视觉与触觉媒体技术

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1、第四章视觉与触觉媒体技术计算机科学与技术系董华松视觉心理学1．视觉的心理特征视觉是人类最重要的感知能力，通过视觉可以感知到外部世界的形状、大小、色彩、明暗、机理和运动等多方面的信息。虽然光的物理特性与心理知觉有关，但它们的关系并不是线性的。对光的色调和亮度的感觉不仅和它的频率和强度有关，而且还和它出现的背景有关，和同时出现的周围光有关。视觉心理学视觉心理变量主要的物理变量亮度光强色调（彩色）波长浓度（彩色的浓度）光谱成分对比光强、波长、周围光视觉心理学2.视觉特性亮度亮度是人眼对光强度的感受。物体的亮度不仅跟目标的物理强度有关，而且与周围的背景有

2、关。假定整个照明增大了，目标和环境的光强就按照比例增大了，两者之间的物理对比就维持不变。但当照明增强时，目标的亮度可能会亮一些，也可能保持不变，甚至看起来亮度减少一些。这些都取决于中心和周围之间的相对强度，也就是对比度。对图像的处理最重要的是亮度的差别。视觉心理学与声音相似，视觉上也有等亮曲线，反映了视觉在亮度上与波长的关系。在同一亮度感觉下，不同波长的光具有不同的光强。视觉也有掩蔽现象，在很亮的高光周围时难以看清的，道理和声音是类似的。视觉心理学视觉的时间特性建立视觉图像需要时间，而一旦建立起来之后，即使把图像对象拿走，这种反应也要维持一段时间

3、。这是因为把光转变为神经电需要时间。正因为视网膜图像时逐渐消退的，所以视觉暂留可以存在十分之几秒。视觉心理学彩色表示颜色需要考虑三种心理属性：色调、亮度和饱和度。色调就是通常意义下的彩色，它随波长的变化而变化，反映颜色的基本特性。亮度是光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉，与光强有关。饱和度是代表为了产生所感知到的彩色在白光中必须混入的纯单色光的相对数量，或者说是颜色的深浅程度。对同一色调的彩色光，饱和度越深颜色越鲜艳。色调和饱和度统称为色度。视觉心理学颜色是由三种原色光混合而成的。可见光的波长从380纳米到780纳米。不同波长呈现出不同颜色，可见

4、光波长从长到短依次为红橙黄绿青蓝紫。只有单一波长成分的光称为单色光，含有两种以上波长成分的光称为复合光，所有可见光按照一定比例混合就是白色光。在辐射功率相同的条件下，不同波长的光不仅给人不同的颜色感觉，而且也给人不同的亮度感觉。人眼一般感到红光最暗，蓝光次之，而黄绿光最亮。研究表明，人眼对亮度信息敏感，而对颜色的敏感程度相对较弱。颜色模式灰度颜色模式RGB颜色模式(加色)CMYK颜色模式(减色)每对减色产生一种加色每对加色产生一种减色YUV颜色模式中国人民大学☉信息技术基础教研室10灰度颜色模式灰度颜色模式就是用0到255的不同灰度值来表示图像。

5、0表示黑色，255表示白色。中国人民大学☉信息技术基础教研室11RGB颜色模式用红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的光学强度来表示一种颜色。这是最常见的位图编码方法，可直接用于屏幕显示。每种原色的强度表示范围为0—255，或十六进制的00至FF。例如：黑色#000000白色#FFFFFF红色#FF0000绿色#00FF00蓝色#0000FF黄色#FFFF00青色#00FFFF洋红#FF00FF中国人民大学☉信息技术基础教研室12CMYK颜色模式CMYK模式以打印在纸上的油墨的光线吸收特性为基础。当白光照射到半透明油墨上时，某些可见光波长被吸收，而

6、其它波长则被反射回眼睛。理论上，纯青色(C)、洋红(M)和黄色(Y)色素在合成后可以吸收所有光线并产生黑色。这些颜色因此称为减色。由于所有打印油墨都包含一些杂质，因此这三种油墨实际生成土灰色，必须与黑色(K)油墨合成才能生成真正的黑色（为避免与蓝色混淆，黑色用K而非B表示）。将这些油墨混合重现颜色的过程称为四色印刷。中国人民大学☉信息技术基础教研室13YUV颜色模式在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD（点耦合器件）摄像机，它把摄得的彩色图像信号，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Y、红色色差信号U、

7、蓝色色差信号V，最后发送端将亮度和色差信号分别进行编码，用同一信道发送出去。彩色电视机恢复三个信号，重建色彩；而黑白电视机则只恢复亮度信号，显示黑白图像。这就是YUV颜色模式。视觉心理学在白色背景下，一般使用红黄蓝作为原色来混合其它颜色，这就是减基色合成彩色系统。在黑色背景下，一般使用红绿蓝作为基色来混合其它颜色，这就是加基色合成彩色系统。一般绘画时采用前者，电视中采用后者。视觉心理学注视点和视野范围人在观察视觉类媒体时的注视点在哪里？图像中黑白交界的部分，尤其是拐角处。如果是闭合图形，注视点往往向内侧移动。注视点容易集中在时隐时现运动变化的部分

8、或者图像中特别不规则的地方。人眼的视野开阔，左右视角约为180度，上下约为60度。但视力好的部位仅限于2到3度，用于观察视觉媒体的细节。