第第10章章 颜色模型颜色模型10.1 基本概念基本概念10.2 单色模型单色模型10.3 彩色模型彩色模型10.4 光栅系统中的颜色模型光栅系统中的颜色模型8/25/20241颜色模型基本概念光的属性光（可见光）：人的视觉系统能感受到的电磁波，波长范围350nm780nm光谱能量分布白光8/25/20242颜色模型第一节第一节 颜色概述颜色概述 颜色是彩色图形的重要组成部分。即使是使用简单几个深浅不同的单种颜色(如灰度)，就可以使显示的图形表现力大大加强。颜色是彩色图象、广告和动画中创造印象的最基本的因素。但是，颜色却是一个非常复杂的概念。它是与物理学、生理学、美学、图形学都有关的科学。现在我们只讨论与计算机绘图有关的部分。 一个能发出光波的物体称为有源物体。电视和计算机监视器的阴极射线管(CRT)就是有源物体。 一个不发射光波的物体称为无源物体。无源物体的颜色是由该物体反射的光波决定的。有些物体如桌子、墙等只反射光线，而另一些透明物体如玻璃不仅反射光线同时还透过光线。 一个物体的颜色不仅决定于物体本身，也决定于照亮这个物体的光源、周围物体的颜色、反射以及人类的视觉系统。8/25/20243颜色模型第二节第二节 颜色的概念及描述颜色的概念及描述 颜色是人类视觉系统的一种感觉，对颜色的描述有许多不同的方法。一、加色和减色系统 刚开始学习颜色理论的人，被给定三瓶颜料，分别盛有红、蓝和黄颜料，要求混合三个颜料缸中的颜料产生其他颜色。并告知三基色是红、蓝和黄(RBY)。这三种颜色的确是基色，但仅限于基于颜料的彩色环境。RBY减色系统适用于理解纸和颜料环境中的颜色关系。二、青、品红、黄和黑 另一个用于理解、定义基于颜料的颜色模型是：青、品红、黄和黑(CMYK)模型。该模型广泛用于传统的图形艺术和数字打印。8/25/20244颜色模型三、红、绿、蓝 在计算机屏幕上显示的颜色出现在一个基于光的颜色环境中，这些颜色通过按不同数量组合加色系统中的三基色：红、绿、蓝(RGB)而产生。在RGB模型中，颜色是根据红、绿、蓝的数量定义的。组合(或加)RGB系统中的所有三基色产生白色，因此得名加色系统。两个RGB颜色的基色相结合产生的结果与一个基于颜料模型的情况不同。例如，红光和绿光按相等比例混合产生黄光。 RGB颜色模型利用了计算机监视器中使用的技术。因此是一种精确、有效的描述颜色的方法，而且被用于计算机系统中。RGB颜色可通过指定数字值描述。数字值的范围可以是0到1，也可以是0到255。纯绿值是0-255-0；一个略显绿色的浅蓝值可能是150-200-255；一个略呈黄色的暗橙色值可能是120-80-30。8/25/20245颜色模型8/25/20246颜色模型四、色彩、饱和度和亮度 使用RGB颜色模型可能使许多视像人员产生混乱。色彩、饱和度和亮度(HSL)颜色模型用于在一个基于光的环境中指定颜色更直观。在HSL模型中，颜色是用色彩、饱和度和亮度描述的。 HSL颜色模型的一个流行的变体是色彩、饱和度和亮度(HSB)颜色模型。HSB颜色空间的一个图形表达显示在右图中。8/25/20247颜色模型五、颜色转换 当用计算机产生图象时，经常要从一个颜色空间转换到另一个颜色空间。这主要是由于创作过程通常既在基于光的颜色环境中，又在基于颜料的颜色环境中。当我们描述相片和图纸时，使用基于颜料的颜色；当我们处理存在的图象或在屏幕上产生新图象时，使用基于光的颜色；当在纸上输出一个图象时，再一次使用基于颜料的颜色。 在大多数情况下，这种颜色的转换是由我们使用的计算机系统自动完成。很明显，这些颜色转换的质量各个程序会有所不同。如果我们对计算机系统的颜色输出大体上满意，就没必要涉及颜色的转换过程；如果对自动或缺省的颜色转换不满意，则需要颜色平衡和校色。8/25/20248颜色模型六、颜色范围 在30年代早期，国际照明委员会(CIE)给出了一个颜色空间，该颜色空间用人眼可见的光谱定义所有的颜色。CIE颜色空间有助于理解我们可以看到的颜色，例如，紫外线和红外线超出可见颜色的范围。CIE颜色空间也非常适用于视像化不同介质的颜色范围。它指出不是我们用来产生颜色的所有介质和技术都能产生真正的颜色。这就解释了为什么在屏幕上看到的颜色经常不同于在打印图上看到的颜色。了解哪一个颜色范围在各种介质和格式之间不重叠有助于设计出一种方案，解决颜色再生的这种限制。8/25/20249颜色模型基本概念彩色光单色光8/25/202410颜色模型基本概念反射光的光谱能量分布8/25/202411颜色模型基本概念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颜色可见光刺激人的视觉系统产生的心理感觉8/25/202412颜色模型基本概念亮度(Luminance)、照度不考虑物体周围环境的影响明度(Brightness)视觉系统感知到的亮度明度与亮度的例子明度与亮度的例子:Photoshop8/25/202413颜色模型8/25/202414颜色模型8/25/202415颜色模型基本概念亮度对比Webe定律8/25/202416颜色模型单色模型选择灰度（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8/25/202417颜色模型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8/25/202418颜色模型单色模型半色调技术问题：在硬件条件有限的情况下，如何产生更多的颜色？方法：半色调技术、颜色抖动8/25/202419颜色模型Photoshop 调色板调色板画笔画笔8/25/202420颜色模型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8/25/202421颜色模型彩色模型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8/25/202422颜色模型彩色模型颜色匹配问题方法？8/25/202423颜色模型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、CMYK模型、YIQ模型面向用户的颜色模型HSV模型8/25/202424颜色模型光栅系统中的颜色模型RGB模型Red（红）、Green（绿）、Blue(兰)应用：彩色CRT加色模型8/25/202425颜色模型光栅系统中的颜色模型RGB模型8/25/202426颜色模型8/25/202427颜色模型光栅系统中的颜色模型CMYK模型Cyan（青）、Magenta（品红）、Yellow（黄）应用：硬拷贝设备减色模型8/25/202428颜色模型光栅系统中的颜色模型与RGB模型的关系CMYK模型8/25/202429颜色模型8/25/202430颜色模型光栅系统中的颜色模型YIQ模型Y：亮度，I、Q：色差应用：电视传播系统电电视视台台RGB信号EncoderYIQ信号家家庭庭RGB信号DecoderYIQ信号8/25/202431颜色模型光栅系统中的颜色模型为什么采用YIQ模型？向后兼容黑白电视节约带宽YIQ模型与RGB模型的关系？Y:I:Q = 4 : 1.5 : 0.6Total = 6M8/25/202432颜色模型光栅系统中的颜色模型HSV模型H(Hue)：色彩，S(Saturation)：饱和度，V(Value)：明度应用：用户调色板模型例子：例子：Photoshop调色板调色板 画笔调色板画笔调色板8/25/202433颜色模型8/25/202434颜色模型光栅系统中的颜色模型与RGB模型的关系？8/25/202435颜色模型光栅系统中的颜色模型颜色的交互指定菜单调色板颜色差插图形的绘制动画反混淆例子：例子：Photoshop颜色插值颜色插值8/25/202436颜色模型颜色转换 当用计算机产生图象时，经常要从一个颜色空间转换到另一个颜色空间。这主要是由于创作过程通常既在基于光的颜色环境中，又在基于颜料的颜色环境中。当我们描述相片和图纸时，使用基于颜料的颜色；当我们处理存在的图象或在屏幕上产生新图象时，使用基于光的颜色；当在纸上输出一个图象时，再一次使用基于颜料的颜色。 在大多数情况下，这种颜色的转换是由我们使用的计算机系统自动完成。很明显，这些颜色转换的质量各个程序会有所不同。如果我们对计算机系统的颜色输出大体上满意，就没必要涉及颜色的转换过程；如果对自动或缺省的颜色转换不满意，则需要颜色平衡和校色。8/25/202437颜色模型颜色范围 在30年代早期，国际照明委员会(CIE)给出了一个颜色空间，该颜色空间用人眼可见的光谱定义所有的颜色。CIE颜色空间有助于理解我们可以看到的颜色，例如，紫外线和红外线超出可见颜色的范围。CIE颜色空间也非常适用于视像化不同介质的颜色范围。它指出不是我们用来产生颜色的所有介质和技术都能产生真正的颜色。这就解释了为什么在屏幕上看到的颜色经常不同于在打印图上看到的颜色。了解哪一个颜色范围在各种介质和格式之间不重叠有助于设计出一种方案，解决颜色再生的这种限制。8/25/202438颜色模型