人眼視覺特性與色度學(xué)基礎(chǔ)-上傳課件

人眼視覺特性與色度學(xué)基礎(chǔ)

人眼視覺特性與色度學(xué)基礎(chǔ)

1主要內(nèi)容CIE什么是CIE人眼的視覺特性與三基色原理光（電磁波）人眼視覺特性三基色原理色度學(xué)基礎(chǔ)CIE1931RGBCIE1931XYZCIE1976UCS主要內(nèi)容CIE2什么是CIECIE：就是國際發(fā)光照明委員會，原文是法文： CommissionInternationaledeL'Eclairage

英文是：InternationalCommission onIllumination

這個委員會創(chuàng)建的目的是要建立一套界定和測量色彩的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)制定標(biāo)準(zhǔn)人眼的光譜光視特性。什么是CIECIE：就是國際發(fā)光照明委員會，原文是法文：3光(電磁波）可見光譜可見光：可以引起人眼視覺效應(yīng)的光譜色：顏色按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫順序排列的單色光，稱為譜色非譜色：不能作為單色出現(xiàn)于光譜上的色光波長780630600580510450430（nm）紅

橙黃綠青藍(lán)紫光(電磁波）可見光譜4光(電磁波）光源（色源）不發(fā)光的物體

因反射一定的光譜成分和吸收其余部分而呈現(xiàn)一定的彩色發(fā)光的物體

根據(jù)它的輻射光譜分布,引起人眼的一定彩色感覺光(電磁波）光源（色源）5光(電磁波）標(biāo)準(zhǔn)光源CIE規(guī)定：A：工作在色溫2856K的鎢絲燈B：中午的太陽光C：全日平均太陽光D65：又稱國際標(biāo)準(zhǔn)人工日光(ArtificialDaylight)，其色溫為6500KE：等能白光光(電磁波）標(biāo)準(zhǔn)光源6光(電磁波）色溫

光源的輻射在可見區(qū)和絕對黑體的輻射完全相同時，此時黑體的溫度就稱此光源的色溫。

色溫越低，紅色就越多，藍(lán)色就越少。色溫越高，藍(lán)色就越多。具有相同相關(guān)色溫的顏色有許多種。光(電磁波）色溫7光(電磁波）色溫應(yīng)用

確定電視機(jī)的白場色溫。白場色溫對電視機(jī)顏色的復(fù)現(xiàn)有很大的影響。如色溫偏低，一般叫暖色，紅綠色偏多。顏色比較真實(shí)，多用于監(jiān)視器。對天空海洋和黃膚色表現(xiàn)不夠理想。如色溫偏高，一般叫冷色。則顏色在白色的襯托下，非常鮮艷。但對白色人種來講，過白的膚色表示一種病態(tài)。一般出口到歐美地區(qū)的電視，色溫取9300K左右。內(nèi)銷國內(nèi)取11000K左右。評價電視機(jī)色溫的一致性及白平衡誤差。生產(chǎn)電視時要進(jìn)行進(jìn)行白場色溫的調(diào)節(jié)，將每臺電視的亮暗的白場色溫調(diào)節(jié)到要求的標(biāo)準(zhǔn)白場。光(電磁波）色溫應(yīng)用8光(電磁波）光的度量光強(qiáng)

光強(qiáng)是發(fā)光強(qiáng)度的簡稱。表示光源在單位立體角內(nèi)光通量的多少。符號用I表示，國際單位是candela（坎德拉）簡寫cd。光強(qiáng)代表了光源在不同方向上的輻射能力。計算公式：光通量

人眼所能感覺到的輻射功率，它等于單位時間內(nèi)某一波段的輻射能量和該波段的相對視見率的乘積。由于人眼對不同波長光的相對視見率不同，所以不同波長光的輻射功率相等時，其光通量并不相等。表示為：光(電磁波）光的度量9光(電磁波）光的度量亮度

亮度是指發(fā)光體（反光體）表面發(fā)光（反光）強(qiáng)弱的物理量。亮度用符號L表示，亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m2）。光源的明亮程度與發(fā)光體或受光體表面積有關(guān)系，同樣的光強(qiáng)的情況下，發(fā)光面積大，則暗，反之則亮。計算公式：照度

照度(Luminosity)指物體被照亮的程度，采用單位面積所接收的光通量來表示，表示單位為勒克斯(Lux,lx)，即lm/m2。計算公式為：光(電磁波）光的度量10人眼的視覺特性明暗視覺明視覺：在正常光照下眼睛的主觀亮度感覺暗視覺：在夜晚或在微弱光線下人眼的主觀亮度感覺

彩條（各色譜）

灰色帶（明暗程度不同）

暗視覺下彩色

彩色視覺是人眼的一種明視覺。彩色光的基本參數(shù)有：亮度、色調(diào)和飽和度。亮度（BrightnessorLuminance）：指彩色光作用于人眼時引起人眼視覺的明暗程度，通常用Y表示亮度。色調(diào)（tone,spectralhue/colorhue）：色調(diào)是指彩色光的顏色類別，色調(diào)與波長密切相關(guān)，波長不同→色調(diào)不同人眼的視覺特性明暗視覺11人眼的視覺特性飽和度（Saturation）：指顏色的深淺程度，即顏色的濃度

高飽和的彩色

低飽和的彩色 +白光注：色調(diào)和飽和度又統(tǒng)稱為色度人眼的分辨率

人眼對被觀物體上能分辨的相鄰最近兩點(diǎn)視角θ的倒數(shù)。人眼的視覺特性飽和度（Saturation）：指顏色的深淺程12人眼的視覺特性人眼對飽和度的分辨能力

人眼能分辨出自然界中各種彩色具有不同的飽和度,但對不同顏色的飽和度變化卻有不完全一樣的靈敏度?？梢赃M(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn),使各種波長色光的飽和度,由100%逐漸降低一直到零為止,由此確定出視覺所能分辨出的飽和度變化的等級數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在黃色區(qū)人眼只能分辨出四級飽和度,而在紅色、藍(lán)色區(qū)域,靈敏度較高,可以分辨出25個等級。人眼的視覺特性人眼對飽和度的分辨能力13人眼的視覺特性人眼對色調(diào)的感覺

人眼對不同波長的光有不同的色調(diào)感覺，嚴(yán)格地講,只有波長為572nm的黃光、503nm的綠光和478nm的藍(lán)光,其色調(diào)不隨光強(qiáng)而變化,其它波長的色光都隨光強(qiáng)的改變略有變化。在可見光譜中,從紫到紅分布著各種不同的顏色,人眼能分辨出色調(diào)差別的最小波長變化稱為色調(diào)分辨閾.其數(shù)值隨波長而改變.人眼對480~640nm區(qū)間色光的色調(diào)分辨力較高,其中,對500nm(青綠色)和600nm(橙黃色〉兩個波長來說,只要波長變化約1nm,便可分辨出色調(diào)的變化。而從655nm的紅色到可見光譜長波末端,以及從430nm的紫色到可見光譜短波末端，人眼幾乎感覺不到色調(diào)的差別。當(dāng)飽和度減小時,人眼的色調(diào)分辨力將下降;當(dāng)亮度太大或太小時,色調(diào)分辨力也會下降。人眼的視覺特性人眼對色調(diào)的感覺 14人眼的視覺特性人眼對亮度的感覺

人眼對亮度變化的響應(yīng)是非線性的，稱為人眼的GAMMA特性。如圖所示：

通常把人眼主觀上剛剛可辨別亮度差別

所需的最小光強(qiáng)差值稱為亮度的可見度閾值。

也

就是說，當(dāng)光強(qiáng)I增大時，在一定幅度內(nèi)

感覺不出，必須變化到一定值I+ΔI時，人眼

才能感覺到亮度有變化，ΔI/I一般也稱為對比靈敏度。人眼對暗色比較敏感，所需的亮度閾值小。對明亮的顏色，所需的亮度閾值大。人眼的視覺特性人眼對亮度的感覺15人眼的視覺特性

電視復(fù)現(xiàn)圖像時，如果兩個顏色的誤差低于對比靈敏度，即不會被人眼察覺，顏色信息就會丟失。如果兩個顏色的誤差被電視放大，大于對比靈敏度，容易被人眼察覺，顏色信息就可能失真。因此電視機(jī)電路中，都有GAMMA校正電路。使輸入信號變化為1個變化量時，電視機(jī)的亮度變化剛好為人眼的可見度閾值。使電視機(jī)輸入信號與輸出亮度間的關(guān)系符合人眼的GAMMA特性。人眼的γ值一般為2.2左右。人眼的視覺特性 電視復(fù)現(xiàn)圖像時，如果兩個顏色的誤差低于對比16三基色原理三基色原理

Wald（1964）對人類色彩視覺的研究結(jié)果：三種錐體細(xì)胞的光譜吸收的峰值分別在紅、綠和藍(lán)波段。這三種顏色被稱為人類視覺的三基色。實(shí)踐證明，光譜上的大多數(shù)顏色都可以用紅(Red)、綠(Green)、藍(lán)(Blue)三種單色加權(quán)混合產(chǎn)生，基于RGB三基色的顏色表示稱為RGB顏色模型三基色原理三基色原理17三基色原理三基色原理內(nèi)容1).自然界里的大多數(shù)彩色光可以分解為三種基色成份，而這三種基色也可以按一定比例混合得到不同的彩色光2).三基色必須是相互獨(dú)立的彩色，即其中任一種基色都不能由其它兩種基色混合產(chǎn)生3).三基色之間的混合比例，決定了混合色的色度4).混合色的亮度等于三基色亮度之和三基色原理三基色原理內(nèi)容18三基色原理三基色選定三基色的選定

CIE選定的物理三基色(實(shí)際存在的光)：

波長為700nm的紅基色光（R）

波長為546.1nm的綠基色光（G）

波長為435.8nm的藍(lán)基色光（B）三基色原理三基色選定19三基色原理三基色單位量的確定

CIE規(guī)定：光通量為1光瓦的紅光為一個紅基色單位量；光通量為4.5907光瓦的綠光為一個綠基色單位量；光通量為0.0601光瓦的藍(lán)光作為一個藍(lán)基色單位量，分別記為[R],[G],[B]。配出標(biāo)準(zhǔn)白光，三個基色光紅，綠，藍(lán)的光通量（FR，F(xiàn)G，F(xiàn)B）之比例為:三基色以單位量混合時應(yīng)得到E白光,FE白=1+4.5907+0.0601

=5.6508(lm)三基色原理三基色單位量的確定20三基色原理混色法

利用三基色按不同的比例混合來獲得彩色的方法相加混色相減混色

注：相減混色主要用于美術(shù)、印刷、紡織等，我們討論的圖象系統(tǒng)用的是相加混色三基色原理混色法21色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGB配色方程F=R[R]+G[G]+B[B]

F彩色光由R份[R]、G份[G]、B份[B]混合配出，R、G、B表示了三基色單位量之間的比例關(guān)系，稱為三刺激值。

混色光的亮度決定于R、G、B的數(shù)值；R：G：B間的比例決定混合色光的色度配色方程的規(guī)范式

令m=R+G+B，r=R/m，g=G/m，b=B/m，其中m稱為色模，表示某彩色光所含有的三基色單位的總和；r、g、b為色度坐標(biāo)，且r+g+b=1。配色方程為：

F=m{r[R]+g[G]+b[B]}

其光通量為：|F|=m{r+4.5907g+0.0601b}

色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGB配色方程F=R[R]22色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGB因此，可以用二維平面坐標(biāo)來表示各種彩色光的色度——RGB色度圖色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGB因此，可以用二維平面坐標(biāo)23色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGBRGB色度圖說明：(a)舌形曲線的作法：選r,g作為平面坐標(biāo)系，將自然界各種彩色用比色實(shí)驗(yàn)法，測出其r,g的數(shù)值，并描在該坐標(biāo)平面中.(b)舌形曲線并不是封閉的，在舌形曲線上的任一點(diǎn)，都代表著某一波長譜色光的色調(diào)；而舌形曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積內(nèi)任一點(diǎn)，均表示人眼所能看到的某一混合光的顏色。(c)g=1點(diǎn)（b=0,r=0）,r=1點(diǎn)(b=0,g=0)和原點(diǎn)(b=1,r=g=0)所構(gòu)成的三角形稱作彩色三角形。(d)三角形的重心位置表示標(biāo)準(zhǔn)E白光，此點(diǎn)飽和度為零，曲線上的彩色飽和度為100％，其它非三基色飽和度均小于100％。

缺點(diǎn)：色度圖上無亮度信息

坐標(biāo)上存在負(fù)值色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGBRGB色度圖說明：24色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZXYZ計色制基本思想:

選取三個單位基色量[X]，[Y]，[Z]它所組成的三角形將單色光頻譜軌跡全部包圍在內(nèi)，而且使三個色坐標(biāo)中的一個坐標(biāo)恰好等于色光的亮度（或光通量).為克服RGB色度圖的缺點(diǎn)，XYZ計色制應(yīng)滿足的條件：

(1)當(dāng)它們配出實(shí)際色彩時，三個色系數(shù)均應(yīng)為正值； (2)為方便計算，使合成彩色光的亮度僅由y[Y]一項(xiàng)確定，并且規(guī)定1[Y]光通量為1光瓦。換句話說，另外兩個基色光不構(gòu)成混合色光的亮度，但合成光的色度仍然由[X]、[Y]、[Z]的比值確定; (3)x[X]=y[Y]=z[Z]時，混合得到是白光色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZXYZ計色制基本思想:25色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZ配色方程：F=X[X]+Y[Y]+Z[Z][X],[Y],[Z]的確定:

根據(jù)上述三個條件求得XYZ色度圖中的三基色在XYZ空間中可以表示為:

[X]=0.4185[R]-0.0912[G]+0.0009[B]

[Y]=-0.1587[R]+0.2524[G]-0.0025[B]

[Z]=-0.0828[R]+0.0157[G]+0.1786[B]三刺激值X、Y、Z與R、G、B的關(guān)系:

X=2.7689R+1.7518G+1.1302B

Y=1.000R+4.5907G+0.0601B

Z=0.0000R+0.0565G+5.5943B色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZ配色方程：F=X[X]+26色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZ[X]、[Y]、[Z]在RGB色度圖中的位置色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZ[X]、[Y]、[Z]27色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZ[X],[Y],[Z]顏色方程規(guī)范化

F=X[X]+Y[Y]+Z[Z]=m’{x[X]+y[Y]+z[Z]}式中：m’=X+Y+Z,x=X/m’,y=Y/m’,z=Z/m’x＋y+z=1顯然三個色度座標(biāo)中有一個是不獨(dú)立的，因而可以用x，y直角座標(biāo)系來表示各種色度，如下頁圖。在馬蹄形內(nèi)部包含了用物理方法能實(shí)現(xiàn)的所有彩色。馬蹄形的底部沒有給予標(biāo)記，因?yàn)槟抢锸欠亲V色[X]、[Y]、[Z]只是計算量，是一種假想的三基色，不能用物理方法直接得到。色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZ[X],[Y],[Z]28色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZXYZ色度圖色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZXYZ色度圖29色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZ

如圖，任一顏色M（x,y）的色調(diào)是由其照明光源坐標(biāo)點(diǎn)（如A光源）到M點(diǎn)連線并延長與光譜軌跡相交于N點(diǎn)，N點(diǎn)的光譜色的色調(diào)即為主波長，則：M的飽和度

M的色度色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZ 如圖，任一顏色M（x30色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1976UCS CIE1931xyz顏色空間有一個大的缺陷，在計算色差時，各顏色區(qū)間允許的誤差是不一樣。為了統(tǒng)一顏色的計算和比較，CIE又推出了均勻顏色空間。1937年MacAdam將(x,y)轉(zhuǎn)換成(u,v)色坐標(biāo)系統(tǒng)，于1960年被CIE所采用： u=4x/(-2x+12y+3); v=6y/(-2x+12y+3)

仍無法與視覺顏色同步化，因此在1973年將v坐標(biāo)再加上50%，此轉(zhuǎn)換后之系統(tǒng)即為CIE1976UCS(UniformChromaticityScale)色度坐標(biāo)系統(tǒng)： u’=u=4x/(-2x+12y+3); v’=1.5v=9y/(-2x+12y+3)

色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1976UCS CIE1931xyz31色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1976UCS

CIE1976UCS將CIE1931色度坐標(biāo)加以轉(zhuǎn)換，使其所形成的色域接近均勻色度空間，讓色彩差異得以量化。1976色度圖色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1976UCS CIE1976U32色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1976UCS色度學(xué)換算公式色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1976UCS色度學(xué)換算公式33Thanks！Thanks！34

人眼視覺特性與色度學(xué)基礎(chǔ)

人眼視覺特性與色度學(xué)基礎(chǔ)

35主要內(nèi)容CIE什么是CIE人眼的視覺特性與三基色原理光（電磁波）人眼視覺特性三基色原理色度學(xué)基礎(chǔ)CIE1931RGBCIE1931XYZCIE1976UCS主要內(nèi)容CIE36什么是CIECIE：就是國際發(fā)光照明委員會，原文是法文： CommissionInternationaledeL'Eclairage

英文是：InternationalCommission onIllumination

這個委員會創(chuàng)建的目的是要建立一套界定和測量色彩的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)制定標(biāo)準(zhǔn)人眼的光譜光視特性。什么是CIECIE：就是國際發(fā)光照明委員會，原文是法文：37光(電磁波）可見光譜可見光：可以引起人眼視覺效應(yīng)的光譜色：顏色按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫順序排列的單色光，稱為譜色非譜色：不能作為單色出現(xiàn)于光譜上的色光波長780630600580510450430（nm）紅

橙黃綠青藍(lán)紫光(電磁波）可見光譜38光(電磁波）光源（色源）不發(fā)光的物體

因反射一定的光譜成分和吸收其余部分而呈現(xiàn)一定的彩色發(fā)光的物體

根據(jù)它的輻射光譜分布,引起人眼的一定彩色感覺光(電磁波）光源（色源）39光(電磁波）標(biāo)準(zhǔn)光源CIE規(guī)定：A：工作在色溫2856K的鎢絲燈B：中午的太陽光C：全日平均太陽光D65：又稱國際標(biāo)準(zhǔn)人工日光(ArtificialDaylight)，其色溫為6500KE：等能白光光(電磁波）標(biāo)準(zhǔn)光源40光(電磁波）色溫

光源的輻射在可見區(qū)和絕對黑體的輻射完全相同時，此時黑體的溫度就稱此光源的色溫。

色溫越低，紅色就越多，藍(lán)色就越少。色溫越高，藍(lán)色就越多。具有相同相關(guān)色溫的顏色有許多種。光(電磁波）色溫41光(電磁波）色溫應(yīng)用

確定電視機(jī)的白場色溫。白場色溫對電視機(jī)顏色的復(fù)現(xiàn)有很大的影響。如色溫偏低，一般叫暖色，紅綠色偏多。顏色比較真實(shí)，多用于監(jiān)視器。對天空海洋和黃膚色表現(xiàn)不夠理想。如色溫偏高，一般叫冷色。則顏色在白色的襯托下，非常鮮艷。但對白色人種來講，過白的膚色表示一種病態(tài)。一般出口到歐美地區(qū)的電視，色溫取9300K左右。內(nèi)銷國內(nèi)取11000K左右。評價電視機(jī)色溫的一致性及白平衡誤差。生產(chǎn)電視時要進(jìn)行進(jìn)行白場色溫的調(diào)節(jié)，將每臺電視的亮暗的白場色溫調(diào)節(jié)到要求的標(biāo)準(zhǔn)白場。光(電磁波）色溫應(yīng)用42光(電磁波）光的度量光強(qiáng)

光強(qiáng)是發(fā)光強(qiáng)度的簡稱。表示光源在單位立體角內(nèi)光通量的多少。符號用I表示，國際單位是candela（坎德拉）簡寫cd。光強(qiáng)代表了光源在不同方向上的輻射能力。計算公式：光通量

人眼所能感覺到的輻射功率，它等于單位時間內(nèi)某一波段的輻射能量和該波段的相對視見率的乘積。由于人眼對不同波長光的相對視見率不同，所以不同波長光的輻射功率相等時，其光通量并不相等。表示為：光(電磁波）光的度量43光(電磁波）光的度量亮度

亮度是指發(fā)光體（反光體）表面發(fā)光（反光）強(qiáng)弱的物理量。亮度用符號L表示，亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m2）。光源的明亮程度與發(fā)光體或受光體表面積有關(guān)系，同樣的光強(qiáng)的情況下，發(fā)光面積大，則暗，反之則亮。計算公式：照度

照度(Luminosity)指物體被照亮的程度，采用單位面積所接收的光通量來表示，表示單位為勒克斯(Lux,lx)，即lm/m2。計算公式為：光(電磁波）光的度量44人眼的視覺特性明暗視覺明視覺：在正常光照下眼睛的主觀亮度感覺暗視覺：在夜晚或在微弱光線下人眼的主觀亮度感覺

彩條（各色譜）

灰色帶（明暗程度不同）

暗視覺下彩色

彩色視覺是人眼的一種明視覺。彩色光的基本參數(shù)有：亮度、色調(diào)和飽和度。亮度（BrightnessorLuminance）：指彩色光作用于人眼時引起人眼視覺的明暗程度，通常用Y表示亮度。色調(diào)（tone,spectralhue/colorhue）：色調(diào)是指彩色光的顏色類別，色調(diào)與波長密切相關(guān)，波長不同→色調(diào)不同人眼的視覺特性明暗視覺45人眼的視覺特性飽和度（Saturation）：指顏色的深淺程度，即顏色的濃度

高飽和的彩色

低飽和的彩色 +白光注：色調(diào)和飽和度又統(tǒng)稱為色度人眼的分辨率

人眼對被觀物體上能分辨的相鄰最近兩點(diǎn)視角θ的倒數(shù)。人眼的視覺特性飽和度（Saturation）：指顏色的深淺程46人眼的視覺特性人眼對飽和度的分辨能力

人眼能分辨出自然界中各種彩色具有不同的飽和度,但對不同顏色的飽和度變化卻有不完全一樣的靈敏度。可以進(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn),使各種波長色光的飽和度,由100%逐漸降低一直到零為止,由此確定出視覺所能分辨出的飽和度變化的等級數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在黃色區(qū)人眼只能分辨出四級飽和度,而在紅色、藍(lán)色區(qū)域,靈敏度較高,可以分辨出25個等級。人眼的視覺特性人眼對飽和度的分辨能力47人眼的視覺特性人眼對色調(diào)的感覺

人眼對不同波長的光有不同的色調(diào)感覺，嚴(yán)格地講,只有波長為572nm的黃光、503nm的綠光和478nm的藍(lán)光,其色調(diào)不隨光強(qiáng)而變化,其它波長的色光都隨光強(qiáng)的改變略有變化。在可見光譜中,從紫到紅分布著各種不同的顏色,人眼能分辨出色調(diào)差別的最小波長變化稱為色調(diào)分辨閾.其數(shù)值隨波長而改變.人眼對480~640nm區(qū)間色光的色調(diào)分辨力較高,其中,對500nm(青綠色)和600nm(橙黃色〉兩個波長來說,只要波長變化約1nm,便可分辨出色調(diào)的變化。而從655nm的紅色到可見光譜長波末端,以及從430nm的紫色到可見光譜短波末端，人眼幾乎感覺不到色調(diào)的差別。當(dāng)飽和度減小時,人眼的色調(diào)分辨力將下降;當(dāng)亮度太大或太小時,色調(diào)分辨力也會下降。人眼的視覺特性人眼對色調(diào)的感覺 48人眼的視覺特性人眼對亮度的感覺

人眼對亮度變化的響應(yīng)是非線性的，稱為人眼的GAMMA特性。如圖所示：

通常把人眼主觀上剛剛可辨別亮度差別

所需的最小光強(qiáng)差值稱為亮度的可見度閾值。

也

就是說，當(dāng)光強(qiáng)I增大時，在一定幅度內(nèi)

感覺不出，必須變化到一定值I+ΔI時，人眼

才能感覺到亮度有變化，ΔI/I一般也稱為對比靈敏度。人眼對暗色比較敏感，所需的亮度閾值小。對明亮的顏色，所需的亮度閾值大。人眼的視覺特性人眼對亮度的感覺49人眼的視覺特性

電視復(fù)現(xiàn)圖像時，如果兩個顏色的誤差低于對比靈敏度，即不會被人眼察覺，顏色信息就會丟失。如果兩個顏色的誤差被電視放大，大于對比靈敏度，容易被人眼察覺，顏色信息就可能失真。因此電視機(jī)電路中，都有GAMMA校正電路。使輸入信號變化為1個變化量時，電視機(jī)的亮度變化剛好為人眼的可見度閾值。使電視機(jī)輸入信號與輸出亮度間的關(guān)系符合人眼的GAMMA特性。人眼的γ值一般為2.2左右。人眼的視覺特性 電視復(fù)現(xiàn)圖像時，如果兩個顏色的誤差低于對比50三基色原理三基色原理

Wald（1964）對人類色彩視覺的研究結(jié)果：三種錐體細(xì)胞的光譜吸收的峰值分別在紅、綠和藍(lán)波段。這三種顏色被稱為人類視覺的三基色。實(shí)踐證明，光譜上的大多數(shù)顏色都可以用紅(Red)、綠(Green)、藍(lán)(Blue)三種單色加權(quán)混合產(chǎn)生，基于RGB三基色的顏色表示稱為RGB顏色模型三基色原理三基色原理51三基色原理三基色原理內(nèi)容1).自然界里的大多數(shù)彩色光可以分解為三種基色成份，而這三種基色也可以按一定比例混合得到不同的彩色光2).三基色必須是相互獨(dú)立的彩色，即其中任一種基色都不能由其它兩種基色混合產(chǎn)生3).三基色之間的混合比例，決定了混合色的色度4).混合色的亮度等于三基色亮度之和三基色原理三基色原理內(nèi)容52三基色原理三基色選定三基色的選定

CIE選定的物理三基色(實(shí)際存在的光)：

波長為700nm的紅基色光（R）

波長為546.1nm的綠基色光（G）

波長為435.8nm的藍(lán)基色光（B）三基色原理三基色選定53三基色原理三基色單位量的確定

CIE規(guī)定：光通量為1光瓦的紅光為一個紅基色單位量；光通量為4.5907光瓦的綠光為一個綠基色單位量；光通量為0.0601光瓦的藍(lán)光作為一個藍(lán)基色單位量，分別記為[R],[G],[B]。配出標(biāo)準(zhǔn)白光，三個基色光紅，綠，藍(lán)的光通量（FR，F(xiàn)G，F(xiàn)B）之比例為:三基色以單位量混合時應(yīng)得到E白光,FE白=1+4.5907+0.0601

=5.6508(lm)三基色原理三基色單位量的確定54三基色原理混色法

利用三基色按不同的比例混合來獲得彩色的方法相加混色相減混色

注：相減混色主要用于美術(shù)、印刷、紡織等，我們討論的圖象系統(tǒng)用的是相加混色三基色原理混色法55色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGB配色方程F=R[R]+G[G]+B[B]

F彩色光由R份[R]、G份[G]、B份[B]混合配出，R、G、B表示了三基色單位量之間的比例關(guān)系，稱為三刺激值。

混色光的亮度決定于R、G、B的數(shù)值；R：G：B間的比例決定混合色光的色度配色方程的規(guī)范式

令m=R+G+B，r=R/m，g=G/m，b=B/m，其中m稱為色模，表示某彩色光所含有的三基色單位的總和；r、g、b為色度坐標(biāo)，且r+g+b=1。配色方程為：

F=m{r[R]+g[G]+b[B]}

其光通量為：|F|=m{r+4.5907g+0.0601b}

色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGB配色方程F=R[R]56色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGB因此，可以用二維平面坐標(biāo)來表示各種彩色光的色度——RGB色度圖色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGB因此，可以用二維平面坐標(biāo)57色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGBRGB色度圖說明：(a)舌形曲線的作法：選r,g作為平面坐標(biāo)系，將自然界各種彩色用比色實(shí)驗(yàn)法，測出其r,g的數(shù)值，并描在該坐標(biāo)平面中.(b)舌形曲線并不是封閉的，在舌形曲線上的任一點(diǎn)，都代表著某一波長譜色光的色調(diào)；而舌形曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積內(nèi)任一點(diǎn)，均表示人眼所能看到的某一混合光的顏色。(c)g=1點(diǎn)（b=0,r=0）,r=1點(diǎn)(b=0,g=0)和原點(diǎn)(b=1,r=g=0)所構(gòu)成的三角形稱作彩色三角形。(d)三角形的重心位置表示標(biāo)準(zhǔn)E白光，此點(diǎn)飽和度為零，曲線上的彩色飽和度為100％，其它非三基色飽和度均小于100％。

缺點(diǎn)：色度圖上無亮度信息

坐標(biāo)上存在負(fù)值色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931RGBRGB色度圖說明：58色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZXYZ計色制基本思想:

選取三個單位基色量[X]，[Y]，[Z]它所組成的三角形將單色光頻譜軌跡全部包圍在內(nèi)，而且使三個色坐標(biāo)中的一個坐標(biāo)恰好等于色光的亮度（或光通量).為克服RGB色度圖的缺點(diǎn)，XYZ計色制應(yīng)滿足的條件：

(1)當(dāng)它們配出實(shí)際色彩時，三個色系數(shù)均應(yīng)為正值； (2)為方便計算，使合成彩色光的亮度僅由y[Y]一項(xiàng)確定，并且規(guī)定1[Y]光通量為1光瓦。換句話說，另外兩個基色光不構(gòu)成混合色光的亮度，但合成光的色度仍然由[X]、[Y]、[Z]的比值確定; (3)x[X]=y[Y]=z[Z]時，混合得到是白光色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZXYZ計色制基本思想:59色度學(xué)基礎(chǔ)—CIE1931XYZ配色方程：F=X[X]+Y[Y]+Z[Z][X],[Y],[Z]的確定:

根據(jù)上述三個條件求得XYZ色度圖中的三基色在XYZ空間中可以表示為:

[X]=0.4185[R]-0.0912[G]+0.0009[B]

[Y]=-0.1587[R]+0.2524[G]-0.0025[B]

[Z]=-0.0828[R]+0.0157[G]+0.17