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色彩原理与应用项目七视频的色彩效果评价教学目标能力目标知识目标•掌握视频色彩再现的基本工作原理及过程；•了解视频颜色复制设备的工作原理及关键设备参数；•掌握视频色彩再现原理与彩色印刷色彩复制原理的差异。•了解摄像机工作原理，及影响视频色彩再现的参数设置；•掌握显示设备校正方法。•理解并掌握视频三基色原理；•了解不同视频格式标准的主要差异；•了解电视系统信号传递的过程。色彩原理与应用任务1视频色彩与传递项目七视频的色彩效果评价视频三基色•彩色电视系统三基色•彩色电视系统采用红（R）、绿（G）、蓝（B）色光三原色作为三基色，称为彩色电视系统三基色。•彩色电视系统中，不同制式所选取的显像三基色荧光粉不同，白光的标准也不同。NTSC制采用C光源为标准白光，PAL制采用D65光源为标准白光。NSCL制三基色荧光粉和标准白光PAL制三基色荧光粉和标准白光[Re1][Ge1][Be1]C白[Re2][Ge2][Be2]D65x0.670.210.140.3100.640.290.150.313y0.330.710.080.3160.330.600.060.329彩色电视系统三基色视频色彩的相加原理•根据视频三基色，彩色电视中利用空间混色和时间混色对彩色图像进行空间和时间上的分割与混色，来传送和重现彩色图像。•时间混合法：顺序制彩色电视的色彩基础•空间混合法：同时制彩色电视的色彩基础，也是彩色显像管荧光屏构造的理论基础。彩色电视制式分类•按传送信号的时间关系，彩色电视制式可分为•顺序制：携带彩色图像的亮度和色度信息的三个信号是同时传送的。基显像方法是空间混合法。典型电视制式为NTSC制和PAL制。•优点是能够实现彩色与黑白电视的兼容，因而适用于广播电视。•缺点是设备较复杂。•同时制：将亮度信号与色度信号以不同频率范围同时传送，显像方式利用空间混色原理三基色同时显示。•优点：实现彩色与黑白电视兼容，适用于广播电视。•缺点：设备复杂•顺序－同时制：传送时既有顺序传送部分，又有同时连续传送部分。显像方式用同时制方式。•优点：克服同时制色度信号相互串扰引起的色调失真，解决串色和传输问题，提高图像再现稳定性；•缺点：电视电路复杂，成本较高。视频色彩的分解和传递•景物色彩的分解•摄像机把被摄景物色彩变成红、绿、蓝三个基色信号。视频色彩的分解和传递•传送信号•考虑到彩色电视和黑白电视的兼容，电视系统中不直接传送R、G、B这三个基色信号，而是选用一个亮度信号Y和两个色差信号（B－Y、R－Y）来传送。Y=0.30R+0.59G+0.11B•上式称为亮度方程，表明三基色量合成彩色光亮度的关系。•在彩色电视系统中，就是通过传送Y、R－Y、B－Y三个信号代替传送R、G、B三个基色信号，达到传送图像的亮度、色调、饱和度的目的。视频色彩的分解和传递•视频色彩的重现•为了重现景物色彩，彩色电视机必须把收到的彩色全电视信号恢复成三个基色信号，并还原成三基色图像，然后由显像管将其叠加，从而恢复原景物色彩。•彩色电视机收下传送来的彩色全电视信号时，先由矩阵电路把（R－Y）和（B－Y）色差信号转换出（G－Y）色差信号，再以矩阵电路将三个色差信号分别与亮度信号Y相加，就可恢复成三个基色信号。色彩原理与应用任务2摄像系统的颜色再现项目七视频的色彩效果评价彩色摄像机中决定颜色再现的主要因素•镜头特性•构成镜头的凸镜越多，则由于光学玻璃短波长的光而使蓝光的透射率比较差。对于以高放大倍率镜头为代表的复杂镜头的影响更大，因此，摄像机的蓝色输出量会比较小。彩色摄像机中决定颜色再现的主要因素•颜色分解棱镜特性•摄像机使用的颜色分解元件是相干分色棱镜，如下图所示。•棱镜C的作用是补偿绿光的光程差，使三基色成像不产生时间延迟。彩色摄像机中决定颜色再现的主要因素•摄像单元特性•摄像机的摄像器件光谱敏感度特性如图所示。CCD的光谱敏感度特性达到了红外线部分，需要调协红外截止滤波器。摄像机黑白平衡设定•白色平衡调节•景物彩色是以光照特性为前提的，不同的白光照明，景物彩色结构各不相同。为使彩色不失真，必须将各类白光光源的光学特性统一在一个标准白光上。•具体的做法分两步•首先选取一标准的照明光（通常以色温为3200K的卤素灯为标准），按荧光基色红、绿、蓝设计分色棱镜中的选色反射层和滤色层，分解彩色画面，建立基色亮度定值标准。获取的图像信息都是以此为准，进行彩色信号传输。•其次，对于其他各类照明光源，图像先经过色温补偿滤色片，将其转换到标准照明光的色温上，再按荧光色选色，调整其色亮度电平，达到定值标准，处理图像分色画面，获取图像信息，进行图像信息传输。摄像机黑白平衡设定•黑色平衡调节•有些彩色摄像机装有黑色平衡调节按键，通过它调节图像白峰电平与黑色电平的相对值，使之保持最佳的黑白对比度，图像轮廓消楚，杂波少，色彩自然，富有美感。可是如果在强的光照条件下，画面反差很小或在高反差的情况下拍摄景物，亮暗悬殊，反差小拍出的画面模糊不清，雾色蒙蒙；反差大则形象呆板，如同浮雕。因此，必须进行黑色平衡调节，这种调节通过微处理机进行，由取景器屏幕显示调节状态，并将调节值自动存储一定时期。摄像机信号处理•所有摄像机必须具备的信号处理过程有很多，主要包括：视频预放大、反差压缩、孔阑校正、影像增强、高光保护、色彩校正、gamma校正、视频压缩和编码等。这里主要介绍与摄像机色彩再现关系密切的色彩校正和gamma校正。摄像机信号处理•gamma校正•CCD的影像再现是线性的，而显示器的电光转换特性是非线性的，因而，不同的电视系统都在摄像机内提供了非线性的补偿电路以适应显示器的非线性特征。这种对影像再现的校正处理被称为gamma校正。•gamma的含义•在视频系统中，gamma源于CRT（显示器/电视机）的响应曲线，即其输出亮度与输入电压的非线性关系，通常可以用下式进行表示。inoutVV摄像机信号处理•gamma校正•下图所示是符合NTSC制式标准的电视信号传输和接收系统（电视机）工作过程，当电视台以gamma编码的形式产生信号，且复制设备按标准的gamma值输出信号，则系统整体上是线性的。色彩原理与应用任务3显示器颜色显示评价项目七视频的色彩效果评价彩色显示器•分类•按材料分•阴极射线管（CRT）•液晶显示器（LCD）•等离子显示板（PDP）•发光二极管（LED）•按原理分•主动显示器：发光型显示器件，在外加信号作用下自身发光•被动显示器件：受光型显示器件，在外加电场作用下产生光学特性变化，对照在其上的光进行调制彩色显示器•彩色CRT显示器•又称为显像管，由荧光屏（内部涂有荧光粉）、锥体（内部涂导电的石墨层，外部装有阳极引线）、管颈部分（内部装电子枪、外部有偏转线圈）三部分构成。。•常用的彩色CRT主要有荫罩式彩色CRT、自会聚彩色CRT和电压穿透式CRT。•等离子显示器•通过稀有气体的放电来发光的，是一种自发光型号的显示器其发光原理与日光灯非常相似。•彩色化原理：采用发射紫外线多于可见光的氖氙气体进行放电。面板内设有由气体放电产生紫外线激发的发光荧光体，利用荧光体的发光色进行显示。•分类：单基板式（又称表面放电式）交流PDP、双式（又称对向放电式）交流PDP和脉冲存储直流PDP。彩色显示器•液晶显示器•液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。•被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢，但由于成本低廉，市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD，以TN-LCD（TwistedNematic-LCD，扭曲向列LCD）和STN-LCD（SuperTN-LCD，超扭曲向列LCD）为主。•目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD（ThinFilmTransistor-LCD，薄膜晶体管LCD）。彩色显示器•液晶显示器•以TN型液晶显示器为例说明液晶显示器的工作原理显示器色彩的再现•彩色CRT显示器•三个电子枪，分别与红、绿、蓝三种原色对应。电子枪通常成三角形，与CRT屏幕上的三角形红、绿、蓝荧光点相对应。荧光屏上的荧光粉经电子的轰击而发出亮光。亮光点描绘出各种字符和图像。•等离子显示器•紫外线激发三基色荧光粉的荧光屏，荧光屏发出的光则呈红、绿、蓝三原色。当每一原色单元实现256级灰度后再进行混色，便实现彩色显示。•彩色液晶显示器•滤色片法（目前常用）•利用分色染法•利用光的干涉法显示器的校正调整•显示器的校正调整方法•硬件校正•采用专用测量仪器（如色度仪、分光光度仪等），配合一些专用软件去测量显示器的亮度、对比度、色度，并按标准调整，最终通过测量一系列色块生成显示器专用ICC文件。•采用硬件仪器调整可使显示器不受人为干扰而达到标准化，是目前最佳的显示器校正方法。但硬件调整需要购买相应测量仪器，价格昂贵，技术要求高，不能满足普通用户需求。•软件校正•使用软件，用人工眼观看的方式去调整显示器的亮度、对比度、色彩等指标。软件校正受人为水平能力和环境光线因素影响很大。显示器的校正调整•显示器校正调节的参数•白点（色温）：确定显示器的白点通常可以利用显示器的白色区域的色温（ColorTemperature），或者是白色区域的CIE色度坐标来表示。•普通电脑系统的显示器色温为9300K左右•印前系统要求显示器的色温为5000K或6500K•苹果系统计算机通常默认值为6500K•gamma值：gamma值表示显示器输入信号和输出显示信号之间的一种对应关系•苹果计算机系统的默认值是gamma为1.8•PC计算机的默认值是gamma为2.2显示器的校正调整•显示器的校正过程：以AdobeGamma控制面板程序为例•将显示器打开后预热半小时，使显示器处于稳定状态；•将室内光源调节到一个稳定的水平，不要让强光线直接照射显示器屏幕，关掉所有桌面图案，将显示器的背景色改为中性灰；•先调出AdobeGamma控制面板，设定显示器的亮度和对比度；•设定gamma值，在对话框的上方选择适当的目标gamma值（TargetGamma），设定为2.2；用GammaAdjustment调整，直到三角形滑块上方的双色灰色条中的两种色块视觉效果相近，没有明显界限为止；•调整白点，单击白场（WhitePt）键，使显示器显示的灰色不偏色为准。显示器的校正调整•显示器校正中应注意的要点•一些调校系统并不能调校显示器的内部器件，而是靠调校计算机内显示卡内的LookUpTable（简称LUT）来实现对显示器的调节的。•一般显示器的亮度与对比度没有标准，每台显示器的亮度与对比度可能有差别。通常以测量仪器为测量依据调校的结果较准确。•显示器的稳定性对显示器的校正非常重要。