色彩學(xué)(人眼視覺(jué)成像原理)課件

色彩學(xué)視覺(jué)第二章人眼視覺(jué)成像原理視覺(jué)的形成視覺(jué)的特性顏色的視覺(jué)視覺(jué)理論視覺(jué)的形成人眼的構(gòu)造形象的形成人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造相當(dāng)于一架攝像機(jī)或照相機(jī)。前面，是由角膜、晶狀體、前房，后房、玻璃體所共同組成的具備鏡頭功能的組合，把物體發(fā)出的光線聚焦到后面的相當(dāng)與膠卷的用于檢測(cè)光線的視網(wǎng)膜上。

人眼的構(gòu)造人眼的形狀像一個(gè)小球，通常稱(chēng)為眼球。眼球內(nèi)具有特殊的折光系統(tǒng)，使進(jìn)入眼內(nèi)的可見(jiàn)光匯聚在視網(wǎng)膜上。視網(wǎng)膜上含有感光的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞，這些感光細(xì)胞把接受到的色光信號(hào)傳到神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，再由視神經(jīng)傳到大腦皮層枕葉視覺(jué)神經(jīng)中樞，產(chǎn)生色感。眼球壁有三層膜組成。外層是堅(jiān)韌的囊殼，保護(hù)眼睛的內(nèi)部，稱(chēng)為纖維膜，它的前1/6為角膜，后5/6為白色不透明的鞏膜，中層稱(chēng)葡萄膜（或血素層、血管層），顏色像黑紫葡萄，由前向后分為三部分：虹膜、睫狀體和脈絡(luò)膜。內(nèi)層為視網(wǎng)膜，簡(jiǎn)稱(chēng)網(wǎng)膜。

人眼的構(gòu)造——眼球人眼的構(gòu)造——角膜角膜(cornea)：如同相機(jī)的濾鏡眼球最前端是透明的角膜，它是平均折射率為1.336的透明體，俗稱(chēng)眼白，微向前突出，曲率半徑前表面約7.7毫米，后表面約6.8毫米，光由這里折射進(jìn)入眼球而成像。

人眼的構(gòu)造——黃斑與盲點(diǎn)

黃斑是網(wǎng)膜中感覺(jué)最特殊的部分，稍呈黃色。色覺(jué)之所以有很大的個(gè)人差異與黃斑是有關(guān)系的，位置剛好在通過(guò)瞳孔視軸所指的地方，即視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞最集中的所在，是視覺(jué)最敏銳的地方。我們看到物體最清楚時(shí)，就是因?yàn)橛跋駝偤猛渡涞近S斑上的緣故，黃斑下面有盲點(diǎn)，雖然是神經(jīng)集中的部位，但缺少視覺(jué)細(xì)胞，不能看到物體影像。盲點(diǎn)(blindspot)：視神經(jīng)與眼球的接點(diǎn)，該處無(wú)視細(xì)胞所以無(wú)法感光。

人眼的構(gòu)造——視網(wǎng)膜人眼的構(gòu)造——視網(wǎng)膜3．明暗視覺(jué)特點(diǎn)：a．明視覺(jué)對(duì)400nm（紫色）和700nm（紅色）附近的色光感受性很低，而對(duì)555nm的黃綠色部位最敏感。暗視覺(jué)對(duì)510nm的藍(lán)綠色部位最敏感b．明視覺(jué)曲線與視覺(jué)曲線之間沒(méi)有聯(lián)系明暗視覺(jué)特性隨人的年齡，性別等因素的變化而變化。

人眼的構(gòu)造——視神經(jīng)與中心窩

視神經(jīng)(opticnerve)：將收集到的光線轉(zhuǎn)化為脈沖傳向大腦，如同光纖。中心窩(fovea)：視細(xì)胞最密集之處，為視線投影到網(wǎng)膜上的焦點(diǎn)。這一小凹是視覺(jué)最敏銳的地方。眼皮(eyelid)：如同相機(jī)的快門(mén)

人眼的構(gòu)造——你知道嗎？1、色盲形成的原因眼睛之所以能辨識(shí)顏色，是由于眼睛存在三種能辨色的椎狀細(xì)胞，這三種椎狀細(xì)胞分別能吸收不用波長(zhǎng)范圍的光，分別是藍(lán)-紫、綠色、紅-黃。當(dāng)椎狀細(xì)胞受到損傷或發(fā)育不全時(shí)，就有可能造成色盲。以發(fā)生原因來(lái)分，色盲可分為先天性色盲和后天性色盲。先天性色盲多為紅綠色盲，對(duì)于紅綠辨色有障礙。后天性色盲的發(fā)生原因可能與視網(wǎng)膜、視神經(jīng)病變有關(guān)，例如外傷、青光眼。2、色盲分類(lèi)：部分色盲、全色盲部分色盲：大致可分為紅綠色盲和藍(lán)黃色盲，可利用石原氏色盲檢測(cè)圖來(lái)做檢測(cè)。紅綠色盲紅色盲:缺少感受紅色的椎狀細(xì)胞。

綠色盲:缺少感受綠色的椎狀細(xì)胞。

紅色弱:患者椎狀細(xì)胞對(duì)紅色感光的波形接近感受綠色的椎狀細(xì)胞波形。

綠色弱:患者椎狀細(xì)胞對(duì)綠色感光的波形接近感受紅色的椎狀細(xì)胞波形。

藍(lán)黃色盲患者缺乏感受藍(lán)光的椎狀細(xì)胞。人眼的構(gòu)造——你知道嗎？全色盲全色盲是指眼球中椎狀細(xì)胞缺少，或無(wú)作用，僅能依靠眼球中桿狀細(xì)胞來(lái)感受視覺(jué)影像光線的強(qiáng)弱。其視覺(jué)所見(jiàn)的景像只有灰階的色階分布，眼睛對(duì)于亮度非常敏感，在白天的室外需戴上深色的太陽(yáng)眼鏡保護(hù)眼睛。一般社會(huì)上存在的全色盲比較非常少，但在大西洋上的平格拉普島(Pingelap)和彭培島(Pohnpei)上卻有極高的比例為全色盲，因?yàn)閸u上的基因庫(kù)小，難以避免近親繁殖，至使島上全色盲的比例高于全世界其他地方的三萬(wàn)分之一，平格拉普島人口約七百人，全色盲的比例高達(dá)十二分之一，這種造成全色盲的基因叫作馬斯肯基因，島上約有三分之一的人為帶因者。3、色盲患者在職業(yè)的選擇上會(huì)受到限制，特別是美術(shù)、醫(yī)學(xué)、化工等性質(zhì)的工作，需要依賴(lài)大量的辨色能力，在就學(xué)與在職訓(xùn)練時(shí)就常因體檢結(jié)果而被拒絕。但在文學(xué)、史學(xué)、法律等方面就較不受限。許多交通號(hào)志常用紅綠來(lái)表示，對(duì)于色盲患者，可教導(dǎo)他們依亮燈位置來(lái)辨識(shí)。形象的形成正常人的眼睛，在適當(dāng)?shù)恼斩认?，觀看250nm距離的物體最清楚而且最省力，不易疲勞，人們把這一距離稱(chēng)為“明示距離”。視覺(jué)與年齡：視覺(jué)發(fā)生于出世后約一個(gè)月左右，大致一年以后即可對(duì)所有色彩具備完全感受能力。隨年齡的增長(zhǎng)（大約30歲開(kāi)始）其效力日趨衰退（50歲以后特別明顯）。

視覺(jué)功能——視角視覺(jué)功能是人們借助視覺(jué)器官完成一定的視覺(jué)任務(wù)的能力。衡量指標(biāo)：視覺(jué)區(qū)別物體細(xì)節(jié)的能力，辯認(rèn)對(duì)比的能力。一．視角視角：物體大小對(duì)眼睛所形成的張角。1．視角的大小與物體的距離成反比，與物體的大小成正比。2．具有正常視覺(jué)的人能夠分辨物體空間兩點(diǎn)間所形成的最小視角為1’，1’=0.00029弧度。3．視角的大小決定了視網(wǎng)膜上像的大小，而視網(wǎng)膜上像的大小又決定了人們視覺(jué)的清晰度。如圖中的a。同一物體，離人越近，視角越大，離人越遠(yuǎn)，視角越小。視覺(jué)功能——視角由tan(a/2)=A/2D，得出a=A/D

不同物體在跟人眼相同距離時(shí)，物體越大，則視角越大，物體在視網(wǎng)膜上成的像越大。

視覺(jué)的特性光波是一種輻射能通常，光通亮越大，人感覺(jué)光越明亮。但這是對(duì)同一種光波而言。光輻射能量相同但波長(zhǎng)不同的色光，無(wú)論是明視覺(jué)還是暗視覺(jué)，其產(chǎn)生的明亮程度是不相同的。也就是說(shuō)，人眼對(duì)可見(jiàn)光譜內(nèi)的不同波長(zhǎng)輻射具有不同的感受性。有的色光人眼感覺(jué)明亮，有的比較暗。視覺(jué)的特性——光譜光效率函數(shù)為了了解光譜各個(gè)部分的不同視覺(jué)效果，科學(xué)家測(cè)量了眼睛對(duì)等能光譜不同波長(zhǎng)光的視覺(jué)感覺(jué)性。測(cè)量方法是將光譜上不同波長(zhǎng)的光與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光在明度上匹配，然后測(cè)量出這個(gè)波長(zhǎng)所需的能量。光譜光效率函數(shù)1．等能光譜：一個(gè)光譜上各個(gè)波長(zhǎng)的單色光輻射能量是相等的。明視覺(jué)曲線[V(λ)]：明視覺(jué)的等能光譜相對(duì)明度曲線的簡(jiǎn)稱(chēng)。暗視覺(jué)曲線[V’(λ)]：暗視覺(jué)等能光譜相對(duì)明度曲線V(λ)和V’(λ)的相對(duì)值代表等能光譜波長(zhǎng)為λ的單色光輻射引起的明亮感覺(jué)的程度。2．光譜光效率：代表等能光譜波長(zhǎng)為λ的單色光輻射引起的明亮感覺(jué)的程度。光譜光效率函數(shù)V(λ)和V’(λ)隨波長(zhǎng)變化的函數(shù)，也稱(chēng)為“視見(jiàn)函數(shù)”視覺(jué)的特性——人眼視覺(jué)延遲

時(shí)間辨別，在某種條件下，閃爍的燈光可能會(huì)被知覺(jué)為連續(xù)的。人眼睛的視覺(jué)暫留約為每秒16-24次左右，因此只要以每秒30次或更短的時(shí)間間隔來(lái)更新屏幕畫(huà)面，就可以騙過(guò)人的眼睛，讓我們以為畫(huà)面沒(méi)有變過(guò)。雖然如此，實(shí)際上每秒30次的屏幕刷新率所產(chǎn)生的閃爍現(xiàn)象我們的眼睛仍然能夠察覺(jué)從而產(chǎn)生疲勞的感覺(jué)。所以屏幕的場(chǎng)頻越高，畫(huà)面越穩(wěn)定，使用者越感覺(jué)舒適。

一般屏幕刷新率場(chǎng)頻在每秒75次以上人眼就完全覺(jué)察不到了，所以建議場(chǎng)頻設(shè)定在75Hz-85Hz之間，這足以滿(mǎn)足一般使用者的需求了。

顏色對(duì)比——同時(shí)對(duì)比在視場(chǎng)中，相鄰區(qū)域的不同顏色的相互影響稱(chēng)為“顏色對(duì)比”。顏色對(duì)比有兩種情形：一種是同時(shí)對(duì)比；另一種是連續(xù)對(duì)比。同時(shí)對(duì)比：就是同時(shí)看到兩種顏色所產(chǎn)生的對(duì)比現(xiàn)象。在產(chǎn)生對(duì)比時(shí)，兩色彩的對(duì)應(yīng)各屬性間都分別出現(xiàn)相互在相反傾向上，加強(qiáng)刺激強(qiáng)度的現(xiàn)象也就是說(shuō)當(dāng)色相各異的顏色配制在一起，每一顏色的色調(diào)向另一顏色的互補(bǔ)色方向變化。例：在綠色背景下，灰色帶有紅色感覺(jué)，在黃色背景下則帶有藍(lán)色感覺(jué)。①

每一顏色都在其周?chē)T導(dǎo)出其互補(bǔ)色②

如果兩種顏色是互補(bǔ)色則彼此加強(qiáng)飽和度，使對(duì)比變得極為強(qiáng)烈例：綠葉中的紅花更得更紅顏色對(duì)比——連續(xù)對(duì)比連續(xù)對(duì)比:先看某種顏色，然后又看到第二種顏色時(shí)產(chǎn)生的對(duì)比現(xiàn)象。①

特征：對(duì)比著的雙方具有顏色的不穩(wěn)定性。②

負(fù)后像：連續(xù)對(duì)比時(shí)，人的視覺(jué)由于受到以前注視顏色的刺激影響，看到與其補(bǔ)色相近的顏色。顏色對(duì)比——色彩同化色彩同化，不同色彩配置在一起時(shí)，會(huì)產(chǎn)生這種對(duì)比的效果，有時(shí)救災(zāi)會(huì)適得其反，產(chǎn)生所謂“近朱者赤，近墨者黑”的現(xiàn)象。顏色適應(yīng)顏色適應(yīng)：連續(xù)對(duì)比時(shí)，看到負(fù)后像后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間逐漸恢復(fù)感覺(jué)第二色的過(guò)程。顏色恒定：即使光源的光譜成分發(fā)生了變化，人們對(duì)于這些顏色的感覺(jué)在一定程度上看起來(lái)仍是十分穩(wěn)定的顏色視覺(jué)特征。如：天空的藍(lán)色，雪花的白色。記憶色：通常把這些具有顏色恒定的顏色稱(chēng)為記憶色顏色恒定表明物體顏色并不完全決定于物理特性和視網(wǎng)膜的感光細(xì)胞特性還受人們的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)影響。視覺(jué)理論楊氏三色學(xué)說(shuō)赫林四色學(xué)說(shuō)階段學(xué)說(shuō)視覺(jué)理論---三色學(xué)說(shuō)人眼睛存在感紅、感