數(shù)字電視原理-第1章彩色電視基礎知識.ppt

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數(shù)字電視原理,,第1章彩色電視基礎知識,1.1光的特性與光源1.3色度學概要1.4人眼的視覺特性1.5電視圖像的傳送及基本參量1.6標準彩條信號,1.1光的特性與光源,光是一種電磁波。人眼能看見的可見光譜只集中在頻段內(nèi)。,,,,1.1光的特性與光源,光是一種電磁波。人眼能看見的可見光譜只集中在頻段內(nèi)。,,,,1.3色度學概要,1.3.1光的顏色與彩色三要素1.3.2三基色原理及應用1.3.3配色方程與亮度公式,1.3.1光的顏色與彩色三要素,光的顏色客觀因素是它的功率波譜分布主觀因素是人眼的視覺特性,1.3.1光的顏色與彩色三要素,彩色三要素亮度是光作用于人眼時所引起的明亮程度的感覺。(光功率)色調(diào)是指顏色的類別，是決定色彩本質(zhì)的基本參量。(光波長)色飽和度是指彩色所呈現(xiàn)色彩的深淺程度（或濃度）。色調(diào)與色飽和度合稱為色度。,1.3.2三基色原理及應用,三基色原理三基色原理是指自然界中常見的大部分彩色都可由三種相互獨立的基色按不同的比例混合得到。波長為700nm的紅光為紅基色——R(紅)波長為546.1nm的綠光為綠基色——G(綠)波長為435.8nm的藍光為藍基色——B(藍),1.3.2三基色原理及應用,相加混色相加混色是各分色的光譜成分相加，混色所得彩色光的亮度等于三種基色的亮度之和。彩色電視系統(tǒng)就是利用紅、綠、藍三種基色以適當比例混合產(chǎn)生各種不同的彩色。,1.3.2三基色原理及應用,紅＋綠＝黃黃＋藍＝白(補色)綠＋藍＝青紅＋青＝白(補色)紅＋藍＝品紅綠＋品紅＝白(補色)紅＋綠＋藍＝白,1.3.2三基色原理及應用,實現(xiàn)相加混色的方法：時間混色法時間混色法是將三種基色光按一定的時間順序輪流投射到同一平面上，只要輪換速度足夠快，由于人眼的視覺惰性，分辨不出三種基色，而只能看到混合彩色的效果。,1.3.2三基色原理及應用,實現(xiàn)相加混色的方法：空間混色法空間混色法是將三種基色光分別投射到同一表面的相鄰三點上，只要三點相隔足夠近，由于人眼的分辨力有限，故看到的不是三種基色，而是它們的混合光。,1.3.2三基色原理及應用,實現(xiàn)相加混色的方法：生理混色法當兩只眼睛同時觀看不同的顏色，人們所感覺到的彩色不是兩種單色，而是它們的混合色，稱為生理混色法。全反射法全反射法是將三種基色光以不同比例同時投射到一塊全反射平面上，由此構成了投影彩電。,1.3.2三基色原理及應用,相減混色在彩色印刷、彩色膠片和繪畫中的混色采用相減混色。相減混色是利用顏料、染色的吸色性質(zhì)來實現(xiàn)?；旌项伭蠒r，每增加一種顏料，都要從白光中減去更多的光譜成分，因此，顏料混合的過程稱為相減混色。,1.3.2三基色原理及應用,青＝白－紅黃＋品紅＝白－藍－綠＝紅品紅＝白－綠黃＋青＝白－藍－紅＝綠黃＝白－藍品紅＋青＝白－綠－紅＝藍黃＋青＋品紅＝白－紅－綠－藍＝黑,1.3.3配色方程與亮度公式,配色方程假定三個基色采用NTSC制顯像三基色，則配出光通量為1lm(流明)的C白光時，需要紅基色光0.299lm，綠基色光0.587lm，藍基色光0.114lm。當規(guī)定紅、綠、藍三個基色單位為[R]、[G]、[B]，它們分別代表0.299lm紅基色光、0.587lm綠基色光、0.114lm藍基色光，則1lm的C白光可表示為：F1C=1[R]+1[G]+1[B]對于任意給定的彩色光F，可表示為：F=R[R]+G[G]+B[B],1.3.3配色方程與亮度公式,亮度公式在色度學中，通常把由配色方程式配出的彩色光F的亮度用光通量來表示，即：Y=0.299R+0.587G+0.114B,1.4人眼的視覺特性,人眼的分辨力人眼的分辨力是指人在觀看景物時人眼對景物細節(jié)的分辨能力。人眼對被觀察物體上剛能分辨的最緊鄰兩黑點或兩白點的視角θ的倒數(shù)稱為人眼的分辨力或視覺銳度。,1.4人眼的視覺特性,或,,,1.4人眼的視覺特性,人眼的分辨力實驗表明，人眼對彩色細節(jié)的分辨力要低于對黑白細節(jié)的分辨力。由于人眼對彩色細節(jié)的分辨力低，所以在彩色電視系統(tǒng)傳送彩色圖像時，對于圖像的細節(jié)，可只傳黑白的亮度信號，而不傳彩色信息。這就是所謂的彩色電視大面積著色原理。利用這個原理可以節(jié)省傳輸?shù)念l帶。,1.4人眼的視覺特性,視覺惰性視覺惰性是人眼的重要特性之一，它描述了主觀亮度與光作用時間的關系。人眼亮度感覺變化滯后于實際亮度變化，以及光線消失后的視覺殘留現(xiàn)象（稱為視覺暫留或視覺殘留），總稱為視覺惰性。,1.4人眼的視覺特性,臨界閃爍頻率當人眼受周期性的光脈沖照射時，如果光脈沖頻率不高，則會產(chǎn)生一明一暗的閃爍感覺。如果將光脈沖頻率提高到某一定值以上，由于視覺惰性，眼睛便感覺不到閃爍，感到是一種均勻的連續(xù)的光刺激。剛好不引起閃爍感覺的最低頻率，稱為臨界閃爍頻率，它主要與光脈沖的亮度有關。,1.5電視圖像的傳送及基本參量,1.5.1圖像分解與順序傳送1.5.2電視掃描方式1.5.3電視圖像的基本參量1.5.4圖像顯示格式及掃描方式表示方法,1.5.1圖像分解與順序傳送,組成圖像的基本單元稱為像素。圖像的順序傳送就是在發(fā)送端把被傳送圖像上各像素的亮度、色度按一定順序逐一地轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳碾娦盘?，并依次?jīng)過一個通道傳送，在接收端再按相同的順序，將各像素的電信號在電視機屏幕相應位置上轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌炼?、色度的光點，,1.5.1圖像分解與順序傳送,1.5.2電視掃描方式,在電視系統(tǒng)的接收端，顯像管外部都裝有水平和垂直兩組偏轉(zhuǎn)線圈。當水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈中同時加入鋸齒波電流時，電子束既作水平掃描又作垂直掃描，而形成直線掃描光柵，這稱為直線掃描。,1.5.2電視掃描方式,隔行掃描隔行掃描是將一幀電視圖像分成兩場進行交錯掃描。,1.5.2電視掃描方式,隔行掃描的缺點：行間閃爍現(xiàn)象并行現(xiàn)象引起垂直清晰度下降易出現(xiàn)垂直邊沿鋸齒化現(xiàn)象隔行掃描產(chǎn)生的視頻信號對于壓縮處理和后期視頻制作帶來困難,1.5.2電視掃描方式,逐行掃描電子束從屏幕左上端開始，按照從左到右、從上到下的順序以均勻速度一行接一行的掃描，一次連續(xù)掃描完成一幀電視畫面的方式稱為逐行掃描。,1.5.3電視圖像基本參量,寬高比根據(jù)人眼視覺特性，視覺最清楚的范圍是在垂直視角約15、水平視角約20的矩形面積之內(nèi)。因此，電視機屏幕一般都設計成矩形。我國原來的模擬電視圖像寬高比為4∶3。生理和心理測試表明，圖像寬高比達16∶9以上的寬幅圖像利于建立視覺臨場感。為此，我國高清晰度電視的圖像寬高比已確定為16∶9。,1.5.3電視圖像基本參量,亮度亮度是表征發(fā)光物體的明亮程度，是人眼對發(fā)光器件的主觀感受。在電視機或顯示器中，亮度是表征圖像亮暗的程度，是指在正常顯示圖像質(zhì)量的條件下，重顯大面積明亮圖像的能力。,1.5.3電視圖像基本參量,對比度對比度是表征在一定的環(huán)境光照射下，物體最亮部分的亮度與最暗部分的亮度之比。電視機或顯示器的對比度(C)是指在同一幅圖像中，顯示圖像最亮部分的亮度(Bmax)和最暗部分的亮度(Bmin)之比，即：C＝Bmax/Bmin。當計及環(huán)境亮度Bφ時的對比度為:,,1.5.3電視圖像基本參量,圖像分辨力數(shù)字電視圖像分辨力是數(shù)字電視系統(tǒng)或圖像信號源或信號處理過程或顯示器件（屏）等客觀上轉(zhuǎn)換、處理、傳輸或重顯圖像細節(jié)的能力，是數(shù)字電視系統(tǒng)、設備或器件的物理性能指標。我國的SDTV和HDTV的圖像分辨力分別為720576像素和19201080像素。,1.5.3電視圖像基本參量,圖像清晰度電視圖像清晰度是人眼能察覺到的電視圖像細節(jié)的清晰程度。按圖像和視覺的特點，圖像清晰度一般從水平和垂直兩個方向描述，有時還增加斜向清晰度指標。圖像清晰度用“電視線”作單位。1電視線與垂直方向上1個有效掃描行的高度相對應。,1.5.3電視圖像基本參量,圖像清晰度圖像清晰度既與電視系統(tǒng)本身的圖像分辨力有關，也與觀察者的視力狀況有關。如果人眼最小分辨角（即視敏角）為θ，在分辨力最高的垂直視線角15內(nèi)所能分辨的線數(shù)應為：Z＝15/θ,1.5.3電視圖像基本參量,圖像清晰度視力正常的人一般能分辨的視角約為1′~1.5′，對應的線數(shù)為900~600線。按我國數(shù)字電視標準，SDTV畫面的有效掃描行數(shù)為576，HDTV畫面的有效掃描行數(shù)為1080，觀看SDTV和HDTV電視圖像時，距電視屏的距離分別約為屏幕高度的5倍和3倍時，1個有效掃描行的視角即約為1′~1.5′。,1.5.4圖像顯示格式及掃描方式表示方法,數(shù)字電視畫面的圖像顯示格式一般指圖像水平方向和垂直方向的有效像素數(shù)。圖像顯示格式描述了組成一幅圖像的像素點陣數(shù)。我國SDTV圖像顯示格式為720576，一幀圖像在水平和垂直方向上的有效像素數(shù)分別為720和576，掃描方式為隔行掃描，這種電視系統(tǒng)或顯示方式通常用720576i表示，其中i表示隔行（interlaced）掃描；HDTV圖像用19201080i表示。,1.5.4圖像顯示格式及掃描方式表示方法,在圖像顯示格式及掃描方式的表示方法上，目前國際上并沒有統(tǒng)一。1080/50i720/60p1080/50/2:1720/60/1:11080@50i720@60p,1.6標準彩條信號,標準彩條信號是一種常用的測試信號，用來對電視系統(tǒng)的傳輸特性進行測試和調(diào)整。,1.6標準彩條信號,1.6標準彩條信號,彩色電視為了與黑白電視兼容，必須傳送一個亮度信號，以便黑白電視機接收。在彩色電視中，常用兩個色差信號(B-Y)和(R-Y)來代表色度信息，它們與彩色攝像機輸出的R、G、B三基色信號存在下列關系：,,1.6標準彩條信號,1.6標準彩條信號,彩條中所對應的彩色全為飽和色，稱為100％飽和度，100％幅度(最大幅度)的彩條信號。標準彩條還以4個數(shù)碼表示方法來命名。例如，100-0-100-0彩條、100-0-100-25彩條、100-0-75-0彩條。,,1.6標準彩條信號,,1.6標準彩條信號,,,,色度信號:,,幅度:,,相位:,,彩色全電視信號:,,1.6標準彩條信號,,,幅度：,1.6標準彩條信號,,,,相位：,作業(yè),P232．說明彩色三要素的物理含義。6．什么是圖像分辨力？什么是圖像清晰度？圖像清晰度與圖像分辨力有什么聯(lián)系和區(qū)別？8．圖像顯示格式是指什么？什么是720@60p、19201080i和1080p格式？,