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1、第一章视觉特性与三基色原理教学目的教学目的1、了解光的特性，掌握人眼的视觉特性。2、理解三基色原理、熟练掌握各种计色制的特点及其描述彩色的方法。3、掌握与彩电相关的显像三基色及彩电重现彩色的原理。第一章视觉特性与三基色原理教学内容教学内容1、光的特性2、人眼的视觉特性。3、三基色原理、色度图，RGB计色制、XYZ计色制4、彩电的显像三基色、显像三基色的色系数方程与亮度方程。5、彩电彩色的重现。第一章视觉特性与三基色原理教学重点难点教学重点难点1、光的度量，描述彩色的量2、眼睛的视觉范围、分辨力、视觉惰性。3、三基色原理、RGB计色制、XYZ计色制基本原理4、显像三基色、彩色重现的过程。第一章视
2、觉特性与三基色原理1.11.1光的特性光的特性电视系统，它的一端是摄像机拍摄景物，另一端是电视接收机产生活动图像，是我们产生视觉。在它的两端都是跟光有关，摄像机拍摄景物是景物反射光线，人看电视，是电视屏幕发光，还原景物，引起人的视觉。因此，要研究电视系统，研究电视传播活动图像的原理，我们有必要先了解光的特性。第一章视觉特性与三基色原理1.111.11电磁辐射与可见光谱电磁辐射与可见光谱光的粒子学说光的波动学说光是一种电磁波，在整个电磁波的波谱内，可见光的范围是：光第一章视觉特性与三基色原理1.111.11电磁辐射与可见光谱电磁辐射与可见光谱光的粒子学说光的波动学说光是一种电磁波，在整个电磁波的
3、波谱内，可见光的范围是：光第一章视觉特性与三基色原理1.111.11光源光源彩色感觉：一定可见光谱成分作用于人眼引起的视觉效果。景物的彩色：光源发出的光谱成分被景物反射（透射）或吸收了某些成分，再作用于人眼，而形成了景物的彩色感觉。第一章视觉特性与三基色原理1.111.11光源光源人眼感觉到的物体的颜色一方面与物体反射（透射）和吸收的特性有关，另一方面与光源所含的光谱成分有关。当绝对黑体被加热时，将以电磁波形式向外辐射能量，其辐射波谱仅由温度决定。第一章视觉特性与三基色原理1.111.11光源光源当绝对黑体被加热时，将以电磁波形式向外辐射能量，其辐射波谱仅由温度决定。是表征光谱特性的参量第一章
4、视觉特性与三基色原理1.111.11光源光源A光源：波谱能量主要集中在红外线区域，相当于钨丝在2800K时发出的光，色温2854K。如白炽灯B光源：接近正午直射的阳光。色温4800K。第一章视觉特性与三基色原理1.111.11光源光源C光源：相当于白天的自然光，色温6770K，含蓝色成分较多，波谱能量集中在400500nmD65光源：相当与白天平均光照。色温6500K，比B光源、C光源更接近太阳光，常用作照明光源。彩电也是以D65光源作为标准白光。第一章视觉特性与三基色原理1.111.11光源光源E光源：假想的等能白光，可见光谱内所有波长的光都具有等辐射功率时形成的白光，色温接近5500K第一
5、章视觉特性与三基色原理1.21.2人眼的视觉特性人眼的视觉特性瞳孔：由虹膜的环状肌肉来调节瞳孔的大小。控制进入人眼的光通量。第一章视觉特性与三基色原理1.21.2人眼的视觉特性人眼的视觉特性视网膜：由大量的光敏细胞（杆状细胞、锥状细胞）组成。杆状细胞：分布在视网膜边缘，在低照度时，主要由它辨别明暗，对彩色不敏感锥状细胞：分布在视网膜中心，能辨别光的强弱，也能辨别彩色。第一章视觉特性与三基色原理1.21.2人眼的视觉特性人眼的视觉特性黄斑区：集中了大量锥状细胞，每个锥状细胞连接一个神经末梢，黄斑区的分辩率最高，具有最高清晰度。第一章视觉特性与三基色原理1.21.2光的度量光的度量相同辐射功率，不
6、同波长的光波，引起的视觉效果也不同。相同能量的红光、蓝光、紫光、黄绿光相比，人眼感觉红光最暗，蓝光、紫光次之，黄绿光最亮。随着波长的改变，不仅颜色感觉不同，而且亮度感觉也不同。第一章视觉特性与三基色原理1.21.2光的度量光的度量为了表示不同波长光与引起视觉亮度感觉的关系，我们引入视觉光谱光效率曲线来说明。视觉光谱光效率曲线：标准观察者在产生相同亮度感觉的情况下，测出不同波长光的辐射功率Y()，则可以反应出人眼对各种波长光的敏感程度。Y()越大，则表明该波长光对人眼不敏感，即光效率低。因此，把1/Y()作为衡量视觉对波长为的光的敏感程度，即光效能K()。因为这是主观感觉，要有一个相对参考量，选
7、人眼最敏感的黄绿光(555nm)作为参考量进行归一化处理。得到光谱光效率函数V()第一章视觉特性与三基色原理1.21.2光的度量光的度量第一章视觉特性与三基色原理1.21.2光的度量光的度量发光强度：坎德拉cd1979年，CIE又对坎德拉规定了新的标准：定义频率为5401012Hz（即波长555nm）的单色光源每单位立体角（1个球面度）辐射能为1683W时的发光强度。这个定义把光强单位和能量绝对单位联系起来了，含义覆盖面更广了。特别规定单色光源的波长，进一步把光的波长和机械能与亮度和光强联系起来。第一章视觉特性与三基色原理1.21.2光的度量光的度量光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单
8、位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。但眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度。光通量是按人眼光感觉来度量辐射功率的 光通量指人眼所能感觉到的辐射能量，它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视觉光效率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。例如，当波长为55510-7米的绿光与波长为6510-6米的红光辐射功率相等时，前者的光通量为后者的10倍。光通量：流明，lm第一章视觉特性与三基色原理1.2.31.2.3亮度、彩色与立体感觉亮度、彩色与立体感觉在白天正
9、常光照下，人眼对不同波长光的敏感程度称为明视觉光谱光效率曲线 在夜晚或微弱光线下，人眼对不同波长的敏感程度称为暗视觉光谱光效率曲线与明视觉光谱光效率曲线有所不同，对波长短的光敏感程度增加。第一章视觉特性与三基色原理1.2.31.2.3亮度、彩色与立体感觉亮度、彩色与立体感觉描述彩色的三个参量：亮度（明度），色调，色饱和度 亮度：光作用于人眼时所引起的明亮程度感觉。色调：反应颜色的类别。彩色物体的色调决定于物体本身的属性（吸收特性和反射特性或透射特性）决定，也与光源特性（光谱分布）有关。透光物体的色调色饱和度：彩色光所呈现的彩色的深浅程度（浓度）高饱和度的彩色光可以因掺入白光而被冲淡，变为低饱和
10、度彩色光第一章视觉特性与三基色原理1.2.31.2.3亮度、彩色与立体感觉亮度、彩色与立体感觉第一章视觉特性与三基色原理1.2.31.2.3亮度、彩色与立体感觉亮度、彩色与立体感觉不同波长的光会引起不同的彩色感觉，同样的彩色感觉也可以来源不同的波谱成分组合；三基色红绿蓝按不同比例混合可以产生各种彩色感觉。第一章视觉特性与三基色原理1.2.41.2.4眼睛的视觉范围与亮度感觉眼睛的视觉范围与亮度感觉人眼所能感觉到的亮度范围非常宽（百分之几cd几百万cd）但人眼适应了某一环境的平均亮度后，视觉范围就小多了。在适当的平均亮度下，能分辨的最大亮度与最小亮度之比为1000：1在平均亮度很低时，能分辨的最
11、大亮度与最小亮度之比为10：1对比度对比度：景物和图像中最大亮度：景物和图像中最大亮度LmaxLmax与最小亮度与最小亮度LminLmin的比值的比值第一章视觉特性与三基色原理1.2.41.2.4眼睛的视觉范围与亮度感觉眼睛的视觉范围与亮度感觉人眼察觉亮度变化的能力是有限的，在不同的背景中能察觉的最小亮度变化Lmin是不同的。在一个均匀的亮度背景下，Lmin/L为一常数，为相对灵敏度阀值。Lmin为可见度阀值。一般取0.0050.02，当背景很亮或很暗是会达到0.05，观看电视图像时会更大。电视中灰度级数的确定（影响视频带宽）即是依据此。第一章视觉特性与三基色原理1.2.41.2.4人眼的分辩
12、率与空间频率响应人眼的分辩率与空间频率响应人眼对被观察物体上能分辨的相邻最近两点的视角的倒数称为人眼的分辩率（或视觉锐度）第一章视觉特性与三基色原理1.2.41.2.4人眼的分辩率与空间频率响应人眼的分辩率与空间频率响应影响人眼分辩率的因素：1、被观察物体在视网膜上的成像位置2、照明强度3、景物相对对比度4、被观察物体运动速度一般情况下约为11.5彩电扫描行数的确定即是依据此。第一章视觉特性与三基色原理1.2.41.2.4人眼的分辩率与空间频率响应人眼的分辩率与空间频率响应空间频率：单位视角（1）内所含黑或白的条纹数空间频率用v表示，单位为：线/度第一章视觉特性与三基色原理1.2.41.2.4
13、人眼的分辩率与空间频率响应人眼的分辩率与空间频率响应人眼对彩色细节的分辨能力远比对黑白的分辨能力低第一章视觉特性与三基色原理1.2.41.2.4人眼的分辩率与空间频率响应人眼的分辩率与空间频率响应彩电中大面积着色原理即是依据此。第一章视觉特性与三基色原理1.2.41.2.4人眼的分辩率与空间频率响应人眼的分辩率与空间频率响应人眼能分辨出色调差别的最小波长变化称为色调分辨閥。色光的波长不同，人眼的色调分辨閥不同。对480-640nm区间的色光分辨力较高。第一章视觉特性与三基色原理1.2.41.2.4人眼的分辩率与空间频率响应人眼的分辩率与空间频率响应对不同颜色，人眼能分辨出彩色饱和度变化的灵敏度
14、是不一样的。黄色区域最低，红蓝色区域最高第一章视觉特性与三基色原理1.2.61.2.6视觉惰性与闪烁感觉视觉惰性与闪烁感觉一定强度的光突然作用于人眼的视网膜时，不能在瞬间形成稳定的主一定强度的光突然作用于人眼的视网膜时，不能在瞬间形成稳定的主观亮度感觉，而存在一个短暂的过渡过程。当光消失时，亮度感觉也观亮度感觉，而存在一个短暂的过渡过程。当光消失时，亮度感觉也并不瞬时消失，而是按近似指数函数的规律逐渐减小。并不瞬时消失，而是按近似指数函数的规律逐渐减小。第一章视觉特性与三基色原理1.2.61.2.6视觉惰性与闪烁感觉视觉惰性与闪烁感觉视觉闪烁感觉视觉闪烁感觉：是指低频断续光刺激，使人产生一明一
15、暗的感觉：是指低频断续光刺激，使人产生一明一暗的感觉 当光脉冲重复频率达到一定值以上，人眼不产生闪烁光源的感觉，则当光脉冲重复频率达到一定值以上，人眼不产生闪烁光源的感觉，则这个临界值称之为这个临界值称之为临界闪烁频率临界闪烁频率 临界闪烁频率临界闪烁频率 主要与光脉冲亮度有关电视机场频的选择，隔行扫描思想的提出，均与之相关电视机场频的选择，隔行扫描思想的提出，均与之相关第一章视觉特性与三基色原理1.31.3三基色原理与色度图三基色原理与色度图 在自然界中，绝大多数的彩色光都可以分解为红（Red）、绿（Green）、篮（Blue）三种基色光；相反，利用红、绿、篮三种基色光按不同比例混合，又可以
16、模拟出自然界的绝大多数的彩色。这个规律称为三基色原理。彩色电视系统最基本的原理彩色电视系统最基本的原理第一章视觉特性与三基色原理1.31.3三基色原理与色度图三基色原理与色度图 特点：特点：1.1.三基色的选择不是唯一的。在彩色电视中选择红、绿、篮作为三基三基色的选择不是唯一的。在彩色电视中选择红、绿、篮作为三基色是因为人眼对这三种基色的光最敏感。色是因为人眼对这三种基色的光最敏感。2.2.三基色必须是相互独立的，即其中任一种基色不能由另两种基色混三基色必须是相互独立的，即其中任一种基色不能由另两种基色混合产生。合产生。3.3.合成后的彩色的色调和饱和度由三基色的比例决定；它的亮度等于合成后的
17、彩色的色调和饱和度由三基色的比例决定；它的亮度等于三基色亮度的总和。三基色亮度的总和。彩色电视系统最基本的原理彩色电视系统最基本的原理第一章视觉特性与三基色原理1.31.3三基色原理与色度图三基色原理与色度图 在彩色电视中采用在彩色电视中采用相加混色法相加混色法。相加混色法有。相加混色法有直接混色法直接混色法和和间接混间接混色法色法两种两种 直接混色法：是把三种等量的基色光同时投射到一个白屏幕上，会得到不同的颜色 第一章视觉特性与三基色原理1.31.3三基色原理与色度图三基色原理与色度图 间接混色法间接混色法是利用人眼视觉的特性进行混色的。通常可分为是利用人眼视觉的特性进行混色的。通常可分为时
18、间混时间混色法色法和和空间混色法空间混色法 时间混色法时间混色法:将三种基色的光轮交替的投射到白屏幕上，只要色轮的转速将三种基色的光轮交替的投射到白屏幕上，只要色轮的转速够快，利用人眼视觉暂留特性，可得到与直接混色法相同的效果够快，利用人眼视觉暂留特性，可得到与直接混色法相同的效果 第一章视觉特性与三基色原理1.31.3三基色原理与色度图三基色原理与色度图 时间混色法时间混色法:将三种基色将三种基色的光轮交替的投射到白屏的光轮交替的投射到白屏幕上，只要色轮的转速够幕上，只要色轮的转速够快，利用人眼视觉暂留特快，利用人眼视觉暂留特性，可得到与直接混色法性，可得到与直接混色法相同的效果相同的效果
19、第一章视觉特性与三基色原理1.31.3三基色原理与色度图三基色原理与色度图 空间混色法：将三种基色光点同时投射到白屏幕上的三个相邻点上，当三个点足够近时，利用人眼的分辨力有一定限度的特性，就能产生与直接混色法相同的效果 第一章视觉特性与三基色原理1.3.2RGB1.3.2RGB计色制计色制 选择三种基色光的基本条件：一是它们之间必须是线性无关；二是由它们合成的彩色色域应尽量宽。根据大量的实验认为，用红、绿、蓝三色光作为相加混色的三基色光最为适当。彩色电视即是选用该三基色利用相加混色法显现各种颜色的。第一章视觉特性与三基色原理1.3.2RGB1.3.2RGB计色制计色制 CIE规定三基色波长各为
20、：标准红基色的波长选为700nm，标准绿基色光选为546.1nm，标准蓝基色光为435.8nm 称为物理三基色 第一章视觉特性与三基色原理1.3.2RGB1.3.2RGB计色制计色制 通过配色实验，确定配出各种色调的彩色光，所需的红绿蓝三基色的比例。CIE还规定：1个单位的上述红、绿、蓝三基色光混合时，恰能产生出等能白（即E白）光。FE白1(R)+1(G)+1(B)这时的红、绿、蓝的单位量称基色单位，并用符号(R)、(G)、(B)标记。三个基色单位(R)、(G)、(B)的光通量之比为1:4.5907：0.0601 这样，任意一种彩色光F可用下式表示：F=R(R)+G(G)+B(B)第一章视觉特
21、性与三基色原理1.3.2RGB1.3.2RGB计色制计色制 这样，任意一种彩色光 F 可用下式表示：F=R(R)+G(G)+B(B)第一章视觉特性与三基色原理1.3.2RGB1.3.2RGB计色制计色制 F F=R R(R)+(R)+G G(G)+(G)+B B(B)(B)根据混色实验，可以得出任意彩色光的RGB色系数。若某一待混配色，经试验确定为1、2、4份红、绿、蓝基色混合而成时，则可写成：F1=1(R)+2(G)+4(B)经过实验，得出各种谱色光的RGB配色系数如表1-3 第一章视觉特性与三基色原理1.3.2RGB1.3.2RGB计色制计色制 F F=R R(R)+(R)+G G(G)+
22、(G)+B B(B)(B)分布色系数：混配出单位辐射功率，波长为的单色光所需的三个基色光的单位数。因为：FR(R)G(G)B(B)光通量之比（r）：（G）：（B）1：4.5907：0.0601选（R）光通量为1lm则|F|（R4.5907G0.0601B）lm则把刚才实验得到谱色光的配色系数进行一定的比例转换，使|F|1lm得到表1-3所示分布色系数。第一章视觉特性与三基色原理1.3.2RGB1.3.2RGB计色制计色制 F F=R R(R)+(R)+G G(G)+(G)+B B(B)(B)在坐标上，描绘出不同波长谱色光的分布色系数。则得到RGB制混色曲线，表示为配出等能光谱分布中单色光所需要
23、的三个基色光的单位数第一章视觉特性与三基色原理1.3.2RGB1.3.2RGB计色制计色制 相对色系数：相对色系数：当规定所用三基色单位总量为当规定所用三基色单位总量为1 1时，为配出某给定色时，为配出某给定色度的彩色光所需（度的彩色光所需（R R）（）（G G）（）（B B）的数值。）的数值。相对色系数以r、g、b表示，则r+gb1由刚才所得到的分布色系数进行归一化处理第一章视觉特性与三基色原理1.3.2RGB1.3.2RGB计色制计色制 则得到相对系数配色方程则得到相对系数配色方程该方程组决定只有两个变量，所以可以用该方程组决定只有两个变量，所以可以用r rg g直角坐标系表示各种直角坐标
24、系表示各种色度色度结合结合 查表查表1-31-3，可得到，可得到RGBRGB色度图色度图第一章视觉特性与三基色原理1.3.2RGB1.3.2RGB计色制计色制 谱色轨迹谱色轨迹非谱谱色光非谱谱色光E E白白色饱和度色饱和度第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 在选择三基色单位（X）、（Y）、（Z）时，须满足下列三个条件：1)用它们配出实际彩色时，三个色系数X、Y、Z均为正值；2)为便于计算，使合成彩色光的亮度仅由（Y）一项的系数Y确定，与X、Z无关。并且规定1(Y)的光通量为1光瓦。虽然另两个基色不构成混合色的亮度，但合成光的色度仍然由X、Y、Z的比值确定；3
25、)当X=Y=Z 时，代表等能白光E白。第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 RGB计色制XYZ计色制：根据以上条件，可从物理三基色单位（R）、（G）、（B）确定出计算三基色单位（X）、（Y）、（Z）在RGB色度图上的位置，导出两套计色系统中三色系数RGB与XYZ之间的换算关系，可以找出XYZ坐标系与RGB坐标系之间的关系，据此可以画出XYZ系统的色度图，进行相应的彩色计算。第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 根据条件一，（X）（Y）（Z）三点形成的三角形包含RGB色度图根据条件二，（X）（Z）连线上亮度为0，即光通量为0第一
26、章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 且得出（X）（Z）直线方程：第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 谱色轨迹中 700nm至 640nm一段几乎是一条直线，据此画一条直线，将其延长作为(x)(Y)线。已知 700nm谱色点的坐标是r=1、g=0、b=0;640nm谱色点的坐标是r=0.9797、g=0.205、b=-0.0002，根据解析几何学知识，列出通过这两点的直线方程为：第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 要求所有实际彩色的X、Y、Z均为正值,确定另一条直线。该条直线的确定有较大自由，
27、可在左半谱色曲线上选择一点作切线得到，CIE规定选用略微离开504nm点的切线的平行线，其方程为：第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 联立以上三个方程，求出任意两条线的交点，即得出了(X)、(Y)、(Z)在RGB色度图上的位置，它们的坐标分别为：第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 条件条件1 1：任一彩色光均可认为是由物理三基色以适当比例混合出来的，将1(X)、1(Y)、1(Z)各当做一种色光，并在RGB系统中用混色公式表示为：第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 在选基色时要求：1(X)
28、+1(Y)+1(Z)是亮度为1流明的等能E白，因此：对于E白，其三色系数相等，且1(R)+1(G)+1(B)5.6508lm，所以1lmE白的RGB表示式可写成：第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 比较以上两式的系数，得到：第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 代入方程：得到：第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 色系数XYZ与RGB的转换的原则是：原则1）：对任意色光F，在XYZ系统和RGB系统中存在关系：FX(X)+Y(Y)+Z(Z)=R(R)+G(G)+B(B)原则2）：选取基色量时要
29、求的条件为1(X)+1(Y)+1(Z)的亮度为1lm等能E白，写出：即即RGBRGB计色制配色系数与计色制配色系数与XYZXYZ计色制配色系数的关系计色制配色系数的关系第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 FX(X)+Y(Y)+Z(Z)=R(R)+G(G)+B(B)比较R、G、B的系数第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 系数R、G、B与X、Y、Z的关系用矩阵表示为：系数X、Y、Z 与R、G、B的关系用矩阵表示为 上面所求矩阵的逆矩阵亮度方程：亮度方程：Y YR R4.5907G4.5907G0.0601B0.0601B第一章
30、视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 由以上矩阵关系，可得出XYZ分布色系数与RGB分布色系数的关系，从而可得出XYZ分布色系表1-4。可得出XYZ制混色曲线第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 与RGB标识三色系统相同，在XYZ系统中表征彩色光的色度时也是只取决于XYZ的比值，也要引入色模m，mXYZ则XYZ制相对色系数xX/m;y=Y/m;z=Z/m得出相对色系数表1-4显然x+y+z=1，因此XYZ制相对色系数也是与两个变量有关，可以在XY坐标上表示出来，从而得到XYZ制色度图。第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3
31、.3XYZ计色制计色制 第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 从380nm到780nm的谱色轨迹形成一条舌形曲线全部位于第一象限内，舌形曲线上的每一点对应于一种波长的谱色光。将380nm和780nm两点连接起来的连线是非谱色光，代表不同的（偏红或偏蓝）品色。从而得到一个封闭的舌形曲线，自然界中一切实际彩色的色度在舌形区内都有对应的坐标位置。E白的色度坐标应是x=y=z=1/3。图中还同时标出了各种基准白的色度坐标位置。E白为饱和度为0的白色区域，舌形曲线边缘是饱和度为100的各种谱色色调，中央到边缘是饱和度自0向100渐增的各种色调。第一章视觉特性与三基色原理
32、1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 根据不同坐标处颜色的不同，可以将曲线所包围的面积大致分成若干小区，每区域都标出该处颜色的名称，就得到了色域图。第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 在色度图上，可用主波长和色饱和度表征颜色的色调和色饱和度。由于色光的色调与波长对应，故将色度图上的坐标点与基准白（如E白）连线的延长线与谱色轨迹交点对应的波长称为色光的主色波长，它与色调相对应。因此又称为等色调波长线。如图，F1，F1主波长相同。第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 在图中色三角形EBR内的彩色不存在主波长线，这时可将辐
33、射线反向延长后的主波长线作为表征它的补色波长。如光色K1与K1的主波长是1 的补色波长。第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 从图上可计算色饱和度，因为谱色轨迹的颜色饱和度为1001，参考白的色饱和度为0，则的色饱和度Sc可用下式计算为：将色饱和度相同的各彩色点连线所构成的封闭曲线称为等饱和度线 第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ1.3.3XYZ计色制计色制 人眼分辨彩色变化的能力是有限的，而且随着颜色的种类及其变化趋势的不同有所不同。在色度图的不同位置，不同方向的颜色变更，人眼的分辨能力是不同的 刚变差刚变差第一章视觉特性与三基色原理1.3.3XYZ
34、1.3.3XYZ计色制计色制 第一章视觉特性与三基色原理1.41.4彩色的重现彩色的重现 根据三基色原理，自然界中绝大多数彩色都可以通过混合调配的方法仿制出来，引起相同的彩色感觉。摄取景物时，用三个具有适当光谱响应的摄像管分别取得代表三个彩色光分量的信号，经过适当的处理与传送，再通过重现设备转换成按原比例混合的彩色光，就可以实现彩色景物的重现。第一章视觉特性与三基色原理1.4.11.4.1显像三基色显像三基色 显像三基色的选取要考虑两方面：首先，三基色荧光粉的光色应尽可能接近物理三基色，以使显像三基色构成的彩色三角形的面积尽量大，即重现的色域尽量大；其次，所选三基色荧光粉的发光效率应足够高，以
35、使彩色图像足够高的亮度。第一章视觉特性与三基色原理1.4.11.4.1显像三基色显像三基色 第一章视觉特性与三基色原理1.4.11.4.1显像三基色的色系与亮度方程显像三基色的色系与亮度方程 19531953年的年的NTSCNTSC制荧光粉为例推导出亮度公式制荧光粉为例推导出亮度公式因为显像三基色各为因为显像三基色各为1 1单位时，混配出单位时，混配出1lmE1lmE白白即即:1(Re)+1(Ge)+1(Be)=1F:1(Re)+1(Ge)+1(Be)=1Fc c白白（1lm1lm）根据根据ReRe、GeGe、BeBe在在XYZXYZ计色制中的位置，又有：计色制中的位置，又有：第一章视觉特性与
36、三基色原理1.4.11.4.1显像三基色的色系与亮度方程显像三基色的色系与亮度方程 得：得：第一章视觉特性与三基色原理1.4.11.4.1显像三基色的色系与亮度方程显像三基色的色系与亮度方程 又根据又根据(X)(Y)(Z)(X)(Y)(Z)混配出混配出F Fc c白白的公式：的公式：上式中，光通量为上式中，光通量为1lm1lm，故：，故：结合结合C C白白在在XYZXYZ计色制的值计色制的值x x0.3100.310，y y0.3160.316，z z0.3740.374所以所以(X)(Y)(Z)(X)(Y)(Z)混配出混配出FcFc白的公式转化为：白的公式转化为：0.9810(X)0.981
37、0(X)1(Y)1(Y)1.1835(Z)1.1835(Z)F Fc c白白第一章视觉特性与三基色原理1.4.11.4.1显像三基色的色系与亮度方程显像三基色的色系与亮度方程 比较下列两等式的系数：比较下列两等式的系数：0.9810(X)0.9810(X)1(Y)1(Y)1.1835(Z)1.1835(Z)F Fc c白白第一章视觉特性与三基色原理1.4.11.4.1显像三基色的色系与亮度方程显像三基色的色系与亮度方程 可得到下列等式：可得到下列等式：因为因为x1x1、y1y1、z1z1，x2 x2、y2y2、z2z2，x3x3、y3y3、z3z3，均已知（表，均已知（表1-61-6数据）。数
38、据）。得出，得出，m1m10.90600.9060、m2m20.82860.8286、m3m31.43201.4320；代入下式代入下式第一章视觉特性与三基色原理1.4.11.4.1显像三基色的色系与亮度方程显像三基色的色系与亮度方程 可得到可得到(Re)(Ge)(Be)(Re)(Ge)(Be)与与(X)(Y)(Z)(X)(Y)(Z)的关系：的关系：代入显像三基色配色方程：代入显像三基色配色方程：第一章视觉特性与三基色原理1.4.11.4.1显像三基色的色系与亮度方程显像三基色的色系与亮度方程 与计算三基色配色方程比较：与计算三基色配色方程比较：得到计算三基色色系数与显像三基色色系数的转换关系
39、得到计算三基色色系数与显像三基色色系数的转换关系则得到：则得到：第一章视觉特性与三基色原理1.4.11.4.1显像三基色的色系与亮度方程显像三基色的色系与亮度方程 计算三基色色系数与显像三基色色系数的关系用矩阵表示为：计算三基色色系数与显像三基色色系数的关系用矩阵表示为：NTSC制显像三基色的亮度方程：Y0.299Re0.587Ge0.114Be第一章视觉特性与三基色原理1.4.31.4.3摄像光谱响应曲线摄像光谱响应曲线 将三基色色系数与显像三基色色系数的关系用矩阵进行逆变将三基色色系数与显像三基色色系数的关系用矩阵进行逆变换，则得到换，则得到显像三基色色系数与三基色色系数的关系显像三基色色
40、系数与三基色色系数的关系：第一章视觉特性与三基色原理1.4.31.4.3摄像光谱响应曲线摄像光谱响应曲线 所以，根据所以，根据XYZXYZ计色制的分布色系数。可以得到相应的显像计色制的分布色系数。可以得到相应的显像三基色分布色系数，可以描绘出显像三基色混色曲线。三基色分布色系数，可以描绘出显像三基色混色曲线。第一章视觉特性与三基色原理1.4.31.4.3摄像光谱响应曲线摄像光谱响应曲线 得到了显像三基色的分布色系数（混配出得到了显像三基色的分布色系数（混配出1lm1lm任意波长彩色任意波长彩色光的所需光的所需(Re)(Ge)(Be)(Re)(Ge)(Be)的份数的份数 。自然界的彩色光往往包含
41、了一段波谱自然界的彩色光往往包含了一段波谱()，若要这样一种，若要这样一种彩色，则显像三基色配出该彩色时三个色系数为：彩色，则显像三基色配出该彩色时三个色系数为：第一章视觉特性与三基色原理1.4.31.4.3摄像光谱响应曲线摄像光谱响应曲线 得到了显像三基色的分布色系数（混配出得到了显像三基色的分布色系数（混配出1lm1lm任意波长彩色任意波长彩色光的所需光的所需(Re)(Ge)(Be)(Re)(Ge)(Be)的份数的份数 。自然界的彩色光往往包含了一段波谱自然界的彩色光往往包含了一段波谱()，若要这样一种，若要这样一种彩色，则显像三基色配出该彩色时三个色系数为：彩色，则显像三基色配出该彩色时三个色系数为：