彩色電視基礎(chǔ)

根據(jù)人眼的彩色視覺(jué)特性，在彩色重現(xiàn)過(guò)程中重要的是獲得與原景物相同的彩色感覺(jué)，而并不要求還原原景物的光譜。彩色電視系統(tǒng)是按照三基色的原理設(shè)計(jì)和工作的。三基色原理指出，任何一種彩色都可由另外的三種彩色按不同的比例混合而成。這意味著，如果選定了三種標(biāo)準(zhǔn)基色，則任何一種彩色可以用合成它所需的三種基色的數(shù)量來(lái)表示。彩色電視系統(tǒng)正是基于人眼機(jī)能和三基色原理，設(shè)計(jì)出了彩色攝像機(jī)和顯示器。

圖07-03-1示意了用彩色攝像機(jī)攝取景物時(shí)，如何把自然景物的彩色分解為R、G、B分量，以及如何重顯自然景物彩色的過(guò)程。

圖07-03-1? 彩色圖像重現(xiàn)過(guò)程

在通常的彩色電視攝像機(jī)中，利用三個(gè)攝像管分別拾取景物光學(xué)圖像中的紅、綠、藍(lán)分量來(lái)模仿人眼中的三種錐狀細(xì)胞，形成彩色電視信號(hào)中的紅、綠、藍(lán)三個(gè)基色分量。加性混色法則構(gòu)成了CRT顯示器彩色顯示的基本原理。在彩色熒光屏的內(nèi)表面涂有大量的、由紅綠藍(lán)三種顏色為一組組成的熒光粉點(diǎn)。熒光粉是一種受電子轟擊后會(huì)發(fā)光的化合物，其發(fā)光強(qiáng)度取決于電子束的強(qiáng)度。圖像重現(xiàn)時(shí)，將接收到的彩色電視信號(hào)中的紅、綠、藍(lán)分量分別控制三個(gè)電子槍轟擊相應(yīng)顏色的熒光粉點(diǎn)，由于熒光粉點(diǎn)很小，在一定距離觀看時(shí)三基色的發(fā)光經(jīng)過(guò)人眼的混合作用，使我們看到均勻的混合色。

在彩色電視發(fā)展的初期，由于已經(jīng)存在了相當(dāng)數(shù)量的黑白電視機(jī)和黑白電視臺(tái)，為了保護(hù)消費(fèi)者和電視臺(tái)的利益并擴(kuò)大彩色電視節(jié)目的收視率，要求彩色電視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮與已有黑白電視的兼容。為此，在彩色電視系統(tǒng)中不是傳送彩色電視信號(hào)中的紅、綠、藍(lán)三個(gè)基色分量，而是傳送一個(gè)亮度分量和二個(gè)色差分量。在發(fā)送端，亮度分量和色差分量通過(guò)對(duì)紅、綠、藍(lán)三個(gè)基色分量的矩陣變換得到；接收端再通過(guò)矩陣逆變換還原成三個(gè)基色分量顯示。當(dāng)黑白電視機(jī)接收到彩色電視信號(hào)時(shí)，它只利用其亮度分量實(shí)現(xiàn)黑白圖像顯示；而彩色電視機(jī)接收黑白電視信號(hào)時(shí)，它將黑白電視信號(hào)當(dāng)作其亮度信號(hào)同樣實(shí)現(xiàn)黑白圖像顯示，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)彩色電視與黑白電視的上下兼容。在彩色電視中由三種基色R、G、B構(gòu)成亮度信號(hào)的比例關(guān)系如下：

? Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

該式即為電視系統(tǒng)的亮度方程。至于二個(gè)色差信號(hào)，則是分別傳送紅基色分量和藍(lán)基色分量與亮度分量的差值信號(hào)，即U 和V。

? U = k1(B – Y)

? V = k2(R – Y)

k1，k2為加權(quán)系數(shù)。

這樣對(duì)于黑白圖像有：R = G = B ，則 U = 0 ， V = 0。

對(duì)于彩色圖像： 代表了圖像的飽和度，U/V代表了圖像的色調(diào)。

從數(shù)據(jù)壓縮的角度來(lái)看，我們也希望傳送的是Y、U、V而不是R、G、B，因?yàn)閅、U、V之間是解除了一定相關(guān)性的三個(gè)量。電視系統(tǒng)中的一個(gè)重大問(wèn)題就是如何用一個(gè)通道來(lái)傳送上述三個(gè)信號(hào)Y、U、V。對(duì)于這三個(gè)信號(hào)的不同合成方式則形成了PAL制、NTSC制和SECAM制三大不同的彩電制式。這三種制式之間的不同之處在于對(duì)色度信號(hào)傳送所采取的不同處理方式。