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1、人眼视觉与颜色第1页，共21页，编辑于2022年，星期四人眼构造n成像原理（略）cf:照相机n光接受细胞n锥细胞：6M7M个，分辨率高，颜色敏感，适亮视觉（photopic vision）n杆细胞：75M150M个，分辨率低，亮度敏感，适暗视觉(scotopic vision)n中央凹：黄斑区，主要分布为锥细胞第2页，共21页，编辑于2022年，星期四视觉特性n分辨力n适应性n对比效应n亮度视觉n颜色视觉第3页，共21页，编辑于2022年，星期四分辨力n概念：区分两个发光点的能力n用两个点的视角（单位为分）的倒数定义。n与背景亮度、被观察物体速度、颜色等有关n背景亮度与被观察物体亮度接近，分辨
2、力下降n对彩色的分辩力比亮度的分辩力差n例：若设对黑色的分辩力为1，则黑红为0.9，绿蓝为0.19第4页，共21页，编辑于2022年，星期四眼的适应性n可以感觉高达106的亮度范围n暗适应n人从高亮环境到暗环境需要几分钟才能恢复视觉n亮适应n人从暗环境到高亮环境很快就能恢复视觉n局部适应n对比适应第5页，共21页，编辑于2022年，星期四对比效应由适应性引起n亮度对比效应n彩色饱和度对比效应n彩色色调对比效应n面积对比效应n马赫效应n可见阈值n视觉惰性第6页，共21页，编辑于2022年，星期四亮度对比效应n对亮度的判别与周围环境、照度本身有关n可辨别阈值：主观上可以识别的最小亮度差Ln研究发现
3、L不但与L有关，与背景亮度也有关n对比灵敏度：L/Ln对比灵敏度动态范围在以L0为中心的2.2个对数亮度单位，比L0高或低1.5个单位给人以最白或者最黑的感觉第7页，共21页，编辑于2022年，星期四彩色饱和度对比效应n相同面积、色度与亮度的两个红色区域被两个亮度相同的灰色和红色包围会获得不同的色饱和度感觉，红色背景包围的区域饱和度较低第8页，共21页，编辑于2022年，星期四彩色色调对比效应n相同面积、色度与亮度的两个桔红色区域被两个黄和红色包围会获得不同的色调感觉n红色背景包围的区域桔红色色调偏黄n黄色背景包围的区域桔红色色调偏红第9页，共21页，编辑于2022年，星期四面积对比效应n相同
4、色度与亮度的不同相同面积两个彩色区域，面积大的给人以亮度和饱和度都强一些的感觉。第10页，共21页，编辑于2022年，星期四马赫效应n在观察亮度发生阶跃时，视觉上会感到边缘的亮侧更亮，暗侧更暗，边缘增强作用（轮廓效应）第11页，共21页，编辑于2022年，星期四可见度阈值n指正好可以被看到的干扰值。n低于该阈值的干扰是观察不出的。n一个亮度变化很大的边缘，阈值会增加第12页，共21页，编辑于2022年，星期四视觉惰性n人眼的亮度感觉不会随物体亮度消失而立即消失。n在过渡时间里感觉按指数规律逐渐减小。n将多帧连续的静态图像序列以高于24帧每秒的速度播放，就得到动态图像。第13页，共21页，编辑于
5、2022年，星期四亮度视觉n主观亮度与光亮度不同，与人眼得到的照度成对数关系n还与眼睛适应状态、对比效应、曝光视觉有关n主观亮度：人的视觉系统感知的亮度n亮度：观察者所见到物体表面反射光强的量度，与物体表面到观察者距离无关n照度：光源对物体辐射的一种量度，与光源到物体表面的距离有关第14页，共21页，编辑于2022年，星期四亮度视觉n人眼能适应的总的亮度范围很大，但并不能同时在这么大的范围工作n在一定条件下，一个视觉系统当前的敏感度叫做亮度适应级n人眼在某时刻能感受的主观亮度范围以该适应级为中心的一个小范围，大大低于人眼能适应的总的亮度范围。n注意：对不同波长的光，主观亮度不同第15页，共21
6、页，编辑于2022年，星期四灰度视觉（非彩色视觉）n当眼睛接受到的光包含所有波长的可见光信号且其强度大致相等时，表现为非彩色n非彩色的光源为白光n物体反射投射的非彩色光可能表现为黑色、白色和不同程度的灰色n白光照射下，物体反射率80%看上去为白色，3%看上去为黑色，中间的反射率得到深浅不同的灰色。该反射率对所有波长相等n为了方便，取反射光强度在01之间，0对应黑色，1对应白色，中间值对应灰色第16页，共21页，编辑于2022年，星期四彩色视觉n眼睛感受到的光信号中各波长的光占任意比例且均不相同，则形成彩色光n颜色是人眼感受光后形成的主观感觉！光本身是没有颜色的。n颜色的客观因素：n1、光源中各
7、种光波长的分布n2、物体本身的物理性质n例：红色物体在绿光照射下成黑色第17页，共21页，编辑于2022年，星期四颜色分析n在心理生物学上：颜色由色彩、色饱和度、明度三者决定n色彩：颜色的名称。nCIE定义：某区域呈现类似红色、黄色、绿色、蓝色或其中任意两种组合后所生成颜色的视觉感应n色饱和度：单色光混入白光的度量。nCIE定义：某个区域相对其明亮程度所呈现的颜色感。n单色光色饱和度100%,加入白光下降，非彩色光色饱和度为0%n明度：非彩色光的光强nCIE定义：对某个区域发射光强弱的视觉感应注：CIE:国际照明协会，关于颜色的国际标准化组织第18页，共21页，编辑于2022年，星期四颜色分析
8、n心理物理学：颜色由主波长、色纯和亮度决定n主波长：能量集中的某个波长上，该波长为主波长n单一波长的电磁能产生的颜色为单色n色纯：由主波长能量E1和白光能量E2的相对大小决定，相当与单色光加入白光n当E2=0时，色纯为100%,光为单色光；n当E2=E1时，色纯为0%,光为白色光；n亮度：单位面积上受到的光强。亮度与光能成正比第19页，共21页，编辑于2022年，星期四原色系统n加色系统n红、绿、蓝（RGB）加色系统n用于光源模型n减色系统n青、品红、黄（CMY）减色系统n用于反射或折射模型n两种系统中的颜色互为补色n某颜色的补色：指在白光中减去该颜色后得到的颜色第20页，共21页，编辑于2022年，星期四原色系统红绿蓝黄品红青白品红黄青红蓝绿黑RGB加色系统CMY减色系统第21页，共21页，编辑于2022年，星期四