ppt04-颜色表示模型

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1、§1.3颜色表示模型《计算机图形学》计算机科学与技术系纪连恩颜色模型问题颜色属于物理学和生物心理学范畴颜色的形成是一个复杂的物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一种颜色模型能解释所有的颜色问题。在图形应用中，某些模型用于在打印机和绘图仪上如何输出彩色；另一些模型则为用户提供更直觉的颜色参数。●颜色模型问题◘光的描述◘视觉颜色◘物理颜色◘颜色匹配●CIE-XYZ模型●图形颜色模型●颜色模型转换●颜色模型应用光的颜色描述光是一种电磁

2、波，常用波长或频率来说明各种颜色，由于波长比频率容易处理，故光谱颜色常用波长来指定。低频端是红色，高频端是紫色人眼对颜色(或色度/主频率)、明度和纯度三种特征作出反应。明度(brightnese)：人感受到的物体的光亮度，单位时间、单位角度及单位投射面上光源幅射的能量。光纯度(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)：决定颜色的基本色彩。●颜色模型问题◘光的描述◘视觉颜色◘物理颜色◘颜色匹配●CIE-XYZ模型●图形颜色模型●颜色模型转换●颜色模型应用

3、视觉彩色描述从视觉角度，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图所示。明度沿颜色空间的中心线变化，色彩沿圆周变化，饱和度沿着半径变化。值得注意的是：色彩、饱和度和明度都是主观量，它们是颜色的非精确描述。黑色彩饱和度明度白绿蓝●颜色模型问题◘光的描述◘视觉颜色◘物理颜色◘颜色匹配●CIE-XYZ模型●图形颜色模型●颜色模

4、型转换●颜色模型应用物理彩色描述从物理学(色彩学)角度，颜色以主波长(Dominantwavelength)、色纯度(Purity)和亮度来描述。主波长：决定颜色的基本色彩；色纯度：反映该颜色中纯色光与白色光的比例；亮度：就是颜色光的强度。主波长、色纯度和亮度描述了产生某种颜色的光特性，光与颜色之间存在着一定的对应关系，那么描述一束光也就等价于描述了它所对应的颜色。颜色描述需要三个量，这说明颜色空间是三维的。三基色：任意互不相关(任意两种的组合不能产生三种中的另一种颜色)的三种颜色构成颜色空间的一组基。最常用的三基色是红色R、绿色G与蓝

5、色B。三基色通过适当的混合能产生所有的颜色。●颜色模型问题◘光的特性◘光的描述◘视觉颜色◘物理颜色◘颜色匹配●CIE-XYZ模型●图形颜色模型●颜色模型转换●颜色模型应用颜色匹配颜色匹配：给定三基色对应的光谱能量分布，考虑按什么样的比例将它们混合才能与给定任一光谱能量分布（颜色）相同。颜色匹配公理：人眼只能识别颜色的三种不同刺激，颜色空间是三维的。任何一种颜色都能由三基色表示，若采用红、绿和蓝为三基色，则颜色F的表达式为：F=R[R]+G[G]+B[B],[R,G,B]为F的颜色坐标，[R],[G],[B]为三基色。F的亮度是红、绿、蓝

6、分量的亮度和：YF=RYR+GYG+BYB。颜色的混合具有下列性质：F1+F2=(R1+R2)[R]+(G1+G2)[G]+(B1+B2)[B]kF=kR[R]+kG[G]+kB[B]。若F1=F2，F2=F3，则F1=F3。●颜色模型问题◘光的特性◘光的描述◘视觉颜色◘物理颜色◘颜色匹配●CIE-XYZ模型●图形颜色模型●颜色模型转换●颜色模型应用CIE-XYZ模型国际照明委员会(CIE)于1931年定义了XYZ颜色模型没有一组彩色光源可用来组合显示所有可能的颜色CIE定义各种颜色的加色空间：X、Y、Z三基色同时，CIE定义了一组彩色

7、匹配函数描述任何一种光谱色所需每一种基色的量。一组CIE基色称为XYZ颜色模型，任一颜色F可表示成：F=X[X]+Y[Y]+Z[Z]。其中：[X]、[Y]和[Z]表示三维加色空间向量(即三种基色)；X、Y、Z指为匹配F所需标准基色的量(权)；一般，CIE-XYZ中特别选颜色F坐标分量Y为其亮度值。●颜色模型问题●CIE-XYZ模型◘标准函数◘色度图◘颜色范围◘颜色特性●图形颜色模型●颜色模型转换●颜色模型应用标准基色函数通过基色权向量(X,Y,Z)的规范化来定义其色度坐标(x,y,z)：●颜色模型问题●CIE-XYZ模型◘标准函数◘色度

8、图◘颜色范围◘颜色特性◘紫光线●图形颜色模型●颜色模型转换●颜色模型应用XYZ颜色空间注意：x+y+z=1→(x,y,z)落在X+Y+Z=1平面上。只要已知色度坐标(x,y)就可表示所有颜色，因：z=1-x