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色度學與彩色電視之電視中彩色的分解與重現

點擊:   作者:天友利標準光源有限公司      發布日期:2014-07-08
色度學與彩色電視之電視中彩色的分解與重現2.3.1 彩色電視系統的組成原理 根據色度學的知識,無論是直射、反射、透射的彩色光,其顏色都取決于它的功率波譜P(λ),而可見光的波長范圍是在380nm至780nm之間。假如彩色電視能在接收端恢復發送端原景物各點輻射光的光譜分

色度學與彩色電視之電視中彩色的分解與重現

2.3.1 彩色電視系統的組成原理

根據色度學的知識,無論是直射、反射、透射的彩色光,其顏色都取決于它的功率波譜P(λ),而可見光的波長范圍是在380nm至780nm之間。假如彩色電視能在接收端恢復發送端原景物各點輻射光的光譜分布 P(λ),那么重現圖象一定與原景物的顏色一致。為此,必須將可見光的波長范圍劃分為幾百個波長區間,以每個波長區間的輻射強度都要用一個信道傳送到接收端,然后在接收端將幾百條信道傳送來的信號合成,從而恢復出原景物輻射光的光譜分布P(λ)。很顯然,靠現有技術水平,按此法實現彩色電視是行不通的。

那么實現彩色電視的正確途徑是什么呢?根據人眼彩色的視覺特性,在彩色重現過程中,在接收端可以不需要恢復原景物輻射光的光譜分布 ,只需恢復原景物相同的顏色感覺。三基色原理指出,幾乎自然界大多數的彩色都能由三種相互獨立的基色相混而成。另一方面,人們利用分色鏡能將任一彩色分解成三種基色光,人們利用彩色光既能分解又能混合的原理,加上早已成熟的黑白電視技術,成功地創建了彩色電視。其系統組成如圖2.3-1所示。

在發送端用彩色攝象機來產生彩色電視信號,首先景物各點輻射的彩色光F0(圖中F即F0)經過鏡頭和分色鏡分解成紅、綠、藍三種基色光R0、G0和B0,這三種基色光分別投射到三支攝象管的靶面上,每支攝象管的作用與黑白攝象管一樣,從而產生三個對應的基色信號E R0、E G0和E G0,這三個信號分別經過各自的信道同時傳送到接收端。

在接收端是用顯象管或者投影管來重現彩色圖象的。接收端將收到的E R0、E G0和E G0分別去調制(或控制)顯象管或投影管的三條電子束,產生紅、綠、藍三種基色光Rd、Gd和Bd,它們會聚于一點合成重現彩色光Fd,如果整個電視系統設計得當,保證得到下列關系:

于是,圖象重現彩色Fd與原景物彩色F0的色度完全一致,它們給人眼的彩色感覺將完全相同,盡管Fd和F0的光譜分布大不一樣。

與黑白電視類似,在收發兩端采用同步掃描的方式,就能得到整幅活動的彩色電視圖象。此時,同步掃描要求更嚴格一些,它根源一支攝象管的顯象管(或投影管)的三條電子束都要保證同上掃描。

在實際的彩色電視系統中,攝象機產生的三基色信號E R0、E G0和E G0并非用三個信道獨立地傳送到接收端,而是將三路信號編碼成一路信號,用一個信道傳送到接收端。

2.3.2 彩色圖象的分解

利用分色鏡系統可將彩色圖象分解成三種基色圖象。分色系統是由雙向分色鏡(Di-chroic Mirror)D1、D2和反向鏡E1、E2組成,如圖2.3-1所示。雙向分色鏡表面附有透明的多層重迭的非金屬材料薄膜,因光的干涉作用,它具有選色特性。適當地選擇薄膜的厚度和折射率,可使一部分光反向,其余的光則全部透過,D1和D2的透過率如圖2.3-2所示。由圖可見,D1和D2分別只反射紅光和藍光,而其他光則全部透過。

在圖2.3-1中,當景物的彩色光F0經鏡頭到達D1后,D1反射紅光而其他全部透過。被反射的紅光,經E1全反射以到達紅光的攝象管。D1的透射光到達D2,D2反射藍光而其余光全部透過。被反射的藍光經E2到達藍光的攝象管。D2雖然能夠透過紅光和綠光,但是由于D1和D2的聯合作用,只有綠光才能達到綠光的攝象管靶面。

由此可見,分色鏡可將景物的彩色光分解成紅、綠、藍三種光,分別在三支攝象管靶面上成象,從而產生三種基色光的電信號。

2.3.3 彩色圖象的重現

在電視中重現彩色圖象的方法常見的有兩種:一是利用彩色投影電視的方法;二是利用彩色顯象管熒光屏直接重現。

彩色投影電視是利用簡單同時混色法得到彩色圖象的。它利用三只投影式顯象管分別將E R0、E G0和E G0轉換成紅、綠、藍三種基色光Rd、Gd、Bd,通過放映鏡頭,將三色光同時投射到銀幕上,這樣就混合成了原彩色圖象,如圖2.3-3所示。

彩色顯角管是利用空間混色法獲得彩色圖象的。常見的管子有三種:蔭罩管、單槍三束管、自會聚管,目前自會聚管的用量占絕對壓倒多數。并且,它們都是利用三種熒光粉發也紅、綠、藍三基色光而獲得彩色圖象的。現以較早使用的蔭罩管(見圖2.3-4)為例,它主要由電子槍和熒光屏組成。它有三個電子槍,成品字形,略向中心傾科1°。熒光屏布滿了大約50萬組三色熒光粉點,每一組由紅、綠、藍三個熒光點組成,它們分別位于等邊三角形的三個頂點。熒光屏后有一金屬蔭罩板,上面布滿小孔,每個孔都對應著一組三色點,熒光屏與蔭罩板的結構,如圖2.3-5所示。三個電子槍分別受到紅、綠、藍三個基色信號激勵后,發出電流密度隨圖象內容變化的三條電子束,它們會聚于蔭罩板的小孔內,穿過小孔,并分別轟擊對尖的紅、藍、藍熒光點,產生重現色光Rd、Gd和Rd。由于三個點

距離很近,人眼的分辨力有限,人眼感受到的是Rd、Gd和Bd的合成光Fd產生的彩色感覺,只要Rd、Gd和Bd滿足式(2.3-1)的關系,重現圖象交和原景物的彩色感覺相一致,即實現了彩色圖象的正確重現。

 

 

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