色彩原理课件

传统彩色胶片、单层CCD、叠层分色 记录的比较
叠层分色记录拍摄图像与普通CCD拍 摄图像的比较
► 普通CCD
叠层分色
白平衡知识：
采用数码相机拍摄的图像在后期的照片输出 所得到效果与拍摄时镜头感觉和色彩效果出 入较大，为什么？
色彩控制自输入到输出全过程
输入部分
处理部分
输出部分
►灰阶
白平衡调整
成色相对比。色相对比又分类似色对比、三原色对 比和互补色对比等。
2．明暗对比
把明亮的主体安置在暗色的背景上；或把深
暗的主体安置在明亮的背景上；或以明暗色彩对 比烘托主体。明暗对比可使主体突出，增强物体 的立体感和层次感。
3．饱和度对比 饱和度不同，就能起到对比的作用。以类似色 为背景时，主体色彩的饱和度会减弱；以补色为背 景时，主体色彩的饱和度会提高,应避免使用鲜艳 色彩的背景。 4．冷暖对比 冷暖对比，使冷色更“冷”，暖色更“暖”； 冷暖对比，使冷色后退，暖色突出。
第三专题 色彩原理及影像传感器
第一节 色彩基本知识
色彩的来源
一、色彩与光的关系
色觉是人的视觉器官对光的作用在 大脑中的 反映.有光才有色,如果光消失,色彩也随之消失。
二、色光与波长
太阳光是由各种不同颜色的色光组成的白光, 白光是各种色光中最复杂的光。
光是一种电磁波，光波与电波的传播速度都 是每秒30万公里，波长在380～780纳米之间的7 种色光，人的眼睛可以看到，称为可见光。红光 的光波最长，而紫光的 光波最短。
三、物体的颜色
（一）物体受光的不同特性
对所照射的白光中不同波长的光波吸收是无 选择性的物体称为消色物体,如黑、白、灰色物体。 对所照射的白光中不同波长的光波的吸收、反射 和穿透是有选择性的物体称为彩色物体,如红、绿 色物体。
பைடு நூலகம்
（二）光源颜色对物体色的影响 同一物体在不同的光源照射下，其颜色也不 同，光源颜色变化，物体的颜色也变化。物体的 固有色，是指在白光照射下所呈现的颜色。
一、 人的色彩感受
（一） 颜色感觉 1、人眼的颜色适应 当光线的光谱成分包括了大部分可见光的光谱 成分时，人眼就会把这种光线看成是白光。 人们习惯记忆在日光下物体的颜色，当照射物 体光线的光谱成分有些改变时，人们就会迅速作出 调整以适应光线的变化，使物体颜色与在日光下相 类似，这就是人对颜色的感觉趋于固定的原因，这 种现象称为色觉守恒现象。对于彩色胶卷，它是不 存在色觉守恒现象的。
（二） 色彩的和谐 色彩如果在颜色、浓淡、亮度上都彼此接近，
使整个画面的色彩配置统一、协调、完整、悦目， 那么这些色彩就和谐。和谐包含着力量的平等与 对称，显得宁静，使人感到愉快和舒畅。
（三） 色彩的对比 在两种色彩效果之间能够清楚地比较出它们的
不同时，我们就称之为色彩对比。 1．色相的对比 指不同颜色的对比，不同色相的色彩配置即构
►3、彩色CCl)或CMOS器件滤色片排列形式
► 彩色CCD或CMOS是在传感器的每个像素上加上彩色
滤色片而构成彩色成像传感器，所加的用照相方法 制作的染料滤色片阵列称CFA。滤色片通常有三种，
即透红滤色片，透绿滤色片和透蓝滤色片，分别用 R、G、B表示。当然也可用其补色，分别为青(Cy)、 品红(Mg)、黄(Ye)。不同滤色片的排列方法有很多种， 常见的有如图2．12所示三种。图中(a)为R、G、B简 单排列；(b)为透绿滤色片增倍排列(因人眼对绿光特 别灵敏，这种排列可提高CCD的感绿灵敏度)；(c)则 为Cy、Mg、Ye、G四色排列结构。
3、想象色和真实色 人们根据长期形成的对物体颜色的概念，在 头脑中形成了一种固定的记忆色，称为想象色。
（二） 色彩与心理感情 1. 色彩的个性及所引起的联想 每种颜色都有一种象征性，也称为色彩的个 性。几种主要色彩的象征性和色觉效果大致如下：
（1） 红色——热烈、喜悦、勇敢、革命 （2） 黄色——醒目、光辉、高贵、灿烂辉煌 （3） 绿色——生命、活泼、和平、希望 （4） 蓝色——永恒、冷清、宁静、明朗 （5） 紫色——优婉、华贵、娴静、威严 （6） 品红——秀丽、鲜艳、轻飘、悦目 （7） 黑色——沉默、恐惧、严肃、神秘、庄严 （8） 白色——明净、纯洁、朴素、坦率 （9） 灰色——和谐、深厚、静止、大方
（三）色彩视觉 大自然各种颜色，除与物体本身的固有色、 光源的颜色有关外，还与人体的生理本能有关。
色彩三要素
一、色别
又称色相、色调，是指不同颜色之间质的区 别。也就是说，是各种不同颜色的名称，如红色、 黄色、绿色……
二、色值
又称明度、光度、明亮度。它是同一色别， 因所受光线强弱不同及物体表面的反射系数不同 而产生的明暗差别，即同一色别的相对亮度。
三、影象传感器色彩捕获方式
►采用面阵图像传感器俘获彩色影像主要采用4 种方法。
►1、三次俘获法获取彩色图像
►2、三片CCD获取彩色图像
►图2．11是用分光系统将光线分为红、绿、蓝， 分别用3片CCD接受，这种方法可以避免三次 俘获法的不足，但体积很大，并且成本较高。 因此，一般用于专业摄像机。
二、 三补色
两种色光相加后成为白光，则两色光互为补 色。如红与青、绿与品红、蓝与黄都是互为补色。 因红、绿、蓝为三原色，故青、品红、黄称三补色。
三、 色光的组成关系
彩色片的成色原理
一、 加色法彩色片
直接以蓝、绿、红三种色光相加而得到各种色 光的方法叫做加色法。
二、 减色法彩色片
减色法是利用黄、品 红、青三个补色从混合光 中减去相对应的红、绿、 蓝色光，从而获得各种色 光的方法。
► 由于人眼对绿色细部最敏感，在CFA中感绿 单元的数量是感红、感蓝单元的2倍，绝大多 数彩色CCD和CMOS器件采用这种形式。
► 4、叠层分色记录型
► 采用类似彩色胶卷分层记 录不同色彩的方式，根据 硅的自然分色现象，即不 同波长的光线会被不同深 度的硅材料所吸收，让不 同的光线在影象传感器的 不同深度下进行光电转换。
S型
8、淡色调 指饱和度较低的色调，各种色被白色或灰色冲 淡了，明度较高，但不浓艳，多运用相邻的和谐色， 整个色调给人以平静、清新、安稳的感觉，适宜表 现幽静、淡雅、柔和、高贵的题材。淡色调曝光量 应增加一档左右。
9、单色调 只有一种颜色，它的层次靠这种色的不同亮 度和饱和度产生。单色调照片适宜烘托气氛，描 绘阴、雨、雾、朝霞、晚霞及远景照片有其独特 的风格，有时可制成有朦胧感的照片。单色调照 片也可用黑白底片通过彩色放大来制作。
色温概念
在拍摄前的系统校正我们先谈一谈 “色温”这个概念，它在摄影过程中是 现实存在的特征，也是摄影领域的一个 重要组成部分。而它在摄影领域中，光 源总是根据它们的色温来作出定义。
色温的单位是开尔文，也是温度的一种计量单位。 色彩和开尔文温度的关系起源于黑体辐射体（对 它加热直到它发光），在不同温度下呈现的色彩 就是色温。当这个黑色物体受热后开始发光时将 变成暗红色，如果继续加热就会变成黄色，然后 是白色，最后就会变成蓝色。这种色温现象在日 常生活中非常普遍。
只有明暗，没有色别，则颜色显得不真实； 只有色别、没有明暗，则没有立体感。
三、饱和度
又称色强、色纯度，是颜色的纯净程度即色彩 的鲜艳程度，也就是某种色别的颜色和相同明度的 消色(白色和灰色)的差别程度。如果颜色中所含彩 色成分多，色觉强，色彩就饱和，称为纯度高；所 含消色成分多，色觉弱，色彩就不饱和，称为纯度 低。
4．中间调照片 中间调照片介乎高调和低调之间。照片的影 调层次丰富、立体感强。它的适应性强，可以表 现人物、风光等各种照片。它符合人们的正常视 觉习惯，使人感到和谐、协调、真实，因此应用 最为广泛。拍摄时常用前侧光或侧光，反差适中， 曝光量要准确。
5、冷色调 主色调为黄绿、绿、青、蓝、蓝紫、紫色的， 都统称为冷调照片，适宜表现阴影、透明、镇静、 遥远、潮湿、安静、淡雅的题材。
这幅照片的主调就是这种色别。
2．高调照片 彩色照片也有高调、低调、中间调之分。高调 照片以白色和浅色为主，色彩较淡，饱和度低，背 景较明亮。高调照片给人以清新、明快、素雅的感 觉。拍摄时用顺光或散射光，构图要简洁、曝光量 稍多、反差要小、影调要柔和。
3．低调照片 低调照片色彩浓重，浅色的色块只占很小的 面积，画面以黑色和浓重的色块为主。低调照片 使人感到深沉有力、庄严肃穆、坚定、并有一些 神秘感。拍摄时用侧逆光、选用较暗的背景、反 差要大。
在正常的天气中；
万里无云的蓝天的色温约为11000 K， 阴天约为6000-8300 K， 晴天日光直射下的色温约为4500-6500 K， 荧光灯的色温约为4300 K， 白炽灯（钨丝灯）的色温约为3200 K， 日出或日落时的色温约为2000-2500 K， 烛光下的色温约为1000 K。
色彩再现
2、视觉疲劳 当我们的眼睛长时间注视某一色彩强烈的物体 时，突然将眼睛转向一个照度较强而又均匀的白色 或灰色平面时，就会感觉到白色或灰色平面出现一 个形状与原物体相同而颜色相反的色块，这种现象 叫做色后像,也叫视觉余像。 当人长时间观看大面积的强烈色彩后，会影响 对第二颜色的判断，这种现象叫作色觉疲劳。
6、暖色调 主色为黄、黄橙、橙、红橙、红、红紫色的， 都统称为暖调照片，适宜表现日光、刺激、干燥、 热情、激动、欢快、喜庆的内容。
7、强烈对比色调 色彩色相相差较大、饱和度大，给人以强烈、 鲜明、艳丽的感觉，适宜表现欢快、朝气勃勃、积 极进取向上的题材，显得很有生气。但是在运用时， 会使人有眼花缭乱之感，应注意。
►什么是数字照相机的白平衡调整? ►怎样调整数字照相机的白平衡?
► 绝大多数数字照相机上具有白平衡调整功能，该功能的 作用与彩色摄影时加用色温转换滤光镜的作用是相同的， 目的是使在任何色温条件下所获得的数字影像都能得到 准确的色彩还原。只是数字照相机的白平衡调整无需在 镜头前加滤光镜，而采用的是摄像机的白平衡调整方式， 也分为自动调整和手动调整两种方式。
三原色原理
一、 三原色
自然界五彩缤纷，千变万化的丰富颜色，都 是人的眼睛视网膜上的红、绿、蓝三类感色单元受
到物体发射或反射的光线的不同程度的刺激而产生
的。也就是说，红、绿、蓝三种色光能够组成各种 各样的颜色，因此，红、绿、蓝就称为色光的三原 色。
色光的三原色和颜料的三原色是不同的。色 光相加，等于光上加光，越加越明亮，最后成为白 光。而颜料颜色相加，越加越暗，越加越浑浊，最 后成为黑色。
► 利用计算机中的图像处理软件可以很方便地对数字图像 的色彩平衡进行调整，故部分数字照相机上没有白平衡 调整装置，如柯达、佳能的数字照相机多数都没有白平 衡功能，它们是将所摄影像输人计算机后，再利用数字 照相机的配供软件或图像处理软件进行白平衡调整。
色彩平衡
何为色彩平衡？色温对于数码相机而言就是白平衡的问题，在各种 不同的光线状况下，目标物的色彩会产生变化。在这方面，白色物体变 化得最为明显：在室内钨丝灯光下，白色物体看起来会带有橘黄色色调， 在这样的光照条件下拍摄出来的景物就会偏黄；但如果是在蔚蓝天空下， 则会带有蓝色色调。在这样的光照条件下拍摄出来的景物会偏蓝。为了 尽可能减少外来光线对目标颜色造成的影响，在不同的色温条件下都能 还原出被摄目标本来的色彩，这就需要我们在拍摄系统中进行色彩校正 以达成正确的色彩平衡，就称为白平衡调整。
数码相机的自动色彩平衡无法满足人们所有的摄影工作者的需求， 因为数码相机中不可能预先设置好完全合适我们的白平衡。对于这一问 题，部分数码相机可以根据具体的拍摄场景来设置校正最合适的色彩平 衡（这是下来所谈的 K 模式）。
颜色的感情不仅受色相的影响，而且受明度 和饱和度的影响。明快色的色调使人感到清新、 愉快；灰暗的色调，则使人感到忧郁、沉闷。色 彩饱和度高，显得明快、有力、艳丽、热情；饱 和度低，显得单调平板、冷淡、陈旧。
2．色彩的选择 色彩的选择因人而异，它与人的民族、年龄、 历史条件、地理环境、兴趣、经历、艺术修养、 心情等有密切的关系。
（三） 色彩的空间效果 指不同色别色域相互并置在一起时所产生的
深度感。在相同明度中，暖色调向前而冷色退后； 纯度较高比纯度较低的色调更有向前的效果。
二、 色彩的配合
（一） 色彩的基调 照片中起主导作用的颜色就是色彩的主调，又
称为基调，如红调、绿调等。 1．色别主调 彩色照片的各种颜色构成某种色别的倾向，则