文档介绍：多媒体技术教程 第6章颜色空间变换
林福宗
清华大学计算机科学与技术系
******@.
2008年9月
2018年6月6日
第6章颜色空间变换
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第6章颜色空间变换
第6章颜色空间变换
前言——颜色科学简史
描述颜色的几个术语
什么是颜色
色调
饱和度
亮度
颜色空间
该用什么颜色空间
颜色空间的分类问题
颜色空间的选择
计算机图形颜色空间
RGB, CMY和CMYK
HSV
HSL/HSB
HSI和RGB
电视系统颜色空间
电视系统的颜色空间
European Y'U'V'
American Y'I'Q'
SMPTE-C RGB
ITU-R Y'CbCr
ITU-R Y'CbCr
SMPTE-240M Y'PbPr
练****与思考题
参考文献和站点
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前言
最近一百多年来,为满足各种不同用途的需求,人们已经开发了许多不同名称的颜色空间,尽管几乎所有的颜色空间都是从RGB颜色空间导出的,但随着科学和技术的进步,人们还在继续开发形形色色的颜色空间
表示颜色的颜色空间的数目是无穷的,现有的颜色空间也还没有一个完全符合人的视觉感知特性、颜色本身的物理特性或发光物体和光反射物体的特性
本章选择了几种使用比较普通且与多媒体技术密切相关的颜色空间,介绍它们之间的转换关系,详细推导过程请看2008年清华大学出版社出版的《多媒体技术基础》(第3版)
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颜色科学简史
Isaac Newton(1642-1727)的色园
1666年开始研究颜色,把红色和紫色首尾相接形成色圆/色轮(color circle /wheel)。也称牛顿色圆(Newton color circle),见图5-1
度量颜色的一种方法,圆周表示色调,圆的半径表示饱和度
为揭示红(R)、绿(G)和蓝(B)相加混色奠定了基础,其互补色是C,M,Y
牛顿还揭示了一个重要的事实:白光包含所有可见光谱的波长,并用棱镜演示了这个事实
图5-1 牛顿色圆
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颜色科学简史(续1)
Thomas Young(1773–1829)的假设
在1802年,认为人的眼睛有三种不同类型的颜色感知接收器,大体上相当于红、绿和蓝三种基色的接收器
James Clerk Maxwell(1831–1879) 的色度学
19世纪60年代,探索了三种基色的关系
认为三种基色相加产生的色调不能覆盖整个感知色调的色域,而使用相减混色产生的色调却可以
认为彩色表面的色调和饱和度对眼睛的敏感度比明度低
Maxwell的工作被认为是现代色度学的基础
Hermann von Helmholtz(1821-1894)的理论
认为Young的看法非常重要,使用三种基色相加可产生范围很宽的颜色
把这个想法用于定量研究,因此有时把他们的想法称为Young-Helmholtz理论。
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颜色科学简史(续2)
物理科学实验
20世纪20年代对科学家们提出的理论进行了实验,表明
红、绿和蓝相加混色的确能产生某个色域里的所有可见颜色,但不能产生所有的光谱色(单一波长的颜色),尤其是在绿色范围里
如果加入一定量的红光,所有颜色都可呈现,并用三色激励值(tristimulus values)表示R,G,B基色,但必须允许红色激励值为负值(即用补色)
国际照明委员会(CIE)的贡献
1931年定义了标准颜色体系,规定所有的激励值应该为正值,并用x和y两个坐标表示所有可见的颜色
绘制的CIE色度图(CIE chromaticity diagram) 是用xy平面表示的马蹄形曲线,为大多数定量的颜色度量方法奠定了基础
生理学实验
眼睛的不同锥体对颜色吸收性能的猜想直到1965年前后才做详细的生理学实验进行验证,结果表明,在眼睛中的确存在三种不同类型的锥体, Thomas Young的假设是正确的
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描述颜色的几个术语
什么是颜色
颜色是人的视觉系统对可见光的感知结果,感知到的颜色由光波的波长决定
视觉系统能感觉的波长范围为380~780 nm,感知到的颜色和波长之间的对应关系见图6-1
纯颜色用光的波长定义,称为光谱色(spect