CG2014_09_颜色模型.ppt

计算机图形学 河南大学计算机与信息工程学院 2014年2月 计算机图形学 2 第9章 颜色模型 9.1 光的特性 9.2 颜色模型 9.3 标准基色和色度图 9.4 RGB颜色模型 9.5 CMY颜色模型 9.6 HSV颜色模型 9.1 光的特性9.1.1 电磁频谱 公式： c=λf c：波速（单位：m/s, 真空中约为3×108m/s） λ：波长（单位：m） f： 频率（单位：Hz） 计算机图形学 3 颜色是外界光刺激作用于人的视觉器官而产生的主观感觉。 颜色分两大类：非彩色和彩色。非彩色是指黑色、白色和介于这两者之间深浅不同的灰色，也称为无色系列。彩色是指除了非彩色以外的各种颜色。 颜色的三个基本属性，分别是色调（色相，主频率）、饱和度（纯度，彩度）和亮度（明度，明暗度）。 9.1.2 颜色心理学特征 计算机图形学 4 计算机图形学 5 视觉系统的基本构造 椎状细胞灵敏度最大的值分别位于波长为红色、绿色及蓝色的三个区域。即是说，眼睛只需以不同强度和比例的红绿蓝三色组合起来，便能产生任何色彩的知觉，因而红绿蓝可说是人眼的三基色。利用三基色色光的相加叠合，人们基本上能够模拟自然界中出现的各种色彩，这就是著名的光学三色原理。以这种方法产生色彩亦叫做加法混色。屏幕显像和摄影就是这种混色方法的具体应用。 计算机图形学 6 视觉系统 亮度：表示人眼感知颜色的强弱程度，它和能量大小及人眼对不同波长的感知能力有关。 与亮度不同的，由物理定义的客观的相应的量是光强。 颜色的亮度（或明暗度）：单位时间内单位角度以及单位投射面上光源辐射的能量决定颜色的亮度，它反映了颜色由黑至白的亮度变换情况。 计算机图形学 7 在无彩色系中，白色明度最高，黑色明度最低，在黑白之间存在一系列灰色，靠近白的部分称为明灰色，靠近黑的部分称为暗灰色。在有彩色系中，黄色明度最高，紫色明度最低。任何一个有彩色，当它掺入白色时，明度提高，当它掺入黑色时，明度降低。同时其纯度也相应降低。 计算机图形学 8 颜色的纯度（或饱和度）：纯度说明光的颜色表现接近光谱色（如红色）的程度。浅色或暗色说明颜色的纯度较低，它们比较接近白色 红光与绿光混合感觉是黄光，其纯度没有单波长黄光纯度高。 计算机图形学 9 视觉系统 人类眼睛的网膜内分布着两种细胞，杆状细胞和椎状细胞，这些细胞对光线作出反应，便形成色彩的知觉。 杆状细胞是一种灵敏度很高的接收系统，能够分别极微小的亮度差别，协助人们辨识物体的层次，但是却不能分辨颜色。 椎状细胞较不灵敏，但是有分辨颜色的能力。所以在亮度很弱的情况下，物体看起来都是灰灰白白，因为椎状细胞在这时已不能发挥作用，只有杆状细胞在工作。 计算机图形学 10 9.1.2 颜色心理学特征 计算机图形学 11 颜色模型：用来精确标定和生成各种颜色的一套规则和定义。 颜色空间：某种颜色模型所标定的所有颜色就构成了一个颜色空间。 表示方法：颜色空间通常用三维模型表示，空间中的颜色通常使用代表三个参数的三维坐标来指定。 9.2 颜色模型 计算机图形学 12 9.2 颜色模型 颜色模型（color model）是在某种特定上下文中对于颜色特性和行为的解释方法，一般是指一种三维颜色坐标系统。当光由两种或多种具有不同主频率的光源（或称为彩色光）混合而成时，我们可以改变各种光源的强度来生成一系列其他颜色的光。这是一种构造颜色模型的方法，其中用来生成其他颜色的光源的色彩称为基色或原色（primary color）。由基色所产生的所有颜色的集合称为该颜色模型的颜色范围（color gamut）。如果两种基色混合生成白色光，则称它们为互补色（complementary color）。比如红色和青色、绿色和品红色、蓝色和黄色混合后都是白色，因此它们都称为互补色。 计算机图形学 13 三种基本色： 红（R，red）： 700 nm 绿（G，green）： 546.1 nm 蓝（B，blue）： 435.8 nm 三种补色： 青（C，cyan， 即绿加蓝） 品红（M，magenta，即红加蓝） 黄 （Y， yellow， 即红加绿） 颜色模型 计算机图形学 14 9.2 颜色模型 计算机图形学 15 9.3 标准基色和色度图 计算机图形学 16 色度图(舌形图) 色度图中每点对应一种颜色。 边界上的点代表纯颜色，中心点处纯度为零。 过C点直线端点的两彩色为互补色。 计算机图形学 17 颜色模型 加色合成法(Additive Color Synthesis) RGB颜色系统，是通过三基色相加来产生其他颜色，这种做法通常称为加色合成法(Additive Color Synthesis)。 减色合成法(Subtractive Color