颜色科学基础及应用.ppt

1 第八章颜色科学基础及其应用 2 什么是颜色 色彩是通过光被我们人眼所感知的光实际上是一种按波长辐射的电磁能 将不同波长的光波组合在一起 就会产生颜色 颜色的基本知识 1 6 3 英国人Newton 三棱镜实验证明了白光是所有可见光的组合 颜色的基本知识 2 6 图8 1色散现象 4 光谱spectrum将白光分解为单色光 并按波长顺序排列可见光谱人眼能看到的光波波长约350 750纳米的光波 色光对应于不同波长的光波 颜色的基本知识 3 6 5 颜色的基本知识 4 6 视觉现象同时对比同时性颜色对比继时性颜色对比对比灵敏度视觉分辨率视觉暂留特性马赫带效应 6 颜色视觉机理Young Helmholtz的三原色学说 在人眼视网膜上存在感受红 绿 蓝色的光接受器 锥状体 分别对红 绿 蓝三种光最敏感 一切颜色特性都由这些锥状体的响应量的比例来表示 Hering的对立颜色学说 四色学说 在人眼视网膜上存在着响应红 绿 黄 蓝 白 黑的三种光接受器 所有的颜色特性都由这些光接受器的响应量的比例来表示 颜色的基本知识 5 6 7 特点基于经验事实提出都有心理实验和显微光谱 电生理学测定结果作依据Young Helmholtz的三原色学说缺点是不能满意地解释色盲现象Hering的对立颜色学说 四色学说 缺点是不能满意地解释红 绿 蓝三原色能够产生所有光谱色彩的现象 颜色的基本知识 6 6 8 常用的颜色空间 1 14 与图形处理相关的颜色空间RGB颜色空间CMY颜色空间与设备无关的颜色空间CIEXYZ颜色空间CIELab颜色空间ITU RBT 709RGB颜色空间电视系统颜色空间EuropeanYUV颜色空间AmericanYIQ颜色空间 9 常用的颜色空间 2 14 RGB模型Red 红 Green 绿 Blue 兰 加色模型应用彩色CRT 10 常用的颜色空间 3 14 CMY模型Cyan 青 Magenta 品红 Yellow 黄 减色模型应用硬拷贝设备 11 颜料对光的选择性吸收原理 常用的颜色空间 4 14 12 RGB彩色空间和CMY彩色空间转换关系 常用的颜色空间 5 14 13 常用的颜色空间 6 14 CIEXYZ颜色空间 图8 10RGB色度系统的色匹配函数 图8 11CIE XYZ色度系统的标准色匹配函数 14 常用的颜色空间 7 14 CIE RGB三刺激值与与CIE XYZ三刺激值可通过如下两个式子进行相互转换 15 常用的颜色空间 8 14 CIE色度图 16 常用的颜色空间 9 14 CIELab颜色空间色差计算 当X X0 Y Y0 Z Z0 0 008856时 17 常用的颜色空间 10 14 ITU RBT 709RGB颜色空间国际通信联盟ITU制定的ITU RBT 709标准定义的RGB颜色空间 18 为什么彩色电视监视器不使用红 绿 蓝三种信号 向后兼容黑白电视彩色电视信号必须与标准的黑白电视兼容要求在彩色电视上看起来完全不同的两种颜色在黑白电视上应呈现为不同的灰度节约带宽广播电视信号的带宽是有限的 常用的颜色空间 11 14 19 彩色电视国际制式 电视的制式电视信号的标准NTSC制式 正交平衡调幅制美国 加拿大等大部分西半球国家以及中国的台湾 日本 韩国 菲律宾PAL制式 逐行倒相正交平衡调幅西德 英国等一些西欧国家 新加坡 中国大陆及香港 澳大利亚 新西兰等SECAM法国 东欧和中东 常用的颜色空间 12 14 20 EuropeanYUV颜色空间Y 亮度U 色差V 色差 应用YUV制式电视广播系统 常用的颜色空间 13 14 21 AmericanYIQ颜色空间Y 亮度I 色差Q 色差 应用NTSC制式电视广播系统 常用的颜色空间 14 14 22 色彩设计 1 4 色彩的情感色彩的冷暖感色彩的重量感色彩的尺寸感色彩的距离感色彩的软硬感色彩的情绪感 23 面向色彩设计的HSV模型H Hue 色相与光波的主波长有直接关系S Saturation 饱和度定义该颜色光的 主波长的 纯色光与白色光的比例V Value 明度与光的能量有关应用用户调色板 色彩设计 2 4 24 色彩设计 3 4 HSV模型对应于圆柱坐标系的一个圆锥形子集 图8 15色相 色浓和色深之间的关系 25 色彩设计 4 4 数字图像颜色类型真彩色 True color 直接用R G B值来决定像素的颜色值伪彩色 Pseudo color 把整个像素值作为查找表的索引地址进行查找变换调配色 Direct color 对R G B分量分别单独作为查找表的索引地址进行查找变换 26 颜色再现的五个层次 Hunt Fairchild 一般颜色再现Colorreproduction满意色再现Pleasingcolorreproduction色度学色再现Colorimetriccolorreproduction颜色外观色再现Colorappearancereproduction最喜欢色再现Preferredcolorreproduction 颜色再现与色彩管理 1 10 27 色彩匹配的理想目标依赖于图像的类型和用户的目的普通用户色度学色再现电子商务 如网上购物 远程医疗诊断颜色外观色再现商业印刷 如对宣传广告最喜欢色再现颜色再现既是一门科学 也是一门艺术 颜色再现与色彩管理 2 10 28 质量评价常用的指标色调 hue 亮度 lightness 饱和度 saturation 阶调范围 tonalrange 对比度 contrast 纹理 texture 灰平衡 graybalance 颜色再现与色彩管理 3 10 29 颜色再现与色彩管理 4 10 为什么要进行色彩管理实现图像色彩在经扫描仪或数码相机 显示器 打印机或印刷设备传递时不发生色彩失真 就必须形成一个环境 使支持这一环境的各种设备 材料在色彩信息的传递方面相互匹配 色彩管理系统就是管理这一环境的应用系统 是管理各设备 材料间的颜色特性转换关系的一种管理系统 色彩管理系统ColorManagementSystem简称CMS 30 颜色再现与色彩管理 5 10 色彩管理系统应用领域彩色打印印刷印染摄影电子商务远程医疗诊断 31 ICC标准的产生InternationalColorConsortium国际彩色协议组织1993年 Adobe agfa Apple Kodak Microsoft Silicon Graphics SunMicrosystem以及Taligent 颜色再现与色彩管理 6 10 32 颜色再现与色彩管理 7 10 ICC标准的产生和意义传统的封闭式的色彩管理 33 颜色再现与色彩管理 8 10 ICC标准的产生和意义开放式的色彩管理 34 色彩管理的基本流程设备校准 Calibration 设备特征化 Characterization 对设备建立Profile文件的过程颜色空间转换 Conversion 4种色域压缩方法感觉法相对色度法突出饱和度法绝对色度法 颜色再现与色彩管理 9 10 35 色彩管理软件独立的软件Canon的CMMPro随扫描仪或打印机等外设捆绑销售的软件Linotype Hell公司的LinoColorAgfa的ColorTone和PhotoFlowCanon的ColorGear WCC2 CCM内置在应用软件中的软件Kodak的KodakPrecision内置在PhotoCD和PageMaker里Photoshop Illustrator 颜色再现与色彩管理 10 10 36 基于ICCProfile的色彩管理 1 6 Profile颜色特征描述文件ICCProfile的类型输入设备Profile显示设备Profile输出设备Profile设备连接Profile色彩空间Profile抽象Profile指定色彩Profile 37 基于ICCProfile的色彩管理 2 6 ICCProfile的文件结构 38 基于ICCProfile的色彩管理 3 6 基于ICCProfile的颜色空间变换从RGB到CIEXYZ色彩空间的转换 39 基于ICCProfile的色彩管理 4 6 基于ICCProfile的颜色空间变换从CIEXYZ到CMYK色彩空间的转换 40 基于ICCProfile的色彩管理 5 6 基于ICCProfile的颜色空间变换从CMYK到CIEXYZ色彩空间的转换 41 基于ICCProfile的色彩管理 6 6 ICCProfile的局限性大多数的图像文件格式不能支持Profile的嵌入增大了文件的尺寸 而导致系统额外的开销不同色彩管理系统之间的Profile不完全兼容 42 色彩匹配ColorMatchingCMSs的核心技术目标实现颜色的 所见即所得 WYSIWYG 色彩匹配 1 7 43 色彩匹配的难点问题色域不匹配 Colorgamutmismatch 混色原理不同颜色的设备依赖性 色彩匹配 2 7 44 影响打印质量的因素打印机的机械特性墨水特性纸张特性墨水纸张之间的相互作用原色墨水输出的先后顺序以及墨水层间的相互作用半色调技术 色彩匹配 3 7 45 常用的色彩匹配方法Neugebauer方程法多维查找表和插值法实验建模Masking方法基于神经网络的色彩匹配基于科学发现的色彩匹配 色彩匹配 4 7 46 为什么引入黑色K 引入K后 需要解决的问题 如何产生K 墨量增加问题 如何获取正确的灰度平衡关系 色彩匹配 5 7 47 UCR UnderColorRemoval GCR GrayComponentReplacement 120 80 典型的GCR 色彩匹配 6 7 48 如何获取灰度平衡关系 逐一比较 建立灰度平衡关系的查找表学习算法 色彩匹配 7 7