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1、一、彩色与视觉特性（一）光的性质 1 可见光谱光是一种电磁辐射，光是一种以电磁波形式存在的物质。电磁辐射的波长范围很宽，按波长从长到短的顺序排列，依次是：无线电波、红外线、 可见光、 紫外线、 X射线和宇宙射线。一、 彩色与视觉特性（一）光的性质（1）可见光 波长在 380780 nm 范围内的电磁波能够使人眼产生颜色感觉，称为可见光只含有单一波长的光为单色光，包含有两种或两种以上波长的光标为复合光。（2）光谱色不同波长的光呈现出的颜色不相同，一定波长的光谱呈现的颜色称为光谱色。波长由 780 nm向 380 nm变时人眼颜色感觉红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 7 色 太阳发出的白光中包含了所有的
2、可见光的光谱，给人以白色感觉。把太阳辐射的一束光投射到棱镜上太阳光会经过棱镜分解成一组 按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫顺序排列的连续光谱。分解之后的色光再次经过棱镜不能再分解，这种单一波长的色光也称谱色光（3）同色异谱光谱完全不同的光，人眼有时会有相同的色感。用波长 540 nm绿光和 700 nm红光按比例混合使人眼得到580 nm黄光色感。这种由不同光谱混合出相同色光的现象叫同色异谱。一、彩色与视觉特性（一）光的性质 2 物体的颜色物体分为发光体和不发光体。我们看到的颜色有两种不同的来源：发光体所呈现的颜色，发光体的颜色由它本身发出的光谱所确定，例如，白炽灯发黄、荧光灯发白， 各种彩色灯和霓
3、红灯等所发出的彩色光，各自有其特定的光谱色。不发光体反射或透射的彩色光。物体的颜色与照射光的光谱和不发光体对照射光的反射、透射特性有关。外界光线照名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 射下， 能有选择地吸收一些波长的光， 而反射或透射另一些波长的光，从而使物体呈现一定的颜色。例如：红旗反射太阳光中的红色光、吸收其他颜色的光而呈红色；绿色的植物因反射太阳光中的绿色光、吸收所有其它色光而呈现绿色；白纸和白云反射全部阳光而呈
4、白色；煤炭和黑板吸收全部照射光而呈现黑色等等一、彩色与视觉特性（一）光的性质 2 物体的颜色既然物体呈现的颜色是由于物体反射（或透射）光的种类不同而产生的，那么物体呈现的颜色显然与照射它的光源有关。绿草的绿色是由于它在日光照射下才表现出来的， 如果把绿草拿到红光下观察，就会发现它不再是红色而近乎是黑色的， 这是因为红色光源中没有绿光成分，绿草全部吸收了红光，所以变成黑色。人们日常生活中都会有这样的经验，某些东西在日光下看到的颜色与在灯光下看到的颜色有差异，恰恰说明由于日光与灯光这两种光源所含的光谱成分不同，使同一物体表现为不同的颜色。一、彩色与视觉特性（一）光的性质 3 标准光源通常的照明光源
5、所发出的光虽然都笼统地称其为白光如太阳、日光灯、白炽灯泡等发光物质不同， 它们的光谱成分相差很大，用它们照射相同物体时，呈现的颜色则相差较大。白炽灯泡偏橙红 （呈暖色调），而汞灯偏青蓝（呈冷色调） 。 为了比较和区别各种光源的特性，国际照明委员会规定了几种标准白色光源，并以基本参量“色温”予以表征。 在电子视频系统中，用标准白光作为照明光源。为了便于对标准白光进行比较和计算，用绝对黑体的辐射温度色温表示光源的光谱性能。一、彩色与视觉特性（一）光的性质（1）绝名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -
6、 - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 对黑体也称全辐射体，是指不反射、不透射，完全吸收入射辐射的物体。 它对所有波长辐射的吸收系数均为1。 绝对黑体在自然界是不存在的。实验模型是一个中空的、内壁涂黑的球体，在其上面开了一个小孔，进入小孔的光辐射经内壁多次反射、吸收，已不能再逸出到外面，这个小孔就相当于绝对黑体。绝对黑体所辐射的光谱与它的温度密切相关。绝对黑体的温度越高，辐射的光谱中蓝色成分越多，红色成分越少。一、 彩色与视觉特性（一） 光的性质 （2）光源的色温色温是以绝对黑体的加热温度来定义的。绝对黑体被加热时的电磁波辐射波谱仅由温度决定。为了区分各种
7、光源的不同光谱分布与颜色，可以用绝对黑体的温度来表征。当绝对黑体在某一特定绝对温度下，所辐射的光谱与某光源的光谱具有相同的特性时，则绝对黑体的这一特定温度就定义为该光源的色温。例如，温度保持在 2800 K时的钨丝灯泡所发的白光，与温度保持在 2854K的绝对黑体所辐射光的功率波谱基本一致，于是既称该白光的色温即为2854K 。 可见、色温并非光源本身的实际温度，而是表征光源波谱持性的参量。 色温与光源的实际温度无关，彩色电视机荧光屏的实际温度为常温， 而其白场色温是 6500K 。 一、彩色与视觉特性（一）光的性质 （3）标准白光常用的标准白光有A、B、C、D65和 E光源5 种。 A 光源
8、：色温为 2854K的白光，光谱偏红，相当于充气钨丝白炽灯所产生的光 B 光源：色温为 4874 K 的白光，近似中午直射的太阳光。 在实验室中可由特制的滤色镜从A光源中获得。 C 光源：色温为 6774 K 的白光，相当于白天的自然光。是 NTSC制彩色电视白名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 光标准光源。 D65 光源：色温 6504 K 的白光，相当于白天的平均光照。 是 PAL制彩色电视白光标准光源。 E 光
9、源：色温为 5500 K 的等能量白光（ E白） 。 是一种理想的等能量的白光源它是为简化色度学计算所采用的一种假想光源。采用这种光源有利于彩色电视系统中问题的分析和计算。电视演播室卤钨灯光源的色温为3200 K， 有体积小、亮度高、寿命长、色温稳定等优点。一、彩色与视觉特性（一）光的性质 4 光的度量单位（1）光通量按人眼的光感觉来度量的辐射功率，用符号表示。单位为流明（ lm） 。 当555nm的单色光辐射功率为1W时，产生的光通量为683 lm，或称 1 光瓦。其他波长时，相对视敏度V（）下降，相同辐射功率所产生的光通量随之下降。 40 W 的钨丝灯泡输出的光通量为468 lm ，发光效
10、率为 11.7 lm/W； 40 W的日光灯可输出 2100lm 的光通量，发光效率为52.5 lm/W； 电视演播室卤钨灯发光效率可达80100 lm/W。（2）光照度 衡量单位面积上光通量的大小的量，用符号E 表示，单位为勒（克斯 lux ） 。 1 勒（克斯）等于1 流明的光通量均匀分布在1 平方米面积上的光照度。为了对光照度单位勒有个大概的印象，下列数据可供参考：室外晴天光照度约为10000勒，多云约为 500 勒，傍晚约为 50 勒， 月光约为 10-1 勒，黄昏约为 10-2 勒， 星光约为 10-4 勒。 一、 彩色与视觉特性（一）光的性质一、彩色与视觉特性（二）人眼的视觉特性人
11、能感觉到图像的颜色和亮度是眼睛的生理结构所决定的。电影和电视都是根据人眼的视觉特性发明的。黑白电视，利用了人眼的视觉惰性，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 利用了人眼分辨力的局限性。彩色电视，还利用了人眼的彩色视觉特性， 主要包括视敏特性和彩色视觉。电影每秒投射 24 幅静止画面，每画面投射 2 次， 由于人眼的视觉惰性， 看起来就同活动景象一样。电视每秒扫描 50 幅画面，每幅画面是由 312 根扫描线组成的，由
12、于人眼的视觉惰性和有限的细节分辨能力，看起来就成了整幅的活动景象。人眼的视觉特性是视频技术发展的重要依据。 一、彩色与视觉特性（二）人眼的视觉特性 1视觉灵敏度波长不同的可见光光波，给人的颜色感觉不同，亮度感觉也不同，人眼对不同波长光的灵敏度是不同的。人眼的灵敏度因人而异， 同一个人眼睛的灵敏度也随年龄和健康状况有所变化所以采用统计方法，用许多正常视力的观察者来做实验， 取其平均值。国际照明委员会推荐标准视敏度曲线（也称相对视敏函数曲线） 。图中曲线表明具有相等辐射能量、不同波长的光作用于人眼时，引起的亮度感觉是不一样的。 可以看出人眼最敏感的光波长为555 nm ， 颜色是草绿色，这一区域颜
13、色，人眼看起来省力，不易疲劳。在555 nm两侧， 随着波长的增加或减少，亮度感觉逐渐降低。在可见光谱范围之外，辐射能量再大，人眼也没有亮度感觉。 一、彩色与视觉特性（二）人眼的视觉特性 2 彩色视觉（1）杆状细胞和锥状细胞人眼视网膜上有大量的光敏细胞，按形状分为杆状细胞和锥状细胞。杆状细胞灵敏度很高， 但对彩色不敏感， 人的夜间视觉主要靠它起作用，因此，暗处只能看到黑白形象而无法辨别颜色。锥状细胞既可辨别光的强弱，又可辨别颜色， 白天视觉主要由它来完成。（2）红敏细胞、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整
14、理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 绿敏细胞、蓝敏细胞关于彩色视觉，科学家曾做过大量实验并提出视觉三色原理的假设，认为锥状细胞又可分成三类，分别称为红敏细胞、绿敏细胞、蓝敏细胞。相对视敏函数曲线分别为VR （） 、VG （） 、VB （） ， 其峰值分别在 580 nm、 540 nm、 440 nm 处。图中 VB （）曲线幅度很低，已将其放大了20 倍。 三条曲线的总和等于相对视敏函数曲线V（） 。 三条曲线部分交叉重叠，很多单色光同时处于两条曲线之下一、彩色与视觉特性（二）人眼的视觉特性三条曲线是部分交叉重叠的，很多单色光同时处于两
15、条曲线之下，例如 600 nm的单色黄光就处在VR （） 、 VG（）曲线之下， 600 nm 单色黄光既激励了红敏细胞，又激励了绿敏细胞，引起混合的感觉当混合红绿光同时作用于视网膜时，使红敏细胞、绿敏细胞同时受激励，混合光的比例适当引起的彩色感觉，与单色黄光引起的彩色感觉完全相同。不同波长的光对三种细胞的刺激量是不同的， 产生的彩色视觉各异， 人眼因此能分辨出五光十色的颜色。电视技术利用了这一原理， 在图像重现时， 不是重现原来景物的光谱分布， 而是利用三种相似于红、绿、蓝锥状细胞特性曲线的三种光源进行配色，在色感上得到了相同的效果。一、彩色与视觉特性（二）人眼的视觉特性 3 分辨力（1）分辨力的定义分辨力是指人眼在观看景物时对细节的分辨能力。眼睛分辨景色细节的能力名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -