Chapter1-视觉生理学和色度学解析

1、第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-201 人眼的生理特征人眼的生理特征 光度学光度学 色度学概要色度学概要第一章第一章 视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-2021.1.11.1.1眼睛的构造及功能眼睛的构造及功能 人眼的外形接近于球形，是一个直径为24mm的球状体,又称为眼球。眼球壁由巩膜、脉络膜巩膜、脉络膜和视网膜视网膜组成(见图2-1)。 巩膜巩膜在眼球壁最外一层，呈白色，是眼球的保护层。巩膜前面1/6的透明部分叫角膜角膜，光线从角膜射入眼内。第一章第一章 视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-203脉络膜脉络

2、膜紧贴巩膜,它含有丰富的血管虹气和色素,起着输送养料、滋养眼睛的作用。脉络膜最前面的环形部分为虹膜虹膜,眼的“颜色”由虹膜中的色素决定。虹膜中央有一个小圆孔叫作瞳孔瞳孔,瞳孔能控制进入人眼内的光量,可以随着光线的强弱而扩大或缩小,起着像照相机的光圈一样的作用。 眼球的第三层为视网膜视网膜,约占眼球内表面的2/3,它含有感光细胞(杆体细胞和锥体细胞)、双极细胞和神经节细胞。第一章第一章 视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-204 光谱光效率函数：达到同样亮度时，不同波长所需要能量的倒数，即V()=1/E,式中V()是光谱光

3、效率函数值， E是单色光能量。明视觉明视觉：亮度3cd/m2，锥体细胞起主要作用，V()在0.55-0.56m。暗视觉暗视觉：亮度8000 cd/m2. 三基色粉:10000 cd/m2. T5:16000 cd/m2. CFL:40000 cd/m2. 人眼适应的最好亮度人眼适应的最好亮度:100 cd/m2. 白云:8000cd/m2. 道路:0.5-2.0 cd/m2.2021-12-2026令 则 第一章第一章 视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学朗伯体向半空间辐射的光通量？朗伯体向半空间辐射的光通量？第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学1.2.4 照度照度E 被

4、照面上单位面积被照面上单位面积S上接受的光通量上接受的光通量. E= /S单位:勒克司(lx).即 1lx=1lm/1m2. 举例: 夏天的太阳下:80000-100000lx 满月下:2lx 办公室:500lx 车间一般照明:150-300lx 体育场(国际):垂直1200lx 居住小区最佳半柱面照度Esc:310lx第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学有多种照度的定义:第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学照度的计算 E=I/r2举例: 10000cd的光强在10m远处的照度? E=10000/10X10=100lx.2021-12-2030第一章第一章 视觉生理

5、学和光度色度学视觉生理学和光度色度学1.2.5光出射度光出射度 扩展源单位面积向2空间发出的全部光通量。 单位：lm/m2 (流明); A为扩展源面积 2空间：（半球空间）因扩展源有面积，不同于点光源，不能向下或向内辐射。AM第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学亮度定义的应用之: 出光度出光度M与亮度亮度L 表面反射的光通量构成了出光度.反射量的多少与反射率有关.第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-2032(1)光照度与光出度的单位都一样，但物理含义不同；（2）朗伯发射面光照度和亮度之间的关系EL（3）面光源来的光通量与光照度的关系，亮度为L的发光面

6、在某一位置产生的照度的计算第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-20331.3 色度学概要色度学概要 颜色的基本特性及颜色混合颜色的基本特性及颜色混合 彩色光的三色原理彩色光的三色原理2021-12-2034光是一种一定频率的电磁辐射。可见光谱的波长为0.38 0.78um。表2.1是可见光谱颜色的波长范围物体的颜色是由光线在物体上被反射和吸收的情况决定的,所以又受光源条件的影响。第一章第一章 视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-2035 太阳光为混色光 短波的光能量较多时便呈现蓝色，长波的光

7、能量较多时呈现红色。 为何有些花看起来是红色？ 人们在灯光下观看颜色时，会受到光源影响：人们在灯光下观看颜色时，会受到光源影响： 绿草在钠灯下看不出是绿色， 不论什么颜色的物体在月光下看都带青绿色彩。第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-2036颜色的表示方式颜色的表示方式一是：以颜色的色调（相）、明度、饱和度3个特征为基础的纯生物方式二是：以加法混合为基础的生物物理方式。如：Munsell表色系如：CIE 表色系第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-2037颜色的显色系统表示方法颜色的显色系统表示方法人：美國藝術家曼賽爾概念：1915年

8、Munsell修正色彩體系，以人眼視覺之色彩間距感知為基礎。在色相環上相對之色相對混合則呈灰色，互為補色。 （一）（一）Munsell 体系体系2021-12-20391.颜色的三个基本特性颜色的三个基本特性（色调，明度，饱和度）黑白红橙黄绿蓝紫绿黄蓝绿明度明度饱和度色调颜色立体图第一章第一章 视觉和电视显示基本原理视觉和电视显示基本原理颜色在不同波长的区分特性颜色在不同波长的区分特性是指色彩的相貌是指色彩的相貌1）色调（）色调（Hue H）色相：10階依據色光之三原色的位依據色光之三原色的位置置(G(G、YRYR、PB) PB) ，於三，於三角形頂點放在色相角形頂點放在色相環上。環上。再以視

9、覺等距為基礎，再以視覺等距為基礎，延伸至十個基本色相。延伸至十個基本色相。每一個在細分為每一個在細分為1010個色個色相共為相共為100100個顏色個顏色編號方面：每一基礎色編號方面：每一基礎色皆以皆以5 5表示表示（1） Munsell色调色调2）明度）明度(V)颜色的亮度在人类视觉上的反映颜色的亮度在人类视觉上的反映表示物体颜色深浅的特征量表示物体颜色深浅的特征量颜色的第二种属性颜色的第二种属性 明度不等于亮度；明度不等于亮度；明度：明度：1111階階理想中的純黑色以理想中的純黑色以0 0 代代表，理想中的純白色以表，理想中的純白色以1010代表，在視覺上等距代表，在視覺上等距離的等級。離

10、的等級。無彩色用無彩色用N1N1、N2N9N2N9代代表，有彩色以表，有彩色以1/1/、2/2/、3/3/代表。代表。（2） Munsell明度（明度（Value V）3）饱和度）饱和度 （S/C）光谱中各个单色光是饱和度最高的彩色光谱中各个单色光是饱和度最高的彩色也称为纯度；（即波长范围的宽度）也称为纯度；（即波长范围的宽度）饱和度是颜色色调的表现程度；饱和度是颜色色调的表现程度；（3） Munsell彩度（彩度（Chroma C）从从020 按照等视觉原则划分，按照等视觉原则划分，用用2，4，6等反映等反映第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-2047三色原理三

11、色原理 选择合适的三种基色(R、G、B)，将它们按不同比例混合，就可以引起不同的彩色感觉，合成彩色光的亮度由三基色的亮度之和决定，色度由三基色分量的比例确定，三种基色彼此独立，任一基色不能用其他两种颜色配出。Grassman 定律（二）（二）CIE表色体系表色体系三色原理在广播电视中发挥了巨大的作用2021-12-20481. 加法混色加法混色第一章第一章 视觉和电视显示基本原理视觉和电视显示基本原理2021-12-2049原刺激：原刺激：R: 波长为700nm G: 波长为546.1nm B:波长为435.8nm CIE-RGB规定：规定：基础刺激基础刺激等能量光谱的白光 亮度系数：0601

12、. 0:5907. 4:1:BGRlll2021-12-2050RGB 表色体系的等色函数表色体系的等色函数第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-2051为简化计算，使用了三基色单位制，记作R、G、B，它规定白光是由各为1个单位的三基色光组成 1 1 1BGRMW1个单位R1光瓦(红基色光)1个单位G4.5907光瓦(绿基色光)1个单位B0.0601光瓦(蓝基色光)任意色光：任意色光： 1 1 1BbGgRrC第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-2052CIE-XYZ标准表色体系RGBXYZ的转换关系的转换关系第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-2053第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度学2021-12-2054求三刺激值的标准方程求三刺激值的标准方程第一章视觉生理学和光度色度学视觉生理学和光度色度