視覺特性與彩色視頻信號教材

視覺特性與彩色視頻信號北京郵電大學《多媒體通信技術》課程目的和內容模擬數字視頻信號多媒體系統景物接收者細節(jié)分辨力、灰度層次、彩色亮度的連續(xù)性、運動的連貫性人的視覺感受能力模擬電視信號(XYt->t)數字視頻信號對比度和對比度靈敏度對比度

臨界對比度

-剛好區(qū)分的亮度差別對比度靈敏度

-臨界對比度的倒數LsLBL視覺的對比度靈敏度特性Web定律：常數視覺的亮度掩蔽效應Masking:背景亮度變化越劇烈，人眼的對比度靈敏度越低空間頻率的概念fx=fxo

周/米fy=0周/米F(fx,fy)fxfyfxo-fxoXY正弦光柵L亮度變化X涉及觀察距離的空間頻率Sr周/度（周/米）（周/度）水平和垂直空間頻率分量XY斜率截距對于峰值亮度：正弦光柵和它的幅度譜空間頻率分量的疊加360X360空間頻率分量的疊加2X2空間頻率分量的疊加8X8空間頻率分量的疊加8X30空間頻率分量的疊加30X8空間頻率分量的疊加30X30空間頻率分量的疊加80X80空間頻率分量的疊加200X200空間頻率分量的疊加360X360視覺的空間頻率響應彩色的定量表示格拉茲曼法則：任何一種顏色都可以用不多于3種的其他顏色按不同比例合成用合成某個標準白光所對應的3個分量對上述系數歸一化亮度：3種光能量之和彩色：分量之比彩色坐標系統：

3種基色－彩色空間標準白光

色度三角形彩色視覺的空間頻率響應視覺的彩色掩蔽效應視覺惰性與閃爍鄰界閃爍頻率閃爍感覺剛好消失時的重復頻率鄰界閃爍頻率與亮度的關系通常電影銀幕的亮度下鄰界閃爍頻率＝46Hz高亮度下鄰界閃爍頻率可達60～70Hz運動的連貫性與幀率幀率視頻信號在時間軸上的取樣率保持運動的連貫性每秒25幀幀率的選擇高于臨界閃爍頻率保持運動的連貫性與電網頻率同步（歷史原因）視覺暫留現象人眼之所以能夠看清一個物體，乃是由于該物體在光的照射下，物體所反射或透射的光進入人眼，刺激了視神經，引起了視覺反應。當這個物體從眼前移開，對人眼的刺激作用消失時，該物體的形狀和顏色不會隨著物體移開而立即消失，它在人眼還可以作一個短暫停留，時間大約為1/10秒。物體形狀及顏色在人眼中這個短暫時間的停留，就稱為視覺暫留現象。正因為有了這種視覺暫留現象，人們才能欣賞到電影、電視的連續(xù)畫面。視覺暫留現象是視錯覺的一種表現。

眼睛的分辨能力眼睛的分辨能力與照明環(huán)境有很大的關系﹐在夜間照明條件比較差的時候﹐眼睛的分辨能力大大下降。人們大約可分辨出一百多種顏色。這種單波長的色光非常鮮艷,人們稱為純色。實際看到的色光大多數是由許多種波長的光組成的。例如太陽光就是從紅光到藍光的連續(xù)光譜組成的。顏色的視覺(顏色的分類)顏色可分為彩色和非彩色。非彩色指白色﹑黑色和各種不同深淺的灰色。

彩色就是指黑白系列以外的各種顏色。三基色(三原色)原理三基色是這樣的三種顏色，它們相互獨立，其中任一色均不能由其它二色混合產生。它們又是完備的，即所有其它顏色都可以由三基色按不同的比例組合而得到。有兩種基色系統，一種是加色系統，其基色是紅、綠、藍；另一種是減色系統，其三基色是黃、青、紫（或品紅）。不同比例的三基色光相加得到彩色稱為相加混色，其規(guī)律為：紅＋綠＝黃紅＋藍＝紫藍＋綠＝青紅＋藍＋綠＝白(如右圖所示)三基色(三原色)原理彩色還可由混合各種比例的繪畫顏料或染料來配出，這就是相減混色。因為顏料能吸收入射光光譜中的某些成分，未吸收的部分被反射，從而形成了該顏料特有的彩色。當不同比例的顏料混合在一起的時候，它們吸收光譜的成分也隨之改變，從而得到不同的彩色。其規(guī)律為：黃＝白－藍紫＝白－綠青＝白－紅黃＋紫＝白－藍－綠＝紅黃＋青＝白－藍－紅＝綠紫＋青＝白－綠－紅＝藍黃＋紫＋青＝白－藍－綠－紅＝黑相減混色主要用于美術、印刷、紡織等。根據人眼上述的彩色視覺特征，就可以選擇三種基色，將它們按不同的比例組合而引起各種不同的彩色視覺。這就是三基色原理的主要內容。如果將

R、G、B看成三個變量,就形成一個三維彩色空間?？梢杂靡粋€三維的立方體來表示它們能組成的所有顏色

:顏色的表示方法XYZ系統中的色品圖MunSell系統3D表示法用坐標表達顏色

由于顏色是一個三維函數,所以應該在三維空間來表示,這個錐體表示人們在最暗時和最亮時對顏色的分辨能力較差,中間亮度時分辨能力最強。但至少在相對亮度的范圍內,這個結論是錯誤的。對于某些顏色,人眼對其分辨能力隨亮度而加強,直到極亮時才急遽減少。Maxwell色度三角形色盲測試來試試看自己有沒有色盲！

(由左至右的數字分別是8,3,10,5)模擬黑白電視黑白電視信號

如何將3維的L(x,y,t)變?yōu)?維的u(t)如何在時間軸上取樣掃描－空間頻率到時間頻率的轉換XXYL亮度變化正弦光柵Wt信號電流ithf：行正程時間：行周期電視信號的帶寬周/米令掃描行數：Z正程掃描（有效）行數：n

可分辨的行數：（K:Kell

系數）幀率最高頻率隔行掃描與逐行掃描隔行掃描：滿足鄰界閃爍頻率要求，帶寬減少一半奇數場oddfield(topfield)偶數場evenfield(bottomfield)奇數場 與偶數場TopfieldBottomfield(FromI.E.G.Richardson:H.264andMPEG4Videocompression)模擬彩色電視彩色電視信號如何在一個通道上傳送3個信號如何與黑白電視兼容（在黑白電視的帶寬中傳送彩色電視）彩色空間變換－解相關SMPTE170M三色坐標，D6500參考白色帶寬：Y--6MHz,U,V--1.3MHz亮度和色度信號的頻譜fYUfVf6MHz平衡正交調制與頻譜交錯基帶彩色電視信號：頻譜交錯：基帶彩色電視信號的頻譜ffsc6MHz頻譜0基帶彩色電視信號CUVY分量信號S-Video復合信號分量電視信號的數字化BT.601(CCIR601)取樣量化（8灰度級）4:2:2