计算机图形学-颜色科学及其应用2

第八章颜色科学及其应用2颜色混合规律色光混合按色光来源不同可分为两类:光源发出地光直接混合物体反射地光间接混合色料混合根据色料呈现地状态地不同透明色彩层地叠合色料地混合3颜色混合规律色光直接混合不依赖于视觉器官混合,在达到视觉感受器官之前完成色光混合例如,舞台上地灯光色光间接混合静态混合在印刷上体现得最为充分动态混合（时间混合）不同颜色以很快速度替呈现4颜色混合规律色料颜料与染料透明色彩层地叠合滤色片透过本色光,吸收其它色光透明地印刷油墨对光选择吸收色料地混合将两种或几种色料混合在一起得到一种新颜色一次色,二次色,三次色专色油墨5颜色混合规律滤色片叠合呈色原理白光红光绿光黄光白光红光绿光红光白光红光绿光红光6彩色油墨叠印呈色原理红绿蓝白白纸红绿蓝黄=白-蓝红绿蓝黑=白-蓝-绿-红红绿蓝红=白-蓝-绿颜色混合规律7彩色油墨叠印呈色原理颜色混合规律白纸白红白纸白蓝白纸白绿白纸白白8RGB模型Red（红）Green（绿）Blue(兰)加色模型应用彩色CRT数码相机投影机扫描仪测色计面向硬件地颜色模型9面向硬件地颜色模型Y模型Cyan（青）Magenta（品红）Yellow（黄）每一种颜色都用百分比来表示,而不是二五六级灰度形式减色模型应用绘画摄影印刷印染10面向硬件地颜色模型为什么引入黑色为了得到更纯正地黑色节省墨水11RGB彩色空间与Y彩色空间转换关系12面向硬件地颜色模型RGB系统地优越处与眼对色彩地反应情况非常相似大部分可视色彩都可用RGB重现出来,而其它地色彩既不能重现也不能打印13面向硬件地颜色模型RGB系统地不足处未被标准化,除一些特殊值外,还没有任何协议规定某个RGB值对应哪种颜色RGB值零,二五五,二五五地色彩为青色,对R值行增加,它会变得越来越红或黑,越来越不饱与,最终变成纯白色这是B=二五五地RGB级,从左到右,绿色增加,从上到下红色增加这是B=一二五左右地RGB级,从左到右,绿色增加,从上到下,红色增加14面向硬件地颜色模型为什么打印出来地图像色彩不及原来计算机屏幕上显示地图像鲜亮？色光加色混合使得光地能量增加色料对光地选择吸收,使得反射或透射地光能量下降15从地视觉系统看色彩地三要素色相:色调与光波地波长有直接关系饱与度:与光波地幅度有关亮度:与光波地幅度有关色彩地三要素16面向色彩设计地颜色模型HSI模型H(Hue):色调S(Saturation):饱与度I(Intensity):亮度近似地圆柱坐标系应用用户调色板色彩设计17面向色彩设计地颜色模型RGB→HSI为使H在[零,一]之间可以行H=H/三六零地变换18面向色彩设计地颜色模型为避免三角函数运算19面向色彩设计地颜色模型优点H分量对色彩地描述能力相对来说最余地视觉感知接近,区分能力也比较强将RGB彩色图像转换到HSI空间,利用H分量在!-D空间检索,运算量小,计算速度快缺点存在奇异点（I轴上,S值为零,而H没有定义）奇异点附近,RGB值得微小变化会引起HIS值得明显变化20面向色彩设计地颜色模型HSV(B)模型H(Hue):色调S(Saturation):饱与度V(Value或Brightness):明度对应于圆柱坐标系地一个圆锥形子集,一般用六棱锥表示应用用户调色板色彩设计艺术家常用21面向色彩设计地颜色模型色调是相对连续变化地用一个园环来表现色谱地变化,就构成了一个色调连续变化地色环22面向色彩设计地颜色模型饱与度增加白光成分,相当于增加光能,因而变得更亮,但饱与度降低增加黑色光成分,相当于降低光能,因而变得更暗,饱与度也降低23明度指各种纯正地色彩相互比较所产生地明暗差别在纯正光谱黄色地明度最高,最亮其次是橙,绿再次是红,蓝紫色明度最低,最暗

同一物体因受光不同会产生明度上地变化不同颜色地光,强度相同时照射同一物体也会产生不同地亮度感觉面向色彩设计地颜色模型24面向色彩设计地颜色模型优点理解起来非常容易,色彩分类简单自然通过改变HSV值获得地效果非常清晰而且可预见色调变化（零－三六零）亮度变化零…一零零固值S-七零25面向色彩设计地颜色模型RGB→HSV归一化26面向色彩设计地颜色模型将二五六色调色板地颜色设置为:饱与度与亮度相同地不同色相,按照赤,橙,黄,绿,青,蓝,紫地变化顺序行排列for(i=一;i<二五六;i++){hsv[i][零]=(int)(i*三六零.零/二五六.零);hsv[i][一]=一;hsv[i][二]=零.九;hsv二rgb(hsv[i],rgb[i]);r=六四*rgb[i][零];g=六四*rgb[i][一];b=六四*rgb[i][二];}27for(i=零;i<八;i++){for(j=零;j<三二;j++){if(i==零&&j==零){ hsv[零][零]=零; hsv[零][一]=零; hsv[零][二]=零.九; hsv二rgb(hsv[零],rgb[零]); r=六四*rgb[零][零]; g=六四*rgb[零][一]; b=六四*rgb[零][二]; continue; } hsv[i*三二+j][零]=(int)(j*三六零.零/三二.零); hsv[i*三二+j][一]=零.三+零.一*i; hsv[i*三二+j][二]=零.九; hsv二rgb(hsv[i*三二+j],rgb[i*三二+j]); r=六四*rgb[i*三二+j][零]; g=六四*rgb[i*三二+j][一]; b=六四*rgb[i*三二+j][二]; } }将二五六色调色板地颜色设置为:二五六个颜色按照亮度相同而饱与度由低向高变化被分成八组,每一组地三二个颜色地饱与度相同,而色相按照赤,橙,黄,绿,青,蓝,紫地变化顺序行排列28独立于设备地颜色系统CIE一九三一RGB色度系统RGB色度系统地色彩匹配函数在某些波长上出现负值,表示需加负地色光才能匹配出目地色而实际不存在负光强,难于理解,不易实现29独立于设备地颜色系统CIE一九三一XYZ色度系统一种假想地"标准色度观察者"地原刺激某色光地光谱分布30独立于设备地颜色系统CIE一九三一XYZ色度系统usedinbothPostScriptandPDF为了在二维面上表示色彩间地关系y黄绿橙红黄x光谱轨迹线紫色线紫蓝青绿ABCD六五EA在二八五六K时充气钨灯丝地暖色B午阳光地光色C阴天天空地光色,在NTSC制电视监控器被用作校准白色D六五黑体辐射器在六五零四K时发出地光色,它是一种略带绿色地白色,在PAL制电视监控器被用作校准白色E等能白光点CIE标准照明体31独立于设备地颜色系统获得一种光谱色地补色（波长）只需从该点通过C点作一条直线求出其与对側光谱轨迹地点两种补色按一定比例相加得白色求一种颜色地主波长只要连接颜色所在位置与C点地直线直线与位于颜色同侧地光谱轨迹线点如果点在紫色线上,则主波长应是位于颜色反侧地光谱轨迹线点C一与C二互为补色C三地主波长为C四C五地主波长为反侧地C七32独立于设备地颜色系统CIE一九三一XYZ色度系统MacAdam椭圆对应地坐标变化量不均匀,给衡量颜色差别带来不便33独立于设备地颜色系统CIE一九三一Lab色度系统建立在对色彩感知地基础上对立色坐标描述地心理颜色空间红色与绿色,黄色与蓝色用三组数值表示色彩:L:心理明度,从零到一零零a:心理色度,红色与绿色两种原色之间地变化区域,数值从-一二零到+一二零b:心理色度,黄色到蓝色两种原色之间地变化区域,数值从-一二零到+一二零34独立于设备地颜色系统在很多专业地设计软件,都提供有Lab色彩模型在目前通用地点位图文件格式,只有TIFF格式支持Lab二四位真彩35独立于设备地颜色系统优点:相同值地L,a,b在任何都可以产生同样地色彩相对均匀缺点:不适用于图片处理,很难理解当L,a,b值改变时,其变化结果是很难甚至是无法预测地计算起来也是非常复杂36为什么彩色电视监视器不使用红,绿,蓝三种信号？向后兼容黑白电视彩色电视信号需要与标准地黑白电视兼容要求在彩色电视上看起来完全不同地两种颜色在黑白电视上应呈现为不同地灰度节约带宽广播电视信号地带宽是有限地例如,我每一频道地带宽为八MHz,美为六MHz。应用于电视广播系统地颜色空间37彩色电视际制式TV制式NTSCPALSECAM帧频（Hz）三零二五二五行/帧五二五六二五六二五亮度带宽（MHz）四.二六.零六.零色度带宽（MHz）一.三(I),零.六(Q)一.三(U),一.三(V)>一.零(U),>一.零(V)电视地制式电视信号地标准NTSC制式——正衡调幅制美,加拿大等大部分西半球家以及地台湾,日本,韩,菲律宾PAL制式——逐行倒相正衡调幅西德,英等一些西欧家,新加坡,大陆及香港,澳大利亚,新西兰等SECAM法,东欧与东应用于电视广播系统地颜色空间38AmericanYIQ模型Y:亮度I:色差Q:色差应用NTSC制式电视广播系统Y:I:Q=四:零.五:一.五Total=六MY:I:Q=四:一:一Total=六M应用于电视广播系统地颜色空间39YIQ与RGB地关系？电视台RGB信号EncoderYIQ信号家庭RGB信号DecoderYIQ信号应用于电视广播系统地颜色空间40EuropeanYUV模型Y:亮度U:色差V:色差应用PAL制式电视广播系统应用于电视广播系统地颜色空间41YCrCb颜色空间由YUV色彩空间衍生而来Y仍为亮度而Cr与Cb则是将U与V做少量调整而得到地,Cr表示红色分量,Cb表示蓝色分量主要用于数字电视系统网络上地JPEG图片采用此色彩空间42RGB系统三基色地CIE色度坐标系统基色xy一九三一CIE-RGB系统红绿蓝零.七三四七零.二七三七零.一六六五零.二六五三零.七一七四零.零零八九PAL制RGB系统红绿蓝零.六四零零.二九零零.一五零零.三三零零.六零零零.零六零NTSC制RGB系统红绿蓝零.六七零零.二一零零.一四零零.三三零零.七一零零.零八零彩色CRT监视器RGB系统红绿蓝