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1、1.31.3 颜色表示模型颜色表示模型颜色表示模型颜色表示模型计算机图形学计算机图形学计算机科学与技术系计算机科学与技术系计算机科学与技术系计算机科学与技术系纪连恩纪连恩纪连恩纪连恩中国石油大学计算机系颜色模型问题颜色模型问题 颜色属于颜色属于颜色属于颜色属于物理学物理学物理学物理学和和和和生物心理学生物心理学生物心理学生物心理学范畴范畴范畴范畴 颜颜颜颜色色色色的的的的形形形形成成成成是是是是一一一一个个个个复复复复杂杂杂杂的的的的物物物物理理理理和和和和心心心心理理理理相相相相互互互互作作作作用用用用的的的的过过过过程程程程，它它它它涉涉涉涉及及及及到到到到光光光光的的的的传传传传播播播播
2、特特特特性性性性、人人人人眼眼眼眼结结结结构构构构及及及及人人人人脑脑脑脑心心心心理理理理感感感感知知知知等等等等内容。内容。内容。内容。一一一一个个个个颜颜颜颜色色色色模模模模型型型型是是是是一一一一种种种种在在在在某某某某种种种种特特特特定定定定上上上上下下下下文文文文中中中中对对对对颜颜颜颜色色色色的的的的特特特特性性性性和和和和行为行为行为行为的解释方法的解释方法的解释方法的解释方法 没有一种颜色模型能解释所有的颜色问题没有一种颜色模型能解释所有的颜色问题没有一种颜色模型能解释所有的颜色问题没有一种颜色模型能解释所有的颜色问题。在图形应用中，在图形应用中，在图形应用中，在图形应用中，某
3、些模型用于在某些模型用于在某些模型用于在某些模型用于在打印机和绘图仪打印机和绘图仪打印机和绘图仪打印机和绘图仪上如何输出彩色；上如何输出彩色；上如何输出彩色；上如何输出彩色；另一些模型则为另一些模型则为另一些模型则为另一些模型则为用户用户用户用户提供更直觉的颜色参数。提供更直觉的颜色参数。提供更直觉的颜色参数。提供更直觉的颜色参数。颜色模型问题颜色模型问题 光的描述光的描述 视觉颜色视觉颜色 物理颜色物理颜色 颜色匹配颜色匹配 CIE-XYZ模型模型 图形颜色模型图形颜色模型 颜色模型转换颜色模型转换 颜色模型应用颜色模型应用中国石油大学计算机系光的颜色描述光的颜色描述 光光光光是是是是一一一
4、一种种种种电电电电磁磁磁磁波波波波，常常常常用用用用波波波波长长长长或或或或频频频频率率率率来来来来说说说说明明明明各各各各种种种种颜颜颜颜色色色色，由由由由于波长比频率容易处理，故光谱颜色常用波长来指定。于波长比频率容易处理，故光谱颜色常用波长来指定。于波长比频率容易处理，故光谱颜色常用波长来指定。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，高频端是紫色低频端是红色，高频端是紫色低频端是红色，高频端是紫色低频端是红色，高频端是紫色 人人人人眼眼眼眼对对对对颜颜颜颜色色色色(或或或或色色色色度度度度/主主主主频频频频率率率率)、明明明明度度度度和和和和纯纯纯纯度度度度三三三三
5、种种种种特特特特征征征征作作作作出出出出反应。反应。反应。反应。明度明度明度明度(brightnesebrightnese)：人人人人感感感感受受受受到到到到的的的的物物物物体体体体的的的的光光光光亮亮亮亮度度度度，单单单单位位位位时时时时间间间间、单单单单位位位位角角角角度度度度及单位投射面上光源幅射的能量。及单位投射面上光源幅射的能量。及单位投射面上光源幅射的能量。及单位投射面上光源幅射的能量。光纯度光纯度光纯度光纯度(purity)(purity)或或或或饱和度饱和度饱和度饱和度(saturation)(saturation)：纯纯纯纯度度度度说说说说明明明明光光光光的的的的颜颜颜颜色色
6、色色表表表表现现现现得得得得多多多多纯纯纯纯，淡淡淡淡颜颜颜颜色色色色说说说说明明明明不不不不太太太太纯。纯。纯。纯。色度色度色度色度(chromaticity)(chromaticity)：决定颜色的基本色彩。决定颜色的基本色彩。决定颜色的基本色彩。决定颜色的基本色彩。颜色模型问题颜色模型问题 光的描述光的描述 视觉颜色视觉颜色 物理颜色物理颜色 颜色匹配颜色匹配 CIE-XYZ模型模型 图形颜色模型图形颜色模型 颜色模型转换颜色模型转换 颜色模型应用颜色模型应用中国石油大学计算机系视觉彩色描述视觉彩色描述 从从从从视视视视觉觉觉觉角角角角度度度度，颜颜颜颜色色色色以以以以色色色色彩彩彩彩(
7、Hue)(Hue)、饱饱饱饱和和和和度度度度(Saturation)(Saturation)和明度来描述。和明度来描述。和明度来描述。和明度来描述。色彩：色彩：色彩：色彩：指颜色是红、绿，还是蓝。指颜色是红、绿，还是蓝。指颜色是红、绿，还是蓝。指颜色是红、绿，还是蓝。它它它它是是是是一一一一种种种种颜颜颜颜色色色色区区区区别别别别于于于于另另另另一一一一种种种种颜颜颜颜色色色色的的的的最重要特征；最重要特征；最重要特征；最重要特征；饱和度：饱和度：饱和度：饱和度：反映颜色的纯度反映颜色的纯度反映颜色的纯度反映颜色的纯度 当当当当向向向向某某某某种种种种颜颜颜颜色色色色中中中中加加加加入入入入白
8、白白白色色色色时时时时就就就就降降降降低低低低了它的饱和度；了它的饱和度；了它的饱和度；了它的饱和度；明度：明度：明度：明度：即人眼感知到的光的亮度。即人眼感知到的光的亮度。即人眼感知到的光的亮度。即人眼感知到的光的亮度。色彩色彩色彩色彩、饱和度和明度的关系如图所示。饱和度和明度的关系如图所示。饱和度和明度的关系如图所示。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，明度沿颜色空间的中心线变化，明度沿颜色空间的中心线变化，明度沿颜色空间的中心线变化，色彩沿圆周变化，色彩沿圆周变化，色彩沿圆周变化，色彩沿圆周变化，饱和度沿着半径变化。饱和度沿着半径变化。饱和度沿着半径变化。饱和度沿着半
9、径变化。值得注意的是：值得注意的是：值得注意的是：值得注意的是：色色色色彩彩彩彩、饱饱饱饱和和和和度度度度和和和和明明明明度度度度都都都都是是是是主主主主观观观观量量量量，它它它它们们们们是颜色的非精确描述。是颜色的非精确描述。是颜色的非精确描述。是颜色的非精确描述。黑黑色彩色彩色彩色彩饱和度饱和度饱和度饱和度明度明度明度明度白白白白绿绿绿绿蓝蓝蓝蓝 颜色模型问题颜色模型问题 光的描述光的描述 视觉颜色视觉颜色 物理颜色物理颜色 颜色匹配颜色匹配 CIE-XYZ模型模型 图形颜色模型图形颜色模型 颜色模型转换颜色模型转换 颜色模型应用颜色模型应用中国石油大学计算机系物理彩色描述物理彩色描述 从
10、从从从 物物物物 理理理理 学学学学(色色色色 彩彩彩彩 学学学学)角角角角 度度度度，颜颜颜颜 色色色色 以以以以 主主主主 波波波波 长长长长(Dominant(Dominant wavelength)wavelength)、色纯度色纯度色纯度色纯度(Purity)(Purity)和亮度来描述。和亮度来描述。和亮度来描述。和亮度来描述。主波长：主波长：主波长：主波长：决定颜色的基本色彩；决定颜色的基本色彩；决定颜色的基本色彩；决定颜色的基本色彩；色纯度：色纯度：色纯度：色纯度：反映该颜色中纯色光与白色光的比例；反映该颜色中纯色光与白色光的比例；反映该颜色中纯色光与白色光的比例；反映该颜色中
11、纯色光与白色光的比例；亮度：亮度：亮度：亮度：就是颜色光的强度。就是颜色光的强度。就是颜色光的强度。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，主波长、色纯度和亮度描述了产生某种颜色的光特性，主波长、色纯度和亮度描述了产生某种颜色的光特性，主波长、色纯度和亮度描述了产生某种颜色的光特性，光光光光与与与与颜颜颜颜色色色色之之之之间间间间存存存存在在在在着着着着一一一一定定定定的的的的对对对对应应应应关关关关系系系系，那那那那么么么么描描描描述述述述一一一一束束束束光也就等价于描述了它所对应的颜色。光也就等价于描述了它所对应的颜色。光也就等价于描述了它所对应的颜色。光也就等价
12、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。颜色描述需要三个量，这说明颜色空间是三维的。颜色描述需要三个量，这说明颜色空间是三维的。颜色描述需要三个量，这说明颜色空间是三维的。三三三三基基基基色色色色：任任任任意意意意互互互互不不不不相相相相关关关关(任任任任意意意意两两两两种种种种的的的的组组组组合合合合不不不不能能能能产产产产生生生生三三三三种种种种中中中中的的的的另另另另一一一一种种种种颜颜颜颜色色色色)的的的的三三三三种种种种颜颜颜颜色色色色构构构构成成成成颜颜颜颜色色色色空空空空间间间间的的的的一一一一组组组组基。基。基。基。最常用的三基色是红色最常用的三基色
13、是红色最常用的三基色是红色最常用的三基色是红色R R、绿色绿色绿色绿色GG与蓝色与蓝色与蓝色与蓝色B B。三基色通过适当的混合能产生所有的颜色。三基色通过适当的混合能产生所有的颜色。三基色通过适当的混合能产生所有的颜色。三基色通过适当的混合能产生所有的颜色。颜色模型问题颜色模型问题 光的特性光的特性 光的描述光的描述 视觉颜色视觉颜色 物理颜色物理颜色 颜色匹配颜色匹配 CIE-XYZ模型模型 图形颜色模型图形颜色模型 颜色模型转换颜色模型转换 颜色模型应用颜色模型应用中国石油大学计算机系颜色匹配颜色匹配 颜色匹配颜色匹配颜色匹配颜色匹配：给给给给定定定定三三三三基基基基色色色色对对对对应应应
14、应的的的的光光光光谱谱谱谱能能能能量量量量分分分分布布布布，考考考考虑虑虑虑按按按按什什什什么么么么样样样样的的的的比比比比例例例例将将将将它们混合才能与给定任一光谱能量分布（颜色）相同。它们混合才能与给定任一光谱能量分布（颜色）相同。它们混合才能与给定任一光谱能量分布（颜色）相同。它们混合才能与给定任一光谱能量分布（颜色）相同。颜色匹配公理颜色匹配公理颜色匹配公理颜色匹配公理：人眼只能识别颜色的三种不同刺激，颜色空间是三维的。人眼只能识别颜色的三种不同刺激，颜色空间是三维的。人眼只能识别颜色的三种不同刺激，颜色空间是三维的。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
15、三基色表示，任何一种颜色都能由三基色表示，任何一种颜色都能由三基色表示，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，则颜色若采用红、绿和蓝为三基色，则颜色若采用红、绿和蓝为三基色，则颜色若采用红、绿和蓝为三基色，则颜色F F的表达式为：的表达式为：的表达式为：的表达式为：F=RR+GG+BB,F=RR+GG+BB,R,G,B R,G,B为为为为F F的颜色坐标，的颜色坐标，的颜色坐标，的颜色坐标，R,G,BR,G,B为三基色。为三基色。为三基色。为三基色。F F的亮度是红、绿、蓝分量的亮度和：的亮度是红、绿、蓝分量的亮度和：的亮度是红、绿、蓝分量的亮度和：的亮度是红、绿、蓝分量的亮
16、度和：Y YF F=RY=RYRR+GY+GYGG+BY+BYB B。颜色的混合具有下列性质：颜色的混合具有下列性质：颜色的混合具有下列性质：颜色的混合具有下列性质：F F1 1+F+F2 2=(R=(R1 1+R+R2 2)R+(G)R+(G1 1+G+G2 2)G+(B)G+(B1 1+B+B2 2)B)B kFkF=kRR+kGG+kBBkRR+kGG+kBB。若若若若F F1 1=F=F2 2，F F2 2=F=F3 3，则，则，则，则F F1 1=F=F3 3。颜色模型问题颜色模型问题 光的特性光的特性 光的描述光的描述 视觉颜色视觉颜色 物理颜色物理颜色 颜色匹配颜色匹配 CIE-
17、XYZ模型模型 图形颜色模型图形颜色模型 颜色模型转换颜色模型转换 颜色模型应用颜色模型应用中国石油大学计算机系CIE-XYZCIE-XYZ模型模型 国际照明委员会国际照明委员会国际照明委员会国际照明委员会(CIE)(CIE)于于于于19311931年定义了年定义了年定义了年定义了XYZXYZ颜色模型颜色模型颜色模型颜色模型 没有一组彩色光源可用来组合显示所有可能的颜色没有一组彩色光源可用来组合显示所有可能的颜色没有一组彩色光源可用来组合显示所有可能的颜色没有一组彩色光源可用来组合显示所有可能的颜色 CIECIE定义各种颜色的定义各种颜色的定义各种颜色的定义各种颜色的加色空间加色空间加色空间加
18、色空间：X X、Y Y、Z Z三基色三基色三基色三基色 同时，同时，同时，同时，CIECIE定义了定义了定义了定义了一组彩色匹配函数一组彩色匹配函数一组彩色匹配函数一组彩色匹配函数 描述任何一种光谱色所需每一种基色的量。描述任何一种光谱色所需每一种基色的量。描述任何一种光谱色所需每一种基色的量。描述任何一种光谱色所需每一种基色的量。一组一组一组一组CIECIE基色称为基色称为基色称为基色称为XYZXYZ颜色模型，任一颜色颜色模型，任一颜色颜色模型，任一颜色颜色模型，任一颜色F F可表示成：可表示成：可表示成：可表示成：F=XX+YY+ZZF=XX+YY+ZZ。其中：其中：其中：其中：XX、YY
19、和和和和ZZ表示三维加色空间向量表示三维加色空间向量表示三维加色空间向量表示三维加色空间向量(即三种基色即三种基色即三种基色即三种基色)；X X、Y Y、Z Z指为匹配指为匹配指为匹配指为匹配F F所需标准基色的量所需标准基色的量所需标准基色的量所需标准基色的量(权权权权)；一般，一般，一般，一般，CIE-XYZCIE-XYZ中特别选颜色中特别选颜色中特别选颜色中特别选颜色F F坐标分量坐标分量坐标分量坐标分量Y Y为其亮度值为其亮度值为其亮度值为其亮度值。颜色模型问题颜色模型问题 CIE-XYZ模型模型 标准函数标准函数 色度图色度图 颜色范围颜色范围 颜色特性颜色特性 图形颜色模型图形颜色
20、模型 颜色模型转换颜色模型转换 颜色模型应用颜色模型应用中国石油大学计算机系标准基色函数标准基色函数 通通过过基基色色权权向向量量(X X,Y Y,Z Z)的的规规范范化化来来定定义其义其色度坐标色度坐标 (x x,y y,z z)：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 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：注意：x x+y y+z z=1(=1(x x,y y,z z)落在落在X X+Y Y+Z Z=1=1平面平面上。上。只要已知色度坐标只要已知色度坐标(x x,y y)就可就可表示表示所有颜色，因：所有颜色，因：z z=1-=
21、1-x x-y y。色度坐标色度坐标(x x,y y)对应连接对应连接原点原点与与(x x,y y,z z)点点射线上所有颜色射线上所有颜色。它们仅依赖于色彩和纯度。它们仅依赖于色彩和纯度。仅用仅用(x x,y y)不能不能指定指定一种颜色，即：不能反求一种颜色，即：不能反求(X X,Y Y,Z Z)，需要增加一个量：通常选取颜色的亮度需要增加一个量：通常选取颜色的亮度Y Y。一种颜色的完整描述就是用三个值：一种颜色的完整描述就是用三个值：(x x,y y,Y Y)。中国石油大学计算机系CIE-XYZCIE-XYZ色度图色度图 CIE-XYZCIE-XYZ色色色色度度度度图图图图：将将将将X
22、X+Y Y+Z Z=1=1平平平平面面面面投投投投影影影影到到到到XYXY平平平平面面面面上上上上，即即即即可可可可绘绘绘绘出可见光谱中的颜色的色度值出可见光谱中的颜色的色度值出可见光谱中的颜色的色度值出可见光谱中的颜色的色度值x x和和和和y y。它它它它是是是是一一一一条条条条舌舌舌舌头头头头状状状状的的的的曲曲曲曲线线线线，其其其其边边边边界界界界和和和和内内内内部部部部表表表表示示示示所所所所有有有有可可可可见见见见光光光光的的的的色度值。色度值。色度值。色度值。曲线边界上的点曲线边界上的点曲线边界上的点曲线边界上的点对应于色纯度为对应于色纯度为对应于色纯度为对应于色纯度为100%10
23、0%的纯彩色；的纯彩色；的纯彩色；的纯彩色；线上标明的数字线上标明的数字线上标明的数字线上标明的数字表示该位置所对应单色光的主波长。表示该位置所对应单色光的主波长。表示该位置所对应单色光的主波长。表示该位置所对应单色光的主波长。内内内内部部部部的的的的点点点点表表表表示示示示所所所所有有有有可可可可能能能能的的的的可可可可见见见见颜色的组合。颜色的组合。颜色的组合。颜色的组合。连连连连接接接接红红红红色色色色和和和和紫紫紫紫色色色色光光光光谱谱谱谱点点点点的的的的直直直直线线线线称为称为称为称为紫色线紫色线紫色线紫色线，它不属于光谱。，它不属于光谱。，它不属于光谱。，它不属于光谱。C C点对应
24、于亮白色位置点对应于亮白色位置点对应于亮白色位置点对应于亮白色位置 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 颜色模型应用中国石油大学计算机系色度图颜色范围色度图颜色范围 色色度度图图中中的的颜颜色色范范围围表表示示成成直直线线段段或或多边形多边形。两点的颜色范围是一条直线两点的颜色范围是一条直线 C C1 1到到C C2 2连连线线上上的的所所有有颜颜色色可可通通过过混混合合适适量量的的C C1 1和和C C2 2颜颜色色而得到而得到。如如果果C C1 1占占的的比比例例大大些些则则结结果果色色比比较较接接近近C C1 1，而而离离C
25、 C2 2较远。较远。三点三点C C3 3,C,C4 4和和C C5 5的颜色范围是该三点连成的三角形。的颜色范围是该三点连成的三角形。三基色只能产生在三角形内部或边上的颜色。三基色只能产生在三角形内部或边上的颜色。图中不可能有一个三角形能包含所有颜色。图中不可能有一个三角形能包含所有颜色。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 颜色模型应用中国石油大学计算机系色度图颜色特性色度图颜色特性 互互补补色色在在色色度度图图上上一一定定表表示示成成位位于于C C的的相相反反方方向向，且且通通过过C C的的直线连接的两个点直线连接的两个点C
26、C3 3、C C4 4。当混合这两个点将得到白色。当混合这两个点将得到白色。三三基基色色颜颜色色范范围围可可确确定定一一种种颜颜色的色的主波长主波长。从从C C通通过过C C1 1画画一一根根直直线线与与光光谱曲线相交于谱曲线相交于CsCs。颜颜色色C C1 1可可表表示示成成光光C C与与光光谱谱颜颜色色CsCs的的混混合合；因因此此，C C1 1的主波长就是的主波长就是CsCs。C C1 1点点的的颜颜色色纯纯度度可可通通过过沿沿C C到到CsCs的的直直线线计计算算C C1 1到到C C的的相相对对位位置置来确定：来确定：d dc1c1表示从表示从C C到到C C1 1的距离，的距离，d
27、 dcscs表示表示C C到到CsCs的距离，的距离，比率比率d dc1c1/d dcscs来计算纯度。来计算纯度。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 颜色模型应用中国石油大学计算机系图形系统的颜色模型图形系统的颜色模型 采用颜色模型是为在某个颜色域中方便地指定颜色。采用颜色模型是为在某个颜色域中方便地指定颜色。美美术术师师在在创创作作彩彩色色画画时时使使用用彩彩色色颜颜料料与与黑黑白白颜颜料料混混合合获得各种明暗、色泽和色调。获得各种明暗、色泽和色调。往往纯纯彩彩色色颜颜料料里里添添加加黑黑色色颜颜料料来来生生成成各各种种有有不
28、不同同明暗明暗的这种彩色。的这种彩色。往原色中添加白色颜料可获得不同的往原色中添加白色颜料可获得不同的色泽色泽，色调色调则通过同时添加黑、白颜料来获得。则通过同时添加黑、白颜料来获得。一一个个颜颜色色模模型型指指的的是是三三维维颜颜色色空空间间的的一一个个子子集集，它它包包含含某个颜色域中的所有颜色。某个颜色域中的所有颜色。图形软件系统常使用两种或图形软件系统常使用两种或多种模型。多种模型。面向用户：给用户提供直观的接口；面向用户：给用户提供直观的接口；HSVHSV和和HLSHLS模型。模型。面向设备：为图形输出设备或硬件描述颜色。面向设备：为图形输出设备或硬件描述颜色。RGBRGB模型、模型
29、、CMYCMY模型和模型和YIQYIQ模型；模型；颜色模型问题 CIE-XYZ模型 图形颜色模型 RGB模型 CMY模型 YIQ模型 HSV模型 颜色模型转换 颜色模型应用中国石油大学计算机系RGBRGB模型模型 用用用用由由由由R R、GG和和和和B B坐坐坐坐标标标标轴轴轴轴定定定定义义义义的的的的单单单单位位位位立方体来描述的模型。立方体来描述的模型。立方体来描述的模型。立方体来描述的模型。坐标原点代表黑色，坐标原点代表黑色，坐标原点代表黑色，坐标原点代表黑色，坐标点坐标点坐标点坐标点(1,1,1)(1,1,1)代表白色。代表白色。代表白色。代表白色。坐标轴上的顶点为三基色，坐标轴上的顶
30、点为三基色，坐标轴上的顶点为三基色，坐标轴上的顶点为三基色，余余余余下下下下的的的的顶顶顶顶点点点点则则则则代代代代表表表表每每每每一一一一个个个个基基基基色的补色。色的补色。色的补色。色的补色。和和和和XYZXYZ系统一样，系统一样，系统一样，系统一样，RGBRGB颜色框架是个颜色框架是个颜色框架是个颜色框架是个加色模型加色模型加色模型加色模型。多种基色的强度加在一起生成另一种颜色。多种基色的强度加在一起生成另一种颜色。多种基色的强度加在一起生成另一种颜色。多种基色的强度加在一起生成另一种颜色。立方体边界的每一个颜色点表示一个三元组立方体边界的每一个颜色点表示一个三元组立方体边界的每一个颜色
31、点表示一个三元组立方体边界的每一个颜色点表示一个三元组(R,G,B)(R,G,B)，R R、GG和和和和B B的的的的值值值值在在在在0 0到到到到1 1的的的的范范范范围围围围内内内内赋赋赋赋值值值值，一一一一种种种种颜颜颜颜色色色色F F在在在在RGBRGB中中中中表示为：表示为：表示为：表示为：F=RR+GG+BBF=RR+GG+BB。灰灰灰灰色色色色的的的的明明明明暗暗暗暗度度度度由由由由立立立立方方方方体体体体的的的的原原原原点点点点到到到到白白白白色色色色顶顶顶顶点点点点的的的的主主主主对对对对角角角角线线线线上上上上的的的的位置来表示。位置来表示。位置来表示。位置来表示。对角线上
32、每一点是每一种基色等量的混合。对角线上每一点是每一种基色等量的混合。对角线上每一点是每一种基色等量的混合。对角线上每一点是每一种基色等量的混合。RGBRGB视视视视频频频频监监监监视视视视器器器器由由由由分分分分开开开开的的的的红红红红、蓝蓝蓝蓝和和和和绿绿绿绿信信信信号号号号组组组组成成成成，生生生生成成成成屏屏屏屏幕幕幕幕磷磷磷磷粉粉粉粉组合光颜色组合光颜色组合光颜色组合光颜色。颜色模型问题 CIE-XYZ模型 图形颜色模型 RGB模型 CMY模型 YIQ模型 HSV模型 颜色模型转换 颜色模型应用中国石油大学计算机系 用用基基色色青青、品品红红和和黄黄定定义义的的颜颜色色模模型型(CMY
33、)(CMY)用用来来描描述述往往硬硬拷拷贝贝设设备上输出的颜色。备上输出的颜色。绘绘图图仪仪之之类类的的硬硬拷拷贝贝设设备备通通过过往往纸纸上上涂涂颜颜料料来来生生成成彩彩色色图图片片，通通过过反反射射光光来来看看见见颜颜色，这是一种色，这是一种减色处理减色处理。CMYCMY模型模型 在在CMYCMY模型中，模型中，点点(1,1,1)(1,1,1)因所有投射光成份都被减掉而表示黑色；因所有投射光成份都被减掉而表示黑色；原点表示白色；原点表示白色；沿着立方体对角线每种基色量均相等而生成灰色；沿着立方体对角线每种基色量均相等而生成灰色；青青色色和和品品红红墨墨水水的的混混合合生生成成蓝蓝色色，因因
34、投投射射光光的的红红色色和绿色成份都被吸收；和绿色成份都被吸收；其他颜色也由类似的减色处理产生。其他颜色也由类似的减色处理产生。颜色模型问题 CIE-XYZ模型 图形颜色模型 RGB模型 CMY模型 YIQ模型 HSV模型 颜色模型转换 颜色模型应用中国石油大学计算机系YIQYIQ模型模型 YIQYIQ模型：模型：模型：模型：电电电电视视视视监监监监视视视视器器器器以以以以CIE-XYZCIE-XYZ模模模模型型型型为为为为基基基基础础础础，使使使使用用用用单单单单个个个个组组组组合合合合信号信号信号信号形成形成形成形成组合视频信号组合视频信号组合视频信号组合视频信号的的的的NTSCNTSC颜
35、色模型。颜色模型。颜色模型。颜色模型。YIQYIQ颜色模型中的参数颜色模型中的参数颜色模型中的参数颜色模型中的参数Y Y与与与与XYZXYZ模型中相同。模型中相同。模型中相同。模型中相同。亮度信息包含在亮度信息包含在亮度信息包含在亮度信息包含在Y Y参数中参数中参数中参数中。黑白电视监视器只使用黑白电视监视器只使用黑白电视监视器只使用黑白电视监视器只使用Y Y信号。信号。信号。信号。NTSCNTSC视频信号最大带宽赋给视频信号最大带宽赋给视频信号最大带宽赋给视频信号最大带宽赋给Y Y。色度信息色度信息色度信息色度信息(色彩和纯度色彩和纯度色彩和纯度色彩和纯度)结合在结合在结合在结合在I I和和
36、和和QQ参数中。参数中。参数中。参数中。为为为为Y Y参数选择的红蓝绿色组合给出了标准亮度曲线。参数选择的红蓝绿色组合给出了标准亮度曲线。参数选择的红蓝绿色组合给出了标准亮度曲线。参数选择的红蓝绿色组合给出了标准亮度曲线。参数参数参数参数I I包含有包含有包含有包含有橙橙橙橙-青青青青色彩信息色彩信息色彩信息色彩信息 提供色调的明暗度，占大约提供色调的明暗度，占大约提供色调的明暗度，占大约提供色调的明暗度，占大约1.51.5兆赫带宽。兆赫带宽。兆赫带宽。兆赫带宽。参数参数参数参数QQ给出给出给出给出绿绿绿绿-品红品红品红品红色彩信息色彩信息色彩信息色彩信息 带宽约为带宽约为带宽约为带宽约为0.
37、60.6兆赫。兆赫。兆赫。兆赫。颜色模型问题 CIE-XYZ模型 图形颜色模型 RGB模型 CMY模型 YIQ模型 HSV模型 颜色模型转换 颜色模型应用中国石油大学计算机系HSVHSV模型模型 HSVHSV模型使用模型使用模型使用模型使用对用户更直观对用户更直观对用户更直观对用户更直观的颜色描述方法。的颜色描述方法。的颜色描述方法。的颜色描述方法。要要要要给给给给出出出出一一一一种种种种颜颜颜颜色色色色描描描描述述述述：用用用用户户户户需需需需选选选选择择择择一一一一种种种种光光光光谱谱谱谱色色色色，并并并并加加加加入入入入一一一一定定定定量量量量白白白白色色色色和和和和黑黑黑黑色色色色来来
38、来来获获获获得得得得不不不不同同同同的的的的明明明明暗暗暗暗、色色色色泽泽泽泽和和和和色调色调色调色调。这个模型中的颜色参数是：这个模型中的颜色参数是：这个模型中的颜色参数是：这个模型中的颜色参数是：色彩色彩色彩色彩(H)(H)；饱和度饱和度饱和度饱和度(S)(S)；明度值明度值明度值明度值(V)(V)。HSVHSV模模模模型型型型是是是是定定定定义义义义在在在在圆圆圆圆柱柱柱柱颜颜颜颜色色色色坐标系中的六棱锥。坐标系中的六棱锥。坐标系中的六棱锥。坐标系中的六棱锥。饱和度饱和度饱和度饱和度沿水平轴测量沿水平轴测量沿水平轴测量沿水平轴测量 明明明明度度度度值值值值沿沿沿沿通通通通过过过过中中中中
39、心心心心的的的的垂垂垂垂直直直直轴轴轴轴测量。测量。测量。测量。色色色色彩彩彩彩用用用用与与与与水水水水平平平平轴轴轴轴间间间间的的的的角角角角度度度度来来来来表示，范围从表示，范围从表示，范围从表示，范围从0 0 到到到到360360。颜色模型问题 CIE-XYZ模型 图形颜色模型 RGB模型 CMY模型 YIQ模型 HSV模型 颜色模型转换 颜色模型应用中国石油大学计算机系RGB-CMYRGB-CMY转换转换 表示从表示从RGBRGB到到CMYCMY转换的变换矩阵：转换的变换矩阵：(C,M,Y)=(C,M,Y)=(1,1,1)(1,1,1)-(R,G,B)-(R,G,B)。这里这里白色白色
40、在在RGBRGB系统中表示成单位行向量。系统中表示成单位行向量。把把CMYCMY颜色表示转换成颜色表示转换成RGBRGB的变换矩阵的变换矩阵：(R,G,B)=(R,G,B)=(1,1,1)(1,1,1)-(C,M,Y)-(C,M,Y)。这里这里黑色黑色在在CMYCMY系统中表示成单位行向量。系统中表示成单位行向量。颜色模型问题 CIE-XYZ模型 图形颜色模型 颜色模型转换 RGB-CMY RGB-YIQ HSV-RGB 颜色模型应用中国石油大学计算机系YIQ-RGBYIQ-RGB转换转换 NTSCNTSC编码器：编码器：将将RGBRGB值转换为值转换为YIQYIQ值值 利利用用NTSCNTS
41、C编编码码器器，一一个个RGBRGB信信号号可可转转换换成成NTSCNTSC电电视信号，然后将视信号，然后将I I和和Q Q信息调整和添加到信息调整和添加到Y Y信号上。信号上。赋赋给给参参数数Y Y的的红红和和绿绿色色比比重重越越多多，表表明明这这些些色色彩彩在在确定亮度中比蓝色更重要。确定亮度中比蓝色更重要。NTSCNTSC视频信号也可用视频信号也可用NTSCNTSC解码器解码器转换成转换成RGBRGB信号，信号，解解码码器器将将视视频频信信号号分分解解成成YIQYIQ成成分分，然然后后转转换换成成RGBRGB值。值。颜色模型问题 CIE-XYZ模型 图形颜色模型 颜色模型转换 RGB-C
42、MY RGB-YIQ HSV-RGB 颜色模型应用中国石油大学计算机系HSV-RGBHSV-RGB转换转换 从从RGBRGB立方体立方体到到HSVHSV六棱锥六棱锥演变：演变：设想沿对角线从设想沿对角线从RGBRGB的的白色顶点白色顶点向向黑色顶点黑色顶点观察，观察，可看到立方体的六边形外形。可看到立方体的六边形外形。六边形六边形边界边界表示不同色彩，用于表示不同色彩，用于HSVHSV六棱锥的六棱锥的顶部顶部。在六棱锥中，色饱和度沿水平轴测量，而明度值沿通在六棱锥中，色饱和度沿水平轴测量，而明度值沿通过六棱锥中心的垂直轴测量。过六棱锥中心的垂直轴测量。颜色模型问题 CIE-XYZ模型 图形颜色
43、模型 颜色模型转换 RGB-CMY RGB-YIQ HSV-RGB 颜色模型应用中国石油大学计算机系颜色的选择颜色的选择 获得一组坐标颜色的方法是获得一组坐标颜色的方法是获得一组坐标颜色的方法是获得一组坐标颜色的方法是从颜色模型某子空间中来产生从颜色模型某子空间中来产生从颜色模型某子空间中来产生从颜色模型某子空间中来产生。如如如如果果果果颜颜颜颜色色色色是是是是从从从从沿沿沿沿RGBRGB或或或或CMYCMY立立立立方方方方体体体体中中中中任任任任一一一一直直直直线线线线段段段段上上上上的的的的规规规规则间隔中则间隔中则间隔中则间隔中选择，可以得到一组匹配得较好的颜色。选择，可以得到一组匹配得
44、较好的颜色。选择，可以得到一组匹配得较好的颜色。选择，可以得到一组匹配得较好的颜色。随机地选取色彩可能会导致刺目和不调和的颜色组合。随机地选取色彩可能会导致刺目和不调和的颜色组合。随机地选取色彩可能会导致刺目和不调和的颜色组合。随机地选取色彩可能会导致刺目和不调和的颜色组合。选选选选择择择择颜颜颜颜色色色色组组组组合合合合的的的的另另另另一一一一种种种种考考考考虑虑虑虑：不不不不同同同同颜颜颜颜色色色色是是是是人人人人类类类类视视视视觉觉觉觉系系系系统统统统不不不不同同同同程度的感受程度的感受程度的感受程度的感受。蓝色特别有助于放松；蓝色特别有助于放松；蓝色特别有助于放松；蓝色特别有助于放松；
45、红红红红色色色色图图图图案案案案附附附附近近近近显显显显示示示示蓝蓝蓝蓝色色色色图图图图案案案案会会会会引引引引起起起起眼眼眼眼疲疲疲疲劳劳劳劳，因因因因注注注注意意意意力力力力从一个区域转向另一区域时要不断地重新聚焦。从一个区域转向另一区域时要不断地重新聚焦。从一个区域转向另一区域时要不断地重新聚焦。从一个区域转向另一区域时要不断地重新聚焦。分分分分开开开开这这这这些些些些颜颜颜颜色色色色或或或或使使使使用用用用HSVHSV模模模模型型型型中中中中的的的的一一一一半半半半或或或或更更更更少少少少的的的的颜颜颜颜色色色色可减少上述问题。可减少上述问题。可减少上述问题。可减少上述问题。作作作作为
46、为为为一一一一种种种种规规规规则则则则，使使使使用用用用较较较较少少少少的的的的颜颜颜颜色色色色比比比比较较较较多多多多颜颜颜颜色色色色能能能能产产产产生生生生更更更更令令令令人人人人满满满满意意意意的的的的显显显显示示示示，而而而而色色色色泽泽泽泽和和和和明明明明暗暗暗暗比比比比纯纯纯纯色色色色彩彩彩彩更更更更调调调调和和和和；对对对对背背背背景景景景来来来来说说说说最最最最好好好好使用灰色使用灰色使用灰色使用灰色或或或或前景色前景色前景色前景色的的的的补色补色补色补色。颜色模型问题 CIE-XYZ模型 图形颜色模型 颜色模型转换 颜色模型应用 颜色选择 颜色指定 颜色插值中国石油大学计算机
47、系颜色的指定颜色的指定红红0.40.4蓝蓝0.60.6绿绿0.30.3红红蓝蓝绿绿颜色设置颜色设置3 30 0 270270 180180 9090 饱和度饱和度明明度度0 01 10 01 1饱和度饱和度色色 调调4545 0.60.60.80.8明明 度度颜色样品颜色样品RGB模型颜色指定方式HSV模型颜色指定方式 颜色模型问题 CIE-XYZ模型 图形颜色模型 颜色模型转换 颜色模型应用 颜色选择 颜色指定 颜色插值中国石油大学计算机系颜色插值颜色插值 颜颜色色插插值值是是指指对对两两个个给给定定颜颜色色进进行行插插值值以以产产生生位位于于它它们们之间的之间的均匀过渡均匀过渡的颜色。的颜
48、色。颜颜色色插插值值至至少少在在三三个个场场合合有有着着重重要要的的应应用用：真真实实感感图图形形显显示示的的着着色色处处理理、反反走走样样算算法法以以及及制制作作动动画画时时需要的图像融合（产生淡入淡出的效果）。需要的图像融合（产生淡入淡出的效果）。对对着色着色来讲，可采用前面的任一种颜色模型，来讲，可采用前面的任一种颜色模型，当当进进行行反反走走样样或或图图像像溶溶合合时时，一一般般采采用用RGBRGB模模型型比比较合适。较合适。对对色色彩彩相相同同的的两两种种颜颜色色进进行行插插值值，并并希希望望保保持持该该色色彩的话，采用彩的话，采用HSVHSV模型较好。模型较好。颜色模型问题 CIE-XYZ模型 图形颜色模型 颜色模型转换 颜色模型应用 颜色选择 颜色指定 颜色插值中国石油大学计算机系课外调研课外调研n目前正在发展的显示技术：目前正在发展的显示技术：n液晶、等离子、液晶、等离子、3D电视电视n数字墨水、电纸书数字墨水、电纸书n手机、平板电脑手机、平板电脑