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广播电视技术基础

第 3 章 电视技术基础

3.1 视觉特性与三基色原理

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电磁辐射波谱

3.1.1 光 的 特性

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光与彩色 光是一种以电磁波形式存在的物质；可见光——能引起人眼视觉反映的光。波长为 380 ～ 780nm, 不同波长的光入射到人眼会引起不同的颜色感觉。

光的波长与颜色的关系

颜色 红 橙 黄

绿 青 蓝 紫

波长（ nm ）

630～780

600 ～630

580 ～600

510 ～580

490 ～510

430 ～490

380 ～430

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光的种类• 按颜色可分为彩色光和非彩色光 。• 按频率成分可分为单色光和复合光。 单色光是指具有单一波长的色光或者所占波谱宽度小

于 5nm 的色光；非单色光即复合光。• 按频率和颜色综合考虑可分为谱色光和非谱色光。 谱色光主要是指波长从 780nm 到 380nm ，而颜色按红、

橙、黄、绿、青、蓝、紫顺序排列的各种单色光；把两个或者两个以上的单色光混合所得，但又不能作为谱色出现在光谱上的色光称为非谱色光。

• 按发光方式可分为直射光，反射光和透射光。

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可见光谱特性

• 不同波长的光具有不同的光颜色。

• 辐射功率相同，但波长不同的光给人眼的亮度不相同。

指单位时间内通过包含光源的任一球面的辐射能量。其单位是尔

格 / 秒或者瓦（焦耳 / 秒）。

在同一亮度环境中，辐射功率相同的条件下，波长等于 555nm 的黄绿光对人的亮度觉最大。并令其亮度感觉灵敏度为 1 。

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光学基本度量单位

1. 光通量

2. 发光强度

3. 亮度

能被人感受到的那部分光的辐射功率大小。单位是光瓦和流明

光源在某指定方向上发出的光通量为发光强度，用 I 表示。单位坎德拉（ cd ）

单位面积上的发光强度，单位是 cd/m2 。

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色温 • 黑体在不同温度下的辐射光谱作为标准，让各

种光源的光谱分布与之比较。当光源的光谱与黑体某一温度下的光谱相一致时，则黑体的这一温度称为光源的色温；当光源的光谱只能与黑体某一温度下的光谱相近似，而不能精确等效时，则称这一温度为光源的相关色温。

• 色温较低时，偏红；色温较高时，偏蓝。

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标准白光

• A 光源：色温为 2845K ，相当于白炽灯在 2800K 时辐射出的光。

• B 光源：相关色温为 4800K ，相当于中午直射的日光。• C 光源：相关色温为 6770K ，相当于白天的自然光，

它的蓝色成分较多。• D65 光源：相关色温为 6500K ，相当于白天平均光照，

常被用作彩色电视的标准光源。• E 光源：又称为等能白光，它是一种假想而实际并不

存在的光源 。

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3.1.2 视觉特性

亮度特性 对于同一波长的光，当光的辐射功率不同时，则

给人的亮度感觉也不同。如果辐射功率相同而波长不同，给人的亮度感觉也是不同的。

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人眼的亮度感觉

• 人眼的亮度感觉范围很宽• 人眼的明暗感觉是相对的• 对比度和亮度层次• 视觉惰性和闪烁感觉

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彩色三要素• 亮度：这里是指彩色光作用于人眼引起

明暗程度的感觉 .• 色调：是指光的颜色，由作用到人眼的

入射光波长成分决定。• 色饱和度：是指彩色的深浅，与掺白光

的多少有关。

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3.1.3 三基色原理 三基色原理：自然界几乎所有的彩色，都可以用三种基色光

按一定的比例混合产生；反之，自然界中的所有彩色，都可以分解为三种基色光。

在彩色电视系统中，选用红、绿、蓝作为三基色。三基色与混合色的关系是：

a 、三种基色的混合比例，决定混合色的色调与色饱和度。 b 、混合色的亮度等于参与混合的各个基色的亮度之和。

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相加混色法

• 红 + 绿 = 黄• 红 + 蓝 = 紫• 绿 + 蓝 = 青• 红 + 绿 + 蓝 = 白• 青色 + 红色 = 白色• 黄色 + 蓝色 = 白色

• 紫色 + 绿色 = 白色

绿

黄 青

红

绿

蓝品红

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相加混色的几种方法：

(1) 空间混色法。

(2) 时间混色法。

(3) 生理混色法。

利用人眼空间细节分辨力有限的特点，将三种基色光同时投射到同一平面的对应位置充分靠近，只要三个基色光点足够小且充分近，人眼将会感到是三种基色光混合后所具有的颜色。

利用人眼的视觉惰性，顺序地让三种基色光出现在同一表面的同一处，只要相隔的时间间隔足够小，人眼会感到这三种基色光是同时出现的，具有三种基色相加后所得颜色的效果。这种相加混色方法是顺序制彩色电视的基础。

人的两眼同时分别观看不同颜色的同一彩色景像时，使之同时获得两种彩色印像，两种彩色印像在大脑中产生相加混色的效果。

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（ 1） 空间混色法

当三基色光点很小且距离很近时，由于人眼视觉分辨率有限，将呈现混合色的色调。

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（ 2 ）时间混色法

• 三基色光按顺序轮流快速出现

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图像三基色的分解

• 通过彩色摄像机中的分色光学系统来完成图象三基色分解

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彩色图像的复原

• 在接收端，利用彩色显像管使三基色光像混合成原彩色图像

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亮度方程

• Y=0.30R+0.59G+0.11B