第10章顏色模型課件

基本概念光的屬性光（可見光）：人的視覺系統(tǒng)能感受到的電磁波，波長范圍350nm~780nm光譜能量分布白光7/26/20231第一節(jié)顏色概述

顏色是彩色圖形的重要組成部分。即使是使用簡單幾個深淺不同的單種顏色(如灰度)，就可以使顯示的圖形表現(xiàn)力大大加強(qiáng)。顏色是彩色圖象、廣告和動畫中創(chuàng)造印象的最基本的因素。但是，顏色卻是一個非常復(fù)雜的概念。它是與物理學(xué)、生理學(xué)、美學(xué)、圖形學(xué)都有關(guān)的科學(xué)。現(xiàn)在我們只討論與計算機(jī)繪圖有關(guān)的部分。

一個能發(fā)出光波的物體稱為有源物體。電視和計算機(jī)監(jiān)視器的陰極射線管(CRT)就是有源物體。

一個不發(fā)射光波的物體稱為無源物體。無源物體的顏色是由該物體反射的光波決定的。有些物體如桌子、墻等只反射光線，而另一些透明物體如玻璃不僅反射光線同時還透過光線。

一個物體的顏色不僅決定于物體本身，也決定于照亮這個物體的光源、周圍物體的顏色、反射以及人類的視覺系統(tǒng)。7/26/20232第二節(jié)顏色的概念及描述

顏色是人類視覺系統(tǒng)的一種感覺，對顏色的描述有許多不同的方法。一、加色和減色系統(tǒng)

剛開始學(xué)習(xí)顏色理論的人，被給定三瓶顏料，分別盛有紅、藍(lán)和黃顏料，要求混合三個顏料缸中的顏料產(chǎn)生其他顏色。并告知三基色是紅、藍(lán)和黃(RBY)。這三種顏色的確是基色，但僅限于基于顏料的彩色環(huán)境。RBY減色系統(tǒng)適用于理解紙和顏料環(huán)境中的顏色關(guān)系。二、青、品紅、黃和黑

另一個用于理解、定義基于顏料的顏色模型是：青、品紅、黃和黑(CMYK)模型。該模型廣泛用于傳統(tǒng)的圖形藝術(shù)和數(shù)字打印。7/26/20233三、紅、綠、藍(lán)

在計算機(jī)屏幕上顯示的顏色出現(xiàn)在一個基于光的顏色環(huán)境中，這些顏色通過按不同數(shù)量組合加色系統(tǒng)中的三基色：紅、綠、藍(lán)(RGB)而產(chǎn)生。在RGB模型中，顏色是根據(jù)紅、綠、藍(lán)的數(shù)量定義的。組合(或加)RGB系統(tǒng)中的所有三基色產(chǎn)生白色，因此得名加色系統(tǒng)。兩個RGB顏色的基色相結(jié)合產(chǎn)生的結(jié)果與一個基于顏料模型的情況不同。例如，紅光和綠光按相等比例混合產(chǎn)生黃光。

RGB顏色模型利用了計算機(jī)監(jiān)視器中使用的技術(shù)。因此是一種精確、有效的描述顏色的方法，而且被用于計算機(jī)系統(tǒng)中。RGB顏色可通過指定數(shù)字值描述。數(shù)字值的范圍可以是0到1，也可以是0到255。純綠值是0-255-0；一個略顯綠色的淺藍(lán)值可能是150-200-255；一個略呈黃色的暗橙色值可能是120-80-30。7/26/202347/26/20235四、色彩、飽和度和亮度

使用RGB顏色模型可能使許多視像人員產(chǎn)生混亂。色彩、飽和度和亮度(HSL)顏色模型用于在一個基于光的環(huán)境中指定顏色更直觀。在HSL模型中，顏色是用色彩、飽和度和亮度描述的。

HSL顏色模型的一個流行的變體是色彩、飽和度和亮度(HSB)顏色模型。HSB顏色空間的一個圖形表達(dá)顯示在右圖中。7/26/20236五、顏色轉(zhuǎn)換

當(dāng)用計算機(jī)產(chǎn)生圖象時，經(jīng)常要從一個顏色空間轉(zhuǎn)換到另一個顏色空間。這主要是由于創(chuàng)作過程通常既在基于光的顏色環(huán)境中，又在基于顏料的顏色環(huán)境中。當(dāng)我們描述相片和圖紙時，使用基于顏料的顏色；當(dāng)我們處理存在的圖象或在屏幕上產(chǎn)生新圖象時，使用基于光的顏色；當(dāng)在紙上輸出一個圖象時，再一次使用基于顏料的顏色。

在大多數(shù)情況下，這種顏色的轉(zhuǎn)換是由我們使用的計算機(jī)系統(tǒng)自動完成。很明顯，這些顏色轉(zhuǎn)換的質(zhì)量各個程序會有所不同。如果我們對計算機(jī)系統(tǒng)的顏色輸出大體上滿意，就沒必要涉及顏色的轉(zhuǎn)換過程；如果對自動或缺省的顏色轉(zhuǎn)換不滿意，則需要顏色平衡和校色。7/26/20237六、顏色范圍

在30年代早期，國際照明委員會(CIE)給出了一個顏色空間，該顏色空間用人眼可見的光譜定義所有的顏色。CIE顏色空間有助于理解我們可以看到的顏色，例如，紫外線和紅外線超出可見顏色的范圍。CIE顏色空間也非常適用于視像化不同介質(zhì)的顏色范圍。它指出不是我們用來產(chǎn)生顏色的所有介質(zhì)和技術(shù)都能產(chǎn)生真正的顏色。這就解釋了為什么在屏幕上看到的顏色經(jīng)常不同于在打印圖上看到的顏色。了解哪一個顏色范圍在各種介質(zhì)和格式之間不重疊有助于設(shè)計出一種方案，解決顏色再生的這種限制。7/26/20238基本概念彩色光單色光7/26/20239基本概念反射光的光譜能量分布7/26/202310基本概念光效率函數(shù)桿狀細(xì)胞與暗視覺錐狀細(xì)胞與明視覺光效率函數(shù)顏色可見光刺激人的視覺系統(tǒng)產(chǎn)生的心理感覺7/26/202311基本概念亮度(Luminance)、照度不考慮物體周圍環(huán)境的影響明度(Brightness)視覺系統(tǒng)感知到的亮度明度與亮度的例子:Photoshop7/26/2023127/26/2023137/26/202314基本概念亮度對比Webe定律7/26/202315單色模型選擇灰度（亮度）顯示器的灰度范圍問題：如何產(chǎn)生均勻分布的n+1級灰度？方案一亮度均勻分布7/26/202316單色模型方案二明度均勻分布結(jié)論給定n和，得到合理分布的灰度序列7/26/202317單色模型半色調(diào)技術(shù)問題：在硬件條件有限的情況下，如何產(chǎn)生更多的顏色？方法：半色調(diào)技術(shù)、顏色抖動7/26/202318Photoshop調(diào)色板畫筆7/26/202319彩色模型顏色的描述視覺色彩(Hue)、飽和度(Saturation)、明度物理學(xué)主波長、色純度、亮度7/26/202320彩色模型三基色三維顏色空間的一組基三基色的例子：紅、綠、蘭三基色來自生物學(xué)的證據(jù)視網(wǎng)膜中存在三種錐狀細(xì)胞，分別對紅、綠、蘭三基色敏感7/26/202321彩色模型顏色匹配問題方法？？？？7/26/202322光柵系統(tǒng)中的顏色模型顏色模型三維顏色空間的子集面向硬件的顏色模型RGB模型、CMYK模型、YIQ模型面向用戶的顏色模型HSV模型7/26/202323光柵系統(tǒng)中的顏色模型RGB模型Red（紅）、Green（綠）、Blue(蘭)應(yīng)用：彩色CRT加色模型7/26/202324光柵系統(tǒng)中的顏色模型RGB模型7/26/2023257/26/202326光柵系統(tǒng)中的顏色模型CMYK模型Cyan（青）、Magenta（品紅）、Yellow（黃）應(yīng)用：硬拷貝設(shè)備減色模型7/26/202327光柵系統(tǒng)中的顏色模型與RGB模型的關(guān)系CMYK模型7/26/2023287/26/202329光柵系統(tǒng)中的顏色模型YIQ模型Y：亮度，I、Q：色差應(yīng)用：電視傳播系統(tǒng)電視臺RGB信號EncoderYIQ信號家庭RGB信號DecoderYIQ信號7/26/202330光柵系統(tǒng)中的顏色模型為什么采用YIQ模型？向后兼容黑白電視節(jié)約帶寬YIQ模型與RGB模型的關(guān)系？Y:I:Q=4:1.5:0.6Total=6M7/26/202331光柵系統(tǒng)中的顏色模型HSV模型H(Hue)：色彩，S(Saturation)：飽和度，V(Value)：明度應(yīng)用：用戶調(diào)色板模型例子：Photoshop調(diào)色板畫筆調(diào)色板7/26/2023327/26/202333光柵系統(tǒng)中的顏色模型與RGB模型的關(guān)系？7/26/202334光柵系統(tǒng)中的顏色模型顏色的交互指定菜單調(diào)色板顏色差插圖形的繪制動畫反混淆例子：Photoshop顏色插值7/26/202335顏色轉(zhuǎn)換

當(dāng)用計算機(jī)產(chǎn)生圖象時，經(jīng)常要從一個顏色空間轉(zhuǎn)換到另一個顏色空間。這主要是由于創(chuàng)作過程通常既在基于光的顏色環(huán)境中，又在基于顏料的顏色環(huán)境中。當(dāng)我們描述相片和圖紙時，使用基于顏料的顏色；當(dāng)我們處理存在的圖象或在屏幕上產(chǎn)生新圖象時，使用基于光的顏色；當(dāng)在紙上輸出一個圖象時，再一次使用基于顏料的顏色。

在大多數(shù)情況下，這種顏色的轉(zhuǎn)換是由我們使用的計算機(jī)系統(tǒng)自動完成。很明顯，這些顏色轉(zhuǎn)換的質(zhì)量各個程序會有所不同。如果我們對計算機(jī)系統(tǒng)的顏色輸出大體上滿意，就沒必要涉及顏色的轉(zhuǎn)換過程；如果對自動或缺省的顏色轉(zhuǎn)換不滿意，則需要顏色平衡和校色。7/26/202336顏色范圍

在30年代早期，國際照明委員會(CIE)給出了一個顏色空間，該顏色空間用人眼可見的光譜定義所有的顏色。CIE顏色