在光的照射下,人們通過眼睛感覺到自然界五彩繽紛的景色。研究人眼的視覺特性和人眼的彩色感覺規律的科學理論叫色度學。彩色電視就是根據色度學理論,以一定的信號形式傳送彩色活動景象的技術。在學習彩色電視原理之前,本章先介紹一些有關光和色度學基礎知識。
第一節 光的特性
光是一種以電磁波輻射形式存在的物質。電磁波的頻譜範圍很廣,按波長的長短排列,它包括無線電波、紅外線、可見光波、紫外線、宇宙射線等。其中波長在380~780納米,範圍內的電磁波人眼能夠直接看到,稱為可見光,也簡稱為光,它僅占整個電磁波波譜中很窄的一段。
在可見光的範圍內,不同波長的光引起人眼的彩色感覺不一樣。隨著波長的縮短,呈現的顏色依次為:紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。隻含有單一波長成分的光稱為單色光,包含有兩種或兩種以上波長成分的光稱為複合光。複合光給人眼的感覺為某種混合色,例如波長為380~780範圍內的所有電磁波的複合光給人眼的感覺為白色,太陽光就是這種複合光。
在日常生活中經常會遇到這種情況,即當一束太陽光透過玻璃棱鏡折射到白紙上時,在白紙上看到的不再是白色光,而是一組從紅到紫連續分布的彩色光帶。這種現象產生的原因是:光波從一種媒質進入另一種媒質時,會產生改變傳播方向的折射,光波的波長越短,折射的角度越大。
觀察上述的彩色光帶會發現,在整個可見光的色譜範圍內,各種顏色之間不是突變。
第二節 物體的顏色和標準光源
一、物體的顏色
在日常生活中,人們往往把顏色看成是物體所固有的,似乎這個物體本來就具有這種顏色。實際上,我們所看到的物體的顏色,除了與物體本身的物理特性有關之外,還和照射它的光源有密切關係。
物體有本身發光的和不發光的。本身發光的物體叫發光體,例如太陽、電燈、電視熒光屏等,它們都發出呈現某種特定顏色的光。發光體呈現的顏色,就是它們所發出的光的顏色。對於那些本身不發光的物體,它們隻有在外界光源照射下,有選擇地吸收、反射或透射所照射來的光中的一部分顏色,才使自己呈現某種顏色。這種吸收、反射或透射部分顏色是由物體本身的物理特性所決定的。例如,一塊藍布在日光照射下呈藍色,是因為布中的藍顏料反射所照射的光中的藍色光而吸收了其它顏色的光造成的;天空中的月亮是因為全部反射太陽光才呈現出白色;黑色的墨汁因為吸收了全部照射光而呈現黑色;紅色的玻璃因為反射和透射紅色光而吸收了照射光中其餘顏色的光而呈紅色。
既然物體呈現的顏色是反射(或透射)照射光中的部分顏色光而形成的,那麼物體的顏色一定與照射光的光源有關。例如,在純綠色光源下觀看紅布,紅布不再呈紅色,而呈現黑色,這是因為它吸收了全部綠色光而沒有反射任何顏色的光造成的。因此在不時顏色的光源的照射下,物體顏色的差別會很大。
二、標準光源
通常,我們所熟悉的各種物體的顏色,都是它們在陽光下呈現的顏色。當用其它光源照射時,即使也是白色光源(例如白熾燈、熒光燈等),但由於它們的光譜成分不一樣,物體的顏色也會產生偏差。因此對照射光源要有統一的標準。
用各種光源的光譜特性進行光源比較是很麻煩而又不直觀的,為了比較和區分各種光源的光譜和顏色,采用絕對黑體(又稱全輻射體)的輻射溫度作為標準。所謂絕對黑體是指既不反射也不透光,完全接收了入射光的物體。當它被加熱時能輻射出連續光譜的光,麵且光譜能量分布僅與它的溫度有關。因此,一定溫度的絕對黑體呈現某種顏色。反之,這種顏色也可以用絕對黑體的相應溫度來表示,這一溫度稱為該顏色的色溫。我們光源的顏色與絕對黑體呈現的顏色進行比較,察看何種溫度下的絕對黑體的顏色與光涵顏色特性完全一樣,就以絕對黑體此時溫度(即色溫,用絕對溫度表示)來表征該光源,稱為該光源的色溫。例如,普通的鎢絲燈泡,當它的燈絲溫度為2800時所發出的光與絕對黑體在2854溫度時發出的光完全一樣,我們就稱燈絲溫度為2800時的鎢絲燈淬的色溫為2854。
彩色電視能否真實地重現彩色圖像,與光源有直接關係。在彩色電視機中,以白源作為計算色度的一種標準。國際上規定了五種標準白光,它們雖者是白光,但其光譜能量分布卻不一樣。
五種光源是用來作為標準的白光光源,並非是用於照明的光源。彩色電視中采用色輯為3200的鹵素燈作為照射光源。