第六章颜色与纹理.pptVIP

颜色与纹理 主要内容 颜色与视觉 光的特性 单色模型 彩色模型 光栅系统的颜色模型 纹理 纹理映射 颜色与视觉 颜色：外来的光刺激作用于人的视觉器官而产生的主观感觉。 确定物体的颜色的因素：物体本身、光源、周围环境的颜色、视觉系统。 从心理学和视觉的角度出发，颜色有如下三个特性：色调（Hue）,饱和度（Saturation）和亮度（Lightness）。 色调，是一种颜色区别于其他颜色的因素：红、绿、蓝、紫等； 饱和度是指颜色的纯度，鲜红色的饱和度高，而粉红色的饱和度低； 亮度就是光的强度，是光给人的刺激的强度。 颜色的恒常性 颜色的混合性 牛顿的实验 光的属性 光（可见光）：人的视觉系统能感受到的电磁波，波长范围350nm~780nm 光谱能量分布 白光 光学特性 主波长（Dominant Wavelength），纯度（Purity）和明度（Luminance）。 主波长是产生颜色光的波长，对应于视觉感知的色调； 光的纯度对应于饱和度， 明度就是光的亮度。 光亮度: 既表示光能大小又表示其色彩组成的物理量. 光学中光谱分布，表示一束光中不同波长光所占的比例.光谱分布唯一决定了相应可见光的色彩 亮度(Luminance)、照度 不考虑物体周围环境的影响，即与周围环境无关。 明度(Brightness) 视觉系统感知到的亮度， （亮度与明度的关系见后面） 彩色光 单色光 反射光的光谱能量分布 光效率函数 杆状细胞与暗视觉 锥状细胞与明视觉 光效率函数:感受各种波长的光的灵敏度 亮度 颜色 可见光刺激人的视觉系统产生的心理感觉 亮度与明度的关系 亮度相同的小正方形区域具有不同的明度 Webe定律： 明度C与亮度Y,明度差dC为常数时，dY/Y 也为常数,其中dY是物体与周围环境的亮度差。 即存在a1使得 a1*dY/Y=dC 上式两端积分得到： C=a2+a1logY 单色模型 选择灰度（亮度） 显示器的灰度范围 问题：如何产生均匀分布的n+1级灰度？ 方案一 亮度均匀分布 明度C分布不均匀 灰度看以来是均匀的要求明度分布均匀 单色模型 方案二 明度均匀分布 结论 给定n和 ，得到合理分布的灰度序列 单色模型 半色调技术 问题：在硬件条件有限的情况下，如何产生更多的灰度（颜色）等级？ 方法：半色调技术、颜色抖动 以空间分辨率增加灰度等级。 彩色模型 颜色的描述 视觉 色彩(Hue)、饱和度(Saturation)、明度 物理学 主波长、色纯度、亮度 彩色模型 ，1862年，Helmhotz 三色学说，也称为三刺激理论。到现在，用三种原色能够产生各种颜色的三色原理已经成为当今颜色科学中最重要的原理和学说。 三基色 三维颜色空间的一组基 三基色的例子：红、绿、兰三基色 来自生物学的证据 视网膜中存在三种锥状 细胞，分别对红、绿、兰 三基色敏感 三色学说:视网膜中存在着三种椎体细胞，包含不同的色素，对光的吸收和反射特性不同，对于不同的光就有不同的颜色感觉. 第一种椎体细胞:感受红光的红胞， 第二和第三种椎体细胞则分别感受绿光和蓝光。它们三者共同作用，使人产生了不同的颜色感觉。例如，当黄光刺激眼睛时，将会引起红、绿两种椎体细胞几乎相同的反应，而只引起蓝细胞很小的反应，这三种不同椎体细胞的不同程度的兴奋程度的结果产生了黄色的感觉，这正如颜色混合时，等量的红和绿加上极小量的蓝可以复现黄色是相同。 彩色模型 颜色匹配 问题 方法？ CIE色度图 给定一种颜色，采用如何的三原色比例才可以复现出该色，以及这种比例是否唯一 ？ CIE（国际照明委员会）选取的标准红、绿、蓝三种光的波长分别为：红光，R， ；绿光，G， ；蓝光，B， 。而光颜色的匹配可以用式子表示为： 其中权值r、g、b为颜色匹配中所需要的R、G、B三色光的相对量，也就是三刺激的值 。 CIE-RGB CIE-XYZ 为了避免颜色匹配系统RGB非负， 取三基色XYZ 所有的可见光对应的颜色在XZY坐标系中组成了一个锥体， 主波长，色纯度和补色的计算 两种颜色混合叠加，两种颜色的连线上。 若将颜色A看作校准白光与纯色B的混合，A与B的主波长相同。 |AC|/|BC|为颜色A的纯度 颜色域定义 光栅系统中的颜色模型 颜色模型 三维颜色空间的子集 面向硬件的颜色模型 RGB模型 CMY模型（Cyan青、Magenta品红、Yellow黄） YIQ模型（Y：亮度，I、Q：色差） 面向用户的颜色模型 HSV模型（H(Hue)色彩，S(Saturation)饱和度，V(Value)明度） 光栅系统中的颜色模型 RGB模型 Red（红）、Green（绿）、Blue(兰) 应用：彩色CRT