色度学.ppt

1、西 南 大 学SouthwestUniversity色度学色度学色度学色度学第一节第一节 颜色视觉基础颜色视觉基础第一节第一节 颜色视觉基础颜色视觉基础1颜色的定义颜色的定义1.颜色是除了空间的和时间的不均匀性以颜色是除了空间的和时间的不均匀性以外的光的一种特性，即光的辐射能刺激外的光的一种特性，即光的辐射能刺激视网膜而引起观察者通过视觉而获得的视网膜而引起观察者通过视觉而获得的景象。景象。美国光学学会（美国光学学会（Optical Society of America）色度学委员会色度学委员会2.颜色是光作用于人眼引起除形象以外的颜色是光作用于人眼引起除形象以外的视觉特性。视觉特性。在我国国

2、家标准在我国国家标准GB5698-85中中1色彩感觉的形成过程色彩感觉的形成过程第一节第一节 颜色视觉基础颜色视觉基础光光彩色的物体彩色的物体人眼人眼大脑识别，产生色感觉大脑识别，产生色感觉1.光与色的关系光与色的关系光的色散光的色散a.单色光：b.复色光：第一节第一节 颜色视觉基础颜色视觉基础1.可见光可见光能够在人的视觉系统上引起明亮的颜色感觉能够在人的视觉系统上引起明亮的颜色感觉的电磁辐射。的电磁辐射。光谱色：组成光谱的各种颜色。光谱色：组成光谱的各种颜色。第一节第一节 颜色视觉基础颜色视觉基础X射线紫外线红外线电磁波射线400nm 500nm 600nm 700nm 380780400

3、4905707001.相对光谱能量分布相对光谱能量分布 第一节第一节 颜色视觉基础颜色视觉基础分光辐射度计原理图常见光源相对光谱能量分布曲线第一节第一节 颜色视觉基础颜色视觉基础1.光源色温光源色温 色温定义：某一种光源的色度与某一温度下的绝色温定义：某一种光源的色度与某一温度下的绝对黑体的色度相同时绝对黑体的温度。对黑体的色度相同时绝对黑体的温度。色表色表相关色温相关色温暖暖中间中间冷冷5300K常见光源色温常见光源色温光源光源色温（色温（K K）晴天室外光晴天室外光13000 13000 全阴天室外光全阴天室外光65006500白天直射日光白天直射日光555055504545斜射日光斜射日

4、光48004800昼光色、荧光灯昼光色、荧光灯65006500氙灯氙灯56005600炭精灯炭精灯55005500650065001.光源显色性光源显色性 光源显色性和色温是光源的两个重要的颜色光源显色性和色温是光源的两个重要的颜色指标。色温是衡量光源色的指标，而显色性指标。色温是衡量光源色的指标，而显色性是衡量光源视觉质量的指标。是衡量光源视觉质量的指标。第一节第一节 颜色视觉基础颜色视觉基础1.光源三刺激值光源三刺激值 在定量研究中我在定量研究中我们发现，某种光源所们发现，某种光源所发出的光，可以通过发出的光，可以通过红、绿、蓝三种单色红、绿、蓝三种单色光按不同比例混合匹光按不同比例混合匹

5、配产生。这种用来匹配产生。这种用来匹配某一特定光源所需配某一特定光源所需要的红、绿、蓝三原要的红、绿、蓝三原色的量叫做该光源三色的量叫做该光源三刺激值。光源的红、刺激值。光源的红、绿、蓝三刺激值分别绿、蓝三刺激值分别用用X0、Y0、Z0来表示。来表示。1.标准光源标准光源标准光源标准光源A：色温为色温为2856K的充气螺旋钨丝灯，其的充气螺旋钨丝灯，其光色偏黄。光色偏黄。（X0=109.87，Y0=100.00，Z0=35.59）标准光源标准光源B：色温为色温为4874K，由，由A光源加罩光源加罩B型型D-G液体滤光器组成。光色相当于中午日光液体滤光器组成。光色相当于中午日光（X0=99.09

6、，Y0=100.00，Z0=85.32）。标准光源标准光源C：色温为色温为6774K，由，由A光源加罩光源加罩C型型D-G液体滤光器组成，光色相当于有云的天空光液体滤光器组成，光色相当于有云的天空光（X0=98.07，Y0=100.00，Z0=118.18）。模拟模拟D65人造光源人造光源分别为：带滤光器的高压氙弧灯、分别为：带滤光器的高压氙弧灯、带滤光器的白炽灯和荧光灯带滤光器的白炽灯和荧光灯（X0=95.05，Y0=100.00，Z0=108.91）。第一节第一节 颜色视觉基础颜色视觉基础1色彩的物理理论色彩的物理理论1.色光加色法色光加色法色光原色：红、绿、蓝色光波长分别为色光原色：红、

7、绿、蓝色光波长分别为700.2nm,546.1nm,435.8nm。色光加色：色光加色：红（红（R）绿（绿（G）黄（黄（Y）红（红（R）蓝（蓝（B）品红（品红（M）蓝（蓝（B）绿（绿（G）青（青（C）红（红（R）绿（绿（G）蓝（蓝（B）白（白（W）色光的相加（混合）所获得的新色光其亮度等色光的相加（混合）所获得的新色光其亮度等于相加色光的亮度之和。于相加色光的亮度之和。第一节第一节 颜色视觉基础颜色视觉基础网点并列1.色料减色法色料减色法色料三原色：黄色（减蓝色）、品红色（减绿色料三原色：黄色（减蓝色）、品红色（减绿色）、青色（减红色）色）、青色（减红色）YMWBGR YCWBRG CMWRG

8、B YMCWBGRO（黑）黑）色料的相加（混合）所获得的颜色其明度降低，色料的相加（混合）所获得的颜色其明度降低，故称色料的混合为减色法故称色料的混合为减色法 在在CorelDRAW 9.0（或（或Photoshop）中，可以看出）中，可以看出色彩的明度顺序是：白、黄、青、绿、品红、红、蓝、黑。色彩的明度顺序是：白、黄、青、绿、品红、红、蓝、黑。RGB模式为加色法模式，色光混合亮度增加，模式为加色法模式，色光混合亮度增加，RGB的值相加数值越大色彩越明亮。的值相加数值越大色彩越明亮。CMY模式为减色法模式，色料混合光能量减小，模式为减色法模式，色料混合光能量减小，CMY的值相加数值越大色彩越深

9、暗。的值相加数值越大色彩越深暗。4彩色物体彩色物体 彩色物体选择吸收彩色物体选择吸收(或透过或透过)部分波部分波长的色光，反射长的色光，反射(透射透射)其余波长的其余波长的色光而呈现了颜色。色光而呈现了颜色。1.物体色物体色：该物体本身不发光，而该物体本身不发光，而是从被照射的光里选择性吸收了是从被照射的光里选择性吸收了一部分光谱波长的色光，而反射一部分光谱波长的色光，而反射（或透过）剩余的色光，我们所（或透过）剩余的色光，我们所看到的色彩是剩余的色光，这就看到的色彩是剩余的色光，这就是物体的颜色，简称物体色。是物体的颜色，简称物体色。2.固有色固有色：物体在标准日光下的颜物体在标准日光下的颜

10、色色。3.影响物体颜色的因素影响物体颜色的因素：光源（光光源（光谱、亮度、距离）、传播介质、谱、亮度、距离）、传播介质、环境色等环境色等环境色对物体颜色的影响环境色对物体颜色的影响为何感觉不真实？参考：参考：人眼的视觉特性人眼的视觉特性五、人眼五、人眼视网膜内视网膜内的的光感受器光感受器视杆细胞视杆细胞（rods）负责低分辨率的、单色的、夜间的视觉。【暗视觉】视锥细胞视锥细胞（cones）负责高分辨率的、彩色的、白天的视觉。【明视觉】六、大脑六、大脑颜色视觉理论颜色视觉理论颜色视觉理论共有三类：颜色视觉理论共有三类：杨杨赫姆霍尔兹的三色学说，赫姆霍尔兹的三色学说，赫林的对立颜色学说，赫林的对立

11、颜色学说，阶段学说。阶段学说。RGBY-BLR-G颜色视觉机制示意图颜色视觉机制示意图1.杨一赫姆霍尔兹学说杨一赫姆霍尔兹学说假设在视网膜上有假设在视网膜上有三种视神经纤维三种视神经纤维（感红纤维、（感红纤维、感绿纤维和感蓝纤维），除了有各自的主感色感绿纤维和感蓝纤维），除了有各自的主感色光外，也能对其它不同波长的色光有一定的感光外，也能对其它不同波长的色光有一定的感受兴奋水平。受兴奋水平。每种神经纤维的兴奋都引起一种原色的感觉每种神经纤维的兴奋都引起一种原色的感觉。光。光作用于视网膜上虽然能同时引起三种纤维的兴奋，作用于视网膜上虽然能同时引起三种纤维的兴奋，但是，由于光的波长特征，其中一种纤

12、维的兴奋但是，由于光的波长特征，其中一种纤维的兴奋特别强烈，产生一种颜色感觉。特别强烈，产生一种颜色感觉。在产生某一种颜色感觉时，虽然是一种纤维兴奋在产生某一种颜色感觉时，虽然是一种纤维兴奋最强烈最强烈但是，另外两种纤雏也兴奋很弱但是，另外两种纤雏也兴奋很弱即即同时有三种纤维活动所以每种颜色都有白光成同时有三种纤维活动所以每种颜色都有白光成分；即有亮度感觉。分；即有亮度感觉。在颜色混合中，混合色是三种纤维按特定比例同在颜色混合中，混合色是三种纤维按特定比例同时兴奋的结果。时兴奋的结果。2.赫林的对立颜色学说赫林的对立颜色学说 假定视网膜中有假定视网膜中有三对视素：黑一白视素，红三对视素：黑一白

13、视素，红绿视绿视素，黄一蓝视素素，黄一蓝视素。这三对视素的代谢作用包括建设（同化）和破坏这三对视素的代谢作用包括建设（同化）和破坏（异化）两种对立的过程（异化）两种对立的过程。白光刺激破坏黑一白视。白光刺激破坏黑一白视素，引起神经冲动产生白色感觉，无光刺激时，黑素，引起神经冲动产生白色感觉，无光刺激时，黑一白视素便重新一白视素便重新“建设建设”起来，所引起的神经冲动起来，所引起的神经冲动产生黑色感觉；对红绿视素，红光起破坏作用，产生黑色感觉；对红绿视素，红光起破坏作用，绿光起建设作用；对黄一蓝视素，黄光起破坏作用，绿光起建设作用；对黄一蓝视素，黄光起破坏作用，蓝光起建设作用。蓝光起建设作用。各

14、种颜色都有一定的亮度，即含有白色成分，所以各种颜色都有一定的亮度，即含有白色成分，所以每一种颜色不仅影响其本身视素的活动，而且也影每一种颜色不仅影响其本身视素的活动，而且也影响黑一白视素的活动。三对视素的对立过程的组合，响黑一白视素的活动。三对视素的对立过程的组合，产生各种颜色感觉和颜色混合现象。产生各种颜色感觉和颜色混合现象。3 3、阶段学说、阶段学说第一阶段：视网膜上三种锥体细胞感受光的刺第一阶段：视网膜上三种锥体细胞感受光的刺激产生兴奋。激产生兴奋。第二阶段：经过编码的视觉信息向大脑皮层传第二阶段：经过编码的视觉信息向大脑皮层传导时，变成了四色机制。第一种颜色编码信号导时，变成了四色机制

15、。第一种颜色编码信号是红是红-绿信号，绿信号，它接受来自红、绿两种锥体的它接受来自红、绿两种锥体的输入，然后依据它们相对的强弱发生信号。输入，然后依据它们相对的强弱发生信号。第第二种颜色信号是黄二种颜色信号是黄-蓝信号，蓝信号，在这里黄色信息在这里黄色信息是由来自红和绿两种锥体的输入加以混合而得是由来自红和绿两种锥体的输入加以混合而得到的。到的。第三种颜色编号信号是光的亮度（白第三种颜色编号信号是光的亮度（白-黑）信号。黑）信号。第三阶段：大脑皮层的视觉中枢接受这些输送第三阶段：大脑皮层的视觉中枢接受这些输送来的信息，通过整理加工，产生各种色彩感觉。来的信息，通过整理加工，产生各种色彩感觉。R

16、GBY-BLR-G颜色视觉机制示意图颜色视觉机制示意图第二节第二节 颜色表示方法颜色表示方法第二节第二节 颜色的分类和特性颜色的分类和特性1颜色的分类颜色的分类 颜色分为非彩色和彩色两大类。颜色分为非彩色和彩色两大类。1.非彩色就是黑、白以及从黑暗到最亮的各种灰色。非彩色就是黑、白以及从黑暗到最亮的各种灰色。白色、黑色和灰色物体对光谱各波长的反射没有白色、黑色和灰色物体对光谱各波长的反射没有选择性，称为中性色选择性，称为中性色.当物体表面对可见光谱所有波长的辐射的反射当物体表面对可见光谱所有波长的辐射的反射率都在率都在8090以上时，视觉上的感觉便是以上时，视觉上的感觉便是白色。若反射率均在白色。若反射率均在4以下则是黑色。白色、以下则是黑色。白色、黑色和灰色物体对光谱各波长的反射没有选择性，黑色和灰色物体对光谱各波长的反射没有选择性，称它们为中性特色称它们为中性特色。1.彩色彩色：黑白系列以外的各种颜色称为彩色。任何：黑白系列以外的各种颜色称为彩色。任何一种彩色均由三个量表示：色相、亮度和饱和度。一种彩色均由三个量表示：色相、亮度和饱和度。色相色相：R Y G C B M0 +100