清华大学数据可视化教材vis-03-add_438903118.pdf

补充材料 色彩 色彩 • 人眼对颜色的感知模型 – 色彩的物理学基础 – 色彩的视觉系统基础 – 色彩的神经感知基础 人眼对颜色的感知模型 物理光信号 视觉系统处理 神经感知 人眼接收自然界中的光信号，视锥细胞对接收到的信号进行响应、编 码然后传递给大脑神经。大脑神经会对这些信号进行进一步理解感知， 形成最终我们看到的颜色。 色彩的物理学基础 • 牛顿可见光的分解： Newton, 1666 色彩的物理学基础 • 光谱： 色彩的物理学基础 • 典型颜色的光谱表示： 红 青 绿 品红 蓝 黄 色彩的物理学基础 • 颜色的加性混合: 色彩的物理学基础 • 颜色的加性混合： 色彩的物理学基础 • 颜色的减性混合： 色彩的物理学基础 • 颜色的减性混合： 色彩的物理学基础 • 加性混合主要应用于主动发光的物体，如液 晶显示器、电视机等。 • 减性混合主要应用于被动发光的物体，其颜 色由物体表面的反射参数决定。 反射光 表面反射 光信号 色彩的物理学基础 • 打印机的CMYK颜色系统（减性混合） 油墨本身并不能发光， 打印出物体的颜色是 通过反射光的形式表 现出来的。 色彩的视觉系统基础 • 人类每只眼球视网膜大约600万~700万的视锥 细胞，多分布在黄斑处，周围逐渐减少，树 突为锥体形，因此成为视锥细胞。其重要功 能就是感知颜色。 • 视锥细胞响应函数： 色彩的视觉系统基础 • 视锥细胞响应：得到LMS三个分量 色彩的视觉系统基础 • 颜色分量编码：对LMS重新编码成三个分量 色彩的视觉系统基础 • 人眼对输入光谱信号 的完整处理流程示意。 视觉系统最终传递给 大脑神经系统的是这 三个新的分量。 色彩的神经感知基础 • 脑神经感知颜色的几个特性： – 颜色恒定性 – 人脑对颜色的感知取决于该颜色与周围颜色的关系 – 人脑对亮度变化的感知要比色相变化的感知敏感 色彩的神经感知基础 • 事实上视锥细胞只有在强光下才能正确工作，但我 们感知到的颜色并不会随光照的不同产生剧烈变化。 • 颜色恒定性： – 我们最终感知到的颜色是大脑对视觉系统传递过 来的信号进行二次加工处理的结果。 – 人类的经验知识起到了非常重要的作用，这些经 验知识会使得同一物体在不同关照环境下我们感 知到的颜色尽量一致（我们会认为晚上看到的树 叶和白天看到的树叶都是绿色的）。 色彩的神经感知基础 • 给定下面一张照片，我们的大脑会根据经验 自动对光源位置和物体的反射参数作出假设， 我们之后对于颜色的感知也会受到这些经验 假设的影响。 色彩的神经感知基础 • 下图中的AB两个区域颜色实际是一样的，可 是我们会觉得左图中B 的颜色比A亮。为了使 得颜色恒定，我们的大脑会增加暗处物体的 亮度，所以圆柱体的影子欺骗