光度學(xué)和色度學(xué)ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-02 03:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 二、人眼的分辨力 觀看景物時(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 D d θ H 第 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 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。 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 ： 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‘ =5m m，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 ； 2‘ 的視力對(duì)應(yīng)于 ，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=[(BB0)/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 1章 光度學(xué)和色度學(xué) ? 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～ ） MHz或（ 0～ ）MHz傳送色度信息。 第 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 視覺(jué)惰性是人眼看重要特性之一，它描述了主觀亮度與光作用時(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 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 另外，當(dāng)作用于人眼的光線突然消失后，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 ，中介視覺(jué)時(shí)為 ，夜間視覺(jué)時(shí)為 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 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 上節(jié)課回顧 第 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 光和物體的顏色 客觀現(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) 在白天 在夜晚 主觀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 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 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 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 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 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 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 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 第 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 第 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 第 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 第 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 167。 3 色度學(xué)基礎(chǔ) 第 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 一 、 彩色三要素 對(duì)于彩色光通?？捎闪炼?、 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 1章 光度學(xué)和色度學(xué) 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。
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