色度学基本知识剖析

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根据人眼的彩色视觉特性,在彩色复现过 程中，并不要求恢复原来景物辐射（反 射或透射）光的光谱成份，重要的是获 得与景物相同的彩色感觉。
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1.3.3 彩色三要素和三基色原理
1.彩色三要素
对于彩色光通常可由亮度、色调和色饱
和度三个物理量来描述,这三个量常被称 为彩色三要素。
1.3 彩色的基本概念
彩色电视是根据人眼的视觉生理特性,利 用电信号的方式，来实现彩色景象的分 解、变换、传送和再现的过程。
彩色电视的基本理论是建立在色度学与 视觉生理学基础上的。
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1.3 彩色的基本概念
1.3.1 彩色和光密不可分 1.可见光的特性 光学理论告诉我们,光是一种以电磁波
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图1―24 标准白光源的光谱
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1.3.2 视觉特性 1. 相对视敏曲线
在可见光范围内, 1. 同一波长的光，强度不同，人眼的亮度感觉不
同， 2. 相同强度，不同波长的光，人眼的亮度感觉不
同
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图1―25 相对视敏曲线
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3. 色温和标准光源 (1)色温的概念 色温是以绝对黑体的加热温度来定义的。
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绝对黑体:既不反射也不透射完全吸收入 射光的物体,但是当它加温时，将以电磁 波的方式向外辐射能量，其辐射波谱仅 由温度决定。随着温度增加，辐射能量 将增大，其功率谱向短波方向移动，
当绝对黑体在某一特定的温度下，所辐 射的光谱与某光源的光谱具有相同特性 时，则绝对黑体的这一特定温度就定义 为该光源的色温，以K表示。
(3)只含有单一波长的光称为单色光;包 含有两种或两种以上波长的光称为复合 光,复合光作用于人眼,呈现混合色。
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(4)太阳发出的白光中包含了所有的可见 光,若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。
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3. 人的彩色感觉
锥状细胞又分为三类,分别称为红敏、绿 敏和蓝敏。如果某束光线只能引起某一 种光敏细胞兴奋,而另外两种光敏细胞仅 受到很微弱刺激,我们感觉到的便是某一 种色光。
总体上,人眼大体能分辨出200多种不同 的色调。通过实验，统计上人眼一般能 分辨出15～20级的饱和度变化
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(1)色温的概念 色温是以绝对黑体的加热温度来定义的。 各标准白光源的特点如下: A光源:相当于2800K钨丝灯所发的光。是一种能实现
的基准光源
B光源:相当于中午直射的太阳光,色温4800K。 C光源:相当于白天的自然光，色温6800K。 D光源:相当于白天平均照明光，色温6500K，用它作
2. 人眼的亮度感觉
亮度感觉,即包括人眼所能感觉到的 最大亮度与最小亮度的差别及在不 同环境亮度下对同一亮度所产生的 主观亮度感觉。
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结论: (1)人眼可以感觉到的亮度范围虽然相当
宽,但当眼睛适应于某一平均亮度后,能分 辨的亮度范围就比以主观感觉“亮”与 “暗”为界的范围缩小了。
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5人眼对彩色感觉具有空间和时间混色特性 人眼彩色感觉具有空间混色特性,是指当
人眼对彼此间隔很近的不同色光的小单元组， 在适当距离外观看时，不能区分出各个光点 的彩色，感觉到的是它们的混合色。彩色显 像管的荧光屏即是基于人眼的空间混色特性 而制成的。
人眼彩色感觉具有时间混色特性，是指 当在同一个位置轮流投射两种或两种以上的 彩色光，其轮换速度足够高，人眼感觉到的 是它们混合后的彩色感觉 。
形式存在的物质,人眼可以看见的光叫可 见光,它是波长范围为380nm到780nm之 间的电磁波,
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图1―22 电磁波波谱及可见光光谱
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从电视角度看,可见光有如下特性:
(1)可见光的波长范围有限,它只占整个电 磁波波谱中极小的一部分。
(2)不同波长的光呈现出的颜色各不相同, 随着波长由长到短,呈现的颜色依次为:红、 橙、黄、绿、青、蓝、紫,见图。
为照明，被照物体所呈现的颜色更接近于日光下的 真实颜色，它可以由彩色显像管的三种荧光粉发出 的光适当混配而成。是PAL制的标准白光源 E光源:是一种理想的等能量的白光源，色温5500K 。 E白是等能白光源，即当可见光谱范围内所有波长的光 具有相等辐射功率时形成的一种白光，在自然界中 不存在，是用于彩色电视计算的一种假想光源，简 化色度学中的计算。
(2)在不同的环境亮度下,同样的亮度,给 人的主观亮度感觉却完全不同。
(3)当人眼适应于不同的平均亮度后,可 分辨的亮度范围也不相同。
由此,电视重现景象的亮度无需
等于实际景象的亮度，人眼不能觉察出
的亮度差别，在重现景物时可不予精确
复制，只保持重现图像的对比度，就会
有十分逼真的感觉。
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4人眼彩色细节的分辨力 人眼对彩色细节的分辨力比对黑白细节
的分辨力低的多。统计结果表明,人眼的彩 色分辨角比黑白分辨角大3～5倍。因此，在 彩色电视系统传输彩色电视信号时，须用较 宽的信号带宽（0～6）MHz传送亮度信息， 而可用窄带宽（0～1.3）MHz或（0～1.5） MHz传送色度信息 。
亮度:表征彩色光对人眼刺激程度的强弱,
单位是nit。它与色光的能量及波长的长短
有
关
。
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彩色三要素
色调:表征彩色之间色相的差异,如通常所 指的红色、绿色、橘红色等表述。不同 波长感觉出不同色调，故色调用波长表 示。
色饱和度：表征彩色的浓淡或深浅程度， 用百分数表示。纯谱色光的饱和度为100 ％，纯净白光或不同亮度的灰色、黑色 等（无彩色）饱和度为0％
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图1―23 太阳光的棱镜分解
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2. 物体的颜色
物体的颜色有两种来源:
一是：发光物体所呈现的颜色,
另一种是物体反射或透视的彩色光，物体所 呈现的颜色与照射它的光源有关。
不能从看到的颜色来判断光谱的分布，因为
一定的光谱表现为一定的颜色，但同一种
颜色可以由不同的光谱分布而获得。
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