人眼的视觉特性ppt课件.ppt

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1、自 我 介 绍,姓名：专业：信号与信息处理研究方向：无线通信领域中的相关问题,授课教师联系方式,第一章 绪论,1.1 课程简介1.2 我国电视工业发展概述1.3 数字电视技术的发展趋势1.4 光和颜色的本质1.5 人眼的视觉特性,课程内容课程目的课程时间安排及参考资料课程考核方式,1.1 课程简介,课程内容,黑白电视彩色电视液晶电视数字电视,课程目的,使大家了解电视信号处理、传输的基本理论；使大家了解电视机系统；使大家掌握视频信号处理的基本方法。,课程时间安排及参考资料,本课程共55学时，上课时间： 周四上午3、4节，1-16周 周五上午3、4节，1-12周参考资料：李林和主编，电视机原理与技

2、术，西安电子科技大学出版社，2003版胡振亚，樊西汉主编，电视机原理与技术，河南大学出版社，2001版,课程考核方式,平时考核与期末考试相结合。平时考核: 占30%。期末考试: 闭卷笔答，成绩占70%。,1.2 我国电视工业发展概述,1965年，我国第一台黑白电视机北京牌14英寸黑白电视在天津712厂诞生。1970年12月26日，我国第一台彩色电视机在同一地点诞生，从此拉开了中国彩电生产的序幕。1978年，国家批准引进第一条彩电生产线，定点在原上海电视机厂即现在的上广电集团，该生产线于1982年10月竣工投产。不久，国内第一个彩管厂咸阳彩虹厂成立。在此期间我国彩电业迅速升温，并很快形成规模，全

3、国引进大大小小彩电生产线100条，并涌现出熊猫、金星、牡丹、飞跃等一大批国产品牌。,1.2 我国电视工业发展概述,1.2 我国电视工业发展概述,1985年，中国电视机产量已达1663万台，超过了美国，仅次于日本，成为世界第二的电视机生产大国。但由于我国电视机市场受结构、价格、消费能力等条件的限制，电视机普及率还很低，城乡每百户拥有电视机量只有17.2台和0.8台。1987年，我国电视机产量已达到1934万台，超过了日本，成为世界最大的电视机生产国。1985年 - 1993年，中国彩电市场实现了大规模从黑白电视替换到彩色电视的升级换代。,1.2 我国电视工业发展概述,1.2 我国电视工业发展概述

4、,1993年，TCL在上半年就开始推出“TCL王牌”大屏幕彩电，29英寸彩电的市场价格在6000元左右。1996年3月，长虹向全国发布了第一次大规模降价的宣言 彩色电视机降低价格8%至18%，两个月后，康佳随后跟进，打响了彩电工业历史上规模空前的价格战。当年4月，长虹的销售额跃居市场第一，国产品牌通过价格将国外品牌的大量市场份额夺在了手中。这场价格战后来也导致整个中国彩电业的大洗牌，几十家彩电生产厂商从此退出。,1.2 我国电视工业发展概述,1999年，消费级等离子彩电出现在国内商场。当时，40英寸等离子彩电的价格为十几万元。2001年，中国彩电业大面积亏损，康佳、厦华、高路华亏损，长虹每股利

5、只有1分钱，这种局面直到2002年才通过技术提升得以扭转。2002年，长虹宣布研制成功了中国首台屏幕最大的液晶电视。其屏幕尺寸大大突破22英寸的传统业界极限，屏幕尺寸达到了30英寸，当时被誉为“中国第一屏”。2002年，TCL发动等离子彩电“普及风暴”，开启了等离子电视走向消费者家庭的大门。海信随即跟进。,1.2 我国电视工业发展概述,2003年4月，长虹掀起背投彩电普及计划，背投电视最高降幅达40%。2004年，美国开始对中国彩电实施反倾销，导致中国彩电无法进入美国市场。在这一年，中国彩电总销量是3500万台，其中平板彩电销量不过区区40万台，占整个彩电产品的1.14%。2004年10月开始

6、，平板电视在国内几个大城市市场的销售额首次超过了传统CRT(模拟)彩电。2005年上半年，我国平板彩电的销售量达到72.5万台，同比增长260%；城市家庭液晶电视拥有率达到了3.56%，等离子电视拥有率达到了2.81%。,1.2 我国电视工业发展概述,近年来，我国大力推行由电视模拟信号向数字信号的转换，计划于2015年前在全国范围关闭模拟信号。其中，2003年- 2004年已有北京、上海、青岛、江苏、杭州、佛山、深圳、广州、大连等地开通了数字有线电视播出。2005年，又有福州、厦门等地开通了数字电视的播放。,1.3 数字电视技术的发展趋势,1.3 数字电视技术的发展趋势,传统模拟电视的缺陷 模

7、拟电视图像清晰度差，存在亮度干扰，大面积闪烁的现象；抗干扰能力差，不能实现远距离传输；会产生彩色失真，出现“鬼影”现象；模拟电视稳定度及可靠性差，不便于集成及不易实现自动控制。,1.3 数字电视技术的发展趋势,什么是数字电视？,什么是数字化电视？ ,数字电视是指电视节目源的采集、制作、编辑、播出、传输、接收的全过程都采用数字编码与数字传输技术。,在传统的模拟彩色电视的内部加入了数字信号处理电路，但接收的仍然是模拟电视信号，仍然属于模拟电视的范畴。,1.3 数字电视技术的发展趋势,当前我国的现状 电视节目从采集到接收的全过程，大部分实现了数字化，但某些环节仍然采用模拟技术。,1.4 光和颜色的本

8、质,1.4 光和颜色的本质,光的本质是什么？ 由光学知识可知: 光是以电磁波形式存在的微粒子流，是一种能携带能量的特殊物质。 电磁波的波谱很广，包括无线电波、红外光波、 可见光波、紫外光波、X光线、宇宙射线等。其中，人眼能看到的(即能引起人眼视觉的)那一部分光谱叫做可见光。 可见光的波长范围为380nm780nm， 如图1.1所示。,1.4 光和颜色的本质,图1.1 可见光在电磁波波谱中的位置,1.4 光和颜色的本质,颜色的本质是什么？ 由实验得知: 颜色是不同波长的光波通过人眼视觉产生的印象。 例如，用700nm波长的光作用于人眼，人的感觉印象是红色光；用546.1nm波长的光作用于人眼，人

9、的感觉印象是绿色光；而用435.8nm波长的光作用于人眼，人的感觉印象则是蓝色光。 ,1.4 光和颜色的本质,光有单色光和复合光之分。单一波长的光叫单色光; 由几种波长混合成的光叫复合光。一定成分的复合光有一种确定的颜色与之对应, 但一种颜色光的感觉并不对应一种光谱组合, 有可能是由多种单色光的复合光谱组合引起的，这种现象称为“同色异谱”现象。 例如，546nm波长的绿光与700nm波长的红光按一定比例混合后作用于人眼，可得到波长为580nm的黄光感觉。此时，人眼已分不清是单色黄光还是红、绿两色的混合光。有人说，太阳光只是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的七色光组合。其实这种说法是不妥当的，因为太阳

10、光是多种单色光的组合，应该不止七色。,1.4 光和颜色的本质,通常，把每一种单色光呈现的色调称为谱色，而复合光呈现的混合色称为非谱色。 色是人眼对不同光谱分布的主观反映，物体呈现的颜色不仅取决于物体本身反射或透射某种光谱的属性，同时也取决于光源的特性。采用白光源时，物体如何呈现不同的颜色呢？ 当白色光照射不发光、不透明的物体时，一部分光波被吸收，一部分光波被反射或透射，由于反射光或透射光的光谱与入射光不同，因此物体呈现出一定的颜色。,1.4 光和颜色的本质,光源有哪几种呢？（光源是获得电视图像的先决条件） 光源有两种。一种是物体自身发光的。例如太阳，通电后的电光，点燃后的蜡烛等。另一种是自身不

11、发光，在发光光源的照射下，由于反射或透射而成为光源。例如，能反射光的平面镜，能透射光的蓝玻璃等。,色光源有哪些呢？ 色光源有两种。一种是不发光的物质，它在一定功率波谱的照射下，因反射一定的光谱成分并吸收其余部分而呈现相应的色彩。例如，太阳光照射在树上，树叶反射了绿色光波并吸收其它光谱成分，因而树叶呈现绿色。 另一种是本身发光的色源，它的辐射光谱引起人眼产生一定彩色的感觉。,1.4 光和颜色的本质,1.4 光和颜色的本质,光源的选择问题 由于照射光源不同，同一物体会使人眼感受到不同颜色，即物体所呈现的颜色与光源有关。这是因为各种光源所含的光谱不同，随波长不同有不同的辐射能量，因此在不同光源照射下

12、，同一物体会引起人产生不同的彩色感。 例如，白色光照射绿色物体呈现绿色，而红光照射绿色物体则呈现暗黑色。,1.4 光和颜色的本质,标准光源 在电视技术中，采用白光源还是色光源呢？回答是选用白光源。这是因为人眼对太阳光的感觉是白色，并且太阳光含有各种光谱。 然而，即使同为白光源，这些白光源也会呈现不同的颜色。 为了统一测量标准，国际上规定了A、B、C、D、 E五种标准光源，它们有各自不同的光谱特性。这5种标准白光的光谱能量分布如图1.2所示。,1.4 光和颜色的本质,图1.2 各种标准光源所发出光的光谱能量分布,1.4 光和颜色的本质,A光源：相当于钨丝灯在温度为2800K时发出的光，其波谱能量

13、主要集中在红光区域，因此A光源发黄红色的光。 B光源：接近于正午直射的阳光。C光源：相当于白天的自然光，其波谱能量在450nm左右波长处最大，是带些蓝色的白光。D光源：相当于白天直射阳光和散射光混合的光。它可以由彩色显像管所采用的红、绿、蓝三色荧光粉发出的光按适当比例混合得到。 E光源：是一种理想的等能量光源。 即是说该光源的光谱能量分布是不随波长变化而变化的。这种光源在自然界中是不存在的， 仅是科研中的理论光源。,1.5 人眼的视觉特征,1.5 人眼的视觉特征,为什么要研究人眼的视觉特性？ 电视机重现的图像是供人观看的，是通过人眼感受的，因此，电视系统的设计必须考虑到人眼的特点和实际需求。,

14、人眼的视觉特性是电视技术发展的重要依据。,1.5 人眼的视觉特征,人眼的亮度视觉 人眼最重要的视觉功能是对客观景物的亮度感觉。亮度就是人眼对光的明暗程度的感觉。同一波长的光，当其强度不同时，给人的亮度感觉是不同的；同样，相同强度而波长不同的光，给人的亮度感觉也是不同的。 实验证明，人眼对不同波长的光的灵敏度是不同的。人眼的这种视觉特征称为人眼的视敏特性，常用视觉灵敏度曲线(视敏度曲线)来描述。,1.5 人眼的视觉特征,图1.3 人眼的视觉灵敏度曲线,图1.3所示的是国际通用的视敏度曲线，也叫相对视敏曲线，该曲线是通过对大量视力正常者的实验统计得到的。,1.5 人眼的视觉特征,由图可知，人眼对不

15、同颜色光的亮度感觉是不一样的，人眼最敏感的光波长为555nm，呈草绿色。在555nm处两侧，随着波长的增加或者减小，亮度感觉会逐渐降低。 并且，在可见光谱（380nm780nm）之外，即使辐射能量再强，人眼也没有感觉（超出了可见光的频谱范围）。,1.5 人眼的视觉特征,人眼的色度感觉 实验得知，人眼视网膜上有三种色敏细胞，分别对红、绿、蓝光特别敏感。而且，当它们受到某种光源辐射能量刺激时，根据对三种细胞刺激量比例关系的不同，人会产生不同的色感。 例如，当一束黄色光射入人眼时，只对红敏细胞和绿敏细胞产生刺激，引起人的黄色视觉; 当一束紫光射入人眼时，对红敏细胞和蓝敏细胞产生刺激，引起人的紫色视觉

16、。,1.5 人眼的视觉特征,不同颜色的光对三种细胞的刺激量是不同的，因此产生的彩色视觉也是各异，从而我们人眼能分辨出五光十色的颜色。 在彩色电视技术中正是利用了这一原理，在视觉图像的重现过程中，不是重现原来景物辐射光的光谱分布，而是利用三种相似于红、绿、蓝色敏细胞的特性曲线的三种光源进行配色，使其在色感上达到相同的彩色感觉。这就是三基色原理。利用三基色原理，可以大大的简化彩色电视信号的传送与重现过程。,1.5 人眼的视觉特征,人眼的分辨力 当人用眼观看黑白图像中的两个点时，在规定的光照下，人边看边后退，当图像中两点将要混成一个点但还未混成一点时，人眼和图像中两点之间的夹角称为人眼分辨角，用表示

17、，正常人的为12。则人眼的分辨力可定义为分辨角的倒数，用M来表示。分辨角越小，人眼的分辨力M就越大。 人眼对黑白图像细节的分辨能力，称为黑白图像分辨力；人眼对彩色图像细节的分辨能力，称为彩色图像分辨力。,人眼对黑白图像和彩色图像的分辨力是否一样？,1.5 人眼的视觉特征,大量的实验表明，人眼对图像色彩细节的分辨力远低于对图像黑白细节的分辨力。而且，人眼对不同颜色的分辨力也是各不相同。 例如，相隔一定距离观看黑白相间的等宽条形，恰能分辨黑白差别；如果用红、绿相间的同等宽度的条形替换它们，此时，人眼看到的仅是一片黄色， 分辨不出红、绿之间的差别。,1.5 人眼的视觉特征,1.5 人眼的视觉特征,彩

18、色电视系统中的彩色显像管正是利用了人眼的这种空间混色效应。 另外，传送彩色图像时，只传送黑白图像细节，而无需传送彩色图像的细节。这样，可减小色度信号的频带宽度。,1.5 人眼的视觉特征,人眼的视觉惰性 用一个简易的实验可证明人眼有视觉惰性。 在黑暗中，用点燃的一支香在空中快速划圈，所看到的不是一个移动的光点，而是一个光圈。 这是因为虽然某点上的点光源已经移走了，但人眼还会觉得它存在，这就是人眼对亮度感觉的惰性。 图1.4所示的实验进一步分析了人眼的视觉惰性。当图1.4(a)所示的光脉冲(可用电筒作发射光源)作用于人眼时，眼睛所感觉到的主观亮度如图1.4(b)所示。,1.5 人眼的视觉特征,图1.4 人眼的视觉惰性,作用于人眼的光脉冲 （可用电筒作发射光源）,(a)所示的光脉冲作用于人眼时，眼睛所感觉到的主观亮度,1.5 人眼的视觉特征,由图可见，人眼的亮度感觉滞后于实际光脉冲信号。当光脉冲消失之后，亮度感觉需要一段时间才能完全消失，这种现象就是人眼的视觉惰性。通常把图中t2t3时间间隔称为视觉暂留时间，也称为人眼留影时间，正常人眼的暂留时间为0.1s左右。 人眼的视觉惰性表示人眼的时间分辨能力是有限的，该特性在电视、电影等技术中都得到了充分的应用。,