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1、关于第三讲数字图像处理之颜色第1页，讲稿共116张，创作于星期二学习目标学习目标1 1、了解颜色的形成原理、了解颜色的形成原理2 2、了解颜色的基本属性、了解颜色的基本属性3 3、理解颜色空间、理解颜色空间第2页，讲稿共116张，创作于星期二感知色彩扫视一下您的周围，您肯定能发现好多不同的颜色。那我们到底是怎样感知这些色彩的呢？如果闭上眼睛，在一个全黑的环境中，我们是感知不到苹果的颜色的。当然，你见与不见，它就在那里，不多不少。所以，如果要看到色彩，有一个条件是必需的：“光源”。第3页，讲稿共116张，创作于星期二我们只能在有光的地方看见色彩。照明源（光源）发射的光照射到物体的表面。我们能看到
2、的颜色是因为物体反射了一部分光线，因此我们所感知的色彩在很大程度上受到了光源光线特征的影响。第4页，讲稿共116张，创作于星期二在 1670年，牛顿证明了一束白光可以由所有的颜色混合得来。当阳光穿越三棱镜，会产生一条如彩虹般的色带。这条色带就被称为色谱。这种分离光的方式称作“色散”。彩虹就是阳光穿越水汽（水滴）形成的三棱镜而产生的一个色谱。第5页，讲稿共116张，创作于星期二了解光从物理学的角度来说，光是一种电磁波。这些波的波谷间（波峰间）的距离被称作波长。色谱的顺序为红、橙、黄、绿、蓝、靛蓝、紫。这是因为每一种光的波长都是不同的。我们可感知的波长最长的光是红色光的，而波长最短的是紫色光。人眼
3、可以看到的波长范围被称为“可见光”。第6页，讲稿共116张，创作于星期二一、关于颜色一、关于颜色 可见光是波长在可见光是波长在380 nm780 nm之间的电磁波之间的电磁波380 nm780 nm 颜色是视觉系统对可见光的感知结果。颜色是视觉系统对可见光的感知结果。第7页，讲稿共116张，创作于星期二 颜色的波长范围颜色的波长范围颜色的波长范围颜色的波长范围颜颜 色色 波长范围波长范围 /nm/nm红红红红 780-622780-622780-622780-622橙橙橙橙 622-590622-590622-590622-590黄黄黄黄 597-565597-565597-565597-56
4、5绿绿绿绿 565-520565-520565-520565-520青青青青 520-500520-500520-500520-500兰兰兰兰 500-535500-535紫 435-380可见光是电磁波谱中相对较窄的波段组成的。一般来说，人类和其他动物的视觉系统接收到一个物体的颜色，是由物体反射光的性质决定的。一个物体反射的光如果在所有可见光波长范围内是平衡的，观察者来说就是白色。一个物体对有限的可见光谱范围反射，如500570nm范围的光，吸收了其他波长光的大部分能量，则呈现绿色。颜色从物理上来讲，与光的波长有密切的联系，可以用波长来定义颜色。第8页，讲稿共116张，创作于星期二 颜色是视
5、觉系统对可见光的感知结果，它与光有着密切的联系。一个物体的表面必须与光发生作用，才能产生颜色的感觉。在光与物体表面原子相互作用时，物体吸收了一些波长的光，并反射其余波长的光。光与颜色第9页，讲稿共116张，创作于星期二查看色彩的方式光源色彩光源色彩“光源色彩”这一术语是指光源（如太阳或荧光灯）发出光的色彩。这时，我们看到的色彩取决于来自该物体的光中包含了哪些波长。第10页，讲稿共116张，创作于星期二反射色彩反射色彩物体而不是光源所反射出来的相应波长的光的色彩，即是我们看到的“反射色彩”。这种色彩取决于物体反射出来的波长范围，以及它所吸收的波长范围。当物体吸收了可视色谱上所有波长的光的时候，它
6、呈现黑色；相反，当物体反射所有波长的光时就会呈现白色。第11页，讲稿共116张，创作于星期二过滤色彩过滤色彩“过滤色彩”指光透过某个物体后的色彩。物体的色彩取决于透过它的光的波长范围，以及它所吸收的波长范围。交通灯就是这种过滤色彩的例子。第12页，讲稿共116张，创作于星期二色彩信息色彩信息通过视觉影响着我们的意图或决定。人有5种知觉：味觉、嗅觉、触觉、视觉和听觉。其中，我们通过视觉所接收到的信息占到全部的87%左右。而视觉信息中约80%是色彩信息。这些数字有力地证明了，我们经历的大部分感觉刺激都是以色彩信息的形式出现的。简单来说，色彩在我们生活中是一种极为重要的存在。人眼之所以能看到色谱，是
7、因为这些特定的波长刺激了人眼中的视网膜，从而能够感知色彩。第13页，讲稿共116张，创作于星期二人眼的视网膜上有三种椎体细胞人眼的视网膜上有三种椎体细胞人眼的视网膜上有三种椎体细胞人眼的视网膜上有三种椎体细胞感红椎体细胞感红椎体细胞感绿椎体细胞感绿椎体细胞感蓝椎体细胞感蓝椎体细胞第14页，讲稿共116张，创作于星期二第15页，讲稿共116张，创作于星期二第16页，讲稿共116张，创作于星期二我们是怎样感知到色彩的？为什么苹果看起来是红色的？简单地说，物体将光反射到我们的眼睛中，随即相应信息传输至大脑，于是大脑感知到了色彩。苹果之所以看起来是红色的，是因为苹果表面反射了红色的光，而吸收了其它的色
8、光。第17页，讲稿共116张，创作于星期二红光显红色是因为.第18页，讲稿共116张，创作于星期二绿光显绿色是因为第19页，讲稿共116张，创作于星期二一、关于颜色一、关于颜色颜色的存在包含三个实体：光源、物体、观察者物体经光源照射，吸收和反射不同波长的红、绿、蓝光，经由人的眼睛，传到大脑形成了我们看到的各种颜色。颜色的形成颜色的形成第20页，讲稿共116张，创作于星期二颜色的描述左图是2个红色圆圈。首先，它们都是红色的。但是左边的颜色要比右边的更亮一些。而且，左圈的颜色更饱满一些，右边则显得灰暗一些。因此，颜色可以从不同角度加以描述。第21页，讲稿共116张，创作于星期二光的物理性质：波长（
9、光速，频率）和幅度 人眼对色彩的感觉：色调、饱和度和亮度 色调波长 亮度幅度 饱和度色光的纯度第22页，讲稿共116张，创作于星期二色彩三要素色彩三要素 亮度亮度亮度亮度 彩色光作用于人眼时，视觉上引起的明彩色光作用于人眼时，视觉上引起的明暗程度，它与光的发射功率有关暗程度，它与光的发射功率有关。自然光中纯度最高的颜色自然光中纯度最高的颜色黑白灰没有色调信息黑白灰没有色调信息 色调色调色调色调 颜色的种类，取决于该种颜色的主颜色的种类，取决于该种颜色的主色波长。色波长。饱和度饱和度饱和度饱和度 色彩的饱和程度，亦称色彩的饱和程度，亦称“鲜艳度鲜艳度”、“纯净度纯净度”。纯度不够时，色调区分不明
10、显，亮度。纯度不够时，色调区分不明显，亮度也受到影响。也受到影响。第23页，讲稿共116张，创作于星期二亮度（Intensity）人眼感受到的颜色的光的强度同一种色块，在不同强度的白光照射下，反射的光波波长一样（色调相同），但 人眼感觉到的颜色不同。某一颜色的光，量度很弱，趋于黑色，反之，趋于白色。第24页，讲稿共116张，创作于星期二二、色彩的属性二、色彩的属性描述颜色的种类，反映了观察者接收到的主要颜色。比如：苹果是红色的，柠檬是黄色的，天空是蓝色的。当我们考虑不同色彩的时候，时常用色调来表示，这一术语将色彩区分为红色、黄色或蓝色等类别。色调hue:人眼感觉到物体反射或发射光波的波长。色调
11、（Hue）第25页，讲稿共116张，创作于星期二虽然红色和黄色是完全不同的两种色调，但我们可以混合它们来得到橙色。混合黄色和绿色可以得到黄绿色或青豆色，而绿色和蓝色混合则产生蓝绿色。因此，色调之间是互相关联的，我们把这些色相排列成圈。这个圈就是“色环”。第26页，讲稿共116张，创作于星期二黄黄红红紫紫蓝蓝蓝绿蓝绿绿绿黄绿黄绿橙橙红红紫紫红红蓝蓝紫紫色环颜色的基本特征，它是用以判别物体颜色是红、绿、黄、蓝，还是中间过渡色的感觉属性。可见光谱波长不同，表现的色调也不同。在色环中，色调是连续变化。第27页，讲稿共116张，创作于星期二饱和度saturation饱和度saturation：指颜色的纯
12、正程度。与亮度有关：某一色调参入白光，色调不变但饱和度降低与参入其它颜色的光有关：饱和度与色调都会改变。纯色（可见光谱中包含的一系列单色光）是全饱和的，随着白光的加入饱和度会逐渐降低，也即变成欠饱和。不完全饱和不完全饱和 完全饱和完全饱和 不完全饱和不完全饱和第28页，讲稿共116张，创作于星期二三属性间的关系颜色的三个属性（色调、亮度、饱和度）在某种意义上是各自独立的，但在另外意义上又是互相制约的。一个颜色的某一个属性发生了改变，那么，这个颜色必然要发生改变。第29页，讲稿共116张，创作于星期二 在彩色图像中：在彩色图像中：亮度亮度亮度亮度反映了该颜色的明亮程度。反映了该颜色的明亮程度。色
13、调色调色调色调用于描述纯色（如纯黄色、纯红色），反映了观察用于描述纯色（如纯黄色、纯红色），反映了观察者接收到的主要颜色。者接收到的主要颜色。饱和度饱和度饱和度饱和度反映饱和程度。反映饱和程度。色调与饱和度两者合起来称为彩色，颜色用亮度和彩色共色调与饱和度两者合起来称为彩色，颜色用亮度和彩色共同表示。同表示。彩色彩色第30页，讲稿共116张，创作于星期二有源v.s.无源哪些物体可以产生颜色？能发出光波的物体，称为有源物体，它的颜色由该物体发出的光波决定。但是有些物体本身是不发光的，称为无源物体，它的颜色由该物体吸收或者反射哪些光波决定，提供视觉系统识别颜色所需要的反射光。比如：计算机屏幕等发光
14、物体，通过发射不同强度的电子束，产生不同的颜色。但是，彩色印刷或彩色打印的纸张不能不能发射光线，它们是使用一些能够吸收吸收特定光波而反射反射其它光波的油墨或颜料。第31页，讲稿共116张，创作于星期二色彩的混合颜色相加与相减相加：有源物体发出某些波长的光波，这些波长的光波叠加在一起。相减：白光照在某种颜色的无源物体上，部分 波长的光波被吸收，剩下波长的光波 进入人的眼睛。第32页，讲稿共116张，创作于星期二色彩构成为了某种目的，把两个或两个以上的色彩按照一定的原则进行组合和搭配，形成新的色彩关系。现代颜色视觉理论中的三色学说认为人眼的锥状细胞是由红、绿、蓝三种感光细胞组成的。自然界中的任何一
15、种颜色都可以由R R、G G、B B这3种颜色值之和来确定。第33页，讲稿共116张，创作于星期二第34页，讲稿共116张，创作于星期二相加混色相加混色 一般把三基色按不同比例相加进行的混色称为相加混一般把三基色按不同比例相加进行的混色称为相加混色。色。红色红色 +蓝色蓝色 =品红色品红色 （9.1 a9.1 a）红色红色 +绿色绿色 =黄色黄色 （9.1 b9.1 b）绿色绿色 +蓝色蓝色 =青色青色 （9.1 c9.1 c）红色红色 +绿色绿色 +蓝色蓝色 =白色白色 （9.1 d9.1 d）红色红色 +青色青色 =白色白色 （9.2 a9.2 a）绿色绿色 +品红色品红色 =白色白色 （
16、9.2 b9.2 b）蓝色蓝色 +黄色黄色 =白色白色 （9.2 c9.2 c）所以，一般把青色、品红色和黄色称为红、绿、篮三色的补色。第35页，讲稿共116张，创作于星期二补色补色：从白色中减去颜色A所形成的颜色，称之为颜色A的补色（complementary color)。第36页，讲稿共116张，创作于星期二着色原理既然是减色系统，其着色原理是基于光吸收的，这有别于RGB的光射入的方式。C与M叠加：同时吸收了R与G，则为蓝色；C与Y叠加：同时吸收了R与B，则为绿色；M与Y叠加：同时吸收了G与B，则为红色。利用颜料和染料等的吸收性质可以实现相减混色。第37页，讲稿共116张，创作于星期二黄
17、色颜料吸收蓝光，反射绿光和红光。因此它在人眼中呈现黄色。第38页，讲稿共116张，创作于星期二品红（M）品红颜料吸收绿光，反射红光和蓝光。因此它在人眼中呈现品红第39页，讲稿共116张，创作于星期二青色颜料吸收红光，反射绿光和蓝光。因此它在人眼中呈现青色。第40页，讲稿共116张，创作于星期二油墨或颜料的3基色是：青（Cyan）、品红（Magenta）和黄（Yellow），简称为CMY。第41页，讲稿共116张，创作于星期二由光学三基色（红绿蓝）的互补色（青、品红、黄）构成了油墨或者颜料的三基色。同样，用补色的叠加形成其它颜色，或者说是从白色中减掉相应的原色形成其它颜色，因此也称为减色合成法。
18、第42页，讲稿共116张，创作于星期二颜色的度量可以用色调、饱和度、亮度来描述颜色，但是这种描述方式是很主观的，如何用数学方法来定量描述颜色信息呢？颜色信息能否量化？实验表明：一些颜色的混合可以产生几乎所有的可见颜色。数学问题：在一个什么样的坐标系下，如何定义某种颜色？-颜色空间第43页，讲稿共116张，创作于星期二颜色空间用来描述可以看到的和使用的颜色。每个颜色模型代表一种描述和分类色彩的方法，而所有的颜色模型都使用数值来代表可见的色彩光谱。强调，不同的空间只是同一种物理量的不同表达方式而已。第44页，讲稿共116张，创作于星期二彩色空间彩色空间（1）面向诸如彩色监视器、彩色视频摄像机和彩色
19、打印机的硬件设备。面向硬件设备的彩色模型主要有RGB模型、CMY（青、品红、黄）模型和CMYK（青、品红、黄、黑）模型。RGB模型主要用于彩色监视器和彩色视频摄像机；CMYK主要用于彩色打印机。（2）面向诸如彩色动画图形创作等的彩色处理应用。面向彩色处理应用的模型主要是HSI模型（hue-saturation-intensity，即色调、亮度和饱和度）。（3）面向电视信号应用的，如YUV、YIQ空间第45页，讲稿共116张，创作于星期二RGB颜色空间原理：三基色原理光学三基色：红（Red，R）绿（Green，G）蓝（Blue，B）第46页，讲稿共116张，创作于星期二数学描述：在RGB颜色空间
20、，色光F都可以用R、G、B这3种颜色不同分量的相加混合而成，即RGB颜色空间第47页，讲稿共116张，创作于星期二RGB彩色模型 (0,0,1(0,0,1)蓝蓝品红品红黑黑黄黄 白白青青 (1,0,0)(1,0,0)红红 (0,1,0)(0,1,0)绿绿R RG GB B灰度级灰度级R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色，三种色彩叠加形成了其它的色彩。RGB 颜色空间可以被形象化为一个立方体（已归一化）。黑色位于原点处，白色位于离原点最远的对角上，灰度等级沿着这两点的连线分布。在RGB坐标系中，不同的颜色处在立方体上或者内部，并可以用从原点分布的向量来定义。第48页，讲稿共116张，创作于星期二三
21、、颜色空间三、颜色空间最常用的用途就是显示器系统，彩色阴极射线管使用R、G、B数值来驱动R、G、B 电子枪发射电子，并分别激发荧光屏上的R、G、B三种颜色的荧光粉发出不同亮度的光线，并通过相加混合产生各种颜色。第49页，讲稿共116张，创作于星期二电子枪控制电路荧光面电子束像素发光点 CTRCTR结构示意图结构示意图 CRT的颜色产生第50页，讲稿共116张，创作于星期二RGB模型在RGB模式中，由红、绿、蓝相叠加可以产生其它颜色，因此该模式也叫加色模式。所有显示器、投影设备以及电视机等等许多设备都依赖于这种RGB加色模式来实现的。第51页，讲稿共116张，创作于星期二2、CMYKCMYK颜色
22、空间颜色空间减减色混合色混合 印刷印刷三原色三原色 CMYCMY青青(C)(C)、品、品(M)(M)、黄、黄(Y)(Y)颜料是颜料是吸收吸收光线，而不是增强光线，因此颜料的三原色光线，而不是增强光线，因此颜料的三原色必须是可以个别吸收红、绿、蓝的颜色，那就是红绿蓝的补必须是可以个别吸收红、绿、蓝的颜色，那就是红绿蓝的补色：色：CMYCMY 例例：黄色：黄色+青色颜料青色颜料黄色颜料黄色颜料吸收蓝色光，青色颜料吸收蓝色光，青色颜料吸收红色光吸收红色光只剩下绿色光可以反射出来，故黄色只剩下绿色光可以反射出来，故黄色+青色青色=绿色绿色三、颜色空间三、颜色空间第52页，讲稿共116张，创作于星期二C
23、MY颜色空间RGB的互补空间CMY空间第53页，讲稿共116张，创作于星期二 CMYCMY模型模型模型模型RGBRGB加加色模色模型混型混色色CMYCMY减减色模色模型混型混色色对应颜色对应颜色000000111111黑黑001001110110蓝蓝010010101101绿绿011011100100表表100100011011红红101101010010紫紫110110001001黄黄111111000000白白第54页，讲稿共116张，创作于星期二CMYK色系 基本概念这种表色系用于印刷行业。这种表色系用于印刷行业。是一种减色系统，将从白光中滤出三种原色之后是一种减色系统，将从白光中滤出三
24、种原色之后获得的颜色作为其表色系的三原色获得的颜色作为其表色系的三原色CMYCMY。K K为黑色，为了印刷时对黑色可用黑色墨来印刷。为黑色，为了印刷时对黑色可用黑色墨来印刷。CC：青色，从白色中滤去红色。：青色，从白色中滤去红色。MM：品红，从白色中滤去绿色。：品红，从白色中滤去绿色。Y:Y:黄色，从白色中滤去蓝色。黄色，从白色中滤去蓝色。第55页，讲稿共116张，创作于星期二颜料的三原色是黄（Y）、品红（M）和青（C）。这三种颜色用减色法能够再现可视色彩范围内的所有色彩。减色法与加色法不同不仅仅因为它涉及了光，还因为它涉及到混合多种颜料的表面色彩（反射色彩：颜料吸收了特定范围的波长后产生的色
25、彩）。颜料的色彩加的越多，得到的色彩越暗。将颜料的三原色混合可产生黑色。彩色复印机和彩色打印机就是使用颜料三原色的减色法再现色彩的典型例子。第56页，讲稿共116张，创作于星期二 理论上：印刷三原色混合，将得到黑色 现实中并找不到这种光线吸收、反射特性都十分完美的颜料，将三种颜色混合后还是会有些许光线反射出来，而呈现暗灰色或深褐色。用颜料三原色也无法混和出许多暗色系的颜色，因此实际印刷的时候会额外加入黑色的颜料，以解决无法产生黑色的问题。CMYK的色彩模式，K表示黑色。三、颜色空间三、颜色空间第57页，讲稿共116张，创作于星期二CMY三色交叠只能生成深咖啡色三色交叠只能生成深咖啡色 三、颜色
26、空间三、颜色空间第58页，讲稿共116张，创作于星期二CMYK模型CMYK代表印刷上用的四种颜色，C代表青色，M代表洋红色，Y代表黄色，K代表黑色。因为在实际引用中，青色、洋红色和黄色很难叠加形成真正的黑色，最多不过是褐色而已。因此才引入了K黑色。黑色的作用是强化暗调，加深暗部色彩。第59页，讲稿共116张，创作于星期二HSI颜色空间虽然显示技术广泛使用 RGB 颜色空间来表达和产生颜色，但是 RGB 颜色空间并不符合人们对颜色的直观感受。RGB 颜色空间并不符合人们对颜色的直观感受。而且，视觉在解释一幅彩色图像时，也不太可能是认为它由3幅原色图像合成一幅单一图像，从观感上来说，用色调、饱和度
27、和亮度的描述更自然、直观。例如，如果你给青色加一些红色的话，结果并不是想像中的更红，而只是更亮的青色。第60页，讲稿共116张，创作于星期二 HSI（hue-saturation-intensity）彩色模型比较适合于人用色调（H）、饱和度（S）和亮度（I）描述被观察物体颜色的解释，对于开发基于彩色描述的图像处理方法是一个理想的工具。HSB能减少彩色图像处理的复杂性。合乎人对彩色的认识：色彩：色调、饱和度 亮度：非彩色属性，对应黑白图像的灰度。第61页，讲稿共116张，创作于星期二HSI颜色空间HSI颜色空间优势更加接近于人们对颜色的直观感受。彩色（色调和饱和度）+亮度（灰度），相互独立，分开
28、处理，简化了图像分析和处理的工作量。第62页，讲稿共116张，创作于星期二9.2.1 HSI9.2.1 HSI彩色模型彩色模型 HSI色系 亮度分量II I 表示光照强度或称为表示光照强度或称为亮度亮度，它确定了像素，它确定了像素的整体亮度，而不管其颜色是什么。的整体亮度，而不管其颜色是什么。I:小小 大大第63页，讲稿共116张，创作于星期二9.2.1 HSI9.2.1 HSI彩色模型彩色模型 HSI色系 亮度(I)效果示意图第64页，讲稿共116张，创作于星期二9.2.1 HSI9.2.1 HSI彩色模型彩色模型 HSI色系 色度分量HH H：表示表示色度色度，由角度表示。反映了该颜色最接
29、，由角度表示。反映了该颜色最接近什么样的光谱波长。近什么样的光谱波长。0 0o o为红色，为红色，120120o o为绿色，为绿色，240240o o为蓝色。为蓝色。第65页，讲稿共116张，创作于星期二9.2.2 HSI9.2.2 HSI彩色模型彩色模型 HSI色系 色度(H)效果示意图H=0H=60H=120H=180H=240H=300第66页，讲稿共116张，创作于星期二HSI色系 饱和度分量S9.2.2 HSI9.2.2 HSI彩色模型彩色模型 S S：表示饱和度，饱和度参数是色环的原点到：表示饱和度，饱和度参数是色环的原点到彩色点的半径长度。彩色点的半径长度。在环的外围圆周是纯的或
30、称饱和的颜色，其饱在环的外围圆周是纯的或称饱和的颜色，其饱和度值为和度值为1 1。在中心是中性（灰）色，即饱和度。在中心是中性（灰）色，即饱和度为为0 0。第67页，讲稿共116张，创作于星期二9.2.2 HSI9.2.2 HSI彩色模型彩色模型 P P S S H H 。红红 青青。黄黄蓝蓝 绿绿。品红品红 图图9.6 HSI9.6 HSI彩色模型中的色调和饱和度彩色模型中的色调和饱和度第68页，讲稿共116张，创作于星期二9.2.2 HSI9.2.2 HSI彩色模型彩色模型 HSI色系 饱和度(S)效果示意图S=0S=1S=1/4S=1/2第69页，讲稿共116张，创作于星期二9.2.2
31、HSI9.2.2 HSI彩色模型彩色模型 三维颜色立体空间的来表示色相、三维颜色立体空间的来表示色相、明度和饱和度。如图所示：明度和饱和度。如图所示：垂直轴垂直轴黑、灰、白系列明度变黑、灰、白系列明度变化化水平面的圆圈水平面的圆圈色谱，圆圈上的各点色谱，圆圈上的各点代表可见光谱中各种不同的色调，圆形代表可见光谱中各种不同的色调，圆形中心是灰色，其明度和圆圈上的各种色中心是灰色，其明度和圆圈上的各种色调的明度相同。调的明度相同。圆心向外圆心向外颜色的饱和度逐渐增加。颜色的饱和度逐渐增加。白白 红红 H H S S 青青 黑黑绿绿黄黄蓝蓝品红品红 I I I=1 I=1 I=0I=0 I=0.5I
32、=0.5第70页，讲稿共116张，创作于星期二HSI颜色空间线条示意图圆锥横切面：色环HSI双锥体HSI 颜色空间组成了一个双锥形，顶端是白色，底端是黑色，其他中间色则在中部。（B）线条示意图：圆锥上亮度、色度和饱和度的关系。（C）纵轴表示亮度：亮度值是沿着圆锥的轴线度量的，沿着圆锥轴线上的点表示完全不饱和的颜色，按照不同的灰度等级，最亮点为纯白色、最暗点为纯黑色。（D）圆锥纵切面：描述了同一色调的不同亮度和饱和度关系。（E）圆锥横切面：色调H为绕着圆锥截面度量的色环，圆周上的颜色为完全饱和的纯色，色饱和度为穿过中心的半径横轴。第71页，讲稿共116张，创作于星期二YUV/YIQ颜色空间颜色空
33、间是面向应用颜色空间是面向应用。为电视系统-YUV/YIQ颜色空间PAL制式（25帧/秒）-YUVYUV彩色空间彩色空间NTSC制式（30帧/秒）-YIQYIQ彩色空间彩色空间Y表示亮度UV和IQ表示两个彩色分量。其中YUV并非英文单词的缩写或者组合，而是符号。NTSC制PAL制兼容制制式，采用与黑白电视相同的一些基本参数，如扫描方式、扫描频率、场频、帧频、同步信号等等。第72页，讲稿共116张，创作于星期二9.2.5 9.2.5 其它彩色模型简介其它彩色模型简介 电视信号接收原理示意图Y,U,VYYY,0,0彩色电视信号黑白电视信号黑白电视机彩色电视机第73页，讲稿共116张，创作于星期二应
34、用需求：应用需求：（1）彩色电视机与黑白电视的兼容问题。（2）传输需求，需要通过压缩色度信息，占用较少的带宽。解决思路：解决思路：亮度和彩色信号分离。相互独立的彩色分量。YUV/YIQ颜色空间第74页，讲稿共116张，创作于星期二显示（RGB）传输（YUV/YIQ）接收转换为（RGB）具体的方案：彩色电视信号传输时，将R、G、B改组改组成亮度信号亮度信号和色度信号。在现代彩色电视系统中，通常把得到的彩色图像信号,经分色分别放大校正得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号亮度信号Y Y和两个色差信号，最后发送端将亮度和色差3个信号分别进行编码，再发送出去。第75页，讲稿共116张，创作于星期二
35、PAL制式将R、G、B3色信号改组成Y、U、V信号，其中Y信号表示亮度，U、V信号是色差信号。YUV:Y:亮度UV:颜色的两个分量目的：Y、U、V互相独立，可以分别编码，达到数据压缩目的。第76页，讲稿共116张，创作于星期二根据美国国家电视制式委员会标准，当白光的亮度用Y来表示时，它和红、绿、蓝3色光的关系可用如下式的方程描述：这就是常用的亮度公式。色差U、V是由B-YB-Y、R-YR-Y按不同比例压缩而成的。U=0.493(BY)V=0.877(RY)第77页，讲稿共116张，创作于星期二NTSC制式-YIQ模型亮度分量Y和彩色分量I、Q的定义Y=0.299R+0.587G+0.114BI
36、=-0.27(B-Y)+0.74(R-Y)Q=0.41(B-Y)+0.48(R-Y)YIQ模型与YUV模型类似，用于NTSC制式的电视系统。第78页，讲稿共116张，创作于星期二颜色空间颜色空间是用一种数学方法形象化表示颜色。颜色的度量体系，用简单的方法描述所有颜色的一套规则。颜色空间是面向硬件或者面向应用的。视觉系统色度、饱和度和明度（HSI颜色空间）显示设备（彩色显示器等）RGB（红绿蓝）彩色空间打印或印刷设备CMY（青、深红、黄）、CMYK（青、深红、黄、黑）彩色空间。所有的颜色空间，只是同一物理量的不同表示法而已。第79页，讲稿共116张，创作于星期二RGB颜色空间原理：三基色原理光学
37、三基色：红（Red，R）绿（Green，G）蓝（Blue，B）第80页，讲稿共116张，创作于星期二CMYK成像原理CMYK CMYK 青、品红、黄、黑青、品红、黄、黑青、品红、黄、黑青、品红、黄、黑 C KM YCC MM YY K K第81页，讲稿共116张，创作于星期二9.2.5 9.2.5 其它彩色模型简介其它彩色模型简介 电视信号接收原理示意图Y,U,VYYY,0,0彩色电视信号黑白电视信号黑白电视机彩色电视机第82页，讲稿共116张，创作于星期二颜色空间的转换实际应用中的问题：一幅图像在计算机中用RGB空间显示；用HSI编辑处理；打印输出时需要CMY空间；如果要印刷，则需要CMYK
38、四色打印。为了满足不同用途的需求，各种空间需要转换。几乎所有的颜色空间都可以从RGB空间导出，而在实际应用中，通常需要在不同的颜色空间进行转换。理论上，不同的彩色空间只不过是同一物理量的不同表示法而已。第83页，讲稿共116张，创作于星期二RGBCMY/CMYKCMYRGB的互补空间CMY（彩打）CMYK（印刷）第84页，讲稿共116张，创作于星期二RGB-HSI推导繁琐，可参考Smith,A.R.1978.“Color Gamut Transform Pairs.”Proc.SIGGRAPH78,published as Computer Graphics,Vol.12,no.3,pp.12
39、-19第85页，讲稿共116张，创作于星期二RGB-YUVY=0.30R+0.59G+0.11B，U=0.493(BY)，V=0.877(RY)第86页，讲稿共116张，创作于星期二RGB-YIQY=0.299R+0.587G+0.114BI=0.596R-0.275G-0.321BQ=0.212R-0.523G+0.311B第87页，讲稿共116张，创作于星期二CMYCMYK颜色空间彩色打印机彩色打印机CMYCMY颜色空间颜色空间彩色墨水和颜料的化学特性，用等量的CMY得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷术中常加入真正的黑色（black ink），称为CMYK空间。印刷印刷CMYKCMYK空
40、间空间“四色打印”：CMY三种原色+黑色。第88页，讲稿共116张，创作于星期二1、色彩的冷暖、色彩的冷暖冷暖一般是皮肤对外界温度高低的感觉，而色彩的冷暖则是来源于人们对色光印象和心理联想在心理上给人的一种感觉。眼睛对于色彩冷暖感的判断，主要不依赖于眼睛对色光触觉，而是依赖联想，色彩冷暖感的形成与生活经验和心理联想有联系。太阳、炉火、火炬、烧红的铁块反射红橙光大海、蓝天、远山、雪地等环境反射蓝色光最多的地方，冷。第89页，讲稿共116张，创作于星期二第90页，讲稿共116张，创作于星期二暖色：红、橙、黄等色调；暖色：红、橙、黄等色调；冷色：蓝、青、蓝紫等色调。冷色：蓝、青、蓝紫等色调。a、色彩
41、的冷暖与色调的关系、色彩的冷暖与色调的关系第91页，讲稿共116张，创作于星期二色调环上红、橙、黄称暖色；蓝、靛、蓝紫冷色；绿和紫中性色第92页，讲稿共116张，创作于星期二无彩色系中白是冷色，黑无彩色系中白是冷色，黑是暖色，灰是中性色。是暖色，灰是中性色。第93页，讲稿共116张，创作于星期二与饱和度和明度的关系暖色系列：饱和度越高，温暖程度也越高，饱和度降低，温度降低；冷色系列：主要受明度影响，明度越高，寒冷感越强。无彩色系：白色为冷色，黑色为暖色。暖色加白变冷；冷色加黑变暖。夏季：穿白色或浅色服装，因其反光率高，有凉爽感。冬季：穿深色或黑色服装，因其反射率低，吸收率高，有暖感。第94页，
42、讲稿共116张，创作于星期二暖色系中冷暖也是相对的；暖色系中冷暖也是相对的；冷色系中冷暖也是相对的。冷色系中冷暖也是相对的。偏冷偏暖偏冷偏暖偏冷偏暖偏冷偏暖偏冷偏暖第95页，讲稿共116张，创作于星期二暖色有光明、热恋、流动、膨胀、刺激的意象，即暖色使人兴奋，但容易使人感到疲惫和烦躁不安；冷色有冷静、稳定、理智、收缩的意象，但灰暗的冷色容易使人感到沉重、阴森、忧郁；只有清淡明快的色调才能给人以轻松愉快的感觉。第96页，讲稿共116张，创作于星期二2、色彩的膨胀与收缩感大小相同的两个立方体第97页，讲稿共116张，创作于星期二a、色彩的膨缩与色调与色调密切相关。对有彩色来说冷色属于收缩色，暖色属
43、于膨胀色。法国国旗：红35：白33：蓝37，才感到宽度相等。第98页，讲稿共116张，创作于星期二暖色感觉大，冷色感觉小暖色感觉大，冷色感觉小第99页，讲稿共116张，创作于星期二生理学解释当各种不同波长的光同时通过水晶体时，聚焦点并不完全在视网膜的一个平面上，因此在视网膜上的影像的清晰度就有一定的差别。长波长的暖色影像似焦距不准确，因此在视网膜上所形成的影像模糊不清，似乎具有扩张性；短波长的冷色影像就比较清晰，似乎具有收缩性。第100页，讲稿共116张，创作于星期二b、色彩的膨缩与明度光亮的物体在视网膜上所形成影像的轮廓外似乎有一圈光圈围绕着，使物体在视网膜上的影像轮廓扩大了，看起来就觉得比
44、实物大一些，如通电发亮的电灯钨丝比通电前粗些，生理物理学称为“光滲”现象。相同粗细的黑白线条，白线条看起来比黑条纹粗；同一个人，穿深色衣服显然比穿鲜明色衣服瘦小些。第101页，讲稿共116张，创作于星期二 白色的物体轻飘，黑色的物体沉重，来源于生白色的物体轻飘，黑色的物体沉重，来源于生活。色彩的轻重主要取决于明度，高明度色色感活。色彩的轻重主要取决于明度，高明度色色感觉轻，低明度色具有重感；觉轻，低明度色具有重感；3 3、色彩的轻重、色彩的轻重第102页，讲稿共116张，创作于星期二白色最轻，黑色最重；白色最轻，黑色最重；凡是加白提高明度的色彩变轻，凡是加黑降低凡是加白提高明度的色彩变轻，凡是
45、加黑降低明度的色彩变重。明度的色彩变重。明度低的深色系具有稳重感，而明度高的浅色明度低的深色系具有稳重感，而明度高的浅色系具有轻快感。系具有轻快感。室内装修，上轻下重；衣着上轻下重给人以沉室内装修，上轻下重；衣着上轻下重给人以沉静、稳重的感觉。静、稳重的感觉。第103页，讲稿共116张，创作于星期二 明度高暖色感觉近，明度低冷色感觉远；明度高暖色感觉近，明度低冷色感觉远；暖色系列一般为前进色，冷色系列为后退色；暖色系列一般为前进色，冷色系列为后退色；4、色彩的远近（前进色和后退色）、色彩的远近（前进色和后退色）第104页，讲稿共116张，创作于星期二生理学解释眼睛在同一距离观察不同波长的色彩时
46、，波长长的暖色如红、橙等色，在视网膜上形成内侧映象；波长短的冷色如蓝色、紫等色，则在视网膜上形成外侧映像。因此暖色好像在前进，冷色好像在后退短波长映像短波长映像长波长映像长波长映像第105页，讲稿共116张，创作于星期二色彩的前进、后退感形成的距离错视原理，在绘画中常被用来加强画面的空间层次，如画面背景或天空退远可选择冷色，色彩对比度也应减弱；为了使前景或主体突出应选暖色，色彩对比度也应加强。第106页，讲稿共116张，创作于星期二色彩的兴奋与沉静感取决于刺激视觉的强弱。在色相方面，红、橙、黄色具有兴奋感，青、蓝、蓝紫色具有沉静感，绿与紫为中性。偏暖的色系容易使人兴奋，即所谓“热闹”；偏冷的色
47、系使人沉静，即所谓“冷静”。5.兴奋色、沉静色兴奋色、沉静色第107页，讲稿共116张，创作于星期二明度对兴奋度的影响在明度方面，高明度色具有兴奋感，低明度之色具有沉静感。第108页，讲稿共116张，创作于星期二纯度对兴奋度的影响纯度方面，高纯度色具有兴奋感，低纯度色具有沉静感。第109页，讲稿共116张，创作于星期二华丽感：华丽感：红色系列红色系列文静、沉着感：文静、沉着感：蓝色系列蓝色系列6.华丽色与朴素色华丽色与朴素色第110页，讲稿共116张，创作于星期二色相的影响色彩的华丽与朴素感以色调关系最大，其次是纯度和明度。红、黄等暖色和鲜艳而明亮的色彩具有华丽感，青、蓝等冷色和混浊而灰暗的色
48、彩具有朴素感。有彩色系具有华丽感，无彩色系具有朴素感。第111页，讲稿共116张，创作于星期二对比度的影响色彩的华丽与朴素感与色彩组合也有关，运用色相对比的配色具有华丽感，其中以补色组合最华丽。为增加色彩的华丽感，金银色的运用最为常见。第112页，讲稿共116张，创作于星期二色彩的活泼与忧郁感主要与明度和纯度有关，明度较高的鲜艳色具有活泼感，灰暗混浊色具有忧郁感。高明度基调的配色易取得活泼感或明快感，低明度基调的配色易产生忧郁感。8.活泼色与忧郁色活泼色与忧郁色第113页，讲稿共116张，创作于星期二 活泼色：活泼色：A 纯色或纯色与白搭配纯色或纯色与白搭配 B 明亮色明亮色 C 暖色暖色高彩度的纯色和高彩度的纯色和7度以上的明色明快活泼度以上的明色明快活泼第114页，讲稿共116张，创作于星期二 忧郁色：忧郁色：A 纯色与黑搭配纯色与黑搭配 B 暗浊色，暗浊色，C 冷色冷色暗浊色和暗浊色和3度以下的深色苦闷抑郁度以下的深色苦闷抑郁第115页，讲稿共116张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第116页，讲稿共116张，创作于星期二