【正文】 人眼的靈敏度因人而異 ， 同一個(gè)人眼睛的靈敏度也隨年齡和健康狀況有所變化 ， 所以采用統(tǒng)計(jì)方法 ， 用許多正常視力的觀察者來做實(shí)驗(yàn) ， 取其平均值 。 人眼的視覺特性是電視技術(shù)發(fā)展的重要依據(jù)。 電影每秒投射 24幅靜止畫面， 每畫面投射 2次， 由于人眼的視覺惰性， 看起來就同活動(dòng)景象一樣。 二、 人眼的視覺特性 人能感覺到圖像的顏色和亮度是眼睛的生理結(jié)構(gòu)所決定的。 勒 (克斯 )等于 1流明的光通量均勻分布在 1平方米面積上的光照度 。 40 W的鎢絲燈泡輸出的光通量為 468 lm， 發(fā)光效率為 lm/W； 40 W的日光燈可以輸出2100 lm的光通量 ， 發(fā)光效率為 lm/W； 電視演播室鹵鎢燈發(fā)光效率可達(dá) 80～ 100 lm/W。 其單位名稱為流明 (lm)， 當(dāng) λ＝555 nm的單色光輻射功率為 1 W時(shí) ， 產(chǎn)生的光通量為 683 lm， 或稱 1光瓦 。 ? 電視演播室鹵鎢燈光源的色溫為3200 K， 有體積小 、 亮度高 、 壽命長(zhǎng) 、 色溫穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn) 。 ? (5) E光源 色溫為 5500 K的等能量白光 (E白 )。 ? (4) D65光源 色溫為 6504 K的白光 ， 相當(dāng)于白天的平均光照 。 ? (3) C光源 色溫為 6774 K的白光 ， 相當(dāng)于白天的自然光 。 ? (1) A光源 色溫為 2854 K的白光 ， 光譜偏紅 ， 相當(dāng)于充氣鎢絲白熾燈所產(chǎn)生的光 。例如白熾燈光源本身溫度為 2800K，但其色溫是 2845K。由于黑體這個(gè)溫度與顏色有關(guān)，故名色溫。由圖可見，黑體在不同溫度下的輻射光譜作為標(biāo)準(zhǔn)，讓各種光源的光譜分布與之比較。這種表示方法雖然精確，但是，對(duì)于使用感到非常不方便，于是人們想到了絕對(duì)黑體（下面簡(jiǎn)稱黑體）。常用的標(biāo)準(zhǔn)白光有五種，稱為 A、 B、 C65和 E光源。 色溫與光源的實(shí)際溫度無關(guān) ， 彩色電視機(jī)熒光屏的實(shí)際溫度為常溫 ， 而其白場(chǎng)色溫是 6500K。 絕對(duì)黑體的溫度越高 ， 輻射的光譜中藍(lán)色成分越多 ， 紅色成分越少 。 絕對(duì)黑體在自然界是不存在的， 其實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪且粋€(gè)中空的、 內(nèi)壁涂黑的球體， 在其上面開了一個(gè)小孔， 進(jìn)入小孔的光輻射經(jīng)內(nèi)壁多次反射、 吸收， 已不能再逸出到外面， 這個(gè)小孔就相當(dāng)于 絕對(duì)黑體 。 絕對(duì)黑體 也稱全輻射體， 是指不反射、 不透射， 完全吸收入射輻射的物體。 2 物體的顏色 3 標(biāo)準(zhǔn)光源 在彩色電視系統(tǒng)中， 用標(biāo)準(zhǔn)白光作為照明光源。 例： 紅旗反射太陽光中的紅色光、吸收其他顏色的光而呈紅色； 綠葉反射綠色的光、 吸收其他顏色的光而呈綠色； 白紙反射全部太陽光而呈白色； 黑板能吸收全部太陽光而呈黑色。 發(fā)光體 的顏色由它本身發(fā)出的光譜所確定， 如白熾燈發(fā)黃和熒光燈發(fā)白， 各自有其特定的光譜色。物體的顏色是物體光特性作用于人眼的視覺效果。由此可見，光給人的顏色感覺與人眼的視覺特性有關(guān)。由于周圍環(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。不同的人對(duì)于同一功率譜 P（ l ）的光的色感可能是不相同的。因此，在色度學(xué)和彩色電視中，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光源的輻射功率波譜，必要作出明確而嚴(yán)格的規(guī)定。對(duì)光源的顏色，直接取決于它的功率譜 P（ l ） R（ l ）和 P（ l ） t （ l ）。 圖 11 電磁輻射波譜 波長(zhǎng) / m頻率 / H z3 1 0 3無線電波10 5紅外線10 10紫外線10 15X 射線10 20宇宙射線10 25紅 橙 黃 綠 青藍(lán) 紫7 8 0 n m可見光3 1 0－ 23 1 0－ 73 1 0－ 123 1 0－ 173 8 0 n m 3 光的顏色 無論是什么光，它的顏色都是取決于客觀與主觀兩方面的因素。 用波長(zhǎng) 540 nm的綠光和 700 nm的紅光按一定比例混合可以使人眼得到 580 nm黃光的色感 。 太陽光包含全部可見光譜 ， 給人以白色感覺 。 可見光譜的波長(zhǎng)由 780 nm向 380 nm變化時(shí) ， 人眼產(chǎn)生的顏色感覺依次是紅 、 橙 、 黃 、 綠 、 青 、 藍(lán) 、 紫 7色 。 波長(zhǎng)在 380～ 780 nm范圍內(nèi)的電磁波能夠使人眼產(chǎn)生顏色感覺 ， 稱為可見光 。 電磁輻射的波長(zhǎng)范圍很寬 ， 按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短的順序排列 ， 依次是無線電波 、 紅外線 、 可見光 、 紫外線 、 X射線和宇宙射線等 。 若設(shè)光源的功率波譜為 P（ l ），物體反射或透射特性分別為 R（ l ）和 t （ l ），則直射光、反射光和透射光的功率波譜將分別為 P（ l ）， P（ l ） R（ l ）和 P（ l ） t （ l ）。 按發(fā)光方式可分為直射光，反射光和透射光。 單色光一定是譜色光，非譜色光一定是復(fù)合光，而復(fù)合光也可能是譜色光。 譜色光 主要是指波長(zhǎng)從 780nm到 380nm，而顏色按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫順序排列的各種單色光； 把兩個(gè)或者兩個(gè)以上的單色光混合所得，但又不能作為譜色出現(xiàn)在光譜上的色光稱為 非譜色光 。單色光是指具有一波長(zhǎng)的色光或者所占波譜寬度小于5nm的色光；非單色光即分復(fù)合光。非彩色包適白（色）光、各種深淺不一樣的灰（色）光和黑（色）光；彩色光又可細(xì)分為紅光、綠光、黃光、 ........紅紫光等。 光的特性 1光的種類 光的種類繁多，下面僅從顏色，頻率成分和發(fā)光方式等三方面將其分類。 決不能以顏色來判斷光譜的分布。描述光性能的方式很多，有用顏色，波長(zhǎng)，光譜等多種方式。 彩色電視就是根據(jù)色度學(xué)的原理，發(fā)送端將界物彩色分解成紅、綠、藍(lán)三種基本色光，然后采用與黑白電視類似的方法，將它們轉(zhuǎn)換成三種基色信號(hào)，傳送到接收端，最后在接收端又根據(jù)色度學(xué)原理重現(xiàn)出景物的彩色。 彩色電視是在黑白電視與色度學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。第二章 彩色電視原理 彩色電視不僅能傳送，重現(xiàn)景物的高密度信息，還能傳送、重現(xiàn)景物垢色度信息。它大大地豐富了圖象傳送的內(nèi)容，使景物更加形象逼真地重現(xiàn)出來。色度學(xué)是研究人的顏色視覺規(guī)律、顏色測(cè)量理論與技術(shù)的科學(xué)，它是一門本世紀(jì)發(fā)展起來的，以物理光學(xué)、視覺生理、視覺心理、心理物理等學(xué)科為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)。 本章內(nèi)容 ? 一、彩色電視基礎(chǔ)（ 2次） ? 二、兼容彩色電視的基本特征 ? 三、亮度與色度信號(hào) ? 四、色度與色同步信號(hào)（ 2次） ? 五、 NTSC制彩色電視原理 ? 六、 PAL制及其編碼、解碼 第一節(jié) 彩色電視基礎(chǔ)知識(shí) 本節(jié)內(nèi)容 一、 彩色與光 二、人眼的視覺特性 三、 色度學(xué) 思考題和習(xí)題 彩色基本概念 一、彩色與光 光有單色光與復(fù)合光。 例：太陽光隨波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短所呈現(xiàn)的顏色依此為：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。一定的光譜分布表現(xiàn)為一定的顏色，但同一顏色則可由不同光譜分布而獲得。 按顏色可分為彩色光和非彩色光。 按頻率成分可分為單色光和復(fù)合光。 按 頻率和顏色綜合 考慮可分為譜色光（ Spectrum Color）和非譜色光。白光是非譜色光。例如，紅單色光和綠單色光合成的復(fù)合光為黃色，它屬于譜色光。 發(fā)光體（光源）直接發(fā)出的光稱為直射光； 物體對(duì)光源發(fā)出的光，能夠進(jìn)行反射所形成的光稱為反射光； 能進(jìn)行透射所形成的光稱為透射光。 2 可見光譜 光是一種電磁輻射 。 圖 11是電磁波按波長(zhǎng)的順序排列的電磁波譜 。 可見光在整個(gè)電磁波譜中只占極小的一段 。 一定波長(zhǎng)的光譜呈現(xiàn)的顏色稱為光譜色 。 光譜完全不同的光 ， 人眼有時(shí)會(huì)有相同的色感 。 這種由不同光譜混合出相同色光的現(xiàn)象叫同色異譜 。 客觀因素 是它的功率波譜分布。因此物體的顏色不僅取決于它的反射特性 r （ l ）和透射特性 t （ l ），而且還與照射光源的功率譜有密切關(guān)系，關(guān)于這一點(diǎn)將在 例說明。 主觀因素 是人眼有視覺特性。例如，對(duì)于用紅磚建造的房子，視覺正常的人看是紅色，而有紅色盲的人看是土黃色；同樣，他看綠草坪是黃色。只通過一定檢驗(yàn)方法才能發(fā)現(xiàn)色盲患者的視覺缺陷。 顏色是光信號(hào)作用于人眼的視覺效果。 物體光特性把物體分為發(fā)光體和不發(fā)光體。 不發(fā)光體 的顏色與照射光的光譜和不發(fā)光體對(duì)照射光的反射、 透射特性有關(guān)。 綠葉拿到暗室的紅光下觀察成了黑色，這是因?yàn)榧t光源中沒有綠光成分， 樹葉吸收了全部紅光而呈黑色。 為了便于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)白光進(jìn)行比較和計(jì)算， 用絕對(duì)黑體的輻射溫度 ——色溫表示光源的光譜性能。 它對(duì)所有波長(zhǎng)輻射的吸收系數(shù)均為 1。 絕對(duì)黑體所輻射的光譜與它的溫度密切相關(guān) 。 光源的色溫是這樣定義的 ： 光源的可見光譜與某溫度的絕對(duì)黑體輻射的可見光譜相同或相近時(shí) ， 絕對(duì)黑體的溫度稱為該光源的色溫 ， 單位以絕對(duì)溫度開氏度(K)表示 。 在色度學(xué)和電視技術(shù)中，常以白色作為一種標(biāo)準(zhǔn)，所以標(biāo)準(zhǔn)光源都是白光。它們輻射的光譜分布在下葉圖中用幾條曲線表示。物理光學(xué)指出：在不同溫度下，黑體輻射電磁波的本領(lǐng)是不同的，它的輻射本領(lǐng)按波長(zhǎng)分布的規(guī)律如下頁(yè)圖所示。當(dāng)光源的光譜與黑體某一溫度下的光譜相一致時(shí)，則黑體的這一溫度稱為光源的色溫；當(dāng)光源的光譜只能與黑體某一溫度下的光譜相近似，而不能精確等效時(shí)，則稱這一溫度為光源的相關(guān)色溫。讀者注意，光源的色溫與光源本身的溫度是兩回事，通常兩者是不相同的。 ? 常用的標(biāo)準(zhǔn)白光有 A、 B、 C、 D65和 E光源 5種 ， 它們的光譜分布如圖12所示 。 ? (2) B光源 色溫為 4874 K的白光 ， 近似中午直射的太陽光 。 它是 NTSC制彩色電視白光標(biāo)準(zhǔn)光源 。 它是 PAL制彩色電視的白光標(biāo)準(zhǔn)光源 。 它是為簡(jiǎn)化色度學(xué)計(jì)算所采用的一種假想光源 ， 實(shí)際并不存在 。 圖 12 標(biāo)準(zhǔn)光源的光譜分布 700600500400波長(zhǎng) / n m相對(duì)功率波譜 / %20015010050CABD65BCD65A 4 光的度量單位 1. 光通量 光通量是按人眼的光感覺來度量的輻射功率 ， 用符號(hào) φ表示 。 在其他波長(zhǎng)時(shí) ， 由于相對(duì)視敏度 V(λ)下降 ， 相同輻射功率所產(chǎn)生的光通量隨之下降 。 2. 光照度 光照度 E， 單位勒 (克斯 ), 符號(hào)為 lx。 為了對(duì)光照度單位勒有個(gè)大概的印象 ， 下列數(shù)據(jù)可供參考： 室外晴天光照度約為 10 000勒 ，多云約為 500勒 ， 傍晚約為 50勒 ， 月光約為 101勒 ， 黃昏約為 102勒 ， 星光約為104勒 。 電影和電視都是根據(jù)人眼的視覺特性發(fā)明的。 電視每秒掃描 50幅畫面， 每幅畫面是由 312根掃描線組成的， 由于人眼的視覺惰性和有限的細(xì)節(jié)分辨能力， 看起來就成了整幅的活動(dòng)景象。 1 視覺靈敏度 波長(zhǎng)不同的可見光光波 ， 給人的顏色感覺不同 ， 亮度感覺也不同 ， 人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光的靈敏度是不同的 。 經(jīng)過對(duì)各種類型人的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì) ， 國(guó)際照明委員會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)視敏度曲線 (也稱相對(duì)視敏函數(shù)曲線 )如圖中的 V（ λ） 曲線所示 。 可以看出人眼最敏感的光波長(zhǎng)為 555 nm， 顏色是草綠色 ， 這一區(qū)域顏色 ， 人眼看起來省力 ， 不易疲勞 。 在可見光譜范圍之外 ， 輻射能量再大 ， 人眼也是沒有亮度感覺的 。 錐狀細(xì)胞 既可辨別光的強(qiáng)弱 ， 又可辨別顏色 ， 白天視覺主要由它來完成 。 2