色彩再現(xiàn)與色彩空間

色彩再現(xiàn)與色彩空間色彩復(fù)制的前提條件同色同譜色：如果兩個(gè)物體在特定的照明和觀測條件下有完全相同的光譜分布曲線，則兩個(gè)物體不論在什么光源下或任何一種標(biāo)準(zhǔn)觀察條件下都會是同樣的顏色，稱兩種物體的顏色為同色同譜或無條件等色。同色異譜色：指兩個(gè)色樣在可見光譜內(nèi)的光譜分布不同，而對于特定的標(biāo)準(zhǔn)觀察者和特定的照明條件下具有相同的三刺激值（即視覺看起來為相同色），稱同色異譜色。又稱條件等色。第2頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共82頁，2024年2月25日，星期天同色異譜使色彩復(fù)制或再現(xiàn)成為可能。第4頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)照相色彩復(fù)制原理攝影（photography）：英文直譯為“用光作畫”，即用光在感光材料上作畫。第5頁,共82頁，2024年2月25日，星期天感光材料和照相色彩復(fù)制正、負(fù)感光片：經(jīng)拍攝或拷貝后，形成影像的明暗程度與被攝體同為正片，與被攝體相反為負(fù)片色盲片：只感藍(lán)、紫光。正色片：感藍(lán)、綠光全色片：可感受全部可見光第6頁,共82頁，2024年2月25日，星期天多層彩色片結(jié)構(gòu)及呈色原理1、感藍(lán)層2、吸收藍(lán)紫的濾色層3、感綠層4、吸收波長小于黃光的濾色層5、感紅層6、片基第7頁,共82頁，2024年2月25日，星期天呈色原理顯影時(shí)先將第二層和第四層的濾色染料溶解沖洗掉，再用化學(xué)藥劑使第一、三、五層的感光和不感光的部分分辨出來，并分別染成不同的顏色，再將不需要的部分溶解沖洗掉。各層乳劑中已曝光的鹵化銀經(jīng)彩色顯影后，被還原為銀，銀被沖洗掉后，留下的是分別記錄三原色光的三層乳劑層，分別在各層染有黃、品紅、青三種顏色，并形成與所感受的色光互為補(bǔ)色關(guān)系的彩色影像。再經(jīng)過印像后得到與原彩色景物相同的圖像。第8頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)印刷色彩再現(xiàn)印刷原稿原稿色彩分解色彩合成第9頁,共82頁，2024年2月25日，星期天思考！1、組成畫面色彩的基本色是哪些？2、呈色的單位是什么？畫面的濃淡層次是怎樣來實(shí)現(xiàn)的？3、畫面的色彩是基于什么混色原理形成的？是怎樣呈現(xiàn)各種色彩的?呈色方式有哪些？第10頁,共82頁，2024年2月25日，星期天一、印刷原稿原稿是印刷復(fù)制的對象，是載有需要印刷復(fù)制的圖文信息的實(shí)物或記錄媒體。第11頁,共82頁，2024年2月25日，星期天原稿分類反射原稿：是在分色時(shí)光線從正面投射，依靠光源在原稿上的反射光進(jìn)入鏡頭。照片、畫歷等常見圖片。透射原稿：是指在分色時(shí)光線從原稿的背后透過原稿進(jìn)入鏡頭或掃描頭。電子原稿：用一系列的離散數(shù)值記錄在存儲介質(zhì)中的圖像。第12頁,共82頁，2024年2月25日，星期天二、色彩分解色彩分解：利用照相或電子掃描技術(shù)，把原稿中RGB3種色彩信息從混合狀態(tài)中分解開來，并形成各自在畫面上分布情況不同的單色影像。印刷色彩分色：彩色原稿通過紅、綠、藍(lán)3種顏色濾色鏡分解成青、品紅、黃3種印版的工藝過程稱為分色。第13頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第14頁,共82頁，2024年2月25日，星期天1、反射原稿色彩分解彩色原稿的各種顏色由黃、品紅、青按不同比例組合而成。第15頁,共82頁，2024年2月25日，星期天分色：彩色原稿通過紅、綠、藍(lán)3種顏色濾色鏡分解成青、品紅、黃3種印版的工藝過程稱為分色。照相分色時(shí)，在照相機(jī)鏡頭上裝上紅濾色片，對彩色原稿進(jìn)行照相，由于紅濾色片能選擇吸收藍(lán)、綠色光譜，通過紅色光譜，從原稿反射或透射到鏡頭的紅光，通過濾色片到達(dá)感光材料，感光材料受光作用，能還原出較多的銀，形成高密度部分，原稿上藍(lán)、綠色光被紅濾色片吸收，感光材料沒受光作用，形成低密度部分,形成青色陰片。a、傳統(tǒng)照相分色原理第16頁,共82頁，2024年2月25日，星期天濾色片：濾色片是對不同波長的光具有選擇性吸收和透過的有色光學(xué)器件。照相時(shí)把濾色片夾在鏡頭前，使一部分通過的同時(shí)，又吸收或限制另一部分色光通過，達(dá)到選擇性的感光效果。常用為紅、綠、藍(lán)濾色片。第17頁,共82頁，2024年2月25日，星期天印刷用感光材料感光材料是見光能發(fā)生變化，并經(jīng)曝光和一定的化學(xué)及物理處理后能得到固定影像材料的總稱。第18頁,共82頁，2024年2月25日，星期天乳劑層是感光材料的核心部分，處于片基之上。乳劑層有銀鹽、動(dòng)物膠和色素混合而成，見光會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。感光片在拍攝時(shí)，曝光部分的鹵化銀還原成細(xì)微銀粒子，感光量多的地方還原出較多銀粒子，感光量較少的地方還原出較少的銀粒子，此時(shí)已經(jīng)形成不可見的潛在影像，稱為潛影。第19頁,共82頁，2024年2月25日，星期天感光后的膠片浸入顯影液中，顯影液將帶有潛像的鹵化銀還原成銀顆粒，潛像銀粒子多的地方，還原出來的銀也越多，潛像銀粒子少的地方，顯影還原出的銀也較少。最終生成濃淡層次的可見影像。陰片：影像明暗與原稿相反；陽片：影像明暗與原稿相同。第20頁,共82頁，2024年2月25日，星期天

第21頁,共82頁，2024年2月25日，星期天青分色陰片由紅濾色鏡獲得；品紅分色陰片由綠濾色鏡制得；黃分色陰片由藍(lán)濾色鏡制得第22頁,共82頁，2024年2月25日，星期天b、數(shù)字印前系統(tǒng)分色原理方法：用掃描儀或數(shù)碼相機(jī)獲得彩色數(shù)字圖像。原理：先用物理濾色片將顏色分解為R、G、B三原色光信號；再通過光電轉(zhuǎn)換裝置，將光信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電信號；然后對模擬的電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到用不同大小的RGB值分量表示每個(gè)像素顏色的數(shù)字圖像，再經(jīng)計(jì)算成CMYK值。

原稿RGB光信號RGB電信號RGB值CMYK值濾色片分色光電轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換計(jì)算第23頁,共82頁，2024年2月25日，星期天2、分色片中的色彩信息通過分色照相或數(shù)字印前系統(tǒng)分色處理之后獲得黃、品、青三張分色片，曬制成三張分色印版，分別要上黃油墨、品油墨、青油墨印刷，才能還原再現(xiàn)原稿的顏色。這三張分色片本身并不是彩色的，在黃、品、青分色片上對應(yīng)的部位上有一個(gè)像素點(diǎn)P，它最后的色彩值是由該像素點(diǎn)在三張分色片上的密度分量值共同決定。第24頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第25頁,共82頁，2024年2月25日，星期天三、印刷網(wǎng)點(diǎn)網(wǎng)點(diǎn)是組成圖像的基本單位，通過網(wǎng)點(diǎn)的大小變化及調(diào)整單位面積內(nèi)網(wǎng)點(diǎn)的數(shù)目再現(xiàn)原稿的濃淡效果。第26頁,共82頁，2024年2月25日，星期天網(wǎng)點(diǎn)是任何二值設(shè)備上表現(xiàn)連續(xù)調(diào)圖像的明暗和層次的必要手段。電視機(jī)和計(jì)算機(jī)顯色器屏幕表現(xiàn)彩色畫面間接地用電流大小變化實(shí)現(xiàn)的。印刷機(jī)也是一種二值化設(shè)備，用在承印物上著墨和不著墨的方法復(fù)制原稿。網(wǎng)點(diǎn)的狀態(tài)（大小和形狀）和特征變化很好地解決了印刷機(jī)上表現(xiàn)有明暗和層次變化圖像的復(fù)制工作。第27頁,共82頁，2024年2月25日，星期天1、網(wǎng)點(diǎn)面積率指在單位面積上群集的所有網(wǎng)點(diǎn)面積之和與總面積的比值叫網(wǎng)點(diǎn)面積率。第28頁,共82頁，2024年2月25日，星期天2、網(wǎng)點(diǎn)的作用a、網(wǎng)點(diǎn)起著表現(xiàn)一個(gè)階調(diào)的作用。它使連續(xù)調(diào)圖像離散為網(wǎng)點(diǎn)群的組合。第29頁,共82頁，2024年2月25日，星期天b、網(wǎng)點(diǎn)是可以接受和轉(zhuǎn)移油墨的單位。從這個(gè)意義上來說，網(wǎng)點(diǎn)的大小起著調(diào)節(jié)油墨大小的作用。第30頁,共82頁，2024年2月25日，星期天c、網(wǎng)點(diǎn)在印刷效果上起著組色的作用。在四色印刷中，畫面上的每一個(gè)色彩都是由黃、品、青、黑四色網(wǎng)點(diǎn)以不同的比例混合而成。承印材料還起著沖淡油墨的作用。如網(wǎng)點(diǎn)以50％的黑墨印刷，50％的面積是白紙，經(jīng)過混合成了灰色。第31頁,共82頁，2024年2月25日，星期天四、色彩合成第32頁,共82頁，2024年2月25日，星期天顏色合成：是根據(jù)分色圖像信息分別制作成青版、品紅版、黃版，印刷時(shí)分別用各自的青、品紅、黃三原色油墨著墨，再在紙張（承印物）上逐一疊加，從而再現(xiàn)原稿彩色。顏色合成正是利用了色料減色法混合原理，使青、品紅、黃三原色油墨疊印來再現(xiàn)原稿的色彩。第33頁,共82頁，2024年2月25日，星期天1、網(wǎng)點(diǎn)的疊合呈色第34頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第35頁,共82頁，2024年2月25日，星期天2、網(wǎng)點(diǎn)并列呈色第36頁,共82頁，2024年2月25日，星期天3、網(wǎng)點(diǎn)混合呈色第37頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第38頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)彩色電視色彩再現(xiàn)彩色電視原理顯像三基色彩色圖像的攝取彩色圖像的重現(xiàn)第39頁,共82頁，2024年2月25日，星期天人類可識別的色彩人類可識別顏色約50萬～100萬色，也有人說是700萬～1000萬；電視機(jī)可顯示256X256x256約1670萬；等離子可顯示36億2000萬～57億5000萬；第40頁,共82頁，2024年2月25日，星期天1、視頻色彩的相加混色彩色電視是指能重現(xiàn)景物的彩色圖像的電視系統(tǒng)，它主要由發(fā)送部分和接受部分組成。在發(fā)送部分，彩色電視攝像機(jī)的攝像鏡頭及分光棱鏡把被攝彩色景物分解成R、G、B三基色影像，再由攝像管轉(zhuǎn)換成三組電信號，并與亮度信號組合編碼后傳送出去。在接受部分，彩色電視接收機(jī)收到這種電信號后，經(jīng)過解碼和電光轉(zhuǎn)換，在特制的彩色顯像管或圖像投映的屏幕上，通過三基色時(shí)間或空間混合，將被攝影的影像和色彩重現(xiàn)出來。第41頁,共82頁，2024年2月25日，星期天2、紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)熒光粉的選擇彩色顯像管是應(yīng)用空間加色混合法利用三基色圖像疊加來重現(xiàn)彩色的。它以紅、綠、藍(lán)三種熒光粉所發(fā)出的非譜色光為顯像三基色。條件：色域要盡可能的大，獲得盡可能多的顏色；三基色的亮度應(yīng)足夠大第42頁,共82頁，2024年2月25日，星期天3、電視系統(tǒng)中色彩的分解、傳遞與重現(xiàn)

彩色電視系統(tǒng)對景物色彩的傳送過程：

先通過攝像機(jī)的鏡頭及分色棱鏡把被攝景物分解成紅、綠、藍(lán)三個(gè)影像，并通過光電轉(zhuǎn)換形成紅、綠、藍(lán)三個(gè)電信號；再變成適于傳送的彩色電視信號，由一個(gè)信道傳送出去；在接收端經(jīng)電視機(jī)的電光轉(zhuǎn)換及三原色的加色空間混合，在屏幕上把被攝景物的影像及色彩重現(xiàn)出來。第43頁,共82頁，2024年2月25日，星期天電視中把被攝景物色彩變成紅、綠、藍(lán)三個(gè)基本信號是通過攝像機(jī)完成。當(dāng)被攝景物的反射光射入變焦距物鏡，通過濾色片及分色棱鏡時(shí)，便經(jīng)過光量、色彩的調(diào)整及分光，形成紅、綠、藍(lán)三個(gè)影像，分別映在相應(yīng)攝像管的光敏靶上；在經(jīng)過電子束的聚焦與掃描，便產(chǎn)生了三個(gè)隨時(shí)間變化的微弱電信號分別經(jīng)過紅、綠、藍(lán)通道放大及控制系統(tǒng)的加工處理，形成紅、綠、藍(lán)三個(gè)基色信號再由編碼器合成為能由一個(gè)通道傳送的彩色全電視信號。第44頁,共82頁，2024年2月25日，星期天景物色彩的分解及三原色信號的形成景物色彩的分解第45頁,共82頁，2024年2月25日，星期天三原色圖像及其信號第46頁,共82頁，2024年2月25日，星期天4、景物色彩的重現(xiàn)為了重現(xiàn)景物色彩，彩色電視機(jī)就必須把收到的彩色全電視信號恢復(fù)成三個(gè)原色信號，并還原成三原色圖像，然后由顯像管將其疊加，從而恢復(fù)原景物色彩。第47頁,共82頁，2024年2月25日，星期天利用空間混色法，熒光屏內(nèi)涂有發(fā)光顏色為紅、綠、藍(lán)三基色的熒光粉點(diǎn)。一組紅、綠、藍(lán)熒光粉點(diǎn)組成一個(gè)彩色像素，通常再現(xiàn)一幅清晰的彩色圖像需要（40～50）萬個(gè)像素，即需要（120～150）萬個(gè)彩色熒光粉點(diǎn)。這些點(diǎn)的直徑很小，只有幾微米到幾十微米。第48頁,共82頁，2024年2月25日，星期天彩色顯像管結(jié)構(gòu)示意圖第49頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)顯示器色彩再現(xiàn)電子顯示器是電視機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的圖像、文字顯示設(shè)備。其主要功能是將各種電子裝置發(fā)出的信息接受過來，經(jīng)過一系列放大、變換過程，最后以光的形式將文字或圖像顯示出來傳遞給人們。第50頁,共82頁，2024年2月25日，星期天1、顯示器的分類陰極射線管（CRT）液晶顯示器（LCD）等離子顯示板（PDP）發(fā)光二極管（LED）等按構(gòu)成材料分第51頁,共82頁，2024年2月25日，星期天按顯示原理分主動(dòng)顯示器：如CRT顯示器、發(fā)光二極管、等離子顯示板。它們是在外加電信號作用下，依靠本身產(chǎn)生的光輻射進(jìn)行顯示的，也叫發(fā)光型顯示器。被動(dòng)顯示器：如液晶顯示器、電泳顯示器。這類器件是在外加電場作用下，依靠器件本身產(chǎn)生的光學(xué)特性變化，或能使光透過或能使光反射，使照射在它上面的光受到調(diào)置，人眼看到的這時(shí)這種帶有規(guī)定信息的調(diào)制光，也叫受光型顯示器。第52頁,共82頁，2024年2月25日，星期天2、CRT顯示器CRT顯示器是歷史最悠久的一種顯示器，以全色化、高分辨率力、對比度好、亮度高及經(jīng)濟(jì)性主占市場。CRT顯示器又稱顯像管，是玻璃制成的一種電真空器件，能進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，應(yīng)用空間混色原理，將彩色圖像重現(xiàn)在熒光屏上。第53頁,共82頁，2024年2月25日，星期天結(jié)構(gòu)

熒光屏，內(nèi)部涂有熒光粉錐體部分，內(nèi)外部都涂有導(dǎo)電的石墨層，外部裝有陽極引出線管頸部分，內(nèi)部裝有電子槍，外部靠近錐體部分裝有偏轉(zhuǎn)線圈。第54頁,共82頁，2024年2月25日，星期天電子槍是CRT的核心，用以把陰極發(fā)射出來的大量電子經(jīng)強(qiáng)度控制、聚焦和加速形成一束很細(xì)的電子流，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)線圈的控制作用，以高速、定點(diǎn)地去轟擊熒光屏。熒光屏上的熒光粉經(jīng)電子的轟擊而發(fā)出亮光。轟擊的電子越多，速度越快，熒光屏上發(fā)出的光就越亮。亮點(diǎn)描繪出各種字符和圖像。第55頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第56頁,共82頁，2024年2月25日，星期天3、顯示器呈色原理CRT顯示器：熒光屏上涂有三種熒光物質(zhì)，在電子槍發(fā)出的電子束的激發(fā)下，分別發(fā)出RGB三種顏色的光。電子槍可以根據(jù)接受的三個(gè)通道的數(shù)字信號的大小，發(fā)出相對應(yīng)的三束強(qiáng)弱不同的電子束來激發(fā)三種熒光物質(zhì)發(fā)出相應(yīng)強(qiáng)弱的光線。如果每一個(gè)電子槍都有256級（8位）的強(qiáng)度級控制，則顯像管所能產(chǎn)生的顏色深度（顯示深度）為24位（24位真彩色）深，能產(chǎn)生256X256X256＝16777216（1600多萬種）顏色第57頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)數(shù)字圖像的色彩模式及色彩空間CIERGB顏色空間和圖像模式CMYK顏色空間和圖像模式LAB顏色空間和圖像模式HSB顏色空間和圖像模式色域第58頁,共82頁，2024年2月25日，星期天一、CIERGB顏色空間和數(shù)字圖像模式

顏色空間（colorspace）：顏色通常用三個(gè)相對獨(dú)立的屬性來描述，三個(gè)獨(dú)立變量綜合作用就構(gòu)成了一個(gè)空間坐標(biāo)，即顏色空間。空間的任何一點(diǎn)都代表某一特定的顏色。特點(diǎn)：對顏色的分類、命名、比較、測量和計(jì)算都有規(guī)律可循，簡便直觀。第59頁,共82頁，2024年2月25日，星期天色彩模式Photoshop中的色彩模式第60頁,共82頁，2024年2月25日，星期天1、RGB顏色模式第61頁,共82頁，2024年2月25日，星期天在該模式下，每個(gè)圖像都有R、G、B三個(gè)值，并且每個(gè)值都可以用從0～255取值。符合色光加色法原理，其值越大越亮，即RGB值越大，顏色越亮。RGB都是255為白色，RGB值都為0為黑色。第62頁,共82頁，2024年2月25日，星期天RGB各值都有256種可能，所以該模式下表示的顏色可以有256x256x256＝216種，即1670多萬種顏色。RGB模式下的圖像稱為真彩色圖像。第63頁,共82頁，2024年2月25日，星期天2、RGB顏色空間第64頁,共82頁，2024年2月25日，星期天CIERGB顏色空間是計(jì)算機(jī)顯示器的工作空間，也是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用最多的顏色空間。位深：計(jì)算機(jī)顯示器分配給每個(gè)像素的描述色彩的位數(shù)（bit）為顏色的深度（顯示深度），顏色的深度也可以用來表示計(jì)算機(jī)顯示器表示色彩的能力。如果每一個(gè)電子槍都有256級（8位）的強(qiáng)度級控制，則顯像管所能產(chǎn)生的顏色深度（顯示深度）為24位深，能產(chǎn)生256X256X256＝16777216（1600多萬種）顏色。第65頁,共82頁，2024年2月25日，星期天二、CMYK顏色空間和CMYK模式第66頁,共82頁，2024年2月25日，星期天1、CMYK顏色模式CMYK模式是基于色料減色法的色彩模式，與RGB加色模式有很大的不同。它與印刷輸出的呈現(xiàn)原理一致。在印刷照排輸出之前必須把其它色彩模式的圖像轉(zhuǎn)換為CMYK模式。第67頁,共82頁，2024年2月25日，星期天印刷油墨的工作空間是CMYK顏色空間。對應(yīng)于顯示器CIERGB顏色空間利用顏色深度（顯示深度）表示其表示色彩能力的方法，CMYK油墨顏色空間也可以用網(wǎng)點(diǎn)面積率表示其表示色彩的能力。如果YMC每一種油墨的印版都可以印出級差為1％～100％的網(wǎng)點(diǎn)，那么理論上印刷油墨可以表示的色彩有101X101x101=1030301種。第68頁,共82頁，2024年2月25日，星期天計(jì)算機(jī)需要使用四個(gè)通道分別表示CMYK四個(gè)分量數(shù)據(jù)，如果每個(gè)表示分量數(shù)據(jù)的顏色通道為8位，用0表示網(wǎng)點(diǎn)面積率0，255表示網(wǎng)點(diǎn)面積率100％，這樣4個(gè)通道表示一個(gè)像素的顏色則需要32位深?？梢奟GB圖像模式表示一個(gè)顏色需要3個(gè)分量，CMYK需要4個(gè)分量。故同一幅彩色圖像，利用CMYK圖像模式表示所占的存儲空間更大。第69頁,共82頁，2024年2月25日，星期天在Photoshop的CMYK模式中，每個(gè)像素的每種印刷油墨會被分配一個(gè)百分比值。最亮（高光）顏色分配較低的印刷油墨顏色百分比值，較暗（暗調(diào)）顏色分配較高的百分比值。例如，明亮的紅色可能會包含2％青色，93％品紅，90％黃色和0％黑色。四個(gè)值都為0％時(shí)產(chǎn)生明亮的純白色。第70頁,共82頁，2024年2月25日，星期天2、CMYK顏色空間第71頁,共82頁，2024年2月25日，星期天Y、M、C分別代表四色印刷中的黃、品紅、青三種油墨和疊印色，具體刻度所代表的是印刷網(wǎng)點(diǎn)面積率，每種面積率的變化范圍是0％～100％。從圖中可見，該顏色空間的三原色是黃、品紅、青，100％的黃和100％青相加為100％綠；100％黃和100％品紅相加為100％紅；100％品紅和100％青相加為100％的藍(lán)。三原色等量“相加”得到黑色。第72頁,共82頁，2024年2月25日，星期天CMYK模式是最佳的打印模式，RGB模式盡管色彩多，但不能完全打印出來。在編輯圖像時(shí)不建議采用CMYK模式。原因：a、CMYK模式的圖像含有四個(gè)通道，較RGB三個(gè)通道的圖像處理慢；

b、顯示器的顯示仍然是RGB模式，所以在CMYK圖像時(shí)，計(jì)算機(jī)內(nèi)部要不停地轉(zhuǎn)換成RGB以供顯示器顯示。第73頁,共82頁，2024年2月25日，星期天三、HSB顏色空間和圖像模式HSB模式是根據(jù)人體視覺而開發(fā)的一套色彩模式，是最接近人類大腦對色彩辯認(rèn)思考的模式。是許多傳統(tǒng)技術(shù)工作的畫家或設(shè)計(jì)者習(xí)慣使用的模式。H代表色相，S代表飽和度，B代表亮度。第74頁,共82頁，2024年2月25日，星期天HSB顏色空間第75頁,共82頁，2024年2月25日，星