第一章-图形学基础-(4).ppt

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1、计算机图形学9/8/2021深圳大学计算机系傅向华颜色模型问题颜色属于物理学和生物心理学范畴它是由于光经过与周围环境相互作用后到达人眼，并经过一系列物理和化学变化转化为人眼所能感知的电脉冲的结果。颜色的形成是一个复杂的物理和心理相互作用的过程，它涉及到光的传播特性、人眼结构及人脑心理感知等内容。一个颜色模型是一种在某种特定上下文中对颜色的特性和行为的解释方法没有一种颜色模型能解释所有的颜色问题，因此，要使用不同的模型来帮助说明能看到的不同的颜色特征。在图形应用中，某些模型用于在打印机和绘图仪上如何输出彩色；另一些

2、模型则为用户提供更直觉的颜色参数。●颜色模型问题◘光的特性◘光的描述◘视觉颜色◘物理颜色◘颜色匹配●CIE-XYZ模型●图形颜色模型●颜色模型转换●颜色模型应用光的颜色特性可见光是电磁光谱（包括无线电波、微波、红外波和x射线）中狭窄的频率波段，段的每一频率对应一种颜色：在低频率端是红色；高频率端是紫色；低频到高频的光谱颜色变化分别是红、橙、黄、绿、青、蓝和紫。从红色到紫色的每一频率成份有不同能量，光源颜色用白色来描述。适当选择两种或多种初始颜色光源可形成许多其它颜色：如果两种彩色光源混合成白色光就被称为互补色。互

3、补色的例子有：红色和青色、绿色和品红以及蓝色和黄色。以主频率为基础的混合颜色模型使用三种颜色可获得一定范围的颜色，称为模型的颜色范围(colorgamut)。在颜色模型中用来生成其他颜色的两种或三种颜色称为基色(primitivecolor)。●颜色模型问题◘光的特性◘光的描述◘视觉颜色◘物理颜色◘颜色匹配●CIE-XYZ模型●图形颜色模型●颜色模型转换●颜色模型应用光的颜色描述光是一种电磁波，常用波长或频率来说明各种颜色，由于波长比频率容易处理，故光谱颜色常用波长来指定。单色光的频率和波长互成反比例。太阳或灯泡

4、等光源发射可见段的全部频率产生白色；当白色光投射到物体上时，某些频率被反射、某些则被物体吸收，在反射光中混合的频率确定了所感受到的物体的颜色。如果在反射光中以低频率为主，则物体呈现红色。人眼对颜色(或色度/主频率)、明度和纯度三种特征作出反应。明度(brightnese)：人感受到的物体的光亮度，单位时间、单位角度及单位投射面上光源幅射的能量。光纯度(purity)或饱和度(saturation)：纯度说明光的颜色表现得多纯，淡颜色说明不太纯。色度(chromaticity)：决定颜色的基本色彩。●颜色模型问题◘

5、光的特性◘光的描述◘视觉颜色◘物理颜色◘颜色匹配●CIE-XYZ模型●图形颜色模型●颜色模型转换●颜色模型应用视觉彩色描述从视觉角度，颜色以色彩(Hue)、饱和度(Saturation)和明度来描述。色彩：指颜色是红、绿，还是蓝。它是一种颜色区别于另一种颜色的最重要特征；饱和度：反映颜色的纯度当向某种颜色中加入白色时就降低了它的饱和度；明度：即人眼感知到的光的亮度。色彩、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，色彩沿圆周变化，饱和度沿着半径变化。值得注意的是：色彩、饱和度和明度都是主观量，它们是颜

6、色的非精确描述。黑色彩饱和度明度白绿蓝●颜色模型问题◘光的特性◘光的描述◘视觉颜色◘物理颜色◘颜色匹配●CIE-XYZ模型●图形颜色模型●颜色模型转换●颜色模型应用物理彩色描述从物理学(色彩学)角度，颜色以主波长(Dominantwavelength)、色纯度(Purity)和亮度来描述。主波长：决定颜色的基本色彩；色纯度：反映该颜色中纯色光与白色光的比例；亮度：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，光与颜色之间存在着一定的对应关系，那么描述一束光也就等价于描述了它所对应的颜色。颜色描

7、述需要三个量，这说明颜色空间是三维的。三基色：任意互不相关(任意两种的组合不能产生三种中的另一种颜色)的三种颜色构成颜色空间的一组基。最常用的三基色是红色R、绿色G与蓝色B。三基色通过适当的混合能产生所有的颜色。●颜色模型问题◘光的特性◘光的描述◘视觉颜色◘物理颜色◘颜色匹配●CIE-XYZ模型●图形颜色模型●颜色模型转换●颜色模型应用颜色匹配颜色匹配：给定三基色对应的光谱能量分布，考虑按什么样的比例将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：人眼只能识别颜色的三种不同刺激，颜色空间是三维的。

8、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F的表达式为：F=R[R]+G[G]+B[B],[R,G,B]为F的颜色坐标，[R],[G],[B]为三基色。F的亮度是红、绿、蓝分量的亮度和：YF=RYR+GYG+BYB。颜色的混合具有下列性质：F1+F2=(R1+R2)[R]+(G1+G2)[G]+(B1+B2)[B]kF=kR[R]+kG[G]+kB[B