第1章 電視基礎(chǔ)知識 (2)課件

1第1章電視基礎(chǔ)知識(2)第1章電視基礎(chǔ)知識1.1電子掃描

1.1.1像素的概念

1.1.2光電與電光轉(zhuǎn)換

1.1.3電子掃描1.2黑白全電視信號

1.2.1主體信號-圖象信號

1.2.2輔助信號

1.2.3黑白全電視信號2第1章電視基礎(chǔ)知識(2)1.3彩色的基本概念

1.3.1彩色和光密不可分

1.3.2視覺特性

1.3.3彩色三要素和三基色原理

1.3.4計色制和色度圖

1.3.5彩色圖象的攝取與重現(xiàn)

1.3.6系統(tǒng)分解力與圖像清晰度3第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

1.1電子掃描

傳輸語音信號的無線電廣播,主要包括發(fā)射與接收兩大部分。在發(fā)端主要完成將語音變?yōu)殡娦盘?稱音頻信號),并經(jīng)放大、調(diào)制,然后由天線以高頻電磁波形式發(fā)射出去。收端則正好相反,將收到的高頻電磁波經(jīng)高放、解調(diào)、音頻放大,最后送揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。圖1―1給出了無線電語音廣播原理圖。4第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―1無線電語音廣播原理圖

5第1章電視基礎(chǔ)知識(2)電視廣播有開路與閉路之分。開路系統(tǒng)即無線電視廣播系統(tǒng),其原理與語音廣播類似,但無論是發(fā)端還是收端,都遠(yuǎn)比語音廣播復(fù)雜。閉路電視系統(tǒng)所不同的只是傳送電視信號由同軸電纜或光纖完成而已。6第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―2無線電視廣播系統(tǒng)原理方框圖攝像管完成光電轉(zhuǎn)換，將圖像信號變?yōu)殡娦盘柦?jīng)過放大等一系列加工處理。產(chǎn)生視頻信號，并將其調(diào)制在圖像載頻上。形成高頻圖像信號掃描電路控制電子束按一定時間和位置順序完成對一幅圖像的每個像素的光電轉(zhuǎn)換將音頻信號處理后，調(diào)制到伴音載頻上，形成高頻伴音信號將高頻伴音信號和高頻視頻信號合成后一同發(fā)射出去。將接收到的信號放大處理，分離伴音和視頻信號；同步信號提取等。色度、亮度信號分離，解碼，放大等。產(chǎn)生同步掃描控制信號，保證圖像正確重現(xiàn)。通過電光轉(zhuǎn)換，完成圖像重現(xiàn)。音頻信號解調(diào)、放大等。7第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

1.1.1像素的概念1.像素的概念像素：組成一個畫面的細(xì)小單元稱為像素，像素是空間也是時間的函數(shù)。像素的傳送具有以下兩個特點(diǎn):第一是要求傳送速度快（傳送時間小于視覺暫留特性，約50~200mS）。第二是傳送要準(zhǔn)確，表現(xiàn)在位置和時間上都要準(zhǔn)確。

2.幀的概念一幅圖象的所有像素的總和叫一幀。把一幅圖象的所有像素都正確的傳送一遍叫幀處理。在電視系統(tǒng)中，傳送速度為25幀/秒。8第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―3順序傳送像素示意圖

3.電子掃描的概念

將一幀中所有的像素，按順序轉(zhuǎn)換成電信號（或逆過程）稱為掃描。從左到右稱為行掃描從上到下稱為場掃描（幀掃描）9第1章電視基礎(chǔ)知識(2)1.1.2光電與電光變換電視圖像的傳送,在發(fā)端是基于光電轉(zhuǎn)換器件,在收端是基于電光轉(zhuǎn)換器件。實(shí)現(xiàn)這兩種轉(zhuǎn)換的器件分別稱為攝像管和顯像管。

1.攝像管與光電轉(zhuǎn)換圖1―4為光電導(dǎo)攝像管,屬電真空器件。它主要由鏡頭、光電靶、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈組成。

光電靶是由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的，它的電阻率隨照射到上面的光強(qiáng)增大而減小，當(dāng)電子束按一定順序和時間掃描到每個象素時，就能獲得一副圖象的電信號。圖象亮度越高，輸出電壓越小。圖1―5是光電轉(zhuǎn)換原理示意圖10第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―4光電導(dǎo)攝像管11第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―5光電轉(zhuǎn)換原理示意圖

2.顯像管與電光轉(zhuǎn)換如圖1―6所示,在接收端重現(xiàn)圖像的是顯像管。顯像管也是電真空器件,主要由電子槍、熒光屏、偏轉(zhuǎn)線圈等組成。12第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

這里需要說明的是:對于攝像管來說,光電轉(zhuǎn)換特性可近似認(rèn)為是線性的;而顯像管電光轉(zhuǎn)換特性則是非線性的。顯像管的顯示亮度(以Bd表示),與其柵、陰極間電壓(以ugk表示)的γ次方成正比例,即:(1―1)

圖1―6顯像管13第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

如果圖像信號由發(fā)送端傳到接收端的傳輸過程中未產(chǎn)生非線性失真,考慮到顯像管電光轉(zhuǎn)換的非線性,為保持重現(xiàn)圖像與原景像亮度成正比,則需在攝像端預(yù)先將圖像信號電壓開γ次方,即：(1―2)

(1―3)

式中,u0代表攝像電壓,B0為攝像亮度,K0為比例常數(shù)。經(jīng)預(yù)失真校正(常稱為γ校正),重現(xiàn)亮度Bd則為14第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

1.1.3電子掃描

1.逐行掃描

(1)電子束偏轉(zhuǎn)的基本原理。在電視系統(tǒng)中,攝像管和顯像管的外面都裝有偏轉(zhuǎn)線圈,當(dāng)線圈中分別流過如圖1―7所示的行、場鋸齒波掃描電流時就會產(chǎn)生相應(yīng)的垂直方向與水平方向的偏轉(zhuǎn)磁場,在這兩個磁場的共同作用下,使電子束作水平與垂直方向的掃描運(yùn)動。由于在圖1―7所示的鋸齒波電流作用下,電子束產(chǎn)生自左向右、自上而下,一行緊挨一行的運(yùn)動,因而稱其為逐行掃描。圖1―8是在掃描電流作用下的光柵形狀15第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―7逐行掃描電流波形(a)行掃描電流波形;(b)場掃描電流波形

16第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―8光柵形狀(a)只有行掃描;(b)只有場掃描;(c)行、場掃描同時存在17第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―9偏轉(zhuǎn)線圈結(jié)構(gòu)示意圖(a)行偏轉(zhuǎn)線圈;(b)場偏轉(zhuǎn)線圈18第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

(2)掃描電流的非線性對顯示圖像的影響。由于掃描電流的非線性，會帶來掃描速度隨時間變化，因此會使恢復(fù)圖象失真。如果是掃描電流幅度發(fā)生變化，也會使圖象失真。

圖1―10掃描電流與重現(xiàn)圖像的關(guān)系(a)線性掃描,圖像無失真;(b)行掃描非線性,產(chǎn)生左伸、右縮的非線性失真;(c)場掃描非線性,產(chǎn)生上拉、下壓的非線性失真19第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―11掃描電流幅度不足時產(chǎn)生的失真

(a)行掃描幅度小;(b)場掃描幅度小20第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

2.隔行掃描

在逐行掃描時，場頻等于幀頻，要使圖象無閃爍感，每秒必須傳送46.8場以上的圖象。我國規(guī)定場頻為50Hz，每幀為625行。理論分析得出，此時的電視圖象信號帶寬約為11MHz，這樣會使設(shè)備復(fù)雜、頻段利用率低、具有帶寬和清晰度之間的矛盾。所謂隔行掃描,就是在每幀掃描行數(shù)仍為625行不變的情況下,將每幀圖像分為兩場來傳送,這兩場分別稱為奇場和偶場。奇數(shù)場傳送1,3,5,…奇數(shù)行;偶數(shù)場傳送2,4,6,…偶數(shù)行。這樣，場頻仍為50Hz,幀頻為25Hz，但帶寬降低了一倍，為5.5MHz.21第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―12隔行掃描光柵及電流波形(a)每幀光柵;(b)行掃描電流波形;(c)場掃描電流波形

22第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

第一場(奇場),從左上角開始按1—1′,3—3′,…順序掃描,直到最下面的中點(diǎn)a為止,共計5.5行,完成了第一場正程掃描。第二場(偶場),掃描從a′點(diǎn)開始,先完成第一場掃描留下的半行a′—11′行的掃描,接著完成2—2′,4—4′,…等偶數(shù)行的掃描。注意：●為了實(shí)現(xiàn)奇場和偶場的光柵嵌套，每幀總行數(shù)必為奇數(shù)。●當(dāng)圖象中如果有一行亮線時，會會出現(xiàn)行間閃爍。●可能存在并行現(xiàn)象，使清晰度減低。●當(dāng)圖象上有水平運(yùn)動的物體速度很大時，由于相鄰行具有時

間差，因此會出現(xiàn)垂直邊沿的鋸齒化現(xiàn)象。23第1章電視基礎(chǔ)知識(2)逐行掃描和隔行掃描對比：fv/Tvfz/TzfH/TH行數(shù)/幀行數(shù)/場視頻帶寬逐行掃描50Hz/20mS50Hz/20mS31250Hz/32μS62562511MHz隔行掃描50Hz/20mS25Hz/40mS15625Hz/64μS625312.55.5MHz24第1章電視基礎(chǔ)知識(2)1.2黑白全電視信號

1.2.1主體信號——圖像信號

1.圖像信號及其特征圖像信號是由攝像管將明暗不同的景像轉(zhuǎn)變而得的電信號。由圖1―13可見,圖像信號具有如下特征:(1)含直流,即圖像信號具有平均直流成分,其數(shù)值確定了圖像信號的背景亮度。

(2)對于一般活動圖像,相鄰兩行或相鄰兩幀信號間具有較強(qiáng)的相關(guān)性,差別很小，可近似為周期信號。25第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―13圖像信號(a)正極性亮度遞減信號;(b)負(fù)極性亮度遞減信號;(c)一般的負(fù)極性圖像信號

26第1章電視基礎(chǔ)知識(2)2.圖像信號的基本參量

亮度、對比度和灰度是電視圖像轉(zhuǎn)換中三個十分重要的參量。圖像質(zhì)量的好壞,可由它們給予完整的描述。（1）所謂亮度,通常是指單位面積的光通量。它由圖象信號的直流分量來確定。亮度常以B表示,光通量的單位是燭光(cd),亮度的單位是尼特(nit)或熙提(sb),它們之間的關(guān)系是:27第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

（2）對比度是客觀景物最大亮度Bmax與最小亮度Bmin之比。當(dāng)以K表示對比度時,有：(1―4)

（3）灰度表示亮度級差和亮度層次。它反映所能重現(xiàn)圖象的明、暗程度。28第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

1.2.2輔助信號

1.復(fù)合同步信號電視系統(tǒng)中,收、發(fā)掃描必須嚴(yán)格同步,即收、發(fā)掃描對應(yīng)的行、場起始和終止位置必須嚴(yán)格一致,否則就會出現(xiàn)畫面失真或不穩(wěn)定現(xiàn)象。圖1―14(a)為發(fā)端圖像,圖(b)為相位不同步的情況。圖1―14相位不同步產(chǎn)生的失真(a)發(fā)端圖像;(b)收端失真圖像29第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

因此為了收發(fā)同步，發(fā)送端每掃完一行后在行逆程期間期內(nèi)加入一個寬度為4.7μS的行同步脈沖,如圖1―15(a)；每掃一場后在在場逆程期間期內(nèi)加入一個寬度為160μS的場同步脈沖。接收端分離出這些同步信號，去控制掃描電流的周期和相位。通常將行、場同步信號合稱為復(fù)合同步信號。圖-15(a)行同步和復(fù)合同步信號①行同步信號；②復(fù)合同步信號①②場同步寬度160μS行消隱寬度行同步寬度30第1章電視基礎(chǔ)知識(2)2.復(fù)合消隱信號在行、場掃描的逆程期間，在攝像管和顯像管中分別加入一個能使掃描電子束截止的行消隱脈沖與場消隱脈沖，其電平應(yīng)為黑色電平。二者合成為復(fù)合消隱信號，目的是清除回掃線。如圖1―15(b)圖-15(b)復(fù)合消隱信號①奇數(shù)場；②偶數(shù)場①②31第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―15(c)復(fù)合同步與復(fù)合消隱信號疊加波形

圖1―15(c)是復(fù)合同步與復(fù)合消隱信號疊加后的波形32第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―16同步分離原理框圖及波形(a)分離電路原理圖;(b)各點(diǎn)波形槽脈沖3.槽脈沖和均衡脈沖圖1―15(a)告訴我們,行同步脈沖與場同步脈沖具有相同的幅度,不同的寬度,因而分離行、場同步脈沖的方法一般是借助于寬度分離電路——微分與積分電路的組合,如圖1―16所示33第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

從圖1-15可以看出，在場同步期間行同步信號中斷，這樣容易造成每場的開始幾行不同步。因此要在場同步期間，加入槽脈沖，以保證脈沖的連續(xù)性。如圖1-17(a)所示。由于隔行掃描時奇數(shù)場行同步脈沖與偶數(shù)場行同步脈沖的相位相差半個行周期，所以在用積分電路分離場同步信號時，造成積分器上的電壓不同，使得如果在一個固定的電平上產(chǎn)生場同步的話，必然帶來兩場同步時間上的差異，如圖1-17(b)所示。為了解決這個問題，在場同步信號前后的個2.5個行周期內(nèi)，將行同步信號周期提高一倍，而脈沖寬度減少為原來的一半。這些脈沖叫前均衡脈沖和后均衡脈沖，周期為TH/2,寬度為2.35μS.但槽脈沖的寬度仍為4.7μS.如圖1-17(c)所示.34第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―17復(fù)合同步脈沖及積分結(jié)果(a)復(fù)合同步信號;(b)積分輸出波形;35第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―17復(fù)合同步脈沖及積分結(jié)果(c)加有均衡脈沖的復(fù)合同步信號;(d)加有均衡脈沖后的積分器輸出波形36第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

1.2.3黑白全電視信號

1.全電視信號波形

將以上介紹的圖像信號、復(fù)合同步、復(fù)合消隱、槽脈沖和均衡脈沖等疊加,即構(gòu)成黑白全電視信號,通常也稱其為視頻信號,其波形如圖1―18所示。各脈沖的寬度和電平為：●行消隱：12μS●場消隱:25TH+12μS=25x64+12=1612μS●行同步：4.7μS●場同步：2.5TH=2.5x64=160μS●槽脈沖：4.7μS●均衡脈沖：2.35μS●同步信號電平為100%電平，黑電平和消隱電平為75%，白色電平為10%~12%，圖象信號電平在黑白電平之間。37第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―18黑白全電視信號

(a)奇數(shù)場信號,(b)偶數(shù)場信號38第1章電視基礎(chǔ)知識(2)2.全電視信號的頻譜全電視信號的頻譜,應(yīng)是它所包含的主體信號(圖像信號)與輔助信號的頻譜之和。

圖1―19圖像信號的頻譜

39第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

歸納起來,圖像信號的頻譜具有如下特征:

(1)以行頻及其諧波為中心,組成梳齒狀的離散頻譜。(2)隨著行頻諧波次數(shù)的增高,譜線幅度逐漸減小。(3)實(shí)踐證明,無論是靜止或活動圖像,圍繞行譜線分布的場頻諧波次數(shù)不大于20(即圖1―19中m≤20)。按m=20計算,各譜線群所占頻譜寬度僅為2m×fv=2×20×50=2kHz,相鄰兩主譜線間距為15.625kHz,可見各群譜線間存在著很大的空隙。(4)由于輔助信號為周期性矩形脈沖，頻譜與脈沖寬度τ有關(guān)。而且大部分能量集中在f=3/τ以內(nèi)，如圖1-20

。比如對于行脈沖來說，fmax≈3/τ=638KHz。因此結(jié)論出：全電視信號具有在0~6MHz范圍內(nèi)離散分布的束狀離散頻譜結(jié)構(gòu)。如圖1-19。40第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―20各輔助脈沖信號的頻譜

41第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―21全電視信號頻譜示意圖42第1章電視基礎(chǔ)知識(2)1.3彩色的基本概念

1.3.1彩色和光密不可分圖1―22電磁波波譜及可見光光譜1.可見光的特性光學(xué)理論告訴我們,光是一種以電磁波形式存在的物質(zhì),人眼可以看見的光叫可見光,它是波長范圍為380nm到780nm之間的電磁波,如圖1―22所示。43第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

從電視角度看,可見光有如下特性:(1)可見光的波長范圍有限,它只占整個電磁波波譜中極小的一部分。

(2)不同波長的光呈現(xiàn)出的顏色各不相同,隨著波長由長到短,呈現(xiàn)的顏色依次為:紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫,見圖1―22。(3)只含有單一波長的光稱為單色光;包含有兩種或兩種以上波長的光稱為復(fù)合光,復(fù)合光作用于人眼,呈現(xiàn)混合色。(4)太陽發(fā)出的白光中包含了所有的可見光,若把太陽輻射的一束光投射到棱鏡上,太陽光會經(jīng)過棱鏡分解成一組按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫順序排列的連續(xù)光譜,如圖1―23所示。44第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―23太陽光的棱鏡分解45第1章電視基礎(chǔ)知識(2)2.物體的顏色人們看到的顏色有兩種來源。一種是發(fā)光體所發(fā)出光的顏色，另一種是物體反射或透射的顏色，物體所呈現(xiàn)的顏色與照射它的光源有關(guān)。3.色溫和標(biāo)準(zhǔn)光源

(1)色溫的概念色溫是以絕對黑體的加熱溫度來定義的。按國際照明委員會（CIE）規(guī)定，各標(biāo)準(zhǔn)白光源的特點(diǎn)如下:A光源:相當(dāng)于2800K鎢絲燈所發(fā)的光。

B光源:相當(dāng)于中午直射的太陽光。

C光源:相當(dāng)于白天的自然光。

D光源:相當(dāng)于白天平均照明光。

E光源:是一種理想的等能量的白光源。46第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―24標(biāo)準(zhǔn)白光源的光譜A光源:相當(dāng)于2800K鎢絲燈所發(fā)的光。色溫2854KB光源:相當(dāng)于中午直射的太陽光。色溫4800K

C光源:相當(dāng)于白天的自然光。色溫6800K，是NTSC制標(biāo)準(zhǔn)白光源。

D光源:相當(dāng)于白天平均照明光。色溫6500K，PAL制電視標(biāo)準(zhǔn)白光源

E光源:是一種理想的等能量的白光源。色溫5500K47第1章電視基礎(chǔ)知識(2)1.3.2視覺特性在電視系統(tǒng)中，主要利用了人眼視覺的某些特性，如視覺惰性、分辨能力、視敏特性和彩色視覺。

1.相對視敏曲線物質(zhì)有選擇地吸收、反射或透射不同波長的光,是物體固有的物理特性,它決定了該物體呈現(xiàn)的顏色;而人們感覺到光的亮度和光的顏色卻是人的眼睛的生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所造成的。同等波長但強(qiáng)度不一樣，或強(qiáng)度一樣但波長不同（E光源），人們感覺到的亮度是不一樣的。圖1-25是人眼對E光源的相對視敏曲線。

48第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―25相對視敏曲線49第1章電視基礎(chǔ)知識(2)2.人眼的亮度感覺亮度感覺,即包括人眼所能感覺到的最大亮度與最小亮度的差別及在不同環(huán)境亮度下對同一亮度所產(chǎn)生的主觀亮度感覺。

(1)人眼可以感覺到的亮度范圍（百分之幾nit~幾百萬nit）雖然相當(dāng)寬,但當(dāng)眼睛適應(yīng)于某一平均亮度后,能分辨的亮度范圍就比以主觀感覺“亮”與“暗”為界的范圍縮小了。

(2)在不同的環(huán)境亮度下,同樣的亮度,給人的主觀亮度感覺卻完全不同。

(3)當(dāng)人眼適應(yīng)于不同的平均亮度后,可分辨的亮度范圍也不相同。

因此得出：電視景象重現(xiàn)無需等于實(shí)際景象的亮度，只要保持重現(xiàn)圖象的對比度即可有逼真的圖象。50第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

3.人的彩色感覺人眼視網(wǎng)膜存在大量形狀為桿狀和錐狀的光敏細(xì)胞。桿狀細(xì)胞：靈敏度極高，低照度時明暗辨別能力很強(qiáng)，但對彩色不敏感。錐狀細(xì)胞可辨別明暗和色彩，分為三類,分別稱為紅敏、綠敏和藍(lán)敏。如果某束光線只能引起某一種光敏細(xì)胞興奮,而另外兩種光敏細(xì)胞僅受到很微弱刺激,我們感覺到的便是某一種色光。如果三種細(xì)胞受光刺激程度不同，就會感覺到各種不同的顏色。這就是彩色電視系統(tǒng)攝取和還原彩色的基礎(chǔ)。51第1章電視基礎(chǔ)知識(2)1.3.3彩色三要素和三基色原理

1.彩色三要素對于彩色光通常可由亮度、色調(diào)和色飽和度三個物理量來描述,這三個量常被稱為彩色三要素。亮度：彩色光作用于人眼引起明暗程度的感覺，用Y表示。色調(diào)：指彩色光的顏色類別。飽和度：指顏色的深淺程度，即顏色的濃度?？稍谀撤N色調(diào)的光中加入白光來改變飽和度。色調(diào)和飽和度合稱為色度52第1章電視基礎(chǔ)知識(2)2.三基色

紅色(Red)、綠色(Green)和藍(lán)色(Blue)稱為三基色。三基色原理：

(1)三基色必須是相互獨(dú)立的,即其中任一種基色都不能由另外兩種基色混合而產(chǎn)生。

(2)自然界中的大多數(shù)顏色,都可以用三基色按一定比例混合得到。

(3)三個基色的混合比例,決定了混合色的色調(diào)和飽和度。

(4)混合色的亮度等于構(gòu)成該混合色的各個基色的亮度之和。53第1章電視基礎(chǔ)知識(2)3.混色方法

圖1―26相加混色圓圖

如圖1―26所示。由圖可見:

紅光+綠光=黃光紅光+藍(lán)光=紫光(品光)

綠光+藍(lán)光=青光(1―5)

紅光+綠光+藍(lán)光=白光54第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

實(shí)現(xiàn)混色還有如下幾種方法:(1)空間混色法。利用人對細(xì)節(jié)分辨差的特點(diǎn)，將三種基色光點(diǎn)充分靠近，而產(chǎn)生視覺混合后的顏色。

(2)時間混色法。利用人的視覺特性，順序地讓三種基色光出現(xiàn)在同一表面的同一處，當(dāng)時間足夠短時，靠視覺特性感覺出混合顏色。

(3)生理混色法。當(dāng)人的兩只眼睛分別觀看不同顏色的同一彩色景象時，在大腦中產(chǎn)生相加混色。

55第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―27色度三角形4.色度三角形三基色混合所產(chǎn)生的各種顏色,可以由色度三角形予以說明,如圖1―27所示。56第1章電視基礎(chǔ)知識(2)1.3.4計色制及色度圖給定一種顏色，通過實(shí)驗可以確定配出這種顏色的三基色的混合比例。這種量度系統(tǒng)稱為計色制。各種計色制對應(yīng)的彩色光色度平面圖稱為色度圖。

1.配色實(shí)驗配色實(shí)驗可通過比色來進(jìn)行,其示意圖如圖1―28所示。圖1―28配色實(shí)驗示意圖

57第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

調(diào)節(jié)三基色光的強(qiáng)度，直到混合后的彩色與待配色完全一樣。從基色調(diào)節(jié)裝置上分別讀出各個基色的數(shù)量,由此可寫出配色方程式為：

F=R(R)+G(G)+B(B)(1―6)F代表彩色量，R、G、B代表三基色調(diào)節(jié)器系數(shù)，(R)、(G)、(B)代表三基色單位量，其中紅波長為700nm，綠波長為546.1nm，藍(lán)波長為435.8nm，1(R)=1lm,1(G)=4.5907lm,1(B)=0.060lm。對于等能白光,R=G=B=1,即：

FE白=1(R)+1(G)+1(B)(1―7)

其光通量為：｜FE白｜=1×1+1×4.5907+1×0.0601=5.6508lm(1―8)58第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

2.計色制及色度圖

(1)RGB計色制及其色度圖

以(R)、(G)、(B)為單位量,用配色方程進(jìn)行彩色量度和計算的系統(tǒng)稱為RGB計色制。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,引入三基色相對系數(shù)r、g、b。令m=R+G+B,m稱為色模，則r、g、b分別為：(1―9)

因為R、G、B三個色系數(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：(1―10)

59第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

由于r、g、b三者之和為1,所以只要知道其中兩個的值,就可由式(1―10)確定第三個的值。因此,只要選兩個三基色相對系數(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1―29所示。譜色軌跡60第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

(2)XYZ計色制及其色度圖

XYZ計色制所選取的三基色單位量分別為(X)、(Y)、(Z)，它們不代表實(shí)際的彩色，也不能通過物理混色而得到，只能計算得出。計算三基色具有如下特點(diǎn):①可根據(jù)F=X(X)+Y(Y)+Z(Z)方程式配出實(shí)際顏色,且三個色系數(shù)X、Y、Z均不為負(fù)。②規(guī)定系數(shù)Y在數(shù)值上等于彩色光的全部亮度,合成光的色度仍由X、Y、Z三個系數(shù)的比值決定。③當(dāng)X=Y=Z時,仍代表E白。據(jù)以上各點(diǎn),可求出兩種計色制三基色單位量及三基色系數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系。

(X)=0.4185(R)-0.0912(G)+0.0009(B)(Y)=-0.1578(R)+0.2524(G)+0.0025(B)(Z)=-0.0828(R)+0.0157(G)+0.1786(B(1―11)61第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

X=2.7690R+1.7518G+1.1300BY=1.0000R+4.5907G+0.0601BZ=0.0000R+0.0565G+5.5943B

(1―12)

類似地,這里也引入三基色相對色系數(shù)x、y、z。設(shè)X+Y+Z=m,則x,y,z分別為:

雖然x+y+z=1,同樣x,y,z中只有兩個量是獨(dú)立的,故可在x-y平面直角坐標(biāo)系中描繪出圖1―30所示的XYZ色度圖,亦稱CIE色度圖。(1―13)

62第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―30XYZ色度圖

該色度圖具有如下特點(diǎn):①舌形曲線全部位于第一象限,所有的單色光都位于舌形曲線上,舌形曲線稱為譜色軌跡,它們的飽和度均為100%,曲線旁注有單色光波長值。②舌形曲線上任一點(diǎn)與E白點(diǎn)的連線稱為等色調(diào)線。③不在同一等色調(diào)線上的任意兩點(diǎn),表示了兩種不同的顏色,由這兩種顏色組成的全部混合色都處在這兩點(diǎn)的連線上。④飽和度相同的彩色所對應(yīng)的各點(diǎn)的連線稱為等飽和度線,見圖中所注。⑤在譜色曲線內(nèi)任取三點(diǎn)對應(yīng)的彩色作基色(例如,圖中R1、G1、B1),則由此三基色混合而成的所有彩色都包含在以這三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形內(nèi)63第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

3.亮度方程在XYZ計色制中,只有Y代表亮度,故可方便地給出彩色亮度與三基色的關(guān)系式,由式(1―12)可知,Y=1.0000R+4.5907G+0.0601B(1―14)

以C白光為標(biāo)準(zhǔn)白光源的NTSC制彩電制式,其亮度方程為：

YN=0.229RN+0.587GN+0.114BN(1―15)

以D65光為標(biāo)準(zhǔn)白光源的PAL制彩電制式,其亮度方程式為：

YP=0.222RP+0.707GP+0.071BP(1―16)

為了書寫方便,一般應(yīng)用中,略去顯像三基色系數(shù)下標(biāo),并被近似地寫為：

Y=0.3R+0.59G+0.11B(1―17)64第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

1.3.5彩色圖像的攝取與重現(xiàn)

1.彩色圖像的攝取由三基色原理知,要實(shí)現(xiàn)彩色電視發(fā)送,較實(shí)用的方法就是首先要將一幅彩色圖像分解為紅、綠、藍(lán)三幅基色圖像,以獲得三基色信號電壓R、G、B(系ER、EG、EB的簡化寫法)。三種基色光,分別由三個黑白攝像管進(jìn)行光—電變換,攝像管本身并無辨色能力,它只能辨別亮度,色度則由三者的比例關(guān)系決定。65第1章電視基礎(chǔ)知識(2)圖1―31彩色畫面的分解66第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

圖1―32基色圖像及基色信號

(a)被攝彩條圖像;(b)紅基色圖像;(b′)紅基色電信號;(c)綠基色圖像;(c′)綠基色電信號;(d)藍(lán)基色圖像;(d′)藍(lán)基色電信號67第1章電視基礎(chǔ)知識(2)

2.彩色圖像的重現(xiàn)彩色顯像管與黑白顯像管不同,黑白顯像管所作用的圖像信號只有亮度信號,亮度信號控制電子束的強(qiáng)弱,在熒光屏上激發(fā)出不同的亮光,因而形成黑白圖像。彩色顯像管與黑白顯像管的最大區(qū)別在于它有三個電子束,分別對應(yīng)紅、綠、藍(lán),且彩色熒光粉不是平涂在熒光屏上,而是按紅、綠、藍(lán)各一點(diǎn)組成的三色熒光點(diǎn)為一組,以品字形排列布滿全屏,熒光屏的后面設(shè)置有蔭罩板。圖1―33(