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-1-【课题】第一章光和色的基本知识第一节光的基本性质第二节色度学的基本知识新授课【教学目标】1．知识目标：了解光的特性，明确可见光的概念，了解五种主要标准光源；理解彩色三要素和三基色原理，掌握亮度方程。2．能力目标：能运用所学知识解答与彩电相关的光学问题，为以后学习彩电原理打下理论基础。3．情感目标：激发学生浓厚的学习兴趣，培养学生严谨的科学态度。【教学重点】三基色原理、亮度方程。【教学难点】对三基色原理的理解。【教学方法】读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】2课时（90分钟）。【教学过程】〖导入〗（1分钟）在彩电技术中涉及到许多光学知识，如可见光的颜色、配色实验、三基色原理以及亮度方程等，当我们学好这些光学知识后，就为以后学习彩电原理与维修技术打下了一定的理论基础。〖新课〗第一节光的特性与光源一、光的特性光是一种客观存在的物质，兼有波动性和粒子性，并以电磁波的形式传播。电磁波谱如图所示。其中只有人们眼睛可看到的那一小部分叫做光、准确的叫可见光。二、可见光谱与白光源不同波长的光波所呈现的颜色各不相同，随着波长的缩短和频率的升高，依次为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。只含有单一波长成分的光称为单色光或谱色光。读书指导法、分析法、演示。-2-包含有两种或两种以上波长的光称为复合光。1．白光的分解白光可以被分解为单色光，称为白光的分解。在实验室中也可以进行白光的分解（作三棱镜分光演示实验，引导学生观察分解出的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种不同波长的彩色光，如图所示。）。在这中间还有许多中间色。2．标准光源按国际规定选用如下五种主要标准光源(即标准白光)，它们的光谱分布如图所示。（1）A光源它相当于钨丝灯在2800K时发出的光。其波谱能量分布如图中曲线A所示，它的灯光常带橙红色，不如太阳光白，A光源的相关色温为2854K。（2）B光源它接近于中午直射的阳光，相关色温为4800K，可以用特制的滤色镜从A光源获得。（3）C光源它相当于白天的自然光，相关色温为6800K，也可以用特制的滤色镜从A光源获得。由图中的曲线C可以看出，其波谱能量在400～500nm处较大，所含蓝光成分多。（4）D65光源它相当于白天的平均照明光，相关色温为6500K，被作为彩色电视中的标准白光，可以由彩色显像管荧光屏上的三种荧光粉发出的光适当配合而获得，相应光谱分布如图中的虚线D6500所示，它与C光源很接近。（5）E光源它是一种假想的等能白光（白E），光谱分布为一条直线，即所有波长的光都具有相等辐射功率时所形成的白光，这实际上是不可能的。采用它纯粹是为了进行理论研究和简化色度学的计算。-3-第二节色度学的基本知识一、彩色三要素1．亮度是光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉。对于发光物体来说，它所含的能量大则显得亮，反之则暗。2．色调是指光的颜色。红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色分别表示不同的色调，是彩色的重要属性。3．色饱和度色饱和度又称色浓度，是指彩色所呈现的深浅程度。色饱和度越高，颜色越深，反之则越浅。色调和色饱和度又合称为色度。它既反应了颜色的类别，又反应了颜色的深浅程度。二、景物的彩色景物呈现什么彩色取决于两个条件：1．景物表面的光学属性，即它对不同波长的光吸收、反射或透射的特性；2．光源的光谱成分。色对光并不具有单一的对应性，几乎自然界中所有的彩色都能由红、绿、蓝三种波长的单色光以适当的比例混合配出。三、三基色原理选择三种基色，将它们按不同比例进行组合，以引起各种不同的彩色感觉。1．三种基色必须是相互独立的，即任一基色不能由另两种基色混合而成。电视技术中确定以红、绿、蓝为三基色，分别用R、G、B表示，按国际上统一规定：R——红光，波长为700nm[R为Red（红）的缩写]G——绿光，波长为546.1nm[G为Green（绿）的缩写]B——蓝光，波长为435.8nm[B为Blue（蓝）的缩写]2．自然界的所有彩色几乎都可以用三种基色按一定比例混合而成；反之，任何彩色也可分解为比例不同的三种基色。这可以用空间混色实验证明：我们将红、绿、蓝三种色光同时投射到一个白色屏幕上时，通过调节三种色光的比例，可以混合出千变万化的各种颜色，典型的是如图所示的相加混色效果，即：红+绿=黄红+蓝=紫绿+蓝=青红+绿+蓝=白-4-3．混合色的亮度等于参与混色的基色的亮度的总和。4．用三基色混合成的彩色，其色调和色饱和度皆由三基色的比例决定。相加混合法：将三种基色光按不同比例投射到显像管的荧光屏上，不同比例的三种基色光相加而获得千变万化的彩色图像。四、显像三基色与亮度方程1．显像三基色显像三基色：彩色显像管荧光屏上的三种荧光粉在电子束轰击下分别发出红、绿、蓝三种基色光。不同荧光物质所呈现的亮度和色度各不相同，我们可以通过配色实验得出任一彩色光所需的红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色的量值，从定性的角度得到各种颜色的混色规律，得到亮度方程。2．亮度方程我们可以通过配色实验得到白光，并可确定红、绿、蓝三种基色光的混合比例。白光的强度不同就会产生不同的亮度感觉，如果用Y表示亮度信号，则Y也可用配色方程写出：Y=R[R]+G[G]+B[B]不同的彩色电视制式(具体含义后面讨论)的显像三基色是有差异的，所用的标准光也不一样。现以NTSC制为例确定显像三基色配出白光的数量关系式：Y=0.299[Re]+0.59[Ge]+0.114[Be]式中的[Re]、[Ge]、[Be]分别为显像三基色单位、为方便起见可直接写作R、G、B。故上式可近似地写作Y=0.30R+0.59G+0.11B这是彩色电视技术中一个非常重要的公式。我国采用的是PAL制、它的显像三基色和标准白光与前者略有不同、因而亮度方程也有差异，如下式所示Y=0.222R十0.707G十0.071B由于PAL是在NTSC制的基础上改进而来，而且实践证明沿用NTSC制的亮度方程进行设计，重现图像的亮度误差并不大，基本上可以满足人眼视觉对亮度的要求。练习：1-1、1-3、1-4、1-6小结：在本次课中对可见光的光谱、彩色三要素和亮度方程等光学知识进行了初步学习，并运用这些知识解答了相关的问题。作业：1-2、1-5板书：练习法-5-第一节光的基本性质一、光的特性光是一种客观存在的物质，兼有波动性和粒子性，并以电磁波的形式传播。人们眼睛可看到的那一小部分叫做光、准确的叫可见光。二、可见光谱与白光源1．白光的分解2．标准光源有A、B、C、D65、E，共五种白光源。第二节色度学的基本知识一、彩色三要素亮度、色调、色饱和度二、景物的彩色景物是在特定光源照射下反射一定的可见光谱成分作用于人眼而引起的视觉效果。三、三基色原理选择三种基色，将它们按不同比例进行组合，以引起各种不同的彩色感觉。四、显像三基色与亮度方程Y=0.30R+0.59G+0.11B-6-【课题】第二章电视信号的形成和传输第一节图像分解与光电转换新授课【教学目标】1．知识目标：了解电视信号形成和传播的基本过程；理解像素、图像的分解与光电转换、模拟信号和数字信号等概念。2．能力目标：能运用所学知识求解答相关问题，为以后学习视频信号等知识奠定基础，培养学生的形象思维能力。3．情感目标：培养学生的学习兴趣和良好的职业道德。【教学重点】图像的分解与光电转换、模拟信号和数字信号【教学难点】对光电转换过程的理解。【教学方法】读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】2课时（90分钟）。【教学过程】〖导入〗（1分钟）电视技术就是根据人眼视觉的特性，以一定的信号形式来传输活动景象的技术。在传统的电视系统中采用模拟信号的形式来传输图像信息和伴音信息，构成了一套完整的模拟电视系统；近期开始采用数字信号的形式来传输图像信息和伴音信息，将逐步形成一套完整的数字电视系统，从而取代传统的模拟电视系统。无论是模拟电视系统还是数字电视系统，对活动景象的信息处理都离不开图像的分解与光电转换。〖新课〗第一节图像分解与光电转换首先来了解活动景象的信息传输过程。如图所示，直观展示了活动景象信息传输的三个重要环节：电视信号的形成、电视信号的传播、电视信号的终端显示。读书指导法、分析法、演示。-7-一、图像的分解与像素像素：电视系统分解和综合图像的最小单元。顺序逐行扫描传输电视图像产生“中”字的过程及相应信号如图所示。（a）需要分解后的图像（b）投映至摄像管上的图像-8-（c）第1、2行的电压波形（d）第3行的电压波形（e）第4、5行的波形（f）第6行的波形（g）第7、8、9行的波形二、光电转换和顺序扫描1．光电转换：用摄像管把图像的光信号转变成相应的电信号。电视方式传送图像采用的是将一幅图像分解成若干个像素按一定顺序逐点转换成电信号传送的。2．扫描：电视系统中通过电子束有规律的运动，实现电视图像的分解与还原，称电子束有规律的运动为扫描。3．图像信号：利用电子束的扫描进行光电转换，得到反映像素明暗变化的电压信号。三、模拟信号高电平表示图像暗的部分，低电平表示的是图像亮的部分。如果图像的明暗变化不仅仅是黑白两种，而是由白逐渐过渡到灰、深灰、黑等各种层次，则电压的变化也就会由低逐渐升高，再逐渐降低而出现各种幅度变化，而且是连续的。我们把这种用电压波形模拟图像亮度信息变化的信号称为“模拟信号”。四、数字信号1．数字信号如果传输过程中不是用这种连续的电压变化，而是用“0”和“1”以及由它们所组成的数字串来传送信息，则称为“数字信号”。数字信号这种方式同样可以用来传输图像中各点像素的亮度信息和空间位置。2．数字信号可用反映高低电平变化的一组二进制代码表示现仍以最简单的“中”字为例对这种传输方式作非常粗略的介绍。如果用“1”表示高电平，用“0”表示低电平。则图（c）中第1行的电压变化可转化为000001100000；第2行的电压变化同样可转化为000001100000；第3行的电压变化可转化为001111111100；第4行的电压变化可转化为001101101100；第5行……。这样可得到由“0”和“1”组成的图像：第1行为000001100000；第2行为000001100000；第3行为001111111100；第4行为001101101100；第5行为001101101100；第6行为001111111100；第7行为000001100000；第8行为000001100000；第9行为000001100000。如果将这些由“0”和“1”构成的信号通过信道传送到接收端，又将“1”还原成高电平，将“0”还原成低电平，并以此为准控制显像管，似然可以在荧光屏上得到这个“中”字。练习：2-1、2-2。小结：在本次课中分析了电视信号形成和传播的基本过程；着重研究了像素、图像的分解与光电转换、模拟信号和数字信号等概念。希望同学们认真完成课后作业，将学过的知识灵活加以运用。作业：2-3练习法-9-板书：第一节图像分解与光电转换一、图像的分解与像素1．像素2．像素的特征二、光电转换与顺序扫描1．光电转换2．扫描3．图像信号三、模拟信号四、数字信号1．数字信号2．数字信号可用一组二进制代码表示【课题】第二节电子扫描与图像清晰度新授课【教学目标】1．知识目标：理解逐行扫描、帧频、帧周期、行频、行周期、隔行扫描、场频、场周期、图像分辨率和清晰度概念；了解电视图像幅型比与扫描格式。2．能力目标：能运用所学知识求解答相关问题，为以后学习视频信号等知识奠定基础，培养学生的形象和逻辑思维能力。3．情感目标：培养学生的学习兴趣和创新意识。【教学重点】逐行扫描、帧频、帧周期、行频、行周期；图像分辨率和清晰度。【教学难点】对帧频、帧周期、行频、行周期的理解。【教学方法】复习法、读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】2课时（90分钟）。【教学过程】-10-〖导入〗（3分钟）师生互动：让学生回答下列问答题1．像素？2．图像信号？3．模拟信号？【教学过程】〖新课〗第二节电子扫描与图像清晰度一、电子扫描的扫描方式1．逐行扫描电子束水平方向的运动称为行扫描，电子束垂直方向的运动称为场扫描。电子束有规律的沿画面自左至右、自上而下一行行移动