第一彩色与视觉特性课件.ppt

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1、第一彩色与视觉特性第1页，此课件共70页哦1.1 光的性质光的性质 1.1.1 1.1.1 可见光谱可见光谱 光是一种电磁辐射。电磁辐射的波长光是一种电磁辐射。电磁辐射的波长范围很宽，按波长从长到短的顺序排列，范围很宽，按波长从长到短的顺序排列，依次是无线电波、依次是无线电波、红外线、红外线、可见光、可见光、紫紫外线、外线、X X射线和宇宙射线等。射线和宇宙射线等。图图1-11-1是电是电磁波按波长的顺序排列的电磁波谱。磁波按波长的顺序排列的电磁波谱。2第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第2页，此课件共70页哦 图图 1-1 1-1 电磁辐射波谱电磁辐射波谱 3第一章第一章 彩色与视觉

2、特性彩色与视觉特性第3页，此课件共70页哦 波长在波长在380380780nm780nm范围内的电磁波能够使人眼产范围内的电磁波能够使人眼产生颜色感觉，称为可见光。可见光在整个电磁波谱中生颜色感觉，称为可见光。可见光在整个电磁波谱中只占极小的一段只占极小的一段 。可见光谱的波长由可见光谱的波长由780nm780nm向向380nm380nm变化时，变化时，人眼人眼产生的颜色感觉依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、产生的颜色感觉依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫紫7 7色。色。一定波长的光谱呈现的颜色称为光谱色。太阳光包一定波长的光谱呈现的颜色称为光谱色。太阳光包含全部可见光谱，给人以白色感觉。光谱完全不

3、同的光含全部可见光谱，给人以白色感觉。光谱完全不同的光，人眼有时会有相同的色感。，人眼有时会有相同的色感。用波长用波长540nm的绿光和的绿光和700nm的红光按一定比例混的红光按一定比例混合可以使人眼得到合可以使人眼得到580nm黄光的色感。黄光的色感。这种由不同这种由不同光谱混合出相同色光的现象叫光谱混合出相同色光的现象叫同色异谱同色异谱。4第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第4页，此课件共70页哦 1.1.2.1.2 物体的颜色物体的颜色 物体分为发光体和不发光体。发光体的颜色由它物体分为发光体和不发光体。发光体的颜色由它本身发出的光谱所确定，如白炽灯发黄和荧光灯发白本身发出的光

4、谱所确定，如白炽灯发黄和荧光灯发白，各自有其特定的光谱色。，各自有其特定的光谱色。不发光体的颜色与照射光的光谱和不发光体对不发光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。红旗反射太阳光中照射光的反射、透射特性有关。红旗反射太阳光中的红色光、吸收其他颜色的光而呈红色；的红色光、吸收其他颜色的光而呈红色；绿叶反绿叶反射绿色的光、射绿色的光、吸收其他颜色的光而呈绿色；白纸吸收其他颜色的光而呈绿色；白纸反射全部太阳光而呈白色；反射全部太阳光而呈白色；黑板能吸收全部太阳黑板能吸收全部太阳光而呈黑色。绿叶拿到暗室的红光下观察成了黑色光而呈黑色。绿叶拿到暗室的红光下观察成了黑色，这是因为

5、红光源中没有绿光成分，这是因为红光源中没有绿光成分，树叶吸收了树叶吸收了全部红光而呈黑色。全部红光而呈黑色。5光的混色例子光的混色例子第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第5页，此课件共70页哦 1.1.3 1.1.3 标准光源标准光源 在彩色电视系统中，用标准白光作为照明光源。在彩色电视系统中，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辐射温度色温表示光源的光谱性能。色温表示光源的光谱性能。绝对黑体绝对黑体也称全辐射体，是指不反射、不透射，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

6、波长辐射的吸收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系数均为1 1。绝对黑体在自然界是不存在的，其实验模型。绝对黑体在自然界是不存在的，其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，再逸出到外面，这个小孔就相当于绝对黑体。这个小孔就相当于绝对黑体。6第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第6页，此课件共70页哦 绝对黑体所辐射的光谱与它的温度密切相关。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

7、高，辐射的光谱中蓝色成分越多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。，红色成分越少。光源的色温是这样定义的：光源的可见光谱与某光源的色温是这样定义的：光源的可见光谱与某温度的绝对黑体辐射的可见光谱相同或相近时，绝对温度的绝对黑体辐射的可见光谱相同或相近时，绝对黑体的温度称为该光源的黑体的温度称为该光源的色温色温，单位以绝对温度开氏单位以绝对温度开氏度度(K)表示。表示。色温与光源的实际温度无关，色温与光源的实际温度无关，彩色电视机荧彩色电视机荧光屏的实际温度为常温，光屏的实际温度为常温，而其白场色温是而其白场色温是6500K。7第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第7

8、页，此课件共70页哦 常用的标准白光有常用的标准白光有A、B、C、D65和和E光源光源5种种，它们的光谱分布如图它们的光谱分布如图1-2所示。所示。(1)A光源光源 色温为色温为2854 K的白光，的白光，光谱偏红，光谱偏红，相相当于充气钨丝白炽灯所产生的光。当于充气钨丝白炽灯所产生的光。(2)B光源光源 色温为色温为4874 K的白光，的白光，近似中午直射近似中午直射的太阳光。的太阳光。(3)C光源光源 色温为色温为6774 K的白光，的白光，相当于白天的相当于白天的自然光。自然光。它是它是NTSC制彩色电视白光标准光源。制彩色电视白光标准光源。8第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第

9、8页，此课件共70页哦图图 1-2 标准光源的光谱分布标准光源的光谱分布9第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第9页，此课件共70页哦 (4)D65光源光源 色温为色温为6504 K的白光，的白光，相相当于白天的平均光照。当于白天的平均光照。它是它是PAL制彩色制彩色电视的白光标准光源。电视的白光标准光源。(5)E光源光源 色温为色温为5500 K的等能量白光的等能量白光(E白白)。它是为简化色度学计算所采用的它是为简化色度学计算所采用的一种假想光源，一种假想光源，实际并不存在。实际并不存在。电视演播室卤钨灯光源的色温为电视演播室卤钨灯光源的色温为3200 K，有体积小、有体积小、亮度高

10、、亮度高、寿命长、寿命长、色温色温稳定等优点。稳定等优点。10第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第10页，此课件共70页哦 1.1.4 1.1.4 光的度量单位光的度量单位 1.光通量光通量 光通量是按人眼的光感觉来度量的辐射功率光通量是按人眼的光感觉来度量的辐射功率，用符号用符号表示。表示。其单位名称为流明其单位名称为流明(lm)，当当555 nm的单色光辐射功率为的单色光辐射功率为1 W时，时，产生的光通量产生的光通量为为683 lm，或称或称1光瓦。光瓦。在其他波长时，在其他波长时，由于相对视由于相对视敏度敏度V()下降，下降，相同辐射功率所产生的光通量随之相同辐射功率所产生的光

11、通量随之下降。下降。40 W的钨丝灯泡输出的光通量为的钨丝灯泡输出的光通量为468 lm，发发光效率为光效率为11.7 lm/W；40 W的日光灯可以输出的日光灯可以输出2100 lm的光通量，的光通量，发光效率为发光效率为52.5 lm/W；电视演播室电视演播室卤钨灯发光效率可达卤钨灯发光效率可达80100 lm/W。11第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第11页，此课件共70页哦 2.2.光照度光照度 光照度光照度E E，单位勒，单位勒(克斯克斯),),符号为符号为lxlx。勒勒(克斯克斯)等于等于1 1流明的光通量均匀分布在流明的光通量均匀分布在1 1平方米面积上的光照度。平方米

12、面积上的光照度。为了对光照度单位勒有个大概的印象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。下列数据可供参考：室外晴天光照度约为为1000010000勒，多云约为勒，多云约为500500勒，傍晚约为勒，傍晚约为5050勒，月光约为勒，月光约为1010-1 1勒，黄昏约为勒，黄昏约为1010-2 2勒，星勒，星光约为光约为1010-4 4勒。勒。12第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第12页，此课件共70页哦 1.2.1 1.2.1 视觉灵敏度视觉灵敏度 波长不同的可见光光波，波长不同的可见光光波，给人的给人的颜色感觉不同，亮度感觉也不同，人眼颜色感觉不同，亮度

13、感觉也不同，人眼对不同波长光的灵敏度是不同的。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眼睛的灵敏度也随年龄和健康状况有所变化，变化，所以采用统计方法，所以采用统计方法，用许多正用许多正常视力的观察者来做实验，常视力的观察者来做实验，取其平均值取其平均值131.2 人眼的视觉特性人眼的视觉特性第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第13页，此课件共70页哦 经过对各种类型人的实验进行统计，国际照明委经过对各种类型人的实验进行统计，国际照明委员会推荐标准视敏度曲线员会推荐标准视敏度曲线(也称相对视敏函数曲线也称

14、相对视敏函数曲线)如如图图1-3中的中的V（）曲线所示。）曲线所示。图中曲线表明具有相等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。度感觉是不一样的。可以看出人眼最敏感的光波长为可以看出人眼最敏感的光波长为555 nm，颜色是，颜色是草绿色，这一区域颜色，眼看起来省力，不易疲劳。在草绿色，这一区域颜色，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，两侧，随着波长的增加或减少，亮度感觉逐渐降亮度感觉逐渐降低。可见光谱范围之外，辐射能量再大，人眼也是没有亮低。可见光谱范围之外，辐射能量再大，人眼也

15、是没有亮度感觉的。度感觉的。14第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第14页，此课件共70页哦图图 1-3 标准视敏度曲线标准视敏度曲线第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性15第15页，此课件共70页哦 1.2.2 1.2.2 彩色视觉彩色视觉 人眼视网膜上有大量的光敏细胞，按形状分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，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但对彩色不敏感，人的夜间视觉主要靠它起作用，因此，在暗处只能看到黑白形象而无法辨别颜，因此，在暗处只能看到黑白形象而无法辨别颜色。色。锥状细

16、胞既可辨别光的强弱，又可辨别颜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。关于彩色视觉色，白天视觉主要由它来完成。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，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。为红敏细胞、绿敏细胞、蓝敏细胞。16第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第16页，此课件共70页哦 它们各自的相对视敏函数曲线分别为图它们各自的相对视敏函数曲线分别为图1-3所示所示。VR（）、）、VG（）、）、VB（），其峰值分别在），其峰值分别在580

17、nm、540nm、440nm处。图中处。图中VB（）曲线幅度很低）曲线幅度很低，已将其放大了，已将其放大了20倍。三条曲线的总和等于相对视敏倍。三条曲线的总和等于相对视敏函数曲线函数曲线V（）。三条曲线是部分交叉重叠的，很多）。三条曲线是部分交叉重叠的，很多单色光同时处于两条曲线之下。单色光同时处于两条曲线之下。例如例如600nm的单色黄光就处在的单色黄光就处在VR（）、）、VG（）曲）曲线之下，所以线之下，所以600 nm的单色黄光既激励了红敏细胞，的单色黄光既激励了红敏细胞，又激励了绿敏细胞，可引起混合的感觉。又激励了绿敏细胞，可引起混合的感觉。17第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特

18、性第17页，此课件共70页哦 当混合红绿光同时作用于视网膜时，分别使红敏细当混合红绿光同时作用于视网膜时，分别使红敏细胞、绿敏细胞同时受激励，只要混合光的比例适当，所胞、绿敏细胞同时受激励，只要混合光的比例适当，所引起的彩色感觉，可以与单色黄光引起的彩色感觉完全引起的彩色感觉，可以与单色黄光引起的彩色感觉完全相同。相同。不同波长的光对三种细胞的刺激量是不同的，不同波长的光对三种细胞的刺激量是不同的，产产生的彩色视觉各异，生的彩色视觉各异，人眼因此能分辨出五光十色的人眼因此能分辨出五光十色的颜色。颜色。电视技术利用了这一原理，电视技术利用了这一原理，在图像重现时，在图像重现时，不是重现原来景物的

19、光谱分布，不是重现原来景物的光谱分布，而是利用三种相似而是利用三种相似于红、于红、绿、绿、蓝锥状细胞特性曲线的三种光源进行配蓝锥状细胞特性曲线的三种光源进行配色，色，在色感上得到了相同的效果。在色感上得到了相同的效果。第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性18第18页，此课件共70页哦 1.2.3 分辨力分辨力 分辨力是指人眼在观看景物时对细节的分辨力是指人眼在观看景物时对细节的分辨能力。分辨能力。对人眼进行分辨力测试的方法对人眼进行分辨力测试的方法 如图如图1-4所示，在眼睛的正前方放一块白色所示，在眼睛的正前方放一块白色的屏幕，屏幕上面有两个相距很近的小黑点的屏幕，屏幕上面有两个相距很

20、近的小黑点，逐渐增加画面与眼睛之间的距离，当距离，逐渐增加画面与眼睛之间的距离，当距离增加到一定长度时，人眼就分辨不出有两个增加到一定长度时，人眼就分辨不出有两个黑点存在，感觉只有一个黑点，这说明眼睛黑点存在，感觉只有一个黑点，这说明眼睛分辨景色细节的能力有一个极限值。分辨景色细节的能力有一个极限值。我们将这种分辨细节的能力称为人眼的分辨我们将这种分辨细节的能力称为人眼的分辨力或视觉锐度。力或视觉锐度。19第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第19页，此课件共70页哦图图1-4 人眼进行分辨力测试的方法人眼进行分辨力测试的方法20第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第20页，此课件

21、共70页哦 分辨力的定义是：分辨力的定义是：眼睛对被观察物上相邻两点眼睛对被观察物上相邻两点之间能分辨的最小距离所对应的视角之间能分辨的最小距离所对应的视角的倒数，的倒数，即即分辨力分辨力=1（1-1）如图如图1-4所示，所示，用用L表示眼睛与图像之间的距离，表示眼睛与图像之间的距离，d表表示能分辨的两点间最小距离，示能分辨的两点间最小距离，则有：则有：2360603438()dLdL（1-2）21第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第21页，此课件共70页哦 人眼的最小视角取决于相邻两个视敏细胞之间的距离人眼的最小视角取决于相邻两个视敏细胞之间的距离。对于正常视力的人，在中等亮度情况下

22、观看静止图像。对于正常视力的人，在中等亮度情况下观看静止图像时，时，为为1 11.51.5。分辨力在很大程度上取决于景物细节的亮度和对比分辨力在很大程度上取决于景物细节的亮度和对比度，当亮度很低时，视力很差，这是因为亮度低时锥度，当亮度很低时，视力很差，这是因为亮度低时锥状细胞不起作用。但是亮度过大时，视力不再增加，状细胞不起作用。但是亮度过大时，视力不再增加，甚至由于眩目现象，视力反而有所降低。甚至由于眩目现象，视力反而有所降低。此外，细节对比度愈小，也愈不易分辨，会造成分辨力此外，细节对比度愈小，也愈不易分辨，会造成分辨力降低。在观看运动物体时，分辨力更低。降低。在观看运动物体时，分辨力更

23、低。22第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第22页，此课件共70页哦 人眼对彩色细节的分辨力比对黑白细节的分辨力人眼对彩色细节的分辨力比对黑白细节的分辨力要低，例如，黑白相间的等宽条子，相隔一定距离观要低，例如，黑白相间的等宽条子，相隔一定距离观看时，刚能分辨出黑白差别，如果用红绿相间的同等看时，刚能分辨出黑白差别，如果用红绿相间的同等宽度条子替换它们，宽度条子替换它们，此时人眼已分辨不出红绿之间此时人眼已分辨不出红绿之间的差别，的差别，而是一片黄色。而是一片黄色。实验还证明，人眼对不同彩色，分辨力也各不实验还证明，人眼对不同彩色，分辨力也各不相同。如果眼睛对黑白细节的分辨力定义为相同

24、。如果眼睛对黑白细节的分辨力定义为100%100%，则实验测得人眼对各种颜色细节的相对分辨力用百分数则实验测得人眼对各种颜色细节的相对分辨力用百分数表示如表表示如表1-11-1所示。所示。23第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第23页，此课件共70页哦 因为人眼对彩色细节的分辨力较差因为人眼对彩色细节的分辨力较差，所以在彩色电视系统中传送彩色图像所以在彩色电视系统中传送彩色图像时，时，只传送黑白图像细节，只传送黑白图像细节，而不传送而不传送彩色细节，彩色细节，这样做可减少色信号的带宽这样做可减少色信号的带宽，这就是大面积着色原理的依据。这就是大面积着色原理的依据。24表表1-1 1-1

25、 人眼对各种颜色细节的相对分辨力人眼对各种颜色细节的相对分辨力 第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第24页，此课件共70页哦 1.2.4 1.2.4 视觉惰性视觉惰性 实验证明，人眼的主观亮度感觉与客实验证明，人眼的主观亮度感觉与客观光的亮度是不同步的。当一定强度的光观光的亮度是不同步的。当一定强度的光突然作用于视网膜时，不能在瞬间形成稳突然作用于视网膜时，不能在瞬间形成稳定的主观亮度感觉，而是按近似指数规律定的主观亮度感觉，而是按近似指数规律上升；当亮度突然消失后，人眼的亮度感上升；当亮度突然消失后，人眼的亮度感觉并不立即消失，而是按近似指数规律下觉并不立即消失，而是按近似指数规律下

26、降。人眼的亮度感觉总是滞后于实际亮度降。人眼的亮度感觉总是滞后于实际亮度的，这一特性称为的，这一特性称为视觉惰性视觉惰性或视觉暂留。或视觉暂留。25第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第25页，此课件共70页哦 图图1-5(a)1-5(a)表示作用于人眼的光脉冲，表示作用于人眼的光脉冲，图图1-1-5(b)5(b)表示该光脉冲造成的主观亮度感觉，表示该光脉冲造成的主观亮度感觉，它滞后于实它滞后于实际的光脉冲。际的光脉冲。光脉冲消失后，光脉冲消失后，亮度感觉还要一段时间亮度感觉还要一段时间才能消失。才能消失。图图1-5(b)1-5(b)中中t t1 1t t2 2就是视觉暂留时间。就是视觉

27、暂留时间。在中等亮在中等亮度的光刺激下，度的光刺激下，视力正常的人视觉暂留时间约为视力正常的人视觉暂留时间约为0.1 s0.1 s。人眼受到频率较低的周期性的光脉冲刺激时人眼受到频率较低的周期性的光脉冲刺激时,会感到会感到一亮一暗的闪烁现象，如果将重复频率提高到某个定值一亮一暗的闪烁现象，如果将重复频率提高到某个定值以上，由于视觉惰性，眼睛就感觉不到闪烁了。以上，由于视觉惰性，眼睛就感觉不到闪烁了。26第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第26页，此课件共70页哦 图图 1-5 人眼的视觉惰性人眼的视觉惰性 (a)作用于人眼的光脉冲亮度；作用于人眼的光脉冲亮度；(b)主观亮度感觉主观亮度

28、感觉27第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第27页，此课件共70页哦 不引起闪烁感觉的最低重复频率，不引起闪烁感觉的最低重复频率，称为称为临界闪烁临界闪烁频率频率。临界闪烁频率与很多因素有关，。临界闪烁频率与很多因素有关，其中最重要其中最重要的是光脉冲亮度，随着光脉冲亮度的提高，临界闪的是光脉冲亮度，随着光脉冲亮度的提高，临界闪烁频率也会提高。烁频率也会提高。临界闪烁频率还与亮度变化幅度有关临界闪烁频率还与亮度变化幅度有关 亮度变化幅度亮度变化幅度越大，越大，临界闪烁频率越高。人眼的临界闪烁频率约为临界闪烁频率越高。人眼的临界闪烁频率约为46 46 HzHz。对于重复频率在临界闪烁频率

29、以上的光脉冲，人。对于重复频率在临界闪烁频率以上的光脉冲，人眼不再感觉到闪烁，这时主观感觉的亮度等于光脉冲眼不再感觉到闪烁，这时主观感觉的亮度等于光脉冲亮度的平均值。亮度的平均值。28不同频率显示图像对人眼的造成的不同感觉。不同频率显示图像对人眼的造成的不同感觉。第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第28页，此课件共70页哦1.3 1.3 色色 度度 学学 1.3.1 彩色三要素彩色三要素 描述一种色彩需要用亮度、色调和饱和度三个基本描述一种色彩需要用亮度、色调和饱和度三个基本参量，这三个参量称为彩色三要素。参量，这三个参量称为彩色三要素。亮度亮度反映光的明亮程度。彩色光辐射的功率越反映

30、光的明亮程度。彩色光辐射的功率越大，亮度越高，反之亮度越低。不发光物体的亮度取大，亮度越高，反之亮度越低。不发光物体的亮度取决于它反射光功率的大小。若照射物体的光强度不变决于它反射光功率的大小。若照射物体的光强度不变，物体的反射性能越好，物体越明亮，反之越暗。对，物体的反射性能越好，物体越明亮，反之越暗。对于一定的物体，照射光越强，于一定的物体，照射光越强，物体越明亮，反之越物体越明亮，反之越暗。暗。29第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第29页，此课件共70页哦 色调色调反映彩色的类别，例如红、橙、反映彩色的类别，例如红、橙、黄、绿、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色。发光物体的色调由光的

31、波青、蓝、紫等不同颜色。发光物体的色调由光的波长决定，不同波长的光呈现不同的色调，不发光物长决定，不同波长的光呈现不同的色调，不发光物体的色调由照明光源和该物体的吸收、反射或透射体的色调由照明光源和该物体的吸收、反射或透射特性共同决定。特性共同决定。色饱和度色饱和度反映彩色光的深浅程度。反映彩色光的深浅程度。同一色调同一色调的彩色光，的彩色光，会给人以深浅不同的感觉，会给人以深浅不同的感觉，深红、深红、粉粉红是两种不同饱和度的红色，红是两种不同饱和度的红色，深红色饱和度高，深红色饱和度高，粉红色饱和度低。粉红色饱和度低。30第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性亮度、色调、饱和度变化视觉上

32、的影响。亮度、色调、饱和度变化视觉上的影响。第30页，此课件共70页哦 饱和度与彩色光中的白光比例有关，饱和度与彩色光中的白光比例有关，白白光比例越大，饱和度越低。高饱和度的彩色光比例越大，饱和度越低。高饱和度的彩色光可加白光来冲淡成低饱和度的彩色光。光可加白光来冲淡成低饱和度的彩色光。饱和度最高称为饱和度最高称为纯色或饱和色纯色或饱和色。谱色光就是纯色光，其饱和度为谱色光就是纯色光，其饱和度为100%100%。饱和度低于饱和度低于100%100%的彩色称为非饱和色，日常的彩色称为非饱和色，日常生活中所见到的大多数彩色是非饱和色。生活中所见到的大多数彩色是非饱和色。白光的饱和度为白光的饱和度为

33、0 0。色饱和度和色调合称为色饱和度和色调合称为色度色度，它表示彩色的种类和彩色的深浅程度，它表示彩色的种类和彩色的深浅程度。31第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第31页，此课件共70页哦 1.3.2 三基色原理三基色原理 根据人眼的视觉特性，在电视机中重现图像时并不要根据人眼的视觉特性，在电视机中重现图像时并不要求完全重现原景物反射或透射光的光谱成分，而应获得求完全重现原景物反射或透射光的光谱成分，而应获得与原景物相同的彩色感觉。与原景物相同的彩色感觉。因此仿效人眼三种锥状细胞，可以任选三种基色，三因此仿效人眼三种锥状细胞，可以任选三种基色，三种基色必须是相互独立的，任一种基色都不

34、能由其他两种基色必须是相互独立的，任一种基色都不能由其他两种基色混合得到，将它们按不同比例进行组合，可得到种基色混合得到，将它们按不同比例进行组合，可得到自然界中绝大多数的彩色。自然界中绝大多数的彩色。32第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第32页，此课件共70页哦 具有这种特性的三个单色光叫具有这种特性的三个单色光叫基色光基色光，这三种颜色叫这三种颜色叫三基色三基色。并总结出三基。并总结出三基色原理：色原理：自然界中绝大多数的彩色可以自然界中绝大多数的彩色可以分解为三基色，三基色按一定比例混合，分解为三基色，三基色按一定比例混合，可得到自然界中绝大多数彩色。可得到自然界中绝大多数彩色

35、。混合色的色调和饱和度由三基色的混混合色的色调和饱和度由三基色的混合比例决定，合比例决定，混合色的亮度等于三种基混合色的亮度等于三种基色亮度之和。色亮度之和。33第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第33页，此课件共70页哦 因为人眼的三种锥状细胞对红光、因为人眼的三种锥状细胞对红光、绿光和蓝光最敏感，绿光和蓝光最敏感，所以在红色、绿色所以在红色、绿色和蓝色光谱区中选择三个基色按适当比和蓝色光谱区中选择三个基色按适当比例混色可得到较多的彩色。在彩色电视例混色可得到较多的彩色。在彩色电视中，选用了红、中，选用了红、绿、绿、蓝作为三基色，分蓝作为三基色，分别用别用R、G、B来表示。来表示。国

36、际照明委员会国际照明委员会(CIE)选定了红基色选定了红基色的波长为的波长为700 nm，绿基色的波长为绿基色的波长为546.1 nm，蓝基色的波长为蓝基色的波长为435.8 nm。34第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第34页，此课件共70页哦 三基色原理是彩色电视技术的基础，三基色原理是彩色电视技术的基础，摄像机把图像分解成三基色信号，摄像机把图像分解成三基色信号，电视电视机又用三基色信号还原出原图像的色彩。机又用三基色信号还原出原图像的色彩。三基色光相混合得到的彩色光的亮度三基色光相混合得到的彩色光的亮度等于三种基色亮度之和，等于三种基色亮度之和，这种混合色称这种混合色称为为相加

37、混色相加混色。将三束等强度的红、绿、将三束等强度的红、绿、蓝圆形单色光同时投射到白色屏幕上，会蓝圆形单色光同时投射到白色屏幕上，会出现三基色的圆图，其混合规律如图出现三基色的圆图，其混合规律如图1-61-6所示。所示。第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第35页，此课件共70页哦 图图 1-6 相加混色相加混色 36混色的演混色的演示实验示实验第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第36页，此课件共70页哦 红色红色+绿色绿色=黄色黄色 绿色绿色+蓝色蓝色=青色青色 蓝色蓝色+红色红色=紫色紫色 红色红色+绿色绿色+蓝色蓝色=白色白色 适当改变三束光的强度，适当改变三束光的强度，可以

38、得到自然界可以得到自然界中常见的彩色光。中常见的彩色光。红色红色+青色青色=白色白色 绿色绿色+紫色紫色=白色白色 蓝色蓝色+黄色黄色=白色白色37第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第37页，此课件共70页哦 当两种颜色混合得到白色时，当两种颜色混合得到白色时，这两种颜色称为这两种颜色称为互互补色补色。红与青互为补色，红与青互为补色，绿与紫互为补色，绿与紫互为补色，蓝蓝与黄互为补色。与黄互为补色。在彩色电视技术中，在彩色电视技术中，常用两种相加混色法。常用两种相加混色法。空间混色法：是同时将三种基色光分别投射到同一空间混色法：是同时将三种基色光分别投射到同一表面上彼此相距很近的三个点上

39、，表面上彼此相距很近的三个点上，由于人眼的分辨力由于人眼的分辨力有限，有限，能产生三种基色光混合的色彩感觉。能产生三种基色光混合的色彩感觉。空间混空间混色法是同时制彩色电视的基础。色法是同时制彩色电视的基础。38第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第38页，此课件共70页哦 时间混色法：是将三种基色光轮流投射时间混色法：是将三种基色光轮流投射到同一表面上，只要轮换速度足够快，加到同一表面上，只要轮换速度足够快，加之视觉惰性，就能得到相加混色的效果。之视觉惰性，就能得到相加混色的效果。时间混色法是顺序制彩色电视的基础。时间混色法是顺序制彩色电视的基础。第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉

40、特性 时间空间混色例子时间空间混色例子第39页，此课件共70页哦 1.3.3 1.3.3 颜色的度量颜色的度量 1.1.配色实验配色实验 给定一种彩色光，给定一种彩色光，可通过配色实验来可通过配色实验来确定其所含三基色的比例，确定其所含三基色的比例，配色实验装置配色实验装置如图如图1-7 1-7 所示。所示。实验装置是由两块互成直实验装置是由两块互成直角的理想白板将观察者的视场一分为二，角的理想白板将观察者的视场一分为二，在一块白板上投射待配色，在一块白板上投射待配色，另一块白板上另一块白板上投射三基色。投射三基色。40第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第40页，此课件共70页哦图图

41、1-7 配色实验配色实验 41第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性配色动画配色动画第41页，此课件共70页哦 调节三基色光的强度，调节三基色光的强度，直至两块白板上直至两块白板上彩色光引起的视觉效果完全相同。彩色光引起的视觉效果完全相同。记下三记下三基色调节器上的光通量读数，基色调节器上的光通量读数，便可写出配便可写出配色方程：色方程：FR(R)+G(G)+B(B)（1-3）42第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性 式中，式中，F为待配色的彩色光的彩色量，为待配色的彩色光的彩色量，(R)、(G)、(B)为三基色单位量，其中为三基色单位量，其中1(R)=1lm，1(G)=4.5907

42、lm，1(B)=0.0601 lm，R、G、B为三色分布系数。为三色分布系数。第42页，此课件共70页哦 要配出彩色量要配出彩色量F，必须将，必须将R单位的红基色单位的红基色、G单位的绿基色和单位的绿基色和B单位的蓝基色加以混合单位的蓝基色加以混合。R、G、B的的比例关系比例关系确定了所配彩色光确定了所配彩色光的色度的色度(含色调和饱和度含色调和饱和度)，R、G、B数值数值确定确定了所配彩色光的光通量（亮度）。了所配彩色光的光通量（亮度）。R(R)、G(G)、B(B)分别代表彩色量分别代表彩色量F中所含三基色的光通中所含三基色的光通量成分，又称为彩色分量。量成分，又称为彩色分量。43第一章第一

43、章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第43页，此课件共70页哦 配成标准白光配成标准白光E白白所需红、所需红、绿、绿、蓝三蓝三基色的光通量比为基色的光通量比为1 4.5907 0.0601,为为了简化计算，了简化计算，规定红基色光单位量的光通规定红基色光单位量的光通量为量为1 lm，绿基色光和蓝基色光单位量的绿基色光和蓝基色光单位量的光通量分别为光通量分别为4.5907 lm和和0.0601 lm。44第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第44页，此课件共70页哦 2.XYZ制色度图制色度图 配色实验的物理意义明确，但进行定量计算却比配色实验的物理意义明确，但进行定量计算却比较复杂，实际使用

44、很不方便，为此进行了坐标变换：较复杂，实际使用很不方便，为此进行了坐标变换：（X）=0.4185（R）-0.0912（G）+0.0009（B）（Y）=-0.1587（R）+0.2524（G）+0.0025（B）（Z）=-0.0828（R）+0.0157（G）+0.1786（B）(1-4)但是但是(X)、(Y)、(Z)不代表实际彩色，故称其为计不代表实际彩色，故称其为计算三基色算三基色。45第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第45页，此课件共70页哦 在在XYZ计色制中，计色制中，任何一种彩色的配色方程式可任何一种彩色的配色方程式可表示为表示为 F=X（X）+Y（Y）+Z（Z）（1-5）

45、式中，式中，X、Y、Z为标准三色系数，为标准三色系数，(X)、(Y)、(Z)为标准三基色单位。为标准三基色单位。在在XYZ计色制中标准三色系计色制中标准三色系数均为正数，数均为正数，系数系数Y的数值等于合成彩色光的全部的数值等于合成彩色光的全部亮度，亮度，系数系数X、Z不包含亮度不包含亮度,合成彩色合成彩色光色度光色度仍由仍由X、Y、Z的比值的比值决定。决定。当当X=Y=Z时，时，配出等能白光配出等能白光E白白。46第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第46页，此课件共70页哦mXYZXXxXYZmYYyXYZmZZzXYZm(1-6)47 色度是由三色系数色度是由三色系数X、Y、Z的相

46、对值确定的相对值确定的，的，与与X、Y、Z的绝对值无关，的绝对值无关，如果仅考虑色如果仅考虑色度值时，度值时，可以用三色系数的相对值表示。可以用三色系数的相对值表示。第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第47页，此课件共70页哦 式中式中,m为色模，为色模，表示某彩色光所含标表示某彩色光所含标准三基色单位的总量，准三基色单位的总量，它与光通量有关，它与光通量有关，对颜色不产生影响；对颜色不产生影响；x、y、z为相对色度为相对色度系数，系数，又叫又叫色度坐标色度坐标。由式由式(1-6)可知可知 x+y+z=1 (1-7)式式(1-7)表明，表明，当某一彩色量当某一彩色量F的相对色的相对色度

47、系数度系数x、y已知时，则已知时，则z也为已知，即也为已知，即z是是一个非独立的参量。这样就可将由配色实一个非独立的参量。这样就可将由配色实验得到的数据，换算成验得到的数据，换算成x、y坐标值，并画坐标值，并画出其平面图形，即出其平面图形，即x-y标准色度图，如图标准色度图，如图1-8所示。所示。48第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第48页，此课件共70页哦图图1-8 标准色度图和显象三基色标准色度图和显象三基色49第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性色域图色域图第49页，此课件共70页哦 该色度图具有如下特点该色度图具有如下特点:舌形曲线全部位于第一象限，所有舌形曲线全部位于

48、第一象限，所有的单色光都位于舌形曲线上，舌形曲线称的单色光都位于舌形曲线上，舌形曲线称为为谱色轨迹。谱色轨迹。它们的饱和度均为它们的饱和度均为100%100%，曲，曲线旁注有单色光波长值。线旁注有单色光波长值。第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性50不在同一等色调线上的任意两点，表示了两不在同一等色调线上的任意两点，表示了两种不同的颜色，由这两种颜色组成的全部混合种不同的颜色，由这两种颜色组成的全部混合色都处在这两点的连线上。色都处在这两点的连线上。舌形曲线上任一点与舌形曲线上任一点与E E白点的连线称为：白点的连线称为：等色调线。等色调线。第50页，此课件共70页哦 饱和度相同的彩色所

49、对应的各点的饱和度相同的彩色所对应的各点的连线称为连线称为等饱和度线，等饱和度线，见图中所注。见图中所注。在谱色曲线内任取三点对应的彩色在谱色曲线内任取三点对应的彩色作基色作基色(例如例如,图中图中R1、G1、B1)，则由此三，则由此三基色混合而成的所有彩色都包含在以这三基色混合而成的所有彩色都包含在以这三点为顶点的三角形内。点为顶点的三角形内。第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性51第51页，此课件共70页哦 1.3.4 显像三基色和亮度公式显像三基色和亮度公式 1.显像三基色显像三基色 彩色电视重现图像是靠彩色显像管屏彩色电视重现图像是靠彩色显像管屏幕上三种荧光粉在电子束轰击下发出红

50、、幕上三种荧光粉在电子束轰击下发出红、绿、绿、蓝三种基色光混合而得到的，蓝三种基色光混合而得到的，这三种这三种基色称为显像三基色。基色称为显像三基色。我们希望选出的显像三基色在色度图上我们希望选出的显像三基色在色度图上的三角形面积尽可能大些，的三角形面积尽可能大些，这会使混合出这会使混合出来的色彩更丰富，来的色彩更丰富，同时还要求荧光粉的发同时还要求荧光粉的发光效率尽可能高。光效率尽可能高。52第一章第一章 彩色与视觉特性彩色与视觉特性第52页，此课件共70页哦 不同彩色电视制式所选用的显像三基色不同彩色电视制式所选用的显像三基色是不同的，是不同的，选用标准白光也不一样。选用标准白光也不一样。