度感觉决定于ΦR、ΦG、ΦB之间的比例。

Ø彩色重现并不要求恢复景物的原始光谱成分，只需获得与原景物相同的彩色感觉Ø具有不同光谱功率分布的光，只要ΦR、ΦG、ΦB相同,则它们的色彩视觉完全等效三基色原理：Ø适当选择三种基色，它们相互独立，其中任一色均不能由其它二色混合产生它们又是完备的，即所有其它颜色都可以由这三种基色按不同的比例组合而得到Ø三基色原理对于彩色电视的重要性：把传送无数彩色的任务简化为传送三个基色信号 Ø两种基色系统相加混色：红、绿、蓝—用于电视系统相减混色：青、品、黄—用于彩色印刷、彩色胶片和绘画相加混色相加混色 相减混色相减混色两种原色混合＝次色两种原色混合＝次色两种原色的补色两种原色的补色次色＋补色＝白色次色＋补色＝白色C CY YMMR RG GB BØ混色方法：l时间混色法：将三种基色光按一定的顺序轮流投射到同一个表面上是顺序制彩色电视的基础l空间混色法：将三种基色光分别投射到同一个表面上邻近的三个点上是同时制彩色电视的基础 l生理混色法：两只眼睛同时分别观看两种不同颜色的同一幅图像 1.3.2 RGB色度系统Ø配色实验 1931年CIE规定：l波长为700 nm，为红基色光R。

l波长为546.1 nm，为绿基色光Gl波长为435.8 nm，为蓝基色光B1.配色实验 1.3.2 RGB色度系统Ø为使等量的三个基色光能配出标准白光，规定了红、绿、蓝三个基色单位，并分别用〔R〕、〔G〕、〔B〕表示Ø光量调节器也按基色单位进行刻度，当三个基色光量刻度分别为1〔R〕、1〔G〕、1〔B〕时，配出等能白光E白Ø配得等能白光E白，测得三基色光通量的比例为： 1 ：4.5907 ：0.0601  2. 颜色方程与三刺激值Ø等能白光的颜色方程：FE白＝1［R］＋1［G］＋1［B］Ø任意彩色光F的颜色方程： F＝R［R］＋G［G］＋B［B］ 其中：R、G、B称为三刺激值 取1［R］的光通量为1流明，则 光通量(亮度)方程： │F│＝(R＋4.5907G＋0.0601B) lmØ光谱三刺激值：配出单位辐射功率、波长为λ的单色光的三刺激值该单色光颜色方程：RGB制混色曲线具有任意功率分布Φe(λ)的彩色光F的三刺激值计算：连续分布：离散分布：RGB色度图Ø色度（色调、饱和度）只与三刺激值的比例有关Ø令： R+G+B=m m称为色模，代表某彩色光所含三基色单位的总量。

则用色模归一化的三刺激值： r=R/m g=G/m b=B/m r、g、b称为色度坐标 且有： r+g+b=1Ø颜色方程、亮度方程为： F=m{ r[R]+g[G]+b[B] } |F|=m（r+4.5907g+0.0601b）Ør、g、b是三基色单位总量为1时的三刺激值Ør、g、b的比例关系与R、G、B的比例关系相同，都可表示同一彩色的色度Ø只要知道r、g、b其中的二个，就可确定第三个，所以可用二维坐标来表示各种彩色的色度 Ø将彩色的色度用r-g二维坐标图显示——色度图 RGB色度图•[R]的色度坐标（1，0，0）•[G]的色度坐标（0，1，0）•[B]的色度坐标（0，0，1）•[E白]的色度坐标（1/3，1/3，1/3）•以[R]、 [G]、 [B]为顶点的三角形称为彩色三角形•由谱色光的色度坐标连成的舌形曲线称为谱色轨迹，实色都在谱色轨迹内•坐标越靠近谱色轨迹饱和度越高，越靠近[E白]饱和度越低Ø由三基色相加混合配出的各种彩色都在彩色三角形内Ø为使隐含的b坐标显现出来，可利用麦克斯韦计色三角形Ø等边三角形顶点到对边垂线的长度为1Ø三个顶点分别代表[R]、[G]、[B]Ø三角形内任意点F对应的彩色坐标r、g、b为到[R]、[G]、[B]对边的距离 r+g+b=1Ø[E白]在三角形的重心，穿过[E白]的任意直线连接的三角形上的两个点对应互补色[R][G][B]品品黄黄青青rgbE白白FRGB计色制存在的问题： Ø用物理三基色[R][G][B]计色时出现负系数。

负系数代表负光，表示用[R][G][B]三基色相加混合配不出此种颜色的光ØRGB色度图只表示色度，不表示亮度，需用公式再计算亮度Ø谱色的坐标不全在第Ⅰ象限，作图不方便 为克服RGB计色制的缺点，CIE委员会制订了新的计色制——XYZ计色制即CIE制 1.3.3 XYZ1.3.3 XYZ色度系统色度系统Ø颜色方程 F=X[X]+Y[Y]+Z[Z]Ø三基色单位[X]、[Y]、[Z]的确定:l对于任何实色光，三刺激值X、Y、Z值均为正，即全部在第Ⅰ象限l为便于计算亮度，要求彩色光的亮度仅由Y[Y]项决定同时规定1[Y]的光通量为1流明lX、Y、Z的比例仍决定彩色光的色度，当X=Y=Z时，仍代表等能白光E白ØXYZ色度系统是目前常用的色度系统，XYZ基色的选择只是计算中应用的、假想的，并不是自然界中实际存在的，所以又叫计算三基色 根据以上规定，找出[X]、[Y]、[Z]在RGB色度图中的位置Ø直线[X]—[Z]为零亮度线： r + 4.5907g + 0.0601 b = 0 又： r + g + b = 1，得： 0.9399r + 4.5306g + 0.0601 = 0Ø直线[X]—[Y]经过700nm和640nm谱色点得直线方程： r + 0.99g -1 = 0Ø直线[Y] —[Z]的选择自由性较大， CIE规定直线： 1.45r + 0.55g + 1 = 0Ø求得三直线交点[X]、[Y]、[Z]的坐标：rgb[X]1.2750- 0.27780.0028[Y]-1.73932.7673- 0.0280[Z]- 0.74310.14091.6022 物理三基色与计算三基色的关系物理三基色与计算三基色的关系Ø由由1[Y]=11[Y]=1光瓦，可得光瓦，可得[Y]=m2(r2 + 4.5907g2 + 0.0601 b2)=1, →m2=0.0912[Y]=-0.158[R]+0.2524[G]-0.0025[B]Ø由由[ [X]+[y]+[ZX]+[y]+[Z] ]为等能白光，可得为等能白光，可得m1r1+ m3r3-0.158= m1g1+ m3g3+0.2524, m1r1+ m3r3-0.158= m1b1+ m3b3-0.0025, (r1-g1) m1+ (r3-g3) m3=0.4104, → m1=0.3282(r1-b1) m1+ (r3-b3) m3=0.1555, → m3=0.1114[X]=-0.4185[R]-0.0912[G]+0.0009[B][Z]=-0.0828[R]+0.0157[G]+0.1786[B]Ø同一彩色在两种色度系统中三刺激值的关系： 由F=R[R]+G[G]+B[B]=X[X]+Y[Y]+Z[Z]得Ø两种色度系统中光谱三刺激值的关系： XYZXYZ色度系统的混色曲线色度系统的混色曲线y的曲线与明视觉光谱光效率曲线光谱光效率曲线光谱光效率曲线光谱光效率曲线完全一致，这是因为在XYZ色度系统中Y代表亮度。

 XYZXYZ色度图色度图(CIE(CIE色度图色度图)CIE标准光源黑体轨迹ØA光源——钨丝灯(白炽灯)2800KØC光源——白天的自然光6770KØD65光源——白天的平均光照6500KØE白光源——理想的等能白光,与5500K的白光相近 色域图色域图用于大致确定彩色坐标 等色调波长线、等饱和度线和等色差域等色调波长线、等饱和度线和等色差域• W为等能白光E白的坐标点• 等色调波长线 如：WG，G点的波长Fλ就是WG线上彩色的色调波长• 在等色调波长线上，越靠近W点，饱和度越低越靠近谱色轨迹，饱和度越高饱和度相同的各点连成的曲线称为等饱和度线• 在色度图的不同位置，沿不同方向，人眼可识别颜色变更的最小距离称为刚辨差相同刚辨差的点所围成的区域是等色差域景物景物→→摄像器件摄像器件→→彩色分量彩色分量→→处理传输处理传输→→显象器件显象器件→→彩色景物重现彩色景物重现 §§1.4 1.4 彩色的重现彩色的重现1.4.1 1.4.1 显像三基色显像三基色Ø以红、绿、蓝三种荧光粉发出的非谱色光作为显像三基色光Ø显像三基色的选择l色域越大越好，即显像三基色的三角形面积尽可能大l荧光粉发出的光越亮越好NTSC与PAL显像三基色荧光粉•NTSC彩色电视系统以C白为标准白光•PAL彩色电视系统以D65为标准白光制式NTSCPAL基色与光源[Re1][Ge1][Be1]C白[Re2][Ge2][Be2]D65色坐标x0.670.210.140.3100.640.290.150.313y0.330.710.080.3160.330.600.060.329电视图像重现色域电视图像重现色域 1.4.2 显像三基色的三刺激值与亮度方程1、显像三基色的三刺激值根据显像三基色的色度坐标求色模m’显像三基色各为1个单位时，配出1 lm的C白：1[Re]+1[Ge]+1[Be]=Fc白白 (1lm)[Re]、、[Ge]、、[Be]分别表示显像三基色单位量1[Re]=mm’ ’1 {x1[X]+y1[Y]+z1[Z]}1[Ge]=mm’2 {x2[X]+y2[Y]+z2[Z]}1[Be]=mm’3 {x3[X]+y3[Y]+z3[Z]} ( (mm’ ’1 x1+ mm’2 x2+ mm’3 x3 ) )[X] +( (mm’ ’1 y1+ mm’2 y2+ mm’3 y3 ) )[Y]+( (mm’ ’1 z1+ mm’2 z2+ mm’3 z3 ) ) [Z] = 1[Re] +1[Ge]+ 1[Be] = Fc白白（（1lm））m’c {xc[X]+ yc[Y]+ zc[Z] } =Fc白白 (1lm) m’c yc ＝＝1，，m’c ＝＝1／／ yc ＝＝＝＝3.16463.1646mm’ ’c c x xc c = 3.164×0.310=0.9810 = 3.164×0.310=0.9810mm’ ’c c y yc c = 3.164×0.316=1.0000 = 3.164×0.316=1.0000mm’ ’c c z zc c = 3.164×0.374=1.1835 = 3.164×0.374=1.18350.9810[X]+ 1.0000[Y]+1.1835[Z] =Fc白白 (1lm)m’1=0.9060，，m’2 =0.8286，，m’3 =1.4320 显像三基色与XYZ的矩阵表示 为：[Re] 0.607 0.299 0.000 [X][Ge] ＝＝ 0.174 0.587 0.066 [Y][Be] 0.200 0.114 1.116 [Z] 逆矩阵表示 为：[X] 1.910 -0.985 0.058 [Re][Y] ＝＝ -0.532 1.999 -0.118 [Ge][Z] -0.288 -0.028 0.897 [Be] •显像三显像三基色的配色方程基色的配色方程Fe= Re[Re]+Ge[Ge]+Be[Be]Fe= X[X]+Y[Y]+Z[Z]•计算三基色的配色方程计算三基色的配色方程由以上两式得三刺激值转换矩阵：由以上两式得三刺激值转换矩阵：2.亮度方程由转换矩阵得NTSC显像三基色亮度方程YY = 0.299Re + 0.587Ge + 0.114BePAL(D65)显像三基色亮度方程Y = 0.222Re + 0.707Ge + 0.071Be 1.4.3 1.4.3 摄像光谱响应曲线摄像光谱响应曲线PAL制显像三基色混色曲线摄像光谱响应曲线与此一致显像饱和度与色度学饱和度的区别Ø在色度学中，100%饱和度的光为单波长光，位于CIE色度图的谱色轨迹上。

Ø在电视显像中，100%饱和度的光不是单波长光，位于CIE色度图显像三基色所组成的基色三角形的三个边上（基色三角形可用麦克斯韦三角形表示） 1.4.4 1.4.4 高清晰度电视的色域高清晰度电视的色域 ……：常规色域——：扩展色域通过增大RGB信号的动态范围达到扩展色域。