Зубарев Ю.Б. Телевизионная техника (1994) (1143038), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Трехкомпонентная теория цветового зрения Ломоносова — Юнга — Гельмгольца объясняет это свойство наличием в глазу человека трех видов рецепторов (светоприемников — колбочек), чувствительных соответственно к синей, зеленой и красной областям спектра видимых излучений.
Выделить иэ сетчатки глаза человека одиночные колбочки трех видов и измерить их спектральные чувствительности удалось лишь в !964 г. Однако механизм цветового зрения человека изучен еше недостаточно. Есть данные о том, что сигналы от колбочек трех видов в чувствительных клетках сетчатки глаза до подачи в мозг проходят сложную обработку, включающую нелинейные преобразования и кодирование, напоминающее цветовое кодирование в ТВ [!!.
Основополагающими для цветного ТВ и трехцветной колориметрии являются трехкомпонентная линейная модель цветового зрения и законы смешения цветов [21 Возможность получать большинство цветов аддитивной смесью трех взаимно независимых цветов существенно упрощает передачу и воспроизведение цветных изображений. Для этого нужно определить количества красной, зеленой и синей составляющих в цвете объекта и передать информацию об этом на приемную сторону. Цвета объекта передачи будут воспроизводиться на приемной стороне сложением красного, зеленого и синего цветов, взятых в соответствующих пропорциях. Окружающие нас предметы становятся видимыми благодаря эвергии электромагнитных колебаний, испускаемых нли отражаемых ими н попадающих в глаза человека.
В диапазоне длин золя видимых излучений 380... 760 нм человек воспринимает энергию этих колебаний как свет. Световое излучение характеризуют распределением мощности излучения по спектру — спектральной плотностью мощности Р(Х) и мощностью излучения (лучистым потоком) Спектральная плотность, лучистый поток и другие энергетические характеристики описывают физические свойства излучений. Для оценивания светового воздействия излучений используют фотометрические (световые) величины.
Переход от энергетических величин к световым определяется относительной спектральной световой эффективностью монохроматических излучений У(Х), для дневного зрения. Эту функцию (рис. У()Л 50 04 02 0 4/й) бао 500 Р»с. 1Л.1. Кр»вь»»ид»ьст» 1.4.1) — называют кривой аидности, Она является усредненной кривой спектральной чувствительности глаза прн дневном зрении и стандартизирована МКО в 1924 г. Суммарная количественная оценка видимой человеком мощности электромагнитного излучения — световой лоток, лм (люмен): 760»м Р=Кт ~ )л (Л) Р(Л) йЛ (1 4 2) ззо»м где К, — коэффициент пропорциональности, Экспериментально установлено, что 1 Вт лучистого потока монохроматического излучения с Л=555 нм равен 683 лм, т.
е. К =683 лм/Вт. Отношение К = =Р/Р называют сеегоогдачей излучения. Максимальной светоотдачей Км»»=683 лм/Вт обладаетмонохроматическое излучение с Л=555 нм. Светоотдачу источников света оценивают отношением излучаемого светового потока к мощности, потребляемой от источника питания. У ламп накаливания К=8 ... 15 лм/Вт. Сила света, /=йр/йю, характеризует пространственную плотность светового потока йр в телесном угле йю выбранного направления. Единица силы света — кандела (кд), служит основой для построения всей системы световых единиц.
Кандела — сила света в направлении нормали к отверстию абсолютно черно. го тела, имеющего температуру затвердевания платины и площадь 1/60 см». Сэетимость В=бр/йВ» — плотность излучаемого светового потока йр по площади поверхности источника излучения йВ . Яркость, кн/м' (устаревшее название единицы— НИТ), светящейся поверхности в заданной точке и в направлении, составляющем угол а с нормалью к поверхности Е=й//(йВ сов и) — отношение силы света й/ элемента поверхности й5 к площади проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную направлению силы света.
Диапазон яркости белых участков изображения иа экране кинескопа 60 ... 80 кд/м'. Освещенность Е=ЙР/йБ, лк (люкс), характеризует плотность светового потока йр по освещаемой поверхности йВ. Освещенность в 1 лк создается световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным по поверхности площадью 1 м'! 1 лк=! лм/м'. Диапазоны для освещенности киноэкрана 40... 200 лк, для объекта передачи в ТВ студии 1000 ...
2000 лк. 1.4.2. Объективные и субъективные характеристи- ки цвета, Пает — характеристика зрительного ощуще- ния, позволяющая человеку распознавать качественные различия излучений, обусловленные разным спектральным составом света. В явлении «цвет» объективным фактором является световое излучение, его мошносзь, спектральный состав, а субъектявным цветовое ощущение, возникающее у человека.
Цветовое ощущение характеризуют тремя параметрами: светлотой, цветовым тоном и насыщенностью. Сэетлоги — свойство зрительного ощущения, согласно которому поверхность кажется испускающей больше или меньше света. Свет- лоту нельзя непосредственно измерить н выразить числом, но можно оценить количественно: больше, равно, меньше. Оценку равно характеризуют измеренным значением яркости азлучення.
Светлота и яркость излучения связаны нелинейной зависимостью, приближенно выражаемой заковом Вебера †Фехне. Свойство зрительного ощущения, обозначаемое словами: фиолетовый, синий, зеленый, красный и т. д.— называют цветовым тоном. Излучение с равномерным распределением энергии по видимому спектру имеет белый цвет. Если нз этого излучения последовательно выделять монохроматические излучения с длинами волн 380/..760 нм, получим все цветовые тона спектра. Человек может различить более 150 спектральных цветовых тонов. Примерное деление видимого спектра по основным цветовым тонам показано ва рис.
1.4.1. Глаз наиболее чувствителен к желто-зеленым излучениям, менее к оранжево-красным и еще меньше— к синим. Кроме чистых спектральных тонов человек различает около 30 оттенков пурпурных цветовых тонов, получаемых при смешении фиолетового и красного спектральных цветов. Насыщенность — свойство цветового ощущения, характеризующее степень удаленности данного цвега по зрительному восприятию от белого. Чистые спектральные цвета максимально насыщенные, а белые и серые ненасыщенные. Светлота дает количественную характеристику цвета, а цветовой тон и насыщенность — качественную, Качество цвета называют цаегносгью.
Трем субъективным параметрам цветового ощущения соответствуют объективные параметры цвета (цветового стимула) — яркость, преобладающая длина волны и чистота цвета. Яркость — фотометрическая величина. Преобладающей длиной волны Лл называют длину волны монохроматического излучения того же цветового тона, что и данный цвет. Под колориметрической чистотой цвета (светового потока Р) понимают относительное содержание в нем спектрального цвета (монохроматического светового потока Рл): р=рь/Р=рь/(Рь+Еь), где Рь — световой поток белого цвета. В одинаковых условиях наблюдения различвым цветам соответствуют излучения разных спектральных составов.
Однако ощущения одного и того же цвета могут вызывать излучения разных спектральных составов. Например, белый цвет создает излучение с широким непрерывным спектром, смесь узкополосных красного, зеленого и синего излучений или два соответственно подобранных монохроматических излучения. Визуально одинаковые цвета, имеющие разные спектральные составы, называют мегамерами. 1.4.3.
Трехцветное выражение цветов. Описывать цвета их спектральным составом сложно и неудобно из-за метамеров, поэтому в колориметрии и цветном ТВ используют трехцветное представлеаие цветов. Опыты с аддитивным уравниванием цветов производят следующим образом. В визуальном колориметре на левую половину поля сравнения (белую диффузно отражающую поверхность) направляют излучение опорного белого цвета Е с равномерным спектральным распределением мощности, а на правую половину— излучения красного /1, зеленого 6 и синего В основных цветов (рис.
1.4;2, а). Интенсивности излучений основных цветов подбирают так, чтобы цвета правой и левой половин поля сравнения визуально не различались. Измеряют мощности излучений основных 19 ГЮ Ф Гд) и) Г6/ мм Гггг 6мГ6у дУ Рис. 1.4.2. Спасовы эизуельиага сагеесазаеяа цветов цветов Рв, Ро, Рв. Измеренные значения определяют единичные количества основных пметов (К), (О), (В), уравнивающие опорный белый цвет Е. Затем на левую половину поля направляют излучение некоторого цвета Р и, нзменяя мощности излучений основных цветов, визуально уравнивают их смесь с цветом Р, измеряют мощности излучений основных цветов Раэ, Раз, Рвт и вычисляют относительные величины Кв= =Рви(ряв, Оз=Роэ[Ров, Вэ=Рвз(Рвв, которые называют координатами цвета. Результат зрительного уравнивания записывают в виде цветового уравнения Р=Кэ(К)+Оз(0)+Вз(В), где символами (К), (О), (В) обозначены единичные количества основных цветов, а Кв, Оэ, Вэ — количества этих значений, необходимые для уравнивания цвета Р.
Если некоторый цвет М нельзя уравнять смесью основных цветов, то единичное количество одного из основных цветов, например (К), смешивают с цветом М (рис. 1.4.2, е) и устанавливают зрительное равенство смеси цветом М и (К) со смесью цветов (О) и (В). Результат такого уравнивания записывают цветовым уравнением М+Кы(К)=Ом(0)+Вы(В), (1.43) где координаты Км, Ом, Вм определены аналогично: Кы=Рзы!Рэм Ом=Рам[Рая, Вм=Ргм1Рэи (1.4.1) Уравнение (1.4,3) можно переписать М = — К м (К) + +Ом(0)+Вм(В). Использование отрицательных значений цвета позволяет математически выражать все цвета с помощью любых трех взаимно независимых цветов.
Основные законы смешивания, относящиеся к нормальному цветовому зрению в нормальных условиях, установлены в середине Х1Х в. Грассманом [2]: 1. Непрерывному изменению возбуждающего излученвя соответствует непрерывное изменение цвета. 2. Два цвета при смешении всегда дают один и тот же цвет, независимо от того, из каких цветов составлен каждый из них 3. Яркость смеси цветов равна сумме яркостей составляющих смеси. 4. Любой цвет можно выразить через любые три линейно независимые цвета.
Цвет — трехмерная величина, может быть представлен в трехмерном пространстве точкой (или вектором), а координаты цвета — координатами точки (или вектора). Обычно используют взаимно перпендикулярные оси координат. Каждый основной цвет имеет свою координату, равную единице, а две другие — равны нулю, и располагается на соответствующей координатной оси (рис. 1.4.3). Лля равномерного заполнения цветового пространства цветами масштабы ластовых координат по координатным осям устанавливают одянаковыми, Цветовое пространство афинно: в нем нельзя сравнивать длины отрезков разных направлений. Можно сравнивать лишь длины отрезков одной прямой Ряс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
