人眼的视觉特性说课讲解.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,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,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，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,380nm,780nm,，,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，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。,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。,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，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,t,2,t,3,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。,