随着高端电视显示设备的不断推新,继提高电视图像清晰度之后,对扩展HDTV系统色域的需求日益凸显,并成为急待研究、开发的领域。为此,本文在国内最早开展了宽色域HDTV系统色度学基础和实验研究工作,所取得的成果为电视系统色域理论研究和仿真实验打下了基础,并建立了初步的实验研究环境,在电视领域,属适当超前的应用性基础研究。工作集中在两方面。一是探求在现行常规色域HDTV系统中,如何兼容传输宽色域视频信号。另一方面是宽色域视频信号如何显示于色域较窄的电视显示器。为开展这两方面工作,论文在测试数据和构建实验平台上,也用了很多精力。短期内将现行常规色域电视系统升级为宽色域系统并不现实,而立足于与现行系统兼容传输宽色域HDTV信号更利于新旧系统的平稳过度。本文深入分析了ITU-R BT.1361和IEC61966-2-4两个现有宽色域视频国际标准的核心技术,通过遍历ITU-R BT.1361允许的基色信号值域范围,提出了一组宽色域系统新三基色。按IEC 61966-2-4许用量化级范围,通过线性延拓,计算了与现行ITU-R BT.709常规色域HDTV传输系统能兼容传输的扩展色域HDTV信号范围。根据相加混色原理,本文建立了常规色域的三维数学模型,在三维色度系统与Pointer物体真实表面色色域作了色度学比较。结果表明,常规色域传输系统之所以不能传输或重显全部Pointer色域,并不单纯因为色域范围小,两个色域涵盖的颜色范围有差别也是重要原因。这对需要从三维和颜色覆盖范围方面全面研究色域覆盖问题具有借鉴意义。本文提出了三种可供选用的兼容传输扩展色域HDTV系统方案。其一导出了基于Pointer色域的优化色差系。该兼容系统拓宽了视频传输信号的色域范围,同时具有色差信号对的压缩系数小而接近,利于抵御传输干扰,重显色差小的优势。第二提出了数字编码中的非线性量化方案。该方案实现了xvYCC宽色域信号的兼容传输,是对IEC61966-2-4标准架构中算法的开放部分之补充。第三个方案是基于ITU-R BT.1361导出的与其可实现的最广色域理论值相对应的三基色,构建了新三基色系统。该系统在与常规色域HDTV系统兼容传输的条件下,色域覆盖率提高到60.65%。这对激光投影显示方式和构建未来型广色域HDTV系统,提供了具有理论依据的实现方案。课题的第二方面工作实现了直接截切、SLIN及GCUSP三种宽窄色域之间的色域映射算法研究,包括线性转换矩阵修正、显示设备特征化、色域边界确定等核心算法。所作理论分析和实验对比表明, GCUSP映射算法采用非线性明度压缩策略,可较好地实现Pointer色域向常规色域的压缩映射,取得视觉上可感受到的重显图像改善效果,可作为宽色域压缩映射的首选算法。本文这方面研究工作成果直接的现实意义在于,电视中心按ITU-R BT.1361(我国GY/T 155-2000扩展色域部分参照此国际标准制定)标准,以Pointer色域为目标色域播出的宽色域图像,经过适当的色域映射处理,可以在现有色域较窄的电视显示器上,重显视觉感受更好的彩色图像。