Chapter1視覺生理學和色度學

1、第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-221 人眼的生理特征人眼的生理特征 光度學光度學 色度學概要色度學概要第一章第一章 視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-2221.1.11.1.1眼睛的構(gòu)造及功能眼睛的構(gòu)造及功能 人眼的外形接近于球形，是一個直徑為24mm的球狀體,又稱為眼球。眼球壁由鞏膜、脈絡膜鞏膜、脈絡膜和視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜組成(見圖2-1)。 鞏膜鞏膜在眼球壁最外一層，呈白色，是眼球的保護層。鞏膜前面1/6的透明部分叫角膜角膜，光線從角膜射入眼內(nèi)。第一章第一章 視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-223脈絡膜脈絡膜緊貼

2、鞏膜,它含有豐富的血管虹氣和色素,起著輸送養(yǎng)料、滋養(yǎng)眼睛的作用。脈絡膜最前面的環(huán)形部分為虹膜虹膜,眼的“顏色”由虹膜中的色素決定。虹膜中央有一個小圓孔叫作瞳孔瞳孔,瞳孔能控制進入人眼內(nèi)的光量,可以隨著光線的強弱而擴大或縮小,起著像照相機的光圈一樣的作用。 眼球的第三層為視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜,約占眼球內(nèi)表面的2/3,它含有感光細胞(桿體細胞和錐體細胞)、雙極細胞和神經(jīng)節(jié)細胞。第一章第一章 視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-224 光譜光效率函數(shù)：達到同樣亮度時，不同波長所需要能量的倒數(shù)，即V()=1/E,式中V()是光譜光效率函數(shù)

3、值， E是單色光能量。明視覺明視覺：亮度3cd/m2，錐體細胞起主要作用，V()在0.55-0.56m。暗視覺暗視覺：亮度8000 cd/m2. 三基色粉:10000 cd/m2. T5:16000 cd/m2. CFL:40000 cd/m2. 人眼適應的最好亮度人眼適應的最好亮度:100 cd/m2. 白云:8000cd/m2. 道路:0.5-2.0 cd/m2.2022-6-2226令 則 第一章第一章 視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學朗伯體向半空間輻射的光通量？朗伯體向半空間輻射的光通量？第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學1.2.4 照度照度E 被照面上單位

4、面積被照面上單位面積S上接受的光通量上接受的光通量. E= /S單位:勒克司(lx).即 1lx=1lm/1m2. 舉例: 夏天的太陽下:80000-100000lx 滿月下:2lx 辦公室:500lx 車間一般照明:150-300lx 體育場(國際):垂直1200lx 居住小區(qū)最佳半柱面照度Esc:310lx第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學有多種照度的定義:第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學照度的計算 E=I/r2舉例: 10000cd的光強在10m遠處的照度? E=10000/10X10=100lx.2022-6-2230第一章第一章 視覺生理學和光度色度

5、學視覺生理學和光度色度學1.2.5光出射度光出射度 擴展源單位面積向2空間發(fā)出的全部光通量。 單位：lm/m2 (流明); A為擴展源面積 2空間：（半球空間）因擴展源有面積，不同于點光源，不能向下或向內(nèi)輻射。AM第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學亮度定義的應用之: 出光度出光度M與亮度亮度L 表面反射的光通量構(gòu)成了出光度.反射量的多少與反射率有關(guān).第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-2232(1)光照度與光出度的單位都一樣，但物理含義不同；（2）朗伯發(fā)射面光照度和亮度之間的關(guān)系EL（3）面光源來的光通量與光照度的關(guān)系，亮度為L的發(fā)光面在某一位置產(chǎn)生

6、的照度的計算第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-22331.3 色度學概要色度學概要 顏色的基本特性及顏色混合顏色的基本特性及顏色混合 彩色光的三色原理彩色光的三色原理2022-6-2234光是一種一定頻率的電磁輻射?？梢姽庾V的波長為0.38 0.78um。表2.1是可見光譜顏色的波長范圍物體的顏色是由光線在物體上被反射和吸收的情況決定的,所以又受光源條件的影響。第一章第一章 視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-2235 太陽光為混色光 短波的光能量較多時便呈現(xiàn)藍色，長波的光能量較多時呈現(xiàn)紅色。

7、 為何有些花看起來是紅色？ 人們在燈光下觀看顏色時，會受到光源影響：人們在燈光下觀看顏色時，會受到光源影響： 綠草在鈉燈下看不出是綠色， 不論什么顏色的物體在月光下看都帶青綠色彩。第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-2236顏色的表示方式顏色的表示方式一是：以顏色的色調(diào)（相）、明度、飽和度3個特征為基礎的純生物方式二是：以加法混合為基礎的生物物理方式。如：Munsell表色系如：CIE 表色系第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-2237顏色的顯色系統(tǒng)表示方法顏色的顯色系統(tǒng)表示方法人：美國藝術(shù)家曼賽爾概念：1915年Munsell修正色彩體

8、系，以人眼視覺之色彩間距感知為基礎。在色相環(huán)上相對之色相對混合則呈灰色，互為補色。 （一）（一）Munsell 體系體系2022-6-22391.顏色的三個基本特性顏色的三個基本特性（色調(diào)，明度，飽和度）黑白紅橙黃綠藍紫綠黃藍綠明度明度飽和度色調(diào)顏色立體圖第一章第一章 視覺和電視顯示基本原理視覺和電視顯示基本原理顏色在不同波長的區(qū)分特性顏色在不同波長的區(qū)分特性是指色彩的相貌是指色彩的相貌1）色調(diào)（）色調(diào)（Hue H）色相：10階依據(jù)色光之三原色的位依據(jù)色光之三原色的位置置(G(G、YRYR、PB) PB) ，於三，於三角形頂點放在色相角形頂點放在色相環(huán)上。環(huán)上。再以視覺等距為基礎，再以視覺等距

9、為基礎，延伸至十個基本色相。延伸至十個基本色相。每一個在細分為每一個在細分為1010個色個色相共為相共為100100個顏色個顏色編號方面：每一基礎色編號方面：每一基礎色皆以皆以5 5表示表示（1） Munsell色調(diào)色調(diào)2）明度）明度(V)顏色的亮度在人類視覺上的反映顏色的亮度在人類視覺上的反映表示物體顏色深淺的特征量表示物體顏色深淺的特征量顏色的第二種屬性顏色的第二種屬性 明度不等于亮度；明度不等于亮度；明度：明度：1111階階理想中的純黑色以理想中的純黑色以0 0 代代表，理想中的純白色以表，理想中的純白色以1010代表，在視覺上等距代表，在視覺上等距離的等級。離的等級。無彩色用無彩色用N

10、1N1、N2N9N2N9代代表，有彩色以表，有彩色以1/1/、2/2/、3/3/代表。代表。（2） Munsell明度（明度（Value V）3）飽和度）飽和度 （S/C）光譜中各個單色光是飽和度最高的彩色光譜中各個單色光是飽和度最高的彩色也稱為純度；（即波長范圍的寬度）也稱為純度；（即波長范圍的寬度）飽和度是顏色色調(diào)的表現(xiàn)程度；飽和度是顏色色調(diào)的表現(xiàn)程度；（3） Munsell彩度（彩度（Chroma C）從從020 按照等視覺原則劃分，按照等視覺原則劃分，用用2，4，6等反映等反映第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-2247三色原理三色原理 選擇合適的三種基色(

11、R、G、B)，將它們按不同比例混合，就可以引起不同的彩色感覺，合成彩色光的亮度由三基色的亮度之和決定，色度由三基色分量的比例確定，三種基色彼此獨立，任一基色不能用其他兩種顏色配出。Grassman 定律（二）（二）CIE表色體系表色體系三色原理在廣播電視中發(fā)揮了巨大的作用2022-6-22481. 加法混色加法混色第一章第一章 視覺和電視顯示基本原理視覺和電視顯示基本原理2022-6-2249原刺激：原刺激：R: 波長為700nm G: 波長為546.1nm B:波長為435.8nm CIE-RGB規(guī)定：規(guī)定：基礎刺激基礎刺激等能量光譜的白光 亮度系數(shù)：0601. 0:5907. 4:1:BG

12、Rlll2022-6-2250RGB 表色體系的等色函數(shù)表色體系的等色函數(shù)第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-2251為簡化計算，使用了三基色單位制，記作R、G、B，它規(guī)定白光是由各為1個單位的三基色光組成 1 1 1BGRMW1個單位R1光瓦(紅基色光)1個單位G4.5907光瓦(綠基色光)1個單位B0.0601光瓦(藍基色光)任意色光：任意色光： 1 1 1BbGgRrC第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-2252CIE-XYZ標準表色體系RGBXYZ的轉(zhuǎn)換關(guān)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-2253第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色度學2022-6-2254求三刺激值的標準方程求三刺激值的標準方程第一章視覺生理學和光度色度學視覺生理學和光度色