颜色科学基础及应用课件
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5
颜色的基本知识（6/6）
• 特点
– 基于经验事实提出 – 都有心理实验和显微光谱-电生理学测定结果作依据
• Young -Helmholtz的三原色学说
– 缺点是不能满意地解释色盲现象
• Hering的对立颜色学说（四色学说）
– 缺点是不能满意地解释红、绿、蓝三原色能够产生 所有光谱色彩的现象
6
Eab (L*1 L*2 )2 (a1* a2* )2 (b1* b2* )2
15
常用的颜色空间（10/14）
• ITU-R BT.709 RGB颜色空间
– 国际通信联盟ITU制定的ITU-R BT.709标准定义的 RGB颜色空间
R709 3.2410
G7
• CIE-RGB三刺激值与与CIE_XYZ三刺激值可通 过如下两个式子进行相互转换
X 2.7689
Y
1.0002
Z 0.0000
1.7518 4.5907 0.0565
1.1302 R 0.0600G 5.5943 B
R 0.4185 G 0.0912 B 0.0009
颜色的基本知识（1/6）
• 什么是颜色？ • 色彩
– 是通过光被我们人眼所感知的
•光
– 实际上是一种按波长辐射的电磁能
将不同波长的光波组合在一起，就会产生颜色
1
颜色的基本知识（2/6）
英国人Newton，三棱镜实验
证明了白光是所有可见光的组合。
光源
三棱镜 光阑
屏幕
赤 橙 黄 绿 青 蓝 紫
图8-1 色散现象
C 1 R
M
1
G
Y 1 B
11
常用的颜色空间（6/14）
• CIE XYZ颜色空间
三刺激 值
三刺激 值
波长(λ)
波长(λ)
图8-10 RGB色度系统的色匹配函数 图8-11 CIE-XYZ色度系统的标准色匹配函数
12
常用的颜色空间（7/14）
• 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
• 彩色电视信号必须与标准的黑白电视兼容 • 要求在彩色电视上看起来完全不同的两种颜色在黑
白电视上应呈现为不同的灰度
– 节约带宽
• 广播电视信号的带宽是有限的
17
常用的颜色空间 （12/14）
• 电视的制式
– 电视信号的标准
L* 116(Y / Y0 )1/ 3 16 a* 500(( X / X 0 )1/ 3 (Y / Y0 )1/ 3 ) b* 200((Y / Y0 )1/ 3 (Z / Z 0 )1/ 3 )
当X/X0,Y/Y0,Z/Z0<0.008856 时
• 色差计算
L* 903.3(Y / Y0 ) a* 3893.5( X / X 0 Y / Y0 ) b* 1557.4(Y / Y0 Z / Z 0 )
2
颜色的基本知识（3/6）
• 光谱
– spectrum – 将白光分解为单色光，并按波长顺序排列
• 可见光谱
– 人眼能看到的光波 – 波长约350－750纳米的光波
色光
对应于不同波长的光波
3
颜色的基本知识（4/6）
• 视觉现象
– 同时对比
• 同时性颜色对比 • 继时性颜色对比
– 对比灵敏度 – 视觉分辨率 – 视觉暂留特性 – 马赫带效应
常用的颜色空间 （1/14）
• 与图形处理相关的颜色空间
– RGB颜色空间 – CMY颜色空间
• 与设备无关的颜色空间
– CIE XYZ颜色空间 – CIE Lab颜色空间 – ITU-R BT.709 RGB颜色空间
• 电视系统颜色空间
– European YUV颜色空间 – American YIQ颜色空间
0.018 V 1.0 0.0 V 0.018
V R709, G709, B709 V R7 09, G7 09, B7 09
R8bit 255 R7 09
G8bit 255 G7 09
B8bit 255 B7 09
16
常用的颜色空间 （11/14）
0.1587 0.2524 0.0025
0.0828X
0.0157
Y
0.1786 Z
13
常用的颜色空间（8/14）
CIE色度图
y
y
绿 黄绿
光谱轨迹线
黄
青
A D65 E B
橙
C
红
蓝
紫
紫色线
x
x
14
常用的颜色空间（9/14）
• CIE Lab颜色空间
CM Y K M Y R Y C G CM B
• 应用
– 硬拷贝设备
9
常用的颜色空间 （4/14）
• 颜料对光的选择性吸收原理
红绿蓝
白
红绿 蓝
黄=白-蓝
红绿 蓝
白纸 红=白-蓝-绿
红绿 蓝
黑=白-蓝-绿-红
10
常用的颜色空间 （5/14）
RGB彩色空间和CMY彩色空间转换关系
4
wenku.baidu.com 颜色的基本知识（5/6）
• 颜色视觉机理
– Young -Helmholtz的三原色学说
• “在人眼视网膜上存在感受红、绿、蓝色的光接受 器（锥状体），分别对红、绿、蓝三种光最敏感， 一切颜色特性都由这些锥状体的响应量的比例来表 示”
– Hering的对立颜色学说（四色学说）
• “在人眼视网膜上存在着响应红-绿、黄-蓝、白-黑 的三种光接受器，所有的颜色特性都由这些光接受 器的响应量的比例来表示”
7
常用的颜色空间 （2/14）
• RGB模型
– Red（红） – Green（绿） – Blue(兰) – 加色模型
RGB W GBC BR M GR Y
• 应用
– 彩色CRT
8
常用的颜色空间 （3/14）
• CMY模型
– Cyan（青） – Magenta（品红） – Yellow（黄） – 减色模型
0
9
0.9692
B709 0.0556
1.5374 1.8760 0.2040
0.4956 X / 100.0
0.0416
Y
/
100.0
1.0570 Z / 100.0
V
1.099V 0.45 0.099 4.50 V
颜色的基本知识（6/6）
• 特点
– 基于经验事实提出 – 都有心理实验和显微光谱-电生理学测定结果作依据
• Young -Helmholtz的三原色学说
– 缺点是不能满意地解释色盲现象
• Hering的对立颜色学说（四色学说）
– 缺点是不能满意地解释红、绿、蓝三原色能够产生 所有光谱色彩的现象
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Eab (L*1 L*2 )2 (a1* a2* )2 (b1* b2* )2
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常用的颜色空间（10/14）
• ITU-R BT.709 RGB颜色空间
– 国际通信联盟ITU制定的ITU-R BT.709标准定义的 RGB颜色空间
R709 3.2410
G7
• CIE-RGB三刺激值与与CIE_XYZ三刺激值可通 过如下两个式子进行相互转换
X 2.7689
Y
1.0002
Z 0.0000
1.7518 4.5907 0.0565
1.1302 R 0.0600G 5.5943 B
R 0.4185 G 0.0912 B 0.0009
颜色的基本知识（1/6）
• 什么是颜色？ • 色彩
– 是通过光被我们人眼所感知的
•光
– 实际上是一种按波长辐射的电磁能
将不同波长的光波组合在一起，就会产生颜色
1
颜色的基本知识（2/6）
英国人Newton，三棱镜实验
证明了白光是所有可见光的组合。
光源
三棱镜 光阑
屏幕
赤 橙 黄 绿 青 蓝 紫
图8-1 色散现象
C 1 R
M
1
G
Y 1 B
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常用的颜色空间（6/14）
• CIE XYZ颜色空间
三刺激 值
三刺激 值
波长(λ)
波长(λ)
图8-10 RGB色度系统的色匹配函数 图8-11 CIE-XYZ色度系统的标准色匹配函数
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常用的颜色空间（7/14）
• 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
• 彩色电视信号必须与标准的黑白电视兼容 • 要求在彩色电视上看起来完全不同的两种颜色在黑
白电视上应呈现为不同的灰度
– 节约带宽
• 广播电视信号的带宽是有限的
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常用的颜色空间 （12/14）
• 电视的制式
– 电视信号的标准
L* 116(Y / Y0 )1/ 3 16 a* 500(( X / X 0 )1/ 3 (Y / Y0 )1/ 3 ) b* 200((Y / Y0 )1/ 3 (Z / Z 0 )1/ 3 )
当X/X0,Y/Y0,Z/Z0<0.008856 时
• 色差计算
L* 903.3(Y / Y0 ) a* 3893.5( X / X 0 Y / Y0 ) b* 1557.4(Y / Y0 Z / Z 0 )
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颜色的基本知识（3/6）
• 光谱
– spectrum – 将白光分解为单色光，并按波长顺序排列
• 可见光谱
– 人眼能看到的光波 – 波长约350－750纳米的光波
色光
对应于不同波长的光波
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颜色的基本知识（4/6）
• 视觉现象
– 同时对比
• 同时性颜色对比 • 继时性颜色对比
– 对比灵敏度 – 视觉分辨率 – 视觉暂留特性 – 马赫带效应
常用的颜色空间 （1/14）
• 与图形处理相关的颜色空间
– RGB颜色空间 – CMY颜色空间
• 与设备无关的颜色空间
– CIE XYZ颜色空间 – CIE Lab颜色空间 – ITU-R BT.709 RGB颜色空间
• 电视系统颜色空间
– European YUV颜色空间 – American YIQ颜色空间
0.018 V 1.0 0.0 V 0.018
V R709, G709, B709 V R7 09, G7 09, B7 09
R8bit 255 R7 09
G8bit 255 G7 09
B8bit 255 B7 09
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常用的颜色空间 （11/14）
0.1587 0.2524 0.0025
0.0828X
0.0157
Y
0.1786 Z
13
常用的颜色空间（8/14）
CIE色度图
y
y
绿 黄绿
光谱轨迹线
黄
青
A D65 E B
橙
C
红
蓝
紫
紫色线
x
x
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常用的颜色空间（9/14）
• CIE Lab颜色空间
CM Y K M Y R Y C G CM B
• 应用
– 硬拷贝设备
9
常用的颜色空间 （4/14）
• 颜料对光的选择性吸收原理
红绿蓝
白
红绿 蓝
黄=白-蓝
红绿 蓝
白纸 红=白-蓝-绿
红绿 蓝
黑=白-蓝-绿-红
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常用的颜色空间 （5/14）
RGB彩色空间和CMY彩色空间转换关系
4
wenku.baidu.com 颜色的基本知识（5/6）
• 颜色视觉机理
– Young -Helmholtz的三原色学说
• “在人眼视网膜上存在感受红、绿、蓝色的光接受 器（锥状体），分别对红、绿、蓝三种光最敏感， 一切颜色特性都由这些锥状体的响应量的比例来表 示”
– Hering的对立颜色学说（四色学说）
• “在人眼视网膜上存在着响应红-绿、黄-蓝、白-黑 的三种光接受器，所有的颜色特性都由这些光接受 器的响应量的比例来表示”
7
常用的颜色空间 （2/14）
• RGB模型
– Red（红） – Green（绿） – Blue(兰) – 加色模型
RGB W GBC BR M GR Y
• 应用
– 彩色CRT
8
常用的颜色空间 （3/14）
• CMY模型
– Cyan（青） – Magenta（品红） – Yellow（黄） – 减色模型
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0.9692
B709 0.0556
1.5374 1.8760 0.2040
0.4956 X / 100.0
0.0416
Y
/
100.0
1.0570 Z / 100.0
V
1.099V 0.45 0.099 4.50 V