@@@ 演讲稿1-Human visual-视觉色彩课件

HumanVision物光照射眼意識腦透射光直射光反射光视神經综合物理過程生理過程心理過程視覺原理生理學Rods:TwilightVision120millionrodcellspereye.1000timesmoresensitivetolightthanconecells.Mosttogreenlight(about550-555nm),butwithabroadrangeofresponsethroughoutthevisiblespectrum.Producesrelativelyblurredimages,andinshadesofgray.Purerodvisionisalsocalledtwilightvision.Relativeneuralresponseofrodsasafunctionoflightwavelength.400500600700Wavelength(nm)1.000.750.500.250.00RelativeresponseThehumanretinacontainstwotypesofphotoreceptors:Rods:• 120millionrodsintheretina• 1000xmorelightsensitivethancones• Responsibleforscotopicvision• Short-wavelengthsensitive• ResponsibleforperipheralvisionCones:• 6-7millionconesintheretina• Responsibleforhigh-resvision• Colorsensitive:64%red,32%green,2%blue• Distributedinthefoveacentralis120millionrods7millionconesConeRodRodsandConesLensPupilCorneaIrisRetinaOpticnerveFoveaColorViewangle2°视网膜：杆状细胞+锥状细胞杆状细胞：感光灵敏度高（暗视觉），不能分辨细节，不能分辨色彩。锥状细胞：感光灵敏度低（明视觉），能分辨细节，能分辨色彩。锥体细胞分布在视网膜的中央窝，其密度由中间向四周逐渐减少。大约700万的锥体细胞密集在2°视场内，超出2°视场，则既有锥体细胞又有杆体细胞。在要求高清晰度、高分辨力的场合，宜采用2°视场。黄斑和盲点黄斑:在眼球后面的中央部分，视网膜上有一特别密集的细胞区域，其颜色为黄色，称为黄斑区，直径约2～3mm，黄斑区中央有一小窝，叫中央窝，为视觉最敏锐的地方。盲点：是神经集中的部位，但没有视觉细胞，也就没有感光能力，称为盲点。外界物体的光信号在视网膜上形成影像，由此处的视神经内段向大脑传递信息。眼睛能感受的光波波长为380nm～780nm。视觉生理正常的人对光谱中波长为555nm左右的黄绿光最敏感。視覺原理颜色感覺形成的四要素：光源、颜色物體、人眼、大腦颜色感覺形成的四個要素彩色物体眼睛大腦光源Rodsworkatlowlightlevelsanddonotseecolor

Conescomeinthreetypes(experimentallyandgeneticallyproven),

eachrespondsinadifferentwaytofrequencydistributions

-L-con:red

-M-con:green

-S-con:blue

SeeinginColorTheMechanicsofMetamerismUndertrichromacy,anycolorstimuluscanbematchedbyamixtureofthreeprimarystimuli.MetamersarecolorshavingthesametristimulusvaluesR,G,andB;theywillmatchcolorstimulusCandwillappeartobethesamecolor.Wavelength(nm)78038048058068009RelativepowerThetwometamerslookthesamebecausetheyhavesimilartristimulus

values.Wavelength(nm)78038048058068009RelativepowerWavelength(nm)78038048058068009Relativepower色過敏:錐狀細胞某部分或某種感色力特別強產生眼痛暈眩打喷嚏..等過敏現象生理學光感受性:低亮度差的畫面出現閃爍的現象，也就是畫面明暗差不大的情況下閃爍重複，但是對於觀賞的兒童就帶來包括身體不適、近視、VDT（視頻終端）綜合症、光感受性發作和影像眩暈等等的現象。使得ITC不得不強制規範，在明暗差為20cd/㎡狀況下，畫面不得產生閃爍的現象。色彩恆常性:視覺非絕對原則,因心理因素及周圍的比較性:太陽光下白色與燈泡下白色感覺同為白色視覺殘留:心理學暗適應:乍然亮進入暗眼睛調整適應:錐狀細胞轉換桿狀細胞作用引起瞳孔放大生理現象亮適應:乍然暗進入亮眼睛調整適應:目眩眼花視覺暫留:眼睛乍然閉上眼睛及腦海留下印象(影片動畫原理)明視覺與暗視覺杆状细胞视觉锥状细胞视觉桿狀和錐狀细胞的視敏度曲線颜色适应：

通常人眼适应于一定的色刺激后，在观察另一种颜色时，后者的颜色会发生变化，而带有原适应色光的补色成份，我们将先看到的色光对后看到的色彩的影响所造成的颜色视觉的变化色觉恒常性:

颜色适应性的后果就是产生了颜色的恒常性，也就是说，在照明和观察条件发生一定的变化时，人们对物体的颜色感觉保持相对稳定的特性。物体的颜色不仅取决于光、彩色物体、人眼的特性，也受到人的知识经验的影响，即大脑的心理作用固有色:

物体在正常的白色日光下所呈现的色彩特征。由于它最具有普遍性，所以在人们知觉中便形成物体色彩形象的概念。顏色適應加色混合空间混合

时间混合加色混合: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

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

颜色加色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。空间混合:空间混合是不同色光在视觉过程中的混合，具有主观性。

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，眼睛无法分辨颜色反射的光束，从而产生透射光在视网膜上的混合。实质上是加色法混合，但是颜料不是发光体，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。时间混合：不同的颜色快速而连续地刺激人眼，由于人眼的视觉暂留致使眼睛来不及反应，就会出现视网膜上的混色效果。色彩心理學視網膜(Retina)與大腦皮層(Cortex)當人眼觀察到一個物體時，所看見的顏色，並不只是由物體反射出來光譜能量而已，而是藉由此物體與鄰近物體之間的色彩和明度值(Lightness)比較後而得到的色彩感覺，然而這樣的色彩感知能力是經由人腦中的視網膜(Retina)與大腦皮層(Cortex)所處理的。在人眼視覺中，藉由視網膜(Retina)取得影像的刺激值，再經由大腦皮層(Cortex)解譯視網膜所取得的色彩資訊，進而得知物體正確的顏色，以如此的運作方式，使人們得以感受到真實的影像，所以EdwinLand將此演算法取名為Retinex。原始影像局部加入遮色片之影像整體加入遮色片之影像Retinex演算法由EdwinLand(1964)所提出來的,EdwinLand在工作時所發現的,利用投影機把影像投射在白色的布幕上,並且把一個紅色的濾片鏡放在鏡頭前,當透過這個紅色的濾波片觀看彩色影像時,發現到從紅色濾色片中所看見的影像,並不是整張影像都呈現紅色的,還是有包含其他色彩成分。演算法:以影像中，任一像素(pixel)為中心，以擴散的概念來尋找、比較中心像素的周圍環境。此演算法常用於數位相機自動白平衡中，它除了具有色彩恆常性，亦包含了強化影像的效果，對於光線對影像所造成的影響，Retinex具有良好的處理效果。空间混合的区别

錯覺 歷史MTD/Jason#4320ColorhistoryNewton(1642~1727):發現光譜(spectrum),建立光與色物理基礎理論 光是電磁波一種:780nm~380nm 可見光波長:七色(紅橙黃綠藍靛紫)紅光波長最長/折射率最小 光線物理性質:振幅明暗與波長色相ThomYoung(1773~1825)&Helmholtz(1821~1891):光三原色紅;綠;藍紫轉動色盤:(不屬於色光亦不屬於色料反射光形成震盪視覺現象:中間混色)

紅;綠;藍白but紅+綠-x->黃&青+黃–x->綠灰色VonHelmholtz(1834~1918):三原色與視網膜神經的關係三對視覺細胞(白-黑:紅-綠:黃-藍)光學與視覺;視覺細胞:異化作用與同化作用異化作用(Dissimilation分解):白:紅:黃,(紅-綠)/(黃-綠)橙同化作用(assimilation合成):黑:綠:藍,(紅-綠)/(黃-綠)藍綠-EwaldHering三對視覺細胞(白-黑:紅-綠:黃-藍)視覺細胞:能量的消失與能量的補充能量的消失與能量的補充-x->解釋橙及藍無法說明紫色色彩原色說Aristotle(384~322B.C.):哲學-光即是色彩二原色說(黑與白)DaVinci(1425~1519):經驗+數學基礎六原色說(光-白色/大地-黃色/水–綠色/天空-藍色/火-紅色/黑暗-黑色)Bayle(1627~1691):三原色說(1670):紅色/黃色/綠色Newton(1642~1727):三稜鏡七色(紅橙黃綠藍靛紫)(李-布倫)印刷三原色說:紅色/黃色/藍色Mayer(1723~1762):印刷三原色說:紅色(辰砂)/黃色(雄黃)/藍色(藍銅礦粉)L.D.Huron(1869):(路易.迪客修朗)印刷三原色說原型:洋紅色/黃色/藍綠色ThomYoung(1773~1825)&Helmholtz(1821~1891)轉盤實驗對色彩的混合及面積貢獻(1820)光三原色紅;綠;藍紫JamesClackMaxwell(1831~1879):證明Young光三原色濾鏡+軟片+感光液實驗:分解及合成光三原色紅;綠;藍紫結論:顏料三原色:洋紅色/黃色/藍綠色:光線三原色:紅色/綠色/藍紫

物理:光源及物體

MYCBRGKW可見光源VisiblespectrumWavelengthintheregionof400nmto700nm.10310010-310-610-910-121061091012101510181021Wavelength(m)Frequency(Hz)Long-waveradioShort-waveradioTVMicrowaveInfraredUltravioletX-raysGammaraysCosmicraysVisiblespectrum*Electro-Magnetic可見光源光線現象:全吸收:直射全反射透光折射:物體分子結晶排列使光線方向改變偏光:物體表面粗糙質感使光線方向不一致的反射干涉反射:投射不同物質上的混雜反射析光現象:使光線發生區折通過並分解(色散)擴散光源色彩光色波长(nm)代表性波长(nm)频率(1014Hz)红780～6307004.3橙630～6006204.8黄600～5705805.2绿570～5005465.5青500～4705006.0蓝470～4204366.4紫420～3804207.2單色光：波長只有一個複色光：由多種單色光混合而成的光在物質中傳播的速度隨波長的不同而不同，波長越短，偏折程度越大，波長越長，偏折程度越小色光三原色:红R(700nm)、绿546.7nm)、蓝B(435.8nm)物體的顏色是由光源的光譜成分和物體表面反射（或透射）的特性決定的。光照射在物體之表面反射（Reflection）:光產生反射，反射角與入射角於同一視面稱之為反射，視覺之感受產生質地感，全部光之反射，有可能為不透明感或鏡面感。吸收（Absorption）：若光線部份透過且部份被吸收，喪失某些可視光譜的光，則該物體將呈現顏色而成半透明感，若光線全部吸收，則呈黑色且不透明。透射（Transmission）：當光線照射到物體上，除了極少量之反射光，幾乎所有的光都透視物體則為無色透明體。散射（ScattingDiffusing）：當光線照射在含顆粒的纖維或粗糙表面的物體時，光線之反射角將產生角度上的變化，稱之為散射。

物體的顏色發光物體表面色彩:光源反射色(光源被吸收後)透射色彩:光源穿透色(光線被濾掉後)物體色決定:1.光線的光源色及影響光的反射及折射透射2.物體本身分子結構/物體的性質性質/物體表面現象(光滑&粗糙)3.觀看本身心情因素皮膚的顏色藝術的色彩

色相/飽和(彩)度/明亮度Additive/SubtractiveColorsthethreeprimarycolorsRed,Green,andBlue(light)Examplesofadditivecolor:HumaneyeLightingColormonitorsColorvideocamerasAdditivecolorwheelSubtractivecolorwheelthethreeprimarycolorsCyan,Magenta,Yellow(dyes)ExamplesofSubtractivecolor:ColorprintersPaintsSubtractiveColorsAswhitelightpassesthrougheachlayer,differentwavelengthsareabsorbed.Theresultingcolorisproducedbysubtractingunwantedcolorsfromwhite.WhitelightReflectinglayer(whitepaper)GreenRedBlueBlackWhiteCyanYellowMagentaCyanMagentaYellowBlack表色系統孟塞尔(Munsell)伊登(Itten)

瑞典自然色系统(N.C.S.)奥斯瓦尔德（Ostwald）色彩主观三属性：色相、明度、饱和度（彩度）色彩客观三属性：主波长、亮度、纯度MunsellMunsellColor-tree:(HV/C):最正確表色體系已經國際承認色彩三屬性:Hue(色相)/Value(明度)/Chroma(彩度)Hue:十色環為基礎色相主色相(5):黃紅紫藍綠(YRPBG)中間色(5):橙紅紫藍紫藍綠黃綠(YRRPPBBGGY)Value:日本P.C.C.S.色研所:將(黑灰白)分九階段 (1;2.4;3.5;4.5;5.5;6.5;7.5;8.5;9.5) 網點印刷(黑色100%;90%;75%;60%;50%;40%;25%;10%;0%)孟塞尔系统表色法（HV/C表色法）中性色表示方法：

N5/10Y

8/12

明度色相彩度彩色表示方法：HV/C=色相明度值/彩度Munsellcolorsystem:这是颜色的心理感觉与色光的物理刺激之间存在的对应关系。Hue_Value/Chroma:色相对应于主波长，明度对应于亮度，饱和度对应于纯度。表色體系:MunsellItten伊登表色體系:IttenJohnesITTEN(1888~1967):色彩的藝術十二色環為基礎色相: 黃黃橙橙紅橙紅紅紫紫藍紫藍藍綠綠黃綠(YYOOORRRPPPBBBGGYG)主色相(3):黃紅藍(YRB)第一次混色(3):橙紫綠(OPG)第二次混色(6):

黃橙紅橙紅紫藍紫藍綠黃綠(YOORRPPBBGYG)NaturalColorSystem

:NCS白绿红黄蓝黑自然色彩系统:NaturalColorSystem，简称NCS，是以颜色视觉对立学说为基础,用待测颜色与红(R)、绿(G)、黄(Y)、蓝(B)、黑(S)、白(W)六个心理对立原色的相似度来表示该颜色的。YRBGWSNaturalColorSystemNCS:表色方式表色方法：黑（S）彩度（C）-色相:任何色彩的总值为100。即黑（S）+白（W）+彩度（C）＝100

先判断属哪个象限

（四个象限），找到色相Example:W(白)S(黑)Y(黄)R(红)B(蓝)G(绿)||||||1010245600|\/

黑度S=10彩度C=24+56=80Y--R相对比例φ=(56÷80)×100=70NCS表记为:1080--Y70RNCS色彩编号W+S+C=100，白色=50%10%黄色和90%红色20%黑色30%纯彩色S2030-Y90RNCS:色相环NCS色彩三角NCS色彩编号Ostwald奥斯瓦尔德的全部色块都是由纯色与适量的白黑混合而成，其关系为:白色量W+黑色量B+纯色量C=100消色系统的明度分为8个梯级，附以a、c、e、g、i、l、n、p的记号。a表示最明亮的色标白，p表示最暗的色标黑，其间有6个阶段的灰色。这些消色色调所包含的白和黑的量是根据光的等比级数增减的，明度是以眼睛可以感到的等差级数增减决定的。奥斯瓦尔德颜色立体:奥斯瓦尔德颜色系统共包括24个等色相三角形。每个三角形共分为28个菱形，每个菱形都附以记号，用来表示该色标所含白与黑的量。这样作成的24个等色相三色形，以消色轴为中心，回转三角形时成为一复圆锥体，EXAMPLE:

1.某纯色色标为nc，n是含白量5.6%,c是含黑量44%，则其中所包含的纯色量为：100-(5.6+44)=50.4%

2.纯色色标为pa，p含白量为3.5%,a含黑量11%,所以含纯色量为:100-(3.5+11)=85.5%

Ostwald:表示方式表色體系:OstwaldWilhelmFriedrichOstwald(1853~1932):色彩的物理黑色(B)是物體吸引了所有光之現象白色(W)是物體反射了所有光之現象純色(F)是物體反射了特定波長的光之現象奥斯特瓦尔德颜色系统的基本色相为黄、橙、红、紫、蓝、蓝绿、绿、黄绿8个主要色相，每个基本色相又分为3个部分，组成24个分割的色相环，从1号排列到24号（如下图所示）。主色相(8):黃橙紅紫藍藍綠綠黃綠

(YORPUBTSGLG)

二十四色相環:Ostwald:顏色立體P.C.C.S.表色體系:P.C.C.S.日本P.C.C.S.(PractioalColorCo-ordinateSystem)色研所::根據Munsell&Ostwald特點加以合併調整:東方特質Hue:十色環為基礎色相主色相(6):黃橙紅紫藍綠 (YORPBG)中間色(18):以等距離等感覺差距之比例細分至24色

色環包括:光線三原色//色彩三原色//(補色不在直徑兩端)//由PurpleRed(1)開始至RedPurple(24)

Value::將(黑灰白)分九階段(1;2.4;3.5;4.5;5.5;6.5;7.5;8.5;9.5)網點印刷(黑色100%;90%;75%;60%;50%;40%;25%;10%;0%)Chroma:12色調 Vivid(v)/Cigh_bright(hb)/Bright(b)/Strong(s)/Deep(dp)/Light(lt)/ Dull(d)/Dark(dk)/Pale(p)/Light_Grayish(ltg)/Graylight(g)/Dark_grayish(dkg)無色彩:5色調白(9.5W)/灰(8.5/7.81tGy)/中灰(6.5/5.5/4.5mGy)/暗灰(2.5/2.4dtGy)/黑(1BK)光源光源的色温光源的显色性相对光谱功率分布颜色的客观三属性:主波长/纯度/亮度因数物体(印品)色三刺激值XYZ的计算亮度因数：印刷品表面的明暗程度。用颜色三刺激值中的Y值百分数来表示，即Y%。将辐射源（光源）所辐射的电磁波（光）经过单色仪进行色散，然后在选择出射波长，从而逐次测量其各波长间隔内的功率。分光辐射度计原理混色生理三原色:紅綠紫(RGP)物理三原色:紅綠藍(RGB)顏料三原色:紅黃藍(RYB)心理四原色:紅綠黃藍(RGYB)色光三原色:橙紅綠藍紫(Orange_Red/Green/Violet_Blue)顏料三原色:紅黃藍(Megenta_Red/Hanza_Yellow/CyanineBlue)混色的原理:1.加法混色2.減法混色3.並置混色:顏色並列在一齊,遠處觀看,脫離焦距而產生色光滲透現象在視網膜中組合新的混合色光影像輸出裝置(網點印刷/螢幕網屏),紡織品,點描畫派(Seurat(1859~1891))4.迴轉混色:視覺暫留與視覺滲合作用,旋轉混色(轉盤轉速必需達到每分鐘3000~6000左右才會產生混色現象:Maxwell:旋轉盤:兩互補色在高速旋轉呈現無色彩的灰色Ostwald:色票便是依比例計算出來有非常正確的物理實驗依據颜色混合规律色光（色料）连续变化规律补色律

:

某一色光与其补色光以适当比例混合，便产生白光

某一物体色与其补色以适当比例混合，便呈现黑色，中间色律

:任何两种非补色光（色料）混合，便产生中间色。代替律

: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。亮度相加（减）律Contrast(對比)對比的原理:色彩與色彩之間相反關係色彩間對比色彩的個性1.同時對比(SimultaneousContrast)色相對比:色相偏移明度對比:邊緣對比明度高低(黃橙紅綠藍紫) 純色明度權重:Y=9;O=8;R=6;G=6;B=4;P=3彩度對比:同色系色相//不同色系色相補色對比:補色殘象:R-GO-BY-B色相環除(P.C.C.S.色相環)外,補色在直徑兩端;色暈色滲:兩補色相鄰處由於色浸潤作用形成一條重疊的暗色閃光虛線物理補色:旋轉盤形成灰色的混色效果寒暖對比:色彩知覺:心理溫度:暖色:R/O/Y;寒色:BP中間色:G面積對比:面積小形成視角小影響色彩辨識;視角10分或以下無色彩;視角15度以上顏色逐漸清晰面積平衡:面積A/面積B=B(彩度x明度)/A(彩度x明度)2.繼續對比(SuccesiveContrast):不同時間因凝視造成視網膜色彩殘影作用Harmony(調合)調合的原理:色彩與色彩之間相似關係色彩間的調合:駕馭色彩;美是複雜中有序(OrderinComplexity)二色調合:主色+副色三色調合:主色+副色+襯色(底)多色調合:1主色+副色組+襯色組漸層調合:無色彩與有色彩調合明暗度調合調合色環重點處理得宜優點配置不當缺點單色(同色相)0度明度/彩度簡單有條理統一容易理解同色系0~36度明度/彩度活潑明朗高雅含蓄曖昧沾黏缺乏個性穩晦近色系36~72度飽和度/爭奇鬥豔富趣味躍動感明快年輕有勁輕浮不協調對比色系108~144度明度/彩度一強一弱/面積一大一小明顯輝煌華麗美感很高色相變化多端相互排斥畫面格格不入顯得粗俗補色180度降低彼此爭豔/落實主色強勢及面積光耀奪目目眩神馳活潑耀眼燦爛輝煌華麗甘美相互排斥缺乏主題及重心HSIandHSV色彩三屬性:Hue(色相)/Value(明度)/Chroma(彩度)色環:色相中:明度高低(黃橙綠紅藍紫)光的七色色環:紅橙黃綠藍靛紫顏料的六色色環:紅橙黃綠藍紫(紅黃藍及其混色)色彩分類:無色彩(黑白灰)/色彩(紅黃藍)/特殊色彩(金屬色(金,銀,銅色)螢光色)HSIColorWheelHSIColorSpace:HueHueWhatwedescribeasthecoloroftheobject.HuesbasedonRGBcolorspace.ThehueofacolorisdefinedbyitsclockwiseanglefromRed(0°);e.g.Green=120°,Blue=240°.Huesdonotprogressthroughthepastelstowhite,justasfluorescentimagesneverchangecolorseventhoughitsintensitymayincrease.HSVisgoodforworkingwithfluorescentcolors.RGBcubeviewedfromgray-scaleaxisRGBcubeviewedfromgray-scaleaxis,androtated30°RGBColorSpaceHSIColorSpace:SaturationSaturationDegreetowhichhuediffersfromneutralgray.100%=Fullysaturated,highcontrastbetweenothercolors.0%=Shadeofgray,lowcontrast.Measuredradiallyfromintensityaxis.0%Saturation100%Intensity:BrightnessofeachHue,definedbyitsheightalongtheverticalaxis.AsIntensityincreasesordecreasesfrom50%,Saturationdecreases.Mimicstheeyeresponseinnature;Asthingsbecomebrightertheylookmorepasteluntiltheybecomewashedout.Intensity100%0%HueSaturation0%100%HSIColorSpace:IntensityMaxsaturationat50%Intensity.Purewhiteat100%Intensity.Pureblackat0%Intensity.Atpurewhite/blackHueandSaturationundefined