信息显示技术原理

1、2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理1 信息显示技术原理信息显示技术原理 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理2 色彩的属性差越大，注目（图形色彩的属性差越大，注目（图形/ /文字能否被看清楚）的文字能否被看清楚）的 可能性也越高，尤其明度差是决定视认度的最主要因素。可能性也越高，尤其明度差是决定视认度的最主要因素。 图形色与底色：不同色相而明度相似图形色与底色：不同色相而明度相似形象模糊。形象模糊。 色相一致（加白色相一致（加白/ /加灰加灰/ /加黑）而明度变化强烈加黑）而明度变化强烈形象清形象清 晰晰/ /易见度高。易见度高。 色的易见度色的易见度 2021-

2、5-22信息显示技术原理信息显示技术原理3 第二章第二章 显示参量与人的因素显示参量与人的因素 2.2.2 颜色视觉颜色视觉 一、颜色分类和特性 非彩色：白色、黑色和各种深浅不同的灰色组成 的系列。 彩色： 白黑系列以外的各种颜色。 彩色三特性：明度、色调、饱和度。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理4 第二章第二章 显示参量与人的因素显示参量与人的因素 2.2.2 颜色视觉颜色视觉 彩色光的三个基本参量彩色光的三个基本参量(彩色三要素彩色三要素)： （1）亮度）亮度光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉。光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉。 （2）色调）色调表示颜色的种类。表示颜

3、色的种类。 （3）饱和度）饱和度表示颜色的深浅程度。即彩色的表示颜色的深浅程度。即彩色的 纯度，掺入白色的程度。纯度，掺入白色的程度。 色度色度色调和饱和度又合称为色度。色度既说明彩色色调和饱和度又合称为色度。色度既说明彩色 的类别，又说明彩色的深浅程度。的类别，又说明彩色的深浅程度。 亮度取决于人眼感觉的光功率的大小。亮度取决于人眼感觉的光功率的大小。 色调取决于进入人眼的光的波长。色调取决于进入人眼的光的波长。 饱和度取决于纯色光中混入白光的程度。饱和度取决于纯色光中混入白光的程度。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理5 第二章第二章 显示参量与人的因素显示参量与人的因素

4、2.2.2 颜色视觉颜色视觉 彩色光的三个基本参量彩色光的三个基本参量(彩色三要素彩色三要素)： （1）亮度）亮度光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉。光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉。 一般来说，彩色光的光功率越大，则感觉越亮。就一般来说，彩色光的光功率越大，则感觉越亮。就 物体而言，亮度取决于该物体的反射物体而言，亮度取决于该物体的反射(或透射或透射)光功率。光功率。 若功率为定值，则该物体的反射若功率为定值，则该物体的反射(或透射或透射)系数越大，则系数越大，则 物体越明亮。例如：黄褐色物体表面在光谱的各波长范物体越明亮。例如：黄褐色物体表面在光谱的各波长范 围都比红色物反射更多的辐射，

5、对人眼产生更高的光亮围都比红色物反射更多的辐射，对人眼产生更高的光亮 度，故黄褐色物体比红色物体有更高的亮度。度，故黄褐色物体比红色物体有更高的亮度。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理6 第二章第二章 显示参量与人的因素显示参量与人的因素 2.2.2 颜色视觉颜色视觉 彩色光的三个基本参量彩色光的三个基本参量(彩色三要素彩色三要素)： （2）色调）色调表示颜色的种类。表示颜色的种类。 色调是颜色彼此区分的特性，通常说的红色、绿色、色调是颜色彼此区分的特性，通常说的红色、绿色、 蓝色等，就是色调。可见光谱按其波长不同在视觉上表蓝色等，就是色调。可见光谱按其波长不同在视觉上表 现

6、为不同的色调，因此光源的色调决定于光源的光谱成现为不同的色调，因此光源的色调决定于光源的光谱成 分。物体的色调决定于投射到物体表面的光源光谱成分分。物体的色调决定于投射到物体表面的光源光谱成分 和该物体表面反射和该物体表面反射(或投射或投射)的各波长辐射的比例对人眼的各波长辐射的比例对人眼 所产生的感觉。例如，某物体在日光下呈绿色，说明绿所产生的感觉。例如，某物体在日光下呈绿色，说明绿 光以外的光谱成分都被吸收了。光以外的光谱成分都被吸收了。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理7 第二章第二章 显示参量与人的因素显示参量与人的因素 2.2.2 颜色视觉颜色视觉 彩色光的三个基本

7、参量彩色光的三个基本参量(彩色三要素彩色三要素)： （3）饱和度）饱和度表示颜色的深浅程度。即彩色的表示颜色的深浅程度。即彩色的 纯度，掺入白色的程度。纯度，掺入白色的程度。 对于同一色调的彩色光，其饱和度越高，则颜色越深，对于同一色调的彩色光，其饱和度越高，则颜色越深， 如深红、深绿等；可见光谱中的单色光，例如激光具如深红、深绿等；可见光谱中的单色光，例如激光具 有最高的饱和度。高饱和度的彩色光冲入白光之后变有最高的饱和度。高饱和度的彩色光冲入白光之后变 成低饱和度的彩色光。成低饱和度的彩色光。 色调和饱和度又合称为色度，它既说明彩色光的颜色调和饱和度又合称为色度，它既说明彩色光的颜 色类别

8、，又说明颜色的深浅程度。色类别，又说明颜色的深浅程度。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理8 第二章第二章 显示参量与人的因素显示参量与人的因素 颜色视觉颜色视觉 HSL彩色模型 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理9 第二章第二章 显示参量与人的因素显示参量与人的因素 2.2.2 颜色视觉颜色视觉 颜色立体图颜色立体图 垂直轴表示黑白亮度的变化，顶端是白色，低端为黑垂直轴表示黑白亮度的变化，顶端是白色，低端为黑 色，中间是各种灰度的过渡。色典有水平面的圆周表示，圆色，中间是各种灰度的过渡。色典有水平面的圆周表示，圆 周上的个点代表光谱上各种不同的色调。圆周的中心

9、是中灰周上的个点代表光谱上各种不同的色调。圆周的中心是中灰 色，则明度和圆周上各种色调的明度相同。从圆周向圆心过色，则明度和圆周上各种色调的明度相同。从圆周向圆心过 渡表示颜色饱和度降低。从圆周向上下黑白方向的变化也表渡表示颜色饱和度降低。从圆周向上下黑白方向的变化也表 示颜色饱和度降低。示颜色饱和度降低。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理10 l色彩混合定义色彩混合定义 l三原色理论三原色理论 l（色光）加色法（色光）加色法 l（色料）减色法（色料）减色法 l空间混合理论空间混合理论 l色彩混和规律色彩混和规律 第二章第二章 显示参量与人的因素显示参量与人的因素 2.2.3

10、 颜色的混合颜色的混合 R GB YM C W 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理11 一、色彩混合定义一、色彩混合定义 l所谓色混合是指某一色彩中混入另一种色彩。经验表所谓色混合是指某一色彩中混入另一种色彩。经验表 明，两种不同的色彩混合，可获得第三种色彩。在颜明，两种不同的色彩混合，可获得第三种色彩。在颜 料混合中，加入的色彩愈多颜色越暗，最终变为黑色。料混合中，加入的色彩愈多颜色越暗，最终变为黑色。 反之，色光的三原色能综合产生白色光。反之，色光的三原色能综合产生白色光。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理12 二、三原色理论二、三原色理论 也称三基色，就

11、是指这三种色中的任何一色都也称三基色，就是指这三种色中的任何一色都 不能由另外两种原色混合产生，而其它色可由这三色按一定不能由另外两种原色混合产生，而其它色可由这三色按一定 的比例混合出来，色彩学上称这三个独立的色为三原色或三的比例混合出来，色彩学上称这三个独立的色为三原色或三 基色。基色。 原则：原则：a a、能够混合产生的颜色应该尽可能的多；、能够混合产生的颜色应该尽可能的多； b b、三种原色必须互相独立，即不能用其中的任何两、三种原色必须互相独立，即不能用其中的任何两 色混合得到第三者。色混合得到第三者。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理13 三基色的确定三基色的确定

12、 l牛顿色散实验：认定七色为原色；牛顿色散实验：认定七色为原色； l物理学家物理学家David Brewster认为原色只是红、黄、蓝三认为原色只是红、黄、蓝三 色；色； l1802年，生理学家年，生理学家T.Young根据人眼的视觉生理特征根据人眼的视觉生理特征 提出红、绿、紫（蓝紫）提出红、绿、紫（蓝紫） lCIE将色彩标准化，正式确认色光三原色红、绿、蓝将色彩标准化，正式确认色光三原色红、绿、蓝 （蓝紫色），色料三原色红（品红）、黄（柠檬黄）、（蓝紫色），色料三原色红（品红）、黄（柠檬黄）、 青（湖蓝）青（湖蓝） 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理14 三基色的确定三基色

13、的确定 1666年艾萨克.牛顿发现白色太阳光通过三棱镜后 被分散为连续色谱：紫色、蓝色、绿色、黄色、橘红色和红色 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理15 色光三原色：红、绿、蓝。色光三原色：红、绿、蓝。 色料三原色：品红、黄、青。色料三原色：品红、黄、青。 基本颜色基本颜色 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理16 定义：定义： 两种或两种以上的色光同时反映于人眼两种或两种以上的色光同时反映于人眼 ，视觉会产生另一种色光的效果，这种色光混合，视觉会产生另一种色光的效果，这种色光混合 产生综合色觉的现象称为色光加色法产生综合色觉的现象称为色光加色法 或称为色光或称为

14、色光 的加色混合。的加色混合。 在视网膜上的同一个部位，同时射入两种以在视网膜上的同一个部位，同时射入两种以 上的色上的色(光光)刺激，感觉出另一种颜色的现象。刺激，感觉出另一种颜色的现象。 三、 色光加色法 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理17 色光三原色色光三原色 色光三原色色光三原色红红R( 700nm )、绿、绿 546.7nm )、蓝、蓝(435.8nm) a 生理学解释眼睛的结构生理学解释眼睛的结构 b 混合其它色光的基本成分混合其它色光的基本成分 c 各自独立、不能再分解成其它色光各自独立、不能再分解成其它色光 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理

15、18 1、 加色混合现象 n等量混合等量混合 R+G=Y R+B=M G+B=C R+G+B=W R R G Y R GB YM C W 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理19 2、格拉斯曼色彩混合定律、格拉斯曼色彩混合定律 （1） 人的视觉只能分辨色彩的三种变化：明度、人的视觉只能分辨色彩的三种变化：明度、 色调、饱和度色调、饱和度色光加色法色光加色法.avi （2） 在由两个成分组成的混合色中，如果一个成在由两个成分组成的混合色中，如果一个成 分连续地变化，混合色的外貌也连续地变化。分连续地变化，混合色的外貌也连续地变化。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理

16、20 l补色律补色律：两种色光混合产生白色，叫色光互补色。两种色光混合产生白色，叫色光互补色。 R+青白青白 G+品红白品红白 B+黄白黄白 l中间色律中间色律：任何两个非补色相混合，便产生：任何两个非补色相混合，便产生 中间色。中间色。 2、格拉斯曼色彩混合定律、格拉斯曼色彩混合定律 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理21 （3） 色彩外貌相同的光，不管它们的光谱组成色彩外貌相同的光，不管它们的光谱组成 是否是否样，在色彩混合中具有相同的效果。换样，在色彩混合中具有相同的效果。换 言之，凡是在视觉上相同的色彩却是等效的。言之，凡是在视觉上相同的色彩却是等效的。 l代替律：相似

17、色混合后仍相似。代替律：相似色混合后仍相似。 如果色彩如果色彩A = 色彩色彩B，色彩，色彩C = 色彩色彩D， 那么那么: 色彩色彩A + 色彩色彩C = 色彩色彩B + 色彩色彩D 2、格拉斯曼色彩混合定律、格拉斯曼色彩混合定律 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理22 代替律表明代替律表明: 只要在感觉上色彩是相似的，便可以只要在感觉上色彩是相似的，便可以 互相代替，所得的视觉效果是同样的。互相代替，所得的视觉效果是同样的。 设设A + B = C，而，而 B = X + Y ，那么，那么A + (X + Y) = C。 这个由代替而产生的混合色与原来的混合色在视觉这个由代

18、替而产生的混合色与原来的混合色在视觉 上具有相同的效果。上具有相同的效果。 根据代替律，可利用色彩混合方法来产生或代替根据代替律，可利用色彩混合方法来产生或代替 某种所需要的色彩。色彩混合的代替律是一条非常重某种所需要的色彩。色彩混合的代替律是一条非常重 要的定律，现代色度学就是建立在这一定律基础上的。要的定律，现代色度学就是建立在这一定律基础上的。 2、格拉斯曼色彩混合定律、格拉斯曼色彩混合定律 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理23 （4） 混合色的总亮度等于组成混合色的各色彩混合色的总亮度等于组成混合色的各色彩 光亮度的总和。这一定律叫做亮度相加律。光亮度的总和。这一定律

19、叫做亮度相加律。 上面所说的格拉斯曼色彩混合定律是色度上面所说的格拉斯曼色彩混合定律是色度 学的一般规律，适用于各种色彩光的相加混合。学的一般规律，适用于各种色彩光的相加混合。 但这些规律不适用于染料或涂料的混合。但这些规律不适用于染料或涂料的混合。 2、格拉斯曼色彩混合定律、格拉斯曼色彩混合定律 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理24 能量的叠加能量的叠加 3 3、加色法实质、加色法实质 和光学中的衍射干涉现象中的强度分布相同不？和光学中的衍射干涉现象中的强度分布相同不？ 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理25 加合方式：色光连续混合加合方式：色光连续混合 色

20、光混合后色光混合后亮度增加。亮度增加。 应用于彩色电视、显示器应用于彩色电视、显示器 4、加色法的特点 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理26 四、四、 色料减色法色料减色法 定义：定义： 两种或两种以上两种或两种以上 的色料混合后会产生另一种的色料混合后会产生另一种 颜色的色料的现象。颜色的色料的现象。 YM C R GB K 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理27 色料三原色色料三原色 黄黄Y、品、品M、青、青C 混合产生其它颜色混合产生其它颜色 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理28 色料混合 n 等量混合等量混合 C YM C R GB

21、K C+M=B C+Y=G M+Y=R C+M+Y=Bk 黄黄Y、品、品M、青、青C 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理29 两种色料混合产生黑色，叫色料互补色。 Y+蓝墨黑 M+绿墨黑 C+红墨黑 Y+M+C=黑 色料互补色 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理30 色料减色法的特点色料减色法的特点 加合方式：透明层叠合（印刷）加合方式：透明层叠合（印刷） 颜料混合（油漆，绘画颜料等）颜料混合（油漆，绘画颜料等） 色料混合后色料混合后亮度降低。亮度降低。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理31 l有色物体（包括色料）所以能显色，是因有色物体（包括

22、色料）所以能显色，是因 为物体对光谱中色光有选择吸收（即减去为物体对光谱中色光有选择吸收（即减去 某种颜色）和反射的作用。某种颜色）和反射的作用。 l印染的染料、绘画的颜料、印刷的油墨等印染的染料、绘画的颜料、印刷的油墨等 色料的混合或透明色的重叠都属于减色混色料的混合或透明色的重叠都属于减色混 合。合。 吸收某些光波，反射出的其它光波刺激人眼而吸收某些光波，反射出的其它光波刺激人眼而 感到颜色。在选择性吸收时是减色法，在进人人眼时感到颜色。在选择性吸收时是减色法，在进人人眼时 仍然是加色法。仍然是加色法。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理32 色料对白光中的红、色料对白光中

23、的红、 绿、蓝三色光作等比绿、蓝三色光作等比 例的吸收和反射。例的吸收和反射。 颜料和染料的呈色原理 n中性色中性色 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理33 颜料和染料对颜料和染料对 白光中的红、绿、白光中的红、绿、 蓝三色光作不同波蓝三色光作不同波 长范围、不同比例长范围、不同比例 的吸收和反射。的吸收和反射。 颜料和染料的呈色原理 n具有不同色相的颜色具有不同色相的颜色 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理34 五、颜色混合五、颜色混合空间混合空间混合 l空间混合指色光同时刺激人眼或快速先后刺激空间混合指色光同时刺激人眼或快速先后刺激 人眼，从而产生透射光在视

24、网膜上的混合。人眼，从而产生透射光在视网膜上的混合。 l 空间混合实质上是加色法混合，所区别的是，空间混合实质上是加色法混合，所区别的是， 加色法混合是不同色光在刺激眼睛前的混合，加色法混合是不同色光在刺激眼睛前的混合， 它具有客观性，而空间混合是不同色光在视觉它具有客观性，而空间混合是不同色光在视觉 过程中的混合，具有主观性。过程中的混合，具有主观性。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理35 a、时间混合、时间混合 l时间混合时间混合：颜色混合转：颜色混合转 盘实验。不同的颜色快盘实验。不同的颜色快 速而连续地刺激人眼，速而连续地刺激人眼， 由于人眼的视觉暂留致由于人眼的视觉

25、暂留致 使眼睛来不及反应，就使眼睛来不及反应，就 会出现视网膜上的混色会出现视网膜上的混色 效果。效果。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理36 b、区域混合、区域混合 l把两种或两种以上的颜色点或色线非常密集地把两种或两种以上的颜色点或色线非常密集地 并置、交织在一起，在一定的视觉距离外，眼并置、交织在一起，在一定的视觉距离外，眼 睛无法分辨颜色反射的光束，从而形成一种视睛无法分辨颜色反射的光束，从而形成一种视 网膜上区域性混合。网膜上区域性混合。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理37 空间混合和加色混合的区别空间混合和加色混合的区别 l空间混合和加色混合的

26、原理是一致的。但颜料 不是发光体，其纯度和明度都较低，因此颜色 空间混合的光亮度和鲜艳度都不可能完全达到 色光的加色混合效果。 l色光加色混合时混合色的明度是混合的色光明 度之和，比混合色的任何一色都明亮，而颜色 旋转混合或并列空间混合，其明度只能达到被 混合色的平均明度。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理38 六、 颜色混合规律 色光（色料）连续变化规律色光（色料）连续变化规律 补色律补色律 中间色律中间色律 代替律代替律 亮度相加（减）律亮度相加（减）律 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理39 u色光（色料）连续变化规律色光（色料）连续变化规律 由两种色光

27、（色料）组成的混合色中，如由两种色光（色料）组成的混合色中，如 果一种色光（色料）连续变化，混合色的外貌果一种色光（色料）连续变化，混合色的外貌 也连续变化。可以通过色光（色料）的不等量也连续变化。可以通过色光（色料）的不等量 混合实验观察到这种混合色的连续变化。混合实验观察到这种混合色的连续变化。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理40 u补色律补色律 色光：色光： 每一个色光都有一个相应的补色光，某每一个色光都有一个相应的补色光，某 一色光与其补色光以适当比例混合，便产生白光，一色光与其补色光以适当比例混合，便产生白光， 最基本的互补色有三对：红最基本的互补色有三对：红-青

28、，绿青，绿-品红，蓝品红，蓝-黄。黄。 补色的一个重要性质：一种色光照射到其补色补色的一个重要性质：一种色光照射到其补色 的物体上，则被吸收。如用蓝光照射黄色物体，则的物体上，则被吸收。如用蓝光照射黄色物体，则 呈现黑色。呈现黑色。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理41 l对于色料：两色料相混呈黑色为对于色料：两色料相混呈黑色为互补色料互补色料。 黄色料黄色料+蓝色料黑色蓝色料黑色 品色料品色料+绿色料黑色绿色料黑色 青色料青色料+红色料黑色红色料黑色 任何两种非补色光（色料）混合，便产生中间色。任何两种非补色光（色料）混合，便产生中间色。 2021-5-22信息显示技术原理

29、信息显示技术原理42 u代替律代替律 颜色外貌相同的光，不管它们的光谱颜色外貌相同的光，不管它们的光谱 成份是否一样在色光混合中都具有相同的成份是否一样在色光混合中都具有相同的 效果。凡是在视觉上相同的颜色都是等效效果。凡是在视觉上相同的颜色都是等效 的。即相似色混合后仍相似。的。即相似色混合后仍相似。 2021-5-22信息显示技术原理信息显示技术原理43 如果颜色光（色料）如果颜色光（色料）A=B、 C=D，那么：，那么： A+C=B+D 色光（色料）混合的代替规律表明：只要在感色光（色料）混合的代替规律表明：只要在感 觉上颜色是相似的便可以相互代替，所得的视觉效觉上颜色是相似的便可以相互代替，所得的视觉效 果是同样的。设果是同样的。设A+B=C，且，且X+Y=B，则，则A+X+Y=C。 由代替律产生的混合色光（色料）与原来的混合色由代替律产生的混合色光（色料）与原来的混合色 光（色料）在视觉上具有相同的效果。光（色料）在视觉上具有相同的效果。 色光（色料）混合的代替律是非常重要的规律。色光（色料）混合的代替律是非常重要的规律。 根据代替律，可以利用色光（色料）相加的方法产根据代替律，可以利用色光（色料）相加的方法产 生或代替各种所需要的色光（色料）。色光（色料）生或代替各种所需要的色光（色料）。色光（色料） 的代替律，更加明确了同色