实验二电视学色度基础.docx
- 文档编号:14873006
- 上传时间:2023-06-28
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:96.38KB
实验二电视学色度基础.docx
《实验二电视学色度基础.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验二电视学色度基础.docx(18页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
实验二电视学色度基础
实验二 电视学色度基础
1实验目的
1.掌握XYZ计色制的三要素计算方法;
2.掌握显像三基色迭加混色原理;
3.掌握显像三基色系统的设计和应用方法;
4.了解计色制之间的转换方法。
2实验预习
预习天津大学《电视原理》第五版P18—P41。
3原理说明
黑白光的光特性是指光的明暗程度,即亮度。
对于彩色光,光特性要用亮度、色调和饱和度三个物理量(简称三要素)来描述。
电视技术基于三基色迭加混色方法实现彩色光的摄取和显示。
3.1XYZ计色制
XYZ计色制又称计算三基色,主要用于工程理论计算。
即任意彩色光
(2.1)
式中
称作计算三基色系数,其中亮度由系数
决定,
为计算三基色单位光。
为了工程计算,进行归一化处理,定义光通量为1光瓦的单谱色光,即
(2.2)
式中
称作计算三基色分布色系数。
计算三基色分布色系数,由物理三基色实验数据,即物理三基色分布色系数转换得到。
为了简化色度的描述方法,引入一个色模
,有
(2.3)
这里的
称为色度坐标或相对色系数。
由
绘制色度图,并依据色度概念定义色调和饱和度。
表2-1给出标准白色光源色度坐标的计算结果。
表2-1标准光源的色度坐标
光源名称
相对色系数
x
y
z
A
0.4476
0.4075
0.145
B
0.3484
0.3516
0.3
C
0.3101
0.3162
0.3737
D65
0.313
0.329
0.358
E
0.3333
0.3333
0.3333
3.3显像三基色
当彩色显示器件选定之后,即显像三基色单位光
被确定。
显示器件发射的彩色光
(2.4)
称作显像三基色系数。
当规定了白光及其光通量,显示的彩色光三要素就决定了。
显像三基色与计算三基色的转换关系为
(2.5)
为
转换矩阵,与显像三基色单位光
和单位白光确定。
由计算三基色系数与显像三基色的转换矩阵,可以得到对应显示器件发射彩色光的亮度、色调和饱和度。
表2-2给出2种显像基色的色度坐标。
表2-2显像基色的色度坐标
相对色系数
基色单位光
备注
NTSC
x
0.67
0.21
0.14
0.3101
C白
y
0.33
0.71
0.08
0.3162
PAL
x
0.64
0.29
0.15
0.313
D65白
y
0.33
0.60
0.06
0.329
NTSC制(C白)的转换关系为
(2.6)
(2.7)
PAL制(D65白)的转换关系为
(2.8)
(2.9)
3.4计色制转换
为了与人眼视觉特性进一步吻合,以及满足不同图像工程处理的需要,国际照明委员会CIE发布了多种计色制。
国际照明委员会建议采用的UCS均匀色标制与XYZ计色制的关系为
(2.10)
式中
坐标决定亮度。
以
为例,
。
国际照明委员会建议采用的ULCS均匀计色制与UCS均匀色标制的关系为
(2.11)
式中
,用百分数表示,
是UCS均匀色标制中白色的色度坐标。
4思考题
1.XYZ计色制色度图中的舌形曲线包围的色度范围是什么?
说明原因。
2.什么是彩色光的三要素?
在XYZ计色制可以采用几种方式表示,如何计算?
3.色调和饱和度在XYZ计色制如何定义的,试说明饱和度定义的合理性。
4.某彩色光的辐射功率为
,写出三要素的计算步骤和结果。
5.某彩色光的辐射功率为
,经过投射率为
的滤色片,写出三要素的计算步骤和结果。
6.编制一个可以计算任意彩色光三要素的程序。
7.写出黄色发光二极管的数学模型,需要在手册上查找那些参数,才能计算输出光的三要素。
8.写出光敏二极管的数学模型,需要在手册上查找那些参数,才能得到输出参数。
9.计算机监视器的显像三基色的选择依据是什么?
10.如何依据显像三基色,计算彩色光三要素?
11.试计算NTSC制(C白)在波长
时,允许显示的最大饱和度和最大亮度。
12.监视器显示白色光,对应的显像三基色有何要求?
微调显像三基色比例,能否调整白色光的相关色温?
13.给出一个实际显示器件,说明与显像三基色系数和显像三基色单位光的对应关系。
14.编制程序计算PAL制白色光源D65的色度坐标。
15.编制程序计算PAL制显像三基色组合的色度坐标,以及对应三要素。
16.编制一个程序,验证三基色迭加混色原理,并在屏幕上演示。
17.基于PAL制显像三基色坐标,计算单谱色光的三基色输出。
设计一个校正方案,并加以验证。
18.试采用4个基色单位光,建立对应彩色光的转换矩阵,分析三要素。
19.为什么要提出均匀计色制?
均匀计色制特点是什么?
20.依据三基色迭加混色原理,应如何调整色温?
21.建立一幅光像的数学模型,其各点彩色光均由C白光与单谱色光按比例合成。
22.
5实验内容
按实验步骤顺序,完成表格内规定的实验内容。
5.1实验步骤一
表2-3XYZ计色制基础实验
实验名称
XYZ计色制基础实验
选项一
分布色系数观察
实验内容
观察分布色系数,说明分布色系数的概念。
实验
结果
选项二
相对色系数观察
实验内容
观察相对色系数,说明建立相对色系数的目的。
实验
结果
选项三
色度图观察
实验内容
观察色度图,说明谱色光和非谱色光位置、自然界可视光范围,以及基准白色位置。
实验
结果
选项四
等色调线观察
实验内容
观察等色调线,说明等色调线的定义的合理性?
实验
结果
选项五
色调和饱和度定义观察
实验内容
观察色调和饱和度定义,记录对应参数,说明饱和度定义的合理性?
实验
结果
400nM(谱色光),50%
500nM(谱色光),10%
500nM(非谱色光),10%
550nM(非谱色光),50%
选项六
等饱和度线观察
实验内容
观察等饱和度线,说明等饱和度线定义。
实验
结果
选项七
互补彩色光的色度观察
实验内容
记录对应参数,说明什么是互补光?
说明并计算一对互补光合成E白的条件。
实验
结果
主波长
400nM(谱色光)
500nM(谱色光)
600nM(谱色光)
500nM(非谱色光)
补色波长
备注
计算
与
组合光的三要素。
表2-4XYZ计色制应用实验
实验名称
XYZ计色制应用实验
选项一
白色光源的色度特性及其对应图像观察
实验内容
观察并记录五种白色光源的色调、饱和度和亮度,以及图像颜色特征。
实验
结果
白色光源
A
B
C
D
E
亮度
100
100
100
100
100
波长、饱和度
色度坐标
图像颜色
选项二
绝对黑体色温的色度特性及其对应图像观察
实验内容
观察并记录五种绝对黑体相关色温的色调、饱和度和亮度,以及图像颜色特征。
实验
结果
色温
500K
2000K
5000K
700K
9500K
亮度
100
100
100
100
100
波长、饱和度
色度坐标
图像颜色
选项三
点光源的色度特性及其对应图像观察
实验内容
观察点光源的色度特性及其对应图像,记录对应数据。
实验
结果
亮度
100
100
100
100
100
波长、饱和度
色度坐标
图像颜色
选项四
任意分布谱色光的三要素及其对应图像观测
实验内容
观察任意分布谱色光的三要素及其对应图像,记录两组参数,说明一组参数的正确性。
实验
结果一
波长
能量
合成波长
合成饱和度
合成色度坐标
合成亮度
合成图像颜色
实验
结果二
波长
能量
合成波长
合成饱和度
合成色度坐标
合成亮度
合成图像颜色
说明
选项五
彩色光色度阈值观察
实验内容
观察彩色光色度阈值
实验
结果
波长
饱和度
亮度
波长视觉阈值
饱和度视觉阈值
选项六
外部图像的三要素观测
实验内容
观测外部图像的三要素
实验
结果
备注
5.2实验步骤二
表2-5显像三基色基础实验
实验名称
显像三基色基础实验
选项一
显像三基色系统参数计算和显示
实验内容
调整显像三基色单位光和白色光源的标准,观察对设计参数的影响。
实验
结果
选项二
显像三基色分布色系数显示
实验内容
调整显像三基色单位光和白色光源的标准,观察分布色系数的变化,并说明其概念和用途。
实验
结果
选项三
显像三基色相对色系数显示
实验内容
调整显像三基色单位光和白色光源的标准,观察相对色系数的变化,并说明其作用。
实验
结果
选项四
显像三基色色度区域观察
实验内容
调整显像三基色单位光和白色光源的标准,观察色度区域的变化,并举例说明饱和度限制的原因。
实验
结果
选项五
显像三基色谱色光最大亮度和饱和度显示
实验内容
调整显像三基色单位光和白色光源的标准,观察最大亮度和饱和度的变化,并举例说明亮度限制的原因。
实验
结果
选项六
显像三基色非谱色光最大亮度和饱和度显示
实验内容
调整显像三基色单位光和白色光源的标准,观察最大亮度和饱和度的变化,并举例说明亮度限制的原因。
实验
结果
备注
表2-6显像三基色应用实验
实验名称
显像三基色应用实验
选项一
显像三基色圆迭加混色观测
实验内容
观察三色圆的配色,记录对应参数。
实验
结果
配色
白
黄
青
绿
品
红
蓝
黑
红
绿
蓝
亮度
波长
饱和度
选项二
显像三基色白平衡调整观测
实验内容
记录以E白为基准的亮平衡参数,和D65为基准的暗平衡参数。
实验
结果
参数
红基色
绿基色
蓝基色
亮度
色调
饱和度
亮平衡
暗平衡
选项三
内部标准信号及其色度特性观测
实验内容
观测内部标准信号及其色度特性。
实验
结果
选项四
内部图片及其色度特性观测
实验内容
观测内部图片及其色度特性。
实验
结果
选项五
外部图像及其色度特性观测
实验内容
观测外部图像及其色度特性。
实验
结果
备注
5.3实验步骤三
表2-7均匀计色制及其转换实验
实验名称
均匀计色制及其转换实验
选项一
USC计色制的参数计算和显示
实验内容
观察点光源的色度特性及其对应图像,记录对应数据。
实验
结果
波长
饱和度
亮度
波长
视觉阈值
饱和度
视觉阈值
亮度
视觉阈值
选项二
ULCS计色制的参数计算和显示
实验内容
观察点光源的色度特性及其对应图像,记录对应数据。
实验
结果
波长
饱和度
亮度
波长
视觉阈值
饱和度
视觉阈值
亮度
视觉阈值
选项二
CIE1976计色制的参数计算和显示
实验内容
观察点光源的色度特性及其对应图像,记录对应数据。
实验
结果
波长
饱和度
亮度
波长
视觉阈值
饱和度
视觉阈值
亮度
视觉阈值
备注
6附注
1.实验涉及的名词和术语较多,主要包含物理三基色、计算三基色和显像三基色,及其对应的分布色系数和相对色系数。
2.注意要点:
a)主要是一个问题:
彩色光三要素的定量计算。
b)物理三基色用于获取实验数据,计算三基色用于建立简便的计算方法,显像三基色用于实际三基色系统。
c)分布色系数仅仅是归一化实验数据,相对色系数为了更好地反映色度特性。
d)在电视系统中,显像三基色分布色系数与滤色片特性对应,用于彩色光到显像三基色的获取;显像三基色与显像三基色单位光的组合,形成显示器件的彩色光。
3.引导学生面向问题,注重物理概念,以及归一化工程处理的方法。
4.注意强化计算机编程能力。
5.实验内容较多,可以考虑将色度学应用部分(显像三基色)作为独立实验。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 实验二 电视学色度基础 实验 电视 色度 基础
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)