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《饶老师的色:配色》(3) 精选

已有 3940 次阅读 2013-3-3 16:52 |个人分类:镜子大全|系统分类:科普集锦| 饶老师, 配色

《配色》(3)
作者: mirror (*)
日期: 03/03/2013 01:54:44

在这里简单的介绍一下电视机里的信号处理的事情。电视机可以接受很多频道。各频道尤其固有的频率,选台就是选择这个频率。但是如果按照 各个频道的实际信号去处理图像信息,势必就要准备很多频率的处理系统。这样就要浪费资源、增加电视机的成本。实际上电视机里选台的原理是:把机内频率f2与电台频率f1的差调到某个特定的频率上(一般是定在58.75MHz)。这样定当然有其道理,因为与彩色无关,这里不细说。通过这样的移频技术,后边的检波、功放等电路就都可以共用了。这样的工学思考,在生物界也一定会有再现。

人们首先实现了黑白图像的转播。天然色(彩色)电视信号在原理上也不困难,用三个滤色板和三个传感器分别记录RGB三原色的信号。在这个层面上,人的锥细胞也是采用了同样的战术。有了三原色,再重现天然色就不是问题了。问题是如何实现这个信息的传送,在利用与黑白电视传播相同的资源(6MHz的带宽)的条件下?用6x3MHz的带宽就不叫本事了。事情到此,就与人色觉的传送模式沾边了,如果相信大自然(“造物主”)的本领的话。

黑白电视里只有一个明暗的亮度信号(Y)。在不同的时间(因为扫描,等于在不同的位置)有不同的信号强度Y(t)。人眼对三色RGB亮度的感应不同,通过实验,人们得到了Y=0.3R+0.59G+0.11B的关系式。然后颜色的信息用差R-Y和B-Y来表示。G-Y可以不用送,因为可以用G-Y=-0.3/0.59(R-Y)-0.11/0.59(B-Y)的关系算出绿色的色差信息。由于人眼对颜色的微小空间变化不敏感,所以颜色的差分信号用0.5MHz的带宽就可以处理好。这个体系与NTSC黑白制式是兼容的。因为只要把R=G=B=1V,则Y=1V,颜色差信号为0V。这样彩电可以接收、显示过去黑白电视的信号,反过来,过去黑白电视也可以接收、显示彩色电视的信号,不过没有颜色。

Y信号的传送可以按黑白的亮度的办法处理。这个亮度信号伴随着扫描位置信号做强弱变化。虽然用了差信号压缩了颜色的信号量,但是如何传送依然是个问题。这个问题可以通过移频技术解决。因为TV信号中扫描频率及其高频谐波是主要成分,只要错开这个频率(15.75kHz x n),就可以加进颜色的信号。这个频率被选在了扫描频率 15.75kHz x 227.5倍处,换成频率就是3.58MHz。

利用传送信号的相位差,一个运载波上可载多重信号。让R-Y和B-Y的相位错开90度后相加,然后加在运载波上,与Y信号的同时送出。用示波器观察彩色电视信号,会发现在原有Y辉度的信号线上,会出现227.5倍高频的调制信号。这个信号是表示颜色R-Y和B-Y的信息。通过电视机里电路对TV信号(位置及其对应的亮度和色彩)的分离、检波和复原等处理,电视机里的三条电子束按各自颜色和亮度的信息打在自己颜色的荧光点上,扫描呈现出彩色图案。

光说彩电了,有些跑调。毕竟《配色》要说的不是彩电,而是人的色觉。三原色一般都知道,对应三原色的传感器在解剖学和分子生物学上都发现了,色觉的第一层无疑是三原色的模式。但是如何把信号输出给大脑、在大脑里又是如何被处理的?从彩电的模式上看,为了节省资源,就必须要对4种信号进行处理。这模式是Hering提出的反对色模式


他认为:视网膜里有红绿色觉、青黄色觉和明暗视觉传感器。这个说法与六十年后制定的NTSC彩电的传递方法相对应。这个层次被认为是在的水平细胞(horizontal cells)和无突起细胞(amacrine cells)那里完成的,就是饶老师文中所说的“不直接传递信息、而参与修饰加工(信息)”的那个部分。

明亮度是各色参与的亮度信号,R(红)和B(蓝)形成新的R’与G形成一类信号R/G。对应着水平细胞的兴奋或抑制,红光进来显红R,红光消弱后显绿G。R和G形成颜色Y(黄),Y与B形成一类信号Y/B。 对应着水平细胞的兴奋或抑制,黄光进来显Y,黄光消弱后显蓝B。这个模型能够较好地是说明人对的彩色认识以及各类颜色错觉的心理现象。

镜某不知道NTSC彩电的设计者们是否知道Hering的彩色认识模型模型。也许与Hering提出的彩色认识模型无关,电子工程师们从信息处理的思路上达到了Hering模型的结论。这是一种偶然?还是有什么必然性在里面?作为“强盗逻辑”的abduction当然给不出一个像样子的说法来。

如此看来,脑科学、感知科学与信息处理、电子学等学科之间的关系会越来越密切,从电子电路的模型寻找对应着的解剖学、生理学现象的时代也许就会到来了。在此之前,几十年来,只有物理学是按照数理模型找基本粒子的事例。

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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。



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