计算机图形学 颜色表示模型[文字可编辑].ppt

颜色表示模型 颜色模型 ? 颜色属于物理学和生物心理学范畴，它是由于光经过与周围环境相 互作用后到达人眼，并经过一系列物理和化学变化转化为人眼所能 感知的电脉冲的结果，因而。颜色的形成是一个复杂的物理和心理 和心理相互作用的过程，它涉及到光的传播特性、人眼结构及人脑 心理感知等内容。 ? 一个颜色模型是一种在某种特定上下文中对颜色的特性和行为的解 释方法，没有哪一种颜色模型能解释所有的颜色问题，因此要使用 不同的模型来帮助说明能看到的不同的颜色特征。在图形应用中， 某些模型用于叙述在打印机和绘图仪上如何输出彩色，而另一些模 型则为用户提供更直觉的颜色参数。 光 的 特 性 彩 色 模 型 光栅系统的颜色 颜色选择与使用 光的特性： 特征描述 ? 可见光是电磁光谱 ( 包括无线电波、微波、红外波和 x 射线 ) 中狭窄 的频率波段 ( 可见段 ) ，段的每一频率对应一种颜色： ? 在低频率端是红色，高频率端是紫色，从低频到高频的光谱颜色变化 分别是红、橙、黄、绿、兰和紫。 ? 人眼对 颜色 ( 或主频率 ) 和明度和纯度 这三种特征的感觉作出反应，这就 用来描述人所感受的光的不同性质 ? 光是一种电磁波，常用波长 (λ) 或频率 (f) 来说明各种颜色，单色光 的频率和波长互成反比例。 ? 光的波长很短，红色波长约是 700 毫微米，而紫色的波长大概是 400 毫 微米。由于波长比频率容易处理，故光谱颜色常用波长来指定。太阳 或灯泡等光源发射可见段的全部频率而产生白色，当白色光投射到物 体上时，某些频率被反射某些则被物体吸收，在反射光中混合的频率 确定了所感受到的物体的颜色。如果在反射光中以低频率为主，则物 体呈现红色，此时，可以说光主要含有光谱中红色端的频率。 光的特性： 特征描述 ? 明度 (brightnese) 是指人感受到的物体的光亮度，即单位时间、单位角度及单位 投射面上光源幅射的能量， ? 幅射能量与光源亮度 (luminance) 有关。这说明物体亮度与其周围环境的亮度无关， 而其明度与环境的亮度相关：具有恒定亮度的物体，当其置于亮度不同的环境中时， 它的明度是不同的。 ? 光的纯度 (purity) 或饱和度 (saturation) ：纯度说明光的颜色表现得多纯，淡颜 色说明不太纯。色度 (chromaticity) 通常是指说明纯度和主频率这两种颜色特征 。 ? 从红色到紫色的每一频率成份有不同能量，光源颜色用白色来描述。 – 主体光成分的能量密度用 ED 来表示，其他频率的能量密度用 E Ｗ表示。 – 光的纯度依赖于 ED 和 EW 之间的差别，主频率的 ED 与白光成分 E Ｗ相比越大，则光纯度 越大：当 EW=0 时 , 纯度为 100% ，而当 EW=ED 时，纯度为 0 。 ? 适当选择两种或多种初始颜色光源，可以形成许多其他颜色 ： – 如果两种彩色光源混合成白色光就被称为互补色。互补色的例子有红色和青色，绿色和 品红以及兰色和黄色。 – 通常以主频率为基础的混合颜色模型使用三种颜色可获得一定范围的颜色，称为模型的 颜色范围 (color gamut) 。在该颜色模型中用来生成其他颜色的两种或三种颜色称为基色 (primitive color) 。 光的特性： 颜色混合 ? 在实际的基本颜色中，没有哪一组集合能组合生成所有可见颜色。然而，三基 色对多数应用来说是足够的，而不包含在指定基色集颜色范围中的颜色可通过 扩充的方法来描述。如果某种特定颜色无法通过混合三基色来生成，可以将一 种或二种基色与该颜色混合以便与余下的基色的混合色相匹配。因而，一组基 色可用来描述所有颜色。 ? 下图示出生成任何一种颜色所需的 RGB 数量，称为颜色匹配曲线 。 400 500 600 700 0 0.2 0.4 λ(nm) 颜 色 匹 配 RG B 量 f B f G f R 500nm 附近的颜色只能与从兰 光和绿光混合所得的光中“ 减去”红光而得的光匹配。 即 500nm 左右的颜色与一定量 的红光混合可得图中指出的 兰 - 绿混合色。因此， RGB 彩 色监视器不能显示 500nm 左右 的颜色。 彩色模型： 颜色描述 ? 具有不同光谱能量分布的光刺激人的视觉系统产生不同 的颜色 ( 包括彩色和灰色 ) ，颜色可以从两个角度加以描 述： ? 从视觉角度，颜色以色彩 (Hue) 、饱和度 (Saturation) 和明度来描述。 ? 色彩 指的是这种颜色是红、绿，还是蓝，它是一种颜色 区别于另一种颜色的最重要特征； ? 饱和度 反映颜色的纯度，当向某种颜色中加入白色时就 降低了它的饱和度； ? 明度 即人眼感知到的光的亮度。 ? 色彩、饱和度和明度的关系如右图所示。明度沿颜色空 间的中心线变化，色彩沿圆周变化