多媒体技术基础第3版颜色的度量体系

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1、多媒体技术基础(第3版)第5章颜色的度量体系张奇复旦大学计算机科学技术学院qz@fudan.edu.cn2010年4月第5章颜色的度量体系2/66第5章颜色的度量体系目录5.1颜色科学简史5.2描述颜色的几个术语5.2.1什么是颜色5.2.2色调5.2.3饱和度5.2.4亮度5.2.5颜色空间5.3颜色的度量体系概要5.4Munsell颜色系统5.5Ostwald颜色系统5.6CIE颜色系统5.6.1颜色科学史上的两次重要会议5.6.2CIE1931RGB5.6.3CIE1931XYZ5.6.4

2、CIE1931xyY5.6.5CIE1960YUV和CIEYU'V'5.6.6CIE1976LUV5.6.7CIE1976LAB5.6.8CIELUVLCh和CIELABLCh第5章颜色的度量体系3/665.1颜色科学简史IsaacNewton(1642-1727)的色园1666年开始研究颜色，把红色和紫色首尾相接形成色圆/色轮(colorcircle/wheel)。也称牛顿色圆(Newtoncolorcircle)，见图5-1度量颜色的一种方法，圆周表示色调，圆的半径表示饱和度为揭示红(R)、

3、绿(G)和蓝(B)相加混色奠定了基础，其互补色是C，M，Y牛顿还揭示了一个重要的事实：白光包含所有可见光谱的波长，并用棱镜演示了这个事实图5-1牛顿色圆第5章颜色的度量体系4/665.1颜色科学简史(续1)ThomasYoung(1773–1829)的假设在1802年，认为人的眼睛有三种不同类型的颜色感知接收器，大体上相当于红、绿和蓝三种基色的接收器Maxwell、JamesClerk(1831–1879)的色度学19世纪60年代，探索了三种基色的关系认为三种基色相加产生的色调不能覆盖整个感知色

4、调的色域，而使用相减混色产生的色调却可以认为彩色表面的色调和饱和度对眼睛的敏感度比明度低Maxwell的工作被认为是现代色度学的基础HermannvonHelmholtz(1821-1894)的理论认为Young的看法非常重要，使用三种基色相加可产生范围很宽的颜色把这个想法用于定量研究，因此有时把他们的想法称为Young-Helmholtz理论。第5章颜色的度量体系5/665.1颜色科学简史(续2)物理科学实验20世纪20年代对科学家们提出的理论进行了实验，表明红、绿和蓝相加混色的确能产生某个色

5、域里的所有可见颜色，但不能产生所有的光谱色(单一波长的颜色)，尤其是在绿色范围里如果加入一定量的红光，所有颜色都可呈现，并用三色激励值(tristimulusvalues)表示R，G，B基色，但必须允许红色激励值为负值(即用补色)国际照明委员会(CIE)的贡献1931年定义了标准颜色体系，规定所有的激励值应该为正值，并用x和y两个坐标表示所有可见的颜色绘制的CIE色度图(CIEchromaticitydiagram)是用xy平面表示的马蹄形曲线，为大多数定量的颜色度量方法奠定了基础生理学实验眼睛

6、的不同锥体对颜色吸收性能的猜想直到1965年前后才做详细的生理学实验进行验证，结果表明，在眼睛中的确存在三种不同类型的锥体，ThomasYoung的假设是正确的第5章颜色的度量体系6/665.2描述颜色的几个术语颜色是什么颜色是人的视觉系统对可见光的感知结果，感知到的颜色由光波的波长决定视觉系统能感觉的波长范围为380～780nm，感知到的颜色和波长之间的对应关系如图5-2所示纯颜色通常用光的波长定义，称为光谱色(spectralcolors)用不同波长的光进行组合时可产生相同的颜色感觉很难同时

7、看见所有的波长(纯白光)，也难看见单一波长。我们的颜色世界比这要复杂得多第5章颜色的度量体系7/665.2描述颜色的几个术语(续1)图5-2光谱色5.2描述颜色的几个术语(续2)光的反射、透射和发射是讲物体的颜色时用的专业术语。不同的物体表面呈现出不同的颜色对不同的光波的反射和透射率不同。离开物体后波长的表现形式是物体的光谱数据，通常我们称之为颜色的“指纹”。第5章颜色的度量体系8/665.2描述颜色的几个术语(续3)光谱数据光谱数据可以绘制成光谱曲线，从而提供可见的颜色指纹。第5章颜色的度量体

8、系9/665.2描述颜色的几个术语(续4)人的视觉是眼睛对光的传感器网络。这些传感器对不同的波长的响应信号传给大脑，在大脑中，这些信号被加工成可感知的颜色。我们的记忆系统能识别不同的颜色，然后把它们与某一名称的颜色相联系。我们的大脑也能测量不同的颜色并将我们看到的每个颜色绘成曲线吗？人的视觉系统使用非常有效的方法“大量处理”波长，将可见光谱分成最主要的红、绿、蓝成分，然后以它们来计算颜色信息。区分颜色的三个特性色调(hue)饱和度(saturation)明度(brightness)第5章颜色的度