色度学与彩色电视之电视中彩色的分解与重现

色度学与彩色电视之电视中彩色的分解与重现

2.3.1 彩色电视系统的组成原理

根据色度学的知识，无论是直射、反射、透射的彩色光，其颜色都取决于它的功率波谱P（λ），而可见光的波长范围是在380nm至780nm之间。假如彩色电视能在接收端恢复发送端原景物各点辐射光的光谱分布 P（λ），那么重现图象一定与原景物的颜色一致。为此，必须将可见光的波长范围划分为几百个波长区间，以每个波长区间的辐射强度都要用一个信道传送到接收端，然后在接收端将几百条信道传送来的信号合成，从而恢复出原景物辐射光的光谱分布P（λ）。很显然，靠现有技术水平，按此法实现彩色电视是行不通的。

那么实现彩色电视的正确途径是什么呢？根据人眼彩色的视觉特性，在彩色重现过程中，在接收端可以不需要恢复原景物辐射光的光谱分布 ，只需恢复原景物相同的颜色感觉。三基色原理指出，几乎自然界大多数的彩色都能由三种相互独立的基色相混而成。另一方面，人们利用分色镜能将任一彩色分解成三种基色光，人们利用彩色光既能分解又能混合的原理，加上早已成熟的黑白电视技术，成功地创建了彩色电视。其系统组成如图2.3-1所示。

在发送端用彩色摄象机来产生彩色电视信号，首先景物各点辐射的彩色光F0（图中F即F0）经过镜头和分色镜分解成红、绿、蓝三种基色光R0、G0和B0，这三种基色光分别投射到三支摄象管的靶面上，每支摄象管的作用与黑白摄象管一样，从而产生三个对应的基色信号E R0、E G0和E G0，这三个信号分别经过各自的信道同时传送到接收端。

在接收端是用显象管或者投影管来重现彩色图象的。接收端将收到的E R0、E G0和E G0分别去调制（或控制）显象管或投影管的三条电子束，产生红、绿、蓝三种基色光Rd、Gd和Bd，它们会聚于一点合成重现彩色光Fd，如果整个电视系统设计得当，保证得到下列关系：

于是，图象重现彩色Fd与原景物彩色F0的色度完全一致，它们给人眼的彩色感觉将完全相同，尽管Fd和F0的光谱分布大不一样。

与黑白电视类似，在收发两端采用同步扫描的方式，就能得到整幅活动的彩色电视图象。此时，同步扫描要求更严格一些，它根源一支摄象管的显象管（或投影管）的三条电子束都要保证同上扫描。

在实际的彩色电视系统中，摄象机产生的三基色信号E R0、E G0和E G0并非用三个信道独立地传送到接收端，而是将三路信号编码成一路信号，用一个信道传送到接收端。

2.3.2 彩色图象的分解

利用分色镜系统可将彩色图象分解成三种基色图象。分色系统是由双向分色镜（Di-chroic Mirror）D1、D2和反向镜E1、E2组成，如图2.3-1所示。双向分色镜表面附有透明的多层重迭的非金属材料薄膜，因光的干涉作用，它具有选色特性。适当地选择薄膜的厚度和折射率，可使一部分光反向，其余的光则全部透过，D1和D2的透过率如图2.3-2所示。由图可见，D1和D2分别只反射红光和蓝光，而其他光则全部透过。

在图2.3-1中，当景物的彩色光F0经镜头到达D1后，D1反射红光而其他全部透过。被反射的红光，经E1全反射以到达红光的摄象管。D1的透射光到达D2，D2反射蓝光而其余光全部透过。被反射的蓝光经E2到达蓝光的摄象管。D2虽然能够透过红光和绿光，但是由于D1和D2的联合作用，只有绿光才能达到绿光的摄象管靶面。

由此可见，分色镜可将景物的彩色光分解成红、绿、蓝三种光，分别在三支摄象管靶面上成象，从而产生三种基色光的电信号。

2.3.3 彩色图象的重现

在电视中重现彩色图象的方法常见的有两种：一是利用彩色投影电视的方法；二是利用彩色显象管荧光屏直接重现。

彩色投影电视是利用简单同时混色法得到彩色图象的。它利用三只投影式显象管分别将E R0、E G0和E G0转换成红、绿、蓝三种基色光Rd、Gd、Bd，通过放映镜头，将三色光同时投射到银幕上，这样就混合成了原彩色图象，如图2.3-3所示。

彩色显角管是利用空间混色法获得彩色图象的。常见的管子有三种：荫罩管、单枪三束管、自会聚管，目前自会聚管的用量占绝对压倒多数。并且，它们都是利用三种荧光粉发也红、绿、蓝三基色光而获得彩色图象的。现以较早使用的荫罩管（见图2.3-4）为例，它主要由电子枪和荧光屏组成。它有三个电子枪，成品字形，略向中心倾科1°。荧光屏布满了大约50万组三色荧光粉点，每一组由红、绿、蓝三个荧光点组成，它们分别位于等边三角形的三个顶点。荧光屏后有一金属荫罩板，上面布满小孔，每个孔都对应着一组三色点，荧光屏与荫罩板的结构，如图2.3-5所示。三个电子枪分别受到红、绿、蓝三个基色信号激励后，发出电流密度随图象内容变化的三条电子束，它们会聚于荫罩板的小孔内，穿过小孔，并分别轰击对尖的红、蓝、蓝荧光点，产生重现色光Rd、Gd和Rd。由于三个点

距离很近，人眼的分辨力有限，人眼感受到的是Rd、Gd和Bd的合成光Fd产生的彩色感觉，只要Rd、Gd和Bd满足式（2.3-1）的关系，重现图象交和原景物的彩色感觉相一致，即实现了彩色图象的正确重现。