光度學(xué)和色度學(xué)

光度學(xué)和色度學(xué)第一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日電視的誕生電視的誕生，是20世紀(jì)人類(lèi)最偉大的發(fā)明之一。1925年，蘇格蘭發(fā)明家約翰.洛吉.貝爾德用自行裝置的機(jī)械電視設(shè)備，第一次將移動(dòng)的圖像傳向遠(yuǎn)處的接收機(jī)現(xiàn)場(chǎng)。第二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日1925年10月2日，位于倫敦一間頂樓的臨時(shí)實(shí)驗(yàn)室里，貝爾德用攝像機(jī)掃描了一個(gè)木偶的頭部。他欣喜地發(fā)現(xiàn)，木偶的頭部被閃爍不定地復(fù)制在他安置于另一間屋子的熒屏上。于是，他飛快地跑出實(shí)驗(yàn)室，臨時(shí)雇了一個(gè)小伙計(jì)坐在他的攝像機(jī)前，重復(fù)他的實(shí)驗(yàn)。這位名叫威廉.泰因頓的年輕小伙子幸運(yùn)地成為歷史上第一個(gè)出現(xiàn)在電視上的人。

第三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日1926年1月，貝爾德在倫敦皇家科學(xué)研究所首次示范電視技術(shù)。第四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日最早的電視廣播最早的電視廣播于1929年在倫敦開(kāi)播，使用了約翰·洛吉·貝爾德建造的系統(tǒng)。畫(huà)面引起了一陣轟動(dòng)，但它們一點(diǎn)兒也不像現(xiàn)代的電視廣播?，F(xiàn)代彩色電視畫(huà)面是由500至1000條以上的掃描線(xiàn)組合起來(lái)的。貝爾德的畫(huà)面只有30條掃描線(xiàn)，并且是黑白兩種顏色，這使得畫(huà)面非常模糊。世界上最早的電視臺(tái)是1936年11月2日在倫敦郊外亞歷山大宮建立的大眾電視臺(tái)。我國(guó)第一座電視臺(tái)是1958年5月1日試運(yùn)行的北京電視臺(tái)，也就是現(xiàn)在的中央電視臺(tái)。第五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日電視技術(shù)的發(fā)展電視技術(shù)本身：第一代——黑白電視（20世紀(jì)20年代）第二代——彩色電視（20世紀(jì)40年代）第三代——高清晰度電視（20世紀(jì)80年代）第六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日信號(hào)處理技術(shù)：第一代——模擬電視第二代——數(shù)字處理電視第三代——數(shù)字電視電路工藝：第一代——電子管第二代——晶體管第三代——大規(guī)模集成電路第七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日傳輸媒介：?jiǎn)我坏牡孛嫖⒉〝U(kuò)充到電纜、衛(wèi)星、網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)移動(dòng)功能覆蓋：?jiǎn)我坏幕顒?dòng)圖像廣播擴(kuò)充到數(shù)據(jù)廣播、視頻點(diǎn)播、收費(fèi)電視、立體電視、多視點(diǎn)視頻等第八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日電視技術(shù)的特點(diǎn)：快速發(fā)展模擬、數(shù)字電視并存各種制式群雄并起各類(lèi)設(shè)備爭(zhēng)奇斗艷多學(xué)科綜合的、代表性的電子信息工程 （物理學(xué)、生理學(xué)、數(shù)學(xué)、電子電路、計(jì)算機(jī)、 信號(hào)處理、通信技術(shù)）深入日常生活，可見(jiàn)可感構(gòu)思奇巧、實(shí)現(xiàn)精到有助于實(shí)現(xiàn)知識(shí)的貫穿和系統(tǒng)概念的建立第九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第1章光度學(xué)和色度學(xué)§1光度學(xué)基礎(chǔ)§

2人眼的視覺(jué)特性§

3色度學(xué)基礎(chǔ)第十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日§1光度學(xué)基礎(chǔ)我們生活在一個(gè)多彩的世界里。白天，在陽(yáng)光的照耀下，各種色彩爭(zhēng)奇斗艷，并隨著照射光的改變而變化無(wú)窮。但是，每當(dāng)黃昏，大地上的景物，無(wú)論多么鮮艷，都將被夜幕緩緩?fù)虥](méi)。在漆黑的夜晚，我們不但看不見(jiàn)物體的顏色，甚至連物體的外形也分辨不清。同樣，在暗室里，我們什么色彩也感覺(jué)不到。這些事實(shí)告訴我們：沒(méi)有光就沒(méi)有色，光是人們感知色彩的必要條件，色來(lái)源于光。所以說(shuō)：光是色的源泉，色是光的表現(xiàn)。

第十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日一、光的特性圖1-1電磁波的波譜第十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日光源人眼感覺(jué)到的顏色，除與物體本身的反射特性有關(guān)外，還與光源的特性有關(guān)，故這里討論幾種電視中常用的基準(zhǔn)光源。所謂基準(zhǔn)光源是指具有特定光譜分布的光源。光分為單色光和復(fù)合光。原理上，單一波長(zhǎng)（單一頻率）電磁輻射發(fā)出的可見(jiàn)光稱(chēng)為譜色光或單色光。我們把不是僅含單一波長(zhǎng)的光稱(chēng)為復(fù)合光，人們?nèi)粘＝佑|到的各種光源或反射入眼睛的光，均為復(fù)合光。

第十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日描述光源色相常用"色溫"，它源于絕對(duì)黑體加熱在不同溫度下有不同的發(fā)光顏色，通常稱(chēng)該溫度（用絕對(duì)溫度K）為該光色的色溫。"相關(guān)色溫"指光色最接近黑體某溫度之光色的色溫值。相同色溫光源的相對(duì)功率譜不一定相同，即顏色具有同色異譜色。

我們知道，溫度在絕對(duì)零度（－273°C）以上的物體都會(huì)有連續(xù)的電磁輻射。但是不同的物體的輻射能量是不同的。為了衡量物體的電磁輻射能量的大小，人們?cè)O(shè)定了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)——絕對(duì)黑體。絕對(duì)黑體是指在任何溫度下，對(duì)于各種波長(zhǎng)的電磁輻射的吸收系數(shù)恒等于1的物體。自然界并不存在絕對(duì)黑體。絕對(duì)黑體是一個(gè)理想化的參考模型。在遙感熱紅外掃描儀系統(tǒng)中，裝有高溫黑體和低溫黑體，作為探測(cè)地物熱輻射的參考源。實(shí)用的絕對(duì)黑體是由人工方法制成的。一般說(shuō)，物體的輻射能量與其表面溫度有關(guān)，溫度越高，輻射能量越大。換句話(huà)說(shuō)，物體的輻射能隨其溫度變化，輻射能的光譜分布也隨之變化第十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日絕對(duì)黑體能全部吸收外來(lái)的電磁輻射而無(wú)反射和透射。黑體對(duì)于任何波長(zhǎng)的電磁波的吸收系數(shù)為1，透射系數(shù)為0。它被可見(jiàn)光照射時(shí)因?yàn)闆](méi)有反射光線(xiàn)而呈現(xiàn)黑色，故名。這是一種現(xiàn)實(shí)中不存在的理想物體。通常近似地認(rèn)為一個(gè)空腔表面的小孔是黑體。第十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日光源的輻射功率按波長(zhǎng)的分布稱(chēng)為光譜功率分布。不同光源有不同的光譜功率分布，國(guó)際照明委員會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng)CIE）規(guī)定了一些光源?；鶞?zhǔn)光源A（A白）、基準(zhǔn)光源B（B白）、基準(zhǔn)光源C（C白）、基準(zhǔn)光源D65（D65白）、基準(zhǔn)白色光源（E白）。E白是等能白光源，自然界中不存在，是用于彩色電視計(jì)算的一種假想光源。

第十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日標(biāo)準(zhǔn)光源A白光源（2800K）

B白光源（4800K）

C白光源（6770K）

D65白光源（6500K）

E白光源（5500K）

（等能白光：E白）

第十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日3.物體的顏色在中學(xué)的物理課中我們可能做過(guò)棱鏡的試驗(yàn)，白光通過(guò)棱鏡后被分解成多種顏色逐漸過(guò)渡的色譜，顏色依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，這就是可見(jiàn)光譜。其中人眼對(duì)紅、綠、藍(lán)最為敏感，人的眼睛就像一個(gè)三色接收器的體系，大多數(shù)的顏色可以通過(guò)紅、綠、藍(lán)三色按照不同的比例合成產(chǎn)生。同樣絕大多數(shù)單色光也可以分解成紅綠藍(lán)三種色光。這是色度學(xué)的最基本原理，即三基色原理。三種基色是相互獨(dú)立的，任何一種基色都不能有其它兩種顏色合成。紅綠藍(lán)是三基色，這三種顏色合成的顏色范圍最為廣泛。紅綠藍(lán)三基色按照不同的比例相加合成混色稱(chēng)為相加混色。第十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日二、光的度量輻射功率相同波長(zhǎng)不同的光對(duì)人眼產(chǎn)生的亮度感覺(jué)是不相同的。1933年國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)，給出人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光亮度感覺(jué)的相對(duì)靈敏度，稱(chēng)為相同視敏度。第二十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日表1－1給出了相對(duì)視敏度的最佳數(shù)據(jù)，第二十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日下圖是根據(jù)表1－1作出的曲線(xiàn)，稱(chēng)為相同視敏函數(shù)曲線(xiàn)。它的意義是：人眼對(duì)各種波長(zhǎng)光的亮度感覺(jué)靈敏度是不相同的。實(shí)驗(yàn)表明：在同一亮度環(huán)境中，輻射功率相同的條件下，波長(zhǎng)等于555nm的黃綠光對(duì)人的亮度覺(jué)最大，并令其亮度感覺(jué)靈敏度為1；人眼對(duì)其它波長(zhǎng)光的亮度感覺(jué)靈敏度均于黃綠光（555nm），故其它波長(zhǎng)光的相對(duì)視敏度V（l）都小于1。例如波長(zhǎng)為660nm的線(xiàn)光的相對(duì)視敏度V（660）－0.061，所以，這種紅光的的輻射功率應(yīng)比黃綠光（555nm）大16倍（即1/0.061＝16），才能給人相同的亮度感覺(jué)。第二十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)L<380nm和L>780nm時(shí)，V（L）＝0。這說(shuō)明紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)的射功率再大，也不能引亮度感覺(jué)，所以紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn)是不可見(jiàn)光。這也是自然選擇的結(jié)果。假如人眼對(duì)紅外線(xiàn)也能反映，那么這種近似光霧的熱輻射將會(huì)成為人們觀(guān)察外部世界的一種干擾。第二十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日光通量指人眼所能感覺(jué)到的輻射能量，它等于單位時(shí)間內(nèi)某一波段的輻射能量和該波段的相對(duì)視見(jiàn)率的乘積。由于人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光的相對(duì)視見(jiàn)率不同，所以不同波長(zhǎng)光的輻射功率相等時(shí)，其光通量并不相等。例如，當(dāng)波長(zhǎng)為555×10-7米的綠光與波長(zhǎng)為650×10-7米的紅光輻射功率相等時(shí)，前者的光通量為后者的10倍。光通量的單位為“流明”。光通量通常用Φ來(lái)表示，在理論上其功率可用瓦特來(lái)度量，但因視覺(jué)對(duì)此尚與光色有關(guān)。所以度量單位采用，依標(biāo)準(zhǔn)光源及正常視力另定之“流明”來(lái)度量光通量。符號(hào)：lm2、光通量第二十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日1.燭光、國(guó)際燭光、坎德拉（candela）的定義

在每平方米101325牛頓的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，面積等于1/60平方厘米的絕對(duì)“黑體”（即能夠吸收全部外來(lái)光線(xiàn)而毫無(wú)反射的理想物體），在純鉑（Pt）凝固溫度（約2042K獲1769℃）時(shí)，沿垂直方向的發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉。并且，燭光、國(guó)際燭光、坎德拉三個(gè)概念是有區(qū)別的，不宜等同。從數(shù)量上看，60坎德拉等于58.8國(guó)際燭光，亥夫納燈的1燭光等于0.885國(guó)際燭光或0.919坎德拉。

幾個(gè)定義的介紹：第二十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日2.發(fā)光強(qiáng)度與光亮度

發(fā)光強(qiáng)度簡(jiǎn)稱(chēng)光強(qiáng)，國(guó)際單位是candela（坎德拉）簡(jiǎn)寫(xiě)cd。Lcd是指光源在指定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。光源輻射是均勻時(shí)，則光強(qiáng)為I=F/Ω，Ω為立體角，單位為球面度（sr）,F為光通量，單位是流明，對(duì)于點(diǎn)光源由I=F/4。光亮度是表示發(fā)光面明亮程度的，指發(fā)光表面在指定方向的發(fā)光強(qiáng)度與垂直且指定方向的發(fā)光面的面積之比，單位是坎德拉/平方米。對(duì)于一個(gè)漫散射面，盡管各個(gè)方向的光強(qiáng)和光通量不同，但各個(gè)方向的亮度都是相等的。電視機(jī)的熒光屏就是近似于這樣的漫散射面，所以從各個(gè)方向上觀(guān)看圖像，都有相同的亮度感。

以下是部分光源的亮度值：?jiǎn)挝籧d/m2

太陽(yáng)：1.5*10；日光燈：（5—10）*103；月光（滿(mǎn)月）：2.5*103；黑白電視機(jī)熒光屏：120左右；彩色電視機(jī)熒光屏：80左右。

第二十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日3.光通量與流明

光源所發(fā)出的光能是向所有方向輻射的，對(duì)于在單位時(shí)間里通過(guò)某一面積的光能，稱(chēng)為通過(guò)這一面積的輻射能通量。各色光的頻率不同，眼睛對(duì)各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的輻射能通量相等，在視覺(jué)上并不能產(chǎn)生相同的明亮程度，在各色光中，黃、綠色光能激起最大的明亮感覺(jué)。如果用綠色光作水準(zhǔn)，令它的光通量等于輻射能通量，則對(duì)其它色光來(lái)說(shuō)，激起明亮感覺(jué)的本領(lǐng)比綠色光為小，光通量也小于輻射能通量。光通量的單位是流明，是英文lumen的音譯，簡(jiǎn)寫(xiě)為lm。絕對(duì)黑體在鉑的凝固溫度下，從5.305*103cm2面積上輻射出來(lái)的光通量為1lm。為表明光強(qiáng)和光通量的關(guān)系，發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉的點(diǎn)光源在單位立體角（1球面度）內(nèi)發(fā)出的光通量為1流明。一只40W的日光燈輸出的光通量大約是2100流明。第二十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日4.光照度與勒克斯

光照度可用照度計(jì)直接測(cè)量。光照度的單位是勒克斯，是英文lux的音譯，也可寫(xiě)為lx。被光均勻照射的物體，在1平方米面積上得到的光通量是1流明時(shí)，它的照度是1勒克斯。有時(shí)為了充分利用光源，常在光源上附加一個(gè)反射裝置，使得某些方向能夠得到比較多的光通量，以增加這一被照面上的照度。例如汽車(chē)前燈、手電筒、攝影燈等。

以下是各種環(huán)境照度值：?jiǎn)挝籰ux

黑夜：0.001—0.02；月夜：0.02—0.3；陰天室內(nèi)：5—50；陰天室外：50—500；晴天室內(nèi)：100—1000；夏季中午太陽(yáng)光下的照度：約為10*9次方；閱讀書(shū)刊時(shí)所需的照度：50—60；家用攝像機(jī)標(biāo)準(zhǔn)照度：1400。

第二十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日§

2人眼的視覺(jué)特性人眼睛里視覺(jué)的兩種細(xì)胞

我們知道，外界光輻射到人眼中刺激視網(wǎng)膜所引起的知覺(jué)叫做視覺(jué)．？

現(xiàn)代神經(jīng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，人眼的視網(wǎng)膜上存在大量的光敏細(xì)胞，按其形狀可分為兩類(lèi)，即桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞．桿狀細(xì)胞對(duì)入射光的強(qiáng)度很敏感，它能分辨亮度的差別，而對(duì)顏色的分辨本領(lǐng)極差；而錐狀細(xì)胞雖然對(duì)亮度的靈敏度不高，但卻能分辨顏色．白天亮度較強(qiáng)時(shí)，主要靠錐狀細(xì)胞產(chǎn)生視覺(jué)作用，所以白天人所看到的是萬(wàn)紫千紅的彩色世界．夜間亮度較弱時(shí)，主要靠桿狀細(xì)胞產(chǎn)生視覺(jué)作用，因此夜間看到的物體無(wú)顏色之分，只有灰蒙蒙的影像．第二十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日人眼的錐狀細(xì)胞可分為三種，每種錐狀細(xì)胞對(duì)光譜不同部分的感受性能是不同的．一種對(duì)紅光的感受性最靈敏，叫紅色錐狀細(xì)胞；一種對(duì)綠光的感受性最靈敏，叫綠色錐狀細(xì)胞；一種對(duì)藍(lán)光的感受性最靈敏，叫藍(lán)色錐狀細(xì)胞．三種細(xì)胞在某種光的刺激下，分別產(chǎn)生不同程度的興奮，便產(chǎn)生相應(yīng)的顏色視覺(jué)．如果三種細(xì)胞都興奮，便會(huì)產(chǎn)生白色的視覺(jué)．如果三種細(xì)胞都不興奮，便會(huì)產(chǎn)生黑色的視覺(jué)．

人視覺(jué)的錐狀細(xì)胞分別對(duì)紅、綠、藍(lán)三色光最敏感．是因?yàn)橹挥羞@三種色做為原色（基色），才能合成自然界存在的幾乎所有顏色，視覺(jué)才能符合客觀(guān)世界萬(wàn)紫千紅的實(shí)際，這也許是人類(lèi)長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果．

任意兩種色光只要它們給人眼的三種錐狀細(xì)胞的刺激總體效果相同，人就會(huì)感到兩種色光的亮度和顏色相同，而不管這兩種色光的光譜組成是否相同．也就是說(shuō)．顏色視覺(jué)相同的色光，其光譜也可以相同，我們把這種情況叫做“同色同譜”；其光譜可以不相同，我們把這種情況叫做“同色異譜”．關(guān)于這點(diǎn)在下面三原色的混合中可以得到證實(shí)．第三十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日在弱光條件下，人眼的視覺(jué)過(guò)程主要由桿狀細(xì)胞完成。而桿狀細(xì)胞對(duì)各種不同波長(zhǎng)光的敏程度將不同于明顯視覺(jué)視敏函數(shù)曲線(xiàn)，表現(xiàn)為對(duì)波長(zhǎng)短的光敏度感有所增大。即曲線(xiàn)向左移，這條曲線(xiàn)稱(chēng)暗視覺(jué)敏函數(shù)曲線(xiàn)，如圖中細(xì)曲線(xiàn)所示。在弱光條件下，桿狀細(xì)胞只有明暗感覺(jué)，而沒(méi)有彩色感覺(jué)。第三十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日視覺(jué)范圍

人眼能夠感覺(jué)的亮度范圍（稱(chēng)為視覺(jué)范圍）極寬，從千分之幾尼特直到幾百萬(wàn)尼特。其所以如此之寬，是由于依靠了瞳孔和光敏細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用。瞳孔根據(jù)外界光的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)其大小，使射到視網(wǎng)膜上的光通量盡可能是適中的。在強(qiáng)光和弱光下，分別由錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞作用，而后者的靈敏度是前者的1萬(wàn)倍。明暗感覺(jué)的相對(duì)性

在不同的亮度環(huán)境下，人眼對(duì)于同一實(shí)際亮度所產(chǎn)生的相對(duì)亮度感覺(jué)是不相同的。例如對(duì)同一電燈，在白天和黑夜它對(duì)人眼產(chǎn)生的相對(duì)亮度感覺(jué)是不相同的。另外，當(dāng)人眼適應(yīng)了某一環(huán)境亮度時(shí)，所能感覺(jué)范圍將變小。例如，在白天環(huán)境亮度10，000尼特（燭光/平方米）時(shí)，人眼大約能分辨的亮度范圍為200～20，000尼特，低于200尼特的亮度同感覺(jué)為黑色。而夜間環(huán)境為30尼特時(shí)，可分辨的亮度范圍為1～200尼特，這時(shí)100尼特的亮度就引起相當(dāng)亮的感覺(jué)。只有低于1尼特的亮度才引起黑色感覺(jué)。第三十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日二、人眼的分辨力1.視角觀(guān)看景物時(shí)，景物大小對(duì)眼睛形成的張角叫做視角。其大小既決定景物本身的大小，也決定于景物與眼睛的距離。M條紋Ddθ

H第三十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日2.視敏角

當(dāng)與人眼相隔一定距離的兩個(gè)黑點(diǎn)靠近到一定程度時(shí)，人眼就分辨不出有兩個(gè)黑點(diǎn)存在，而只感覺(jué)到是連在一起的一個(gè)點(diǎn)。這種現(xiàn)象表明人眼分辨景物細(xì)節(jié)的能力是有一定極限的。我們可以用視敏角來(lái)定義人眼的分辨力。視敏角即人眼對(duì)被觀(guān)察物體剛能分辨出它上面最緊鄰兩黑點(diǎn)或兩白點(diǎn)的視角。

在上圖中，L表示人眼與圖象之間的距離，d表示能分辨的最緊鄰兩黑點(diǎn)之間的距離。

3.視覺(jué)銳度

人眼分辨景物細(xì)節(jié)的能力稱(chēng)為分辨力，又稱(chēng)為視覺(jué)銳度。它等于人眼視敏角的倒數(shù)，即分辨力

4.影響分辨力的因素：

從生理上講，視敏角決定于視網(wǎng)膜相鄰光敏細(xì)胞間的距離，已加錐狀細(xì)胞直徑d‘=5mm，眼睛焦距|＝17mm，所以人眼日間視覺(jué)下的視敏角約為

視敏角為1’的眼，其視力為1.0；2‘的視力對(duì)應(yīng)于0.5，這與醫(yī)學(xué)上是相對(duì)應(yīng)的

影響分辨力的因素有：與物體在視網(wǎng)膜上成象的位置有關(guān)，黃斑區(qū)錐狀細(xì)胞密度最大，分辨力最高。越是偏離黃斑區(qū)，光敏細(xì)胞的分布越稀，分辨力也就低。與照明強(qiáng)度有關(guān)。照度太低，僅桿狀細(xì)胞起作用，分辨力大大下降，且無(wú)彩色感；照度太大，分辨力不會(huì)增加，甚至由于“眩目”現(xiàn)象而降低。與對(duì)比度Cr有關(guān)。Cr=[(B-B0)/B0]×100％，其中B為物體亮度與背景亮度接近，分辨力自然要降低。與被觀(guān)察物體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。運(yùn)動(dòng)速度快，分辨力將要下降。

第三十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日人眼彩色視覺(jué)的辨色能力

總體上，人眼大體能分辨出200多種不同的色調(diào)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)上人眼一般能分辨出15～20級(jí)的飽和度變化

人眼彩色細(xì)節(jié)的分辨力

人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力比對(duì)黑白細(xì)節(jié)的分辨力低的多。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，人眼的彩色分辨角比黑白分辨角大3～5倍。因此，在彩色電視系統(tǒng)傳輸彩色電視信號(hào)時(shí)，須用較寬的信號(hào)帶寬（0～6）MHz傳送亮度信息，而可用窄帶寬（0～1.3）MHz或（0～1.5）MHz傳送色度信息。第三十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日視覺(jué)惰性是人眼看重要特性之一，它描述了主觀(guān)亮度與光作用時(shí)間的關(guān)系。當(dāng)一定強(qiáng)度的光突然作用于視網(wǎng)膜時(shí)，人眼并不能立即產(chǎn)生穩(wěn)定的亮度感覺(jué)，而須經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的變化過(guò)程才能達(dá)到穩(wěn)定的亮度感覺(jué)。在過(guò)渡過(guò)程中，亮度感覺(jué)先隨時(shí)間變化由小到大，達(dá)到最大值后，再回降到穩(wěn)定的亮度感覺(jué)值，右圖示出在不同亮度下亮度感覺(jué)隨時(shí)間的變化過(guò)程。三、視覺(jué)惰性第三十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日另外，當(dāng)作用于人眼的光線(xiàn)突然消失后，亮度感覺(jué)并非立即消失，亮度感覺(jué)并非立即消失，而是近似按指數(shù)規(guī)律下降而逐漸消失的。右圖示出人眼對(duì)于較短時(shí)間的光脈沖B0的亮度感覺(jué)S變化的情況。當(dāng)光線(xiàn)消失后的視覺(jué)殘留現(xiàn)象稱(chēng)為視覺(jué)暫留或視覺(jué)殘留。人眼視覺(jué)暫覺(jué)留時(shí)間，在日間視覺(jué)時(shí)約為0.02秒，中介視覺(jué)時(shí)為0.1秒，夜間視覺(jué)時(shí)為0.2秒，中介視覺(jué)是介于日視覺(jué)與夜視覺(jué)之間的狀態(tài)。人眼亮度感覺(jué)變化滯后于實(shí)際亮度變化，以及視覺(jué)暫留特性，總稱(chēng)為視覺(jué)惰性。第三十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日上節(jié)課回顧第三十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日光和物體的顏色客觀(guān)現(xiàn)實(shí)中物體的顏色光源的顏色，直接取決于它的功率譜；物體的顏色不僅取決于它的反射特性和透射特性，而且還與照射光源的功率譜有關(guān)1、在白天2、在夜晚主觀(guān)因素下的物體的顏色不同的人對(duì)于同一功率譜的光的色感可能是不相同的。例如，對(duì)于用紅磚建造的房子，視覺(jué)正常的人看是紅色，而有紅色盲的人看是土黃色；同樣，他看綠草坪是黃色。由于周?chē)h(huán)境的影響，紅色盲患者會(huì)把他看到的“土黃色”房子叫做“紅色”房子；同樣，把他看到的“黃色”草坪，叫做綠色草坪，并認(rèn)為他看到的“紅色”與“綠色”和正常人一樣。

第三十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日色度學(xué)和電視技術(shù)中，常以白色作為一種標(biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)于眾多的白光又有：A光源：色溫為2845K，相當(dāng)于白熾燈在2800K時(shí)輻射出的光。B光源：相關(guān)色溫為4800K，相當(dāng)于中午直射的日光。C光源：相關(guān)色溫為6700K，相當(dāng)于白天的自然光，它的藍(lán)色成分較多。D65光源：相關(guān)色溫為6500K，相當(dāng)于白天平均光照，近年來(lái)，常被用作彩色電視的標(biāo)準(zhǔn)光源。E光源：又稱(chēng)為等能白光，即P（l）＝常數(shù)，它是一種假想而實(shí)際并不存在的光源，采用它純粹是為了簡(jiǎn)化色度學(xué)中的計(jì)算，其相關(guān)色溫為550K。第四十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日錐體細(xì)胞和桿狀細(xì)胞在較亮的情況下，視網(wǎng)膜中的三種錐狀細(xì)胞對(duì)長(zhǎng)、中，短三種光域產(chǎn)生不同的視覺(jué)反應(yīng)，便能讓我們看見(jiàn)光譜中的紅、綠、藍(lán)三個(gè)主要色域來(lái)形成色彩。第四十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日因此，我們?cè)跀z取彩色圖想時(shí)，用三個(gè)與人眼三種錐狀細(xì)胞光譜特性相同的攝像管，分別攝取代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)彩色分量的信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理、傳輸，在由顯像管上的紅、綠、藍(lán)三色熒光分發(fā)光，轉(zhuǎn)換成原來(lái)比例的彩色光，即可實(shí)現(xiàn)彩色圖像的重現(xiàn)。(由此發(fā)展出了三基色原理)第四十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第四十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第四十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第四十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第四十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日§

3色度學(xué)基礎(chǔ)第四十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日一、彩色三要素對(duì)于彩色光通常可由亮度、色調(diào)和色飽和度三個(gè)物理量來(lái)描述,這三個(gè)量常被稱(chēng)為彩色三要素。

亮度：是指彩色光作用于人眼引起的明暗程度的感覺(jué)。亮度是指色光的明暗程度，它與色光所含的能量有關(guān)。對(duì)于彩色光而言，彩色光的亮度正比于它的光通量（光功率）。對(duì)物體而言，物體各點(diǎn)的亮度正比于該點(diǎn)反射（或透射）色光的光通量大小。一般地說(shuō)，照射光源功率越大，物體反射（或透射）的能力越強(qiáng)，則物體越亮；反之，越暗。

第四十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日色調(diào)：指彩色光的顏色類(lèi)別。通常所說(shuō)的不同波長(zhǎng)的光在視覺(jué)上呈現(xiàn)不同的顏色，實(shí)際上就是指其色調(diào)不一致。色調(diào):指顏色的類(lèi)別，通常所說(shuō)的紅色，綠色，藍(lán)色等，就是指色調(diào)。光源的色調(diào)由其光譜分布決定；物體的色調(diào)由照射光源的光譜和物體本身反射特性或者透射特性決定，例如藍(lán)布在日光照射下，只反射藍(lán)光而吸收其它成分。如果分別在紅光，黃光或綠光的照射下，它會(huì)呈現(xiàn)黑色。紅玻璃在日光照射下，只透射紅光，所以是紅色。第四十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日

飽和度：是指顏色的深淺程度，即顏色的濃度。一種顏色，可以看成是某種光譜色與白色混合的結(jié)果。其中光譜色所占的比例愈大，顏色接近光譜色的程度愈高，顏色的飽和度也就愈高，顏色深而艷。當(dāng)白光成份為0，飽和度達(dá)到最大。特殊的，各種單色光飽和度最高，單色光中摻入的白光愈多，飽和度愈低，白光占絕大部分時(shí)，飽和度接近于零，白光的飽和度等于零。白色光的光譜色成份為0，飽和度為0。色調(diào)和飽和度合稱(chēng)為色度。色度即說(shuō)明彩色光顏色的類(lèi)別，又說(shuō)明了彩色的深淺程度。在彩色電視系統(tǒng)中，所謂傳輸彩色圖像，實(shí)際上是傳輸圖像像素的亮度和飽和度。第五十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日二、三基色原理

由色度學(xué)的知識(shí)可知，不同波長(zhǎng)的單色光會(huì)引起不同的彩色感覺(jué)，但相同的彩色感覺(jué)卻可以來(lái)源于不同的光譜組合，而人眼只能體會(huì)彩色感覺(jué)而不能分辨光譜成份。不同光譜成份的光經(jīng)混合能引起人有相同的彩色感覺(jué)；單色光可以有幾種顏色的混合光來(lái)等效；幾種顏色的混合光也可以由另外幾種顏色的混合光來(lái)等效；這一現(xiàn)象稱(chēng)為混色。電視技術(shù)正是利用了人眼的這個(gè)特性。在彩色復(fù)現(xiàn)過(guò)程中，并不要求恢復(fù)原景物的輻射的光譜成份。

再進(jìn)行混色實(shí)驗(yàn)時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)只要選取三種不同顏色的單色光按一定比例混合就可以得到自然界中絕大多數(shù)彩色，具有這種特性的三個(gè)單色光叫基色光，對(duì)應(yīng)的三種顏色稱(chēng)為三基色。由此我們得到一個(gè)重要的原理——三基色原理。第五十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日三基色的選取原則：1、三者必須相互獨(dú)立，也就是說(shuō)其中任意一個(gè)基色不能有其他兩個(gè)顏色混合配出，這樣可以配出較多的彩色；2、自然界中絕大多數(shù)彩色都必須能按照三種基色分解；3、混合色的亮度等于各個(gè)基色的亮度之和。紅、綠、藍(lán)三基色的選取原因：

在彩色電視技術(shù)中，根據(jù)三基色的選取原則，選擇紅、綠、藍(lán)作為三基色。將它們按不同比例進(jìn)行混合，合成彩色的亮度由三基色的亮度之和決定，而色度(即色調(diào)和色飽和度)則由三基色分量的比例決定，這就是三基色原理的主要內(nèi)容。第五十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日3.混色方法

把三基色按照不同的混合獲得彩色的方法稱(chēng)為混色法?；焐ㄓ邢嗉踊焐拖鄿p混色之分。彩色電視系統(tǒng)中使用的是相加混色法。印刷、美術(shù)等行業(yè)使用的是相減混色法。相加混色現(xiàn)在一般采用色光混色以前還有轉(zhuǎn)盤(pán)混色。色光混色是將三束圓形截面的紅、綠、藍(lán)單色光同時(shí)投影到屏幕上，呈現(xiàn)一幅品字形三基色圓圖。由圖可見(jiàn):紅光+綠光=黃光紅光+藍(lán)光=紫光(品光)綠光+藍(lán)光=青光紅光+綠光+藍(lán)光=白光第五十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日以上各光即均是按照基色光等量相加的結(jié)果；若改變它們之間的混合比例，經(jīng)相加可獲得各種顏色的彩色光。第五十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)現(xiàn)相加混色還有如下幾種方法:(1)空間混色法。(2)時(shí)間混色法。

1853年格拉斯曼（H.Grasman）教授總結(jié)也下列相加混色定律：1.補(bǔ)色律：自然界任一顏色都有其補(bǔ)色，它與它的補(bǔ)色按一定比例混合，可以得到白色或灰色。2.中間律：兩個(gè)非補(bǔ)色相混合，便產(chǎn)生中間色。其色調(diào)決定于兩個(gè)顏色的相對(duì)數(shù)量，其飽和度決定于二者在顏色順序上的遠(yuǎn)近。3.代替律：相似色混合仍相似，不管它們的光譜成分是否相同。4.亮度相加律：混合色光的亮度等于各分色光的亮度之和。第五十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日如圖所示的顏色環(huán)，可以比較直觀(guān)地表達(dá)各種顏色的混合規(guī)律。按順序把飽和度最高的譜色光和紫紅色相連圍成一個(gè)近似的圓環(huán)，每一顏色都在圓環(huán)上或環(huán)內(nèi)占有一確定位置。白色位于圓心，顏色飽和度愈低，愈靠近圓心。顏色環(huán)圓心對(duì)邊的任何兩種顏色都是互補(bǔ)色，按適當(dāng)比例混合是得到白色或灰色，例如，黃色與藍(lán)色，紅色與青色，綠色與品紅色。顏色環(huán)上任何兩種非補(bǔ)色相混合，可產(chǎn)生中間色，它的位置在此兩色的連線(xiàn)上。中間色的色調(diào)決定于兩顏色的比例多少，并按重力中心定律偏向比重大的一色；中間色的飽和度決定于兩色在顏色環(huán)的距離，二者距離愈近，飽和度越大，反之越小?；パa(bǔ)色在色環(huán)上的距離被認(rèn)為是最遠(yuǎn)。第五十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日顏料的混色：又稱(chēng)明度減少混合指不能發(fā)光，卻能將照來(lái)的光吸掉一部分，將剩下的光反射出去的色料的混合。色料不同，吸收色光的波長(zhǎng)與亮度的能力也不同。色料混合之后形成的新色料，一般都能增強(qiáng)吸光的能力，削弱反光的亮度。在投照光不變的條件下，新色料的反光能力低于混合前的色料的反光能力的平均數(shù)，因此，新色料的明度降低了，純度也降低了，所以稱(chēng)為減光混合。三元色：是品紅（不含黃色的紅），檸檬黃和青（絕對(duì)不含黃和紅色，如天光藍(lán)，不是普藍(lán)和群青，也不是酞青藍(lán)）。上節(jié)課布置的思考題：所有橡皮泥的混合色？第五十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日三、彩色的度量和表示方法為了準(zhǔn)確的對(duì)顏色進(jìn)行計(jì)算，CIE規(guī)定其波長(zhǎng)各為：標(biāo)準(zhǔn)紅基色的波長(zhǎng)選為700nm，標(biāo)準(zhǔn)綠基色光選為546.1nm，標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)基色光為435.8nm。由于這三種基色光可以用物理手段產(chǎn)生出來(lái)，因此通常稱(chēng)為物理三基色，它們是色度學(xué)計(jì)量中最基本的一套三基色第五十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日CIE還規(guī)定當(dāng)各以1個(gè)單位的上述紅、綠、藍(lán)三基色光混合時(shí)，恰能產(chǎn)生出等能白（即E白）光，這時(shí)的紅、綠、藍(lán)的單位量稱(chēng)為基色量或基色單位，并用符號(hào)（R）、（G）、（B）標(biāo)記。這樣，任意一種彩色光F可用下式表示：

F=R(R)+G(G)+B(B)式中R、G、Ｂ是基色量（R）、（G）、（B）的混配系數(shù)，稱(chēng)為三色系數(shù)或三刺激值。第五十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日一定的R、G、B值可確定一定的顏色，包括亮度、色調(diào)和色飽和度。而R(R)、G(G)、B(B)稱(chēng)為F色光的三基色分量（簡(jiǎn)稱(chēng)三色分量）。若某一待混配色，經(jīng)試驗(yàn)確定為1、2、4份紅、綠、藍(lán)基色混合而成時(shí)，則可寫(xiě)成：

F1=1(R)+2(G)+4(B)

另一待混配色由1.2、2.4、5.3份的紅、綠、藍(lán)混配而成，則：

F2=1.2(R)+2.4(G)+5.3(B)

上式中的"＝"是表示人眼視覺(jué)上的顏色相等。第六十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日假若色光F1和F2的三色分量如下兩式：

F1＝R1(R)+G1(G)+B１(B)；

F2＝R2(R)+G2(G)+B2(B)

則兩色光相加混合，為：F＝F1＋F2＝R1(R)+G1(G)+B1(B)＋R2(R)+G2(G)+B2(B)

＝（R1＋R2)(R)＋（G1+G2)(G)＋（B1+B2)(B)

即F1＋F2混合光的三色系數(shù)是F1

、F2各基色系數(shù)之和。

第六十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日用物理三基色(R)、(G)、(B)和規(guī)定的基色量R、G、B

建立的一套計(jì)色系統(tǒng)，稱(chēng)為（RGB）計(jì)色系統(tǒng)。用它可以對(duì)一切顏色進(jìn)行計(jì)量?；繂挝恢档拇_定根據(jù)實(shí)驗(yàn)，規(guī)定：紅基色光（R）波長(zhǎng)為700nm,綠基色光（G）波長(zhǎng)為546.1nm,藍(lán)基色光（B）波長(zhǎng)為435.8nm。且用1光瓦紅基色光、4.5907光瓦綠基色光和0.0601光瓦藍(lán)基色光混合可得到等能白光E白，該E白的光通量是：1+4.5907+0.0601=5.6508光瓦。據(jù)此三基色各用一個(gè)單位量混合時(shí)能得出等能白光，規(guī)定為物理基色量的單位值，即：1（R)＝1光瓦，1（G)＝4.5907光瓦，1（B)=0.0601光瓦。第六十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日配色實(shí)驗(yàn)示意圖第六十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于等能白光,R=G=B=1,即

FE白=1(R)+1(G)+1(B)

其光通量為｜FE白｜=1×1+1×4.5907+1×0.0601=5.6508lm

這個(gè)配色方程式,適合于配制一切彩色，只不過(guò)對(duì)于不同彩色三色系數(shù)不同而已。第六十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)色制及色度圖(1)RGB計(jì)色制及其色度圖以(R)、(G)、(B)為單位量，用配色方程進(jìn)行彩色量度和計(jì)算的系統(tǒng)稱(chēng)為RGB計(jì)色制。實(shí)際中，彩色的質(zhì)的區(qū)別決定于色調(diào)和飽和度，即色度。色度與三基色系數(shù)的比例有關(guān)。為此，引入三基色相對(duì)系數(shù)r、g、b。第六十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日令m=R+G+B，則r、g、b分別為第六十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日

因?yàn)镽、G、B三個(gè)色系數(shù)的比例關(guān)系與r、g、b的比例關(guān)系相同，所以它們都可以表示同一彩色的色度，且

由于r、g、b三者之和為1，所以只要知道其中兩個(gè)的值，就可由公式式確定第三個(gè)的值。因此，只要選兩個(gè)三基色相對(duì)系數(shù)，就可用二維坐標(biāo)表示各種彩色光的色度。RGB色度圖就是在r—g直角坐標(biāo)系數(shù)中表示各種彩色光色度的平面圖,如圖下所示。(1―10)第六十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第六十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第六十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日但是，在配色實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于某些飽和度很高的色光，無(wú)論用怎樣的比例關(guān)系，均不能用三基色相加配出，而必須把一個(gè)或兩個(gè)基色光移動(dòng)到待配彩色一側(cè)，才能使白屏幕兩側(cè)有同一色感。被移動(dòng)的那個(gè)基色光可以看作“負(fù)”的基色光或者說(shuō)色系數(shù)為負(fù)值。圖中的舌形曲線(xiàn)稱(chēng)為譜色軌跡。自然界中所有的彩色都能用整個(gè)閉合曲線(xiàn)及其內(nèi)部的相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)表示。坐標(biāo)位置越靠近譜色軌跡，所對(duì)應(yīng)的彩色越純，即飽和度越高；而越靠近E點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的彩色的飽和度越低。第七十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日(2)XYZ計(jì)色制及其色度圖由于RGB色度圖中有的顏色出現(xiàn)負(fù)坐標(biāo)，在彩色電視中應(yīng)用十分的不便，因此彩色電視奇數(shù)中采用了另一種基色系統(tǒng)，這種計(jì)色系統(tǒng)不出現(xiàn)負(fù)系數(shù)，它就是XYZ計(jì)色制。XYZ計(jì)色制所選的三基色單位量分別為(X)、(Y)、Z(Z)，它們并不代表實(shí)際顏色，也不能通過(guò)物理三基色相混合而得到，只能由計(jì)算得到。因此常稱(chēng)(X)、(Y)、Z(Z)為計(jì)算三基色。第七十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2