色度学基础演示幻灯片.ppt
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1、FundamentalJian WangSEIE-TJU2Index1.Human Vision System2.CIE Chromaticity Diagrams 3.Color Space3EYE AND COLOR人眼成像过程视觉视觉 “视视”“觉觉”4EYE AND COLOR electromagnetic spectrum400nm700nm5EYE AND COLORSimplified representation of the human eye6EYE AND COLORcones and rods7EYE AND COLORCones(锥状细胞)are concentra
2、ted around the fovea(中心凹)and are very sensitive to color with high spatial resolutionRods(杆状细胞)are more spread out and are sensitive to low levels of illumination with low spatial resolution.人眼可以轻松区分上千种颜色,但在固定的光照条件下,只能区分约几十个灰度级。8EYE AND COLORApproximately 65%of these cones are sensitive to red light
3、,33%to green light and 2%to blue lightAbsorption curves for the different cones have been determined experimentally9Receptoral Color InformationThe colors that we perceive in our environment are divided into two classes:chromatic(彩色)and achromatic(灰度).The chromatic colors can be characterized by thr
4、ee components:hue,saturation,and luminance Hue describes the type of chromaticity a color has and is indicated generally with words such as red,yellow,and blue.Saturation describes the purity of a color,or the measure of the degree to which a pure color is diluted by white light.As saturation decrea
5、ses,colors appear more faded.Luminance indicates the strength of light sensitivity as it is connected to each color sensitivity.The greater the strength of the lighting,the lighter the color appears.10Receptoral Color InformationHue Saturation ValueHIS11 Trichromatic Theory additive color mixture(Re
6、d,green,blue)and subtractive color mixture(cyan,magenta,yellow)12MetamerismMetamerism(同色异谱)implies that two objects that appear to have exactly the same color may have very different colors under differing lighting conditions.The wavelengths of the primary colors C1,C2,and C3 are standardized intern
7、ationally.They are the spectral colors with the wavelengths 700nm(red),546nm(green),and 435 nm(blue).同色异谱现象简单来说就是颜色相同,而光谱组成不同。一种颜色同色异谱现象简单来说就是颜色相同,而光谱组成不同。一种颜色的再现与观察颜色的光源特性有一定的关系,某两种物质在一种光的再现与观察颜色的光源特性有一定的关系,某两种物质在一种光源下呈现相同的颜色,但在另一种光源下,却呈现不同的颜色,这源下呈现相同的颜色,但在另一种光源下,却呈现不同的颜色,这种现象就叫同色异谱现象。种现象就叫同色异谱现象。1
8、3Metamerism同色异谱现象简单来说就是颜色相同,而光谱组成不同。一种颜色的再现与观察颜色的光源特性有一定的关系,某两种物质在一种光源下呈现相同的颜色,但在另一种光源下,却呈现不同的颜色,这种现象就叫同色异谱现象。现象1:现实生活中,在商场、超市购物时,在荧光灯下颜色一致的袜子或手套,买回家后在白炽灯下颜色却不一样了。基于同色异谱油墨的印刷技术的货币防伪:在可见光波段,两种油墨视觉效果一致,而在紫外光照射下,两种油墨颜色不同,并且光谱特征也不一样,这样可以达到双重防伪的功效。14 Standard Color SystemGrassmanns First Law of color mix
9、ture:The quantities of primary colors R,G,B in the mixed color M are indicated by R,G,and B.The quantities of primary colors can be assumed to be negative in the color blendingGrassmanns First Law of color mixture:(continuous color stimulus form).15 Standard Color SystemThe color stimulus standardiz
10、ed with S()produce the spectral tristimulus values16Color Matching Experiment实验中有一个圆圈,分成两个部分,下半部是眼睛看到实物的颜色,上侧的半圆是RGB三原色的混色比例,适度调整可见到与下半圆相同的颜色,这就是RGB值。由于人类知觉感受的所有颜色,隐含的RGB值有负数,因此,若采用加法混色的方式,上半圆的颜色无法与下半圆的颜色相同。传统的电视的色彩空间,系依据阴极射线管的发光特性,不能显示RGB负值,计算机产品系的sRGB也相同17CIE Chromaticity Diagramsn由由 R、G、B 三点连成的三点
11、连成的三角形称三角形称彩色三角形彩色三角形,其重心其重心 E 即为等能白光即为等能白光 E白白 的位置的位置.n在彩色三角形内在彩色三角形内 rg1,r,g,b 均为正值均为正值,由三基色相加混由三基色相加混合配出的各种彩色均在三角合配出的各种彩色均在三角形内形内.(CRT)nRGB 计色制的缺点计色制的缺点1.在色度图上不能直接表示出亮度在色度图上不能直接表示出亮度,不方便计算某色光的亮度不方便计算某色光的亮度.2.混色曲线混色曲线 r、g、b中有负值存在中有负值存在,计算和实际测量容易出差计算和实际测量容易出差.3.谱色轨迹不全在坐标的第一象限内谱色轨迹不全在坐标的第一象限内,作图不方便作
12、图不方便.18CIE Chromaticity Diagrams nCIE 1931 色彩空间用色彩空间用X、Y和和Z来表示颜色来表示颜色的三色刺激值的三色刺激值.在在 CIE XYZ 色彩空间中色彩空间中,三色三色刺激值并不是指人类眼睛对短、中和长波的刺激值并不是指人类眼睛对短、中和长波的反应反应,而是一组称为而是一组称为 X、Y 和和 Z 的值的值,约略对约略对应于红色、绿色和蓝色应于红色、绿色和蓝色(X、Y 和和 Z 值并不是值并不是真的看起来是红、绿和蓝色真的看起来是红、绿和蓝色,而是从红色、绿而是从红色、绿色和蓝色导出来的参数色和蓝色导出来的参数),并使用并使用 CIE 1931 X
13、YZ 颜色匹配函数来计算颜色匹配函数来计算.n在在 XYZ制中制中,配色方程为配色方程为 F=XX+YY+ZZ.三基色单位三基色单位 X、Y、Z 满足的三个条件满足的三个条件:1.用它们配出实际彩色时用它们配出实际彩色时,三个色系数三个色系数 X、Y、Z 均为正值均为正值.2.为了便于计算为了便于计算,使合成彩色光的亮度仅由使合成彩色光的亮度仅由 YY 确定确定.3.当当 X=Y=Z 时时,仍代表等能白光仍代表等能白光 E白白.19CIE Chromaticity Diagramsnx分量近似红色分量分量近似红色分量,y分量近似分量近似绿色分量绿色分量nx=y=z,能量相等位置为白光能量相等位
14、置为白光n所有的单色光都位于蛇形图上所有的单色光都位于蛇形图上,全饱和。离边界越远、越接近等全饱和。离边界越远、越接近等能量位置的点能量位置的点,饱和度越接近饱和度越接近0n色度图中用任意两点的直线段定色度图中用任意两点的直线段定义所有不同颜色的变化义所有不同颜色的变化,这些颜这些颜色可以由这两点的颜色相加得到色可以由这两点的颜色相加得到.n三点连接的三角形内的任何颜色三点连接的三角形内的任何颜色都可以由三点颜色的不同混合产都可以由三点颜色的不同混合产生生.nRGB系统使用的物理三基色及通系统使用的物理三基色及通过相加混色合成的颜色在蛇形图过相加混色合成的颜色在蛇形图内部内部20CIE Chr
15、omaticity Diagrams21CIE Chromaticity DiagramsCIE 1931色域色域(gamut)图图,23个色域个色域等色调波长线和等饱和度线等色调波长线和等饱和度线22CIE Chromaticity DiagramsColor gamut(色阶)23Color SpaceColor spaces indicate color coordinate systems in which the image values of a color image are represented.The difference between two image values
16、in a color space is called color distance.Physics and Technics-based Color Spaces 1.RGB,CMY(K),XYZ2.YUV/YCbCr/YIQ,CIELAB/CIELUVPerception-based Color Spaces:1.HSI/HSV/HSL/HSBUniform Color Spaces:1.XYZ,CIELAB/CIELUV24Color Space25RGB Color SpaceThe most commonly employed color space in computer techn
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