文档介绍：物体颜色呈现白天我们能看见五彩缤纷的颜色,但到了晚上所有的物体都变成黑色。颜色是如何呈现的?与哪些因素相关?首先,不同的物体会有不同的颜色,所以颜色肯定与物体本身属性相关。然后,在不同的光环境下,同一个物体会呈现不同的颜色,如下面的苹果,在灯光下和日光下颜色不同,那说明颜色的呈现于光源相关最后,不同的人看同一个物体,也会有不一样的感受,所以颜色的呈现还与人眼相关。由此可得,物体的颜色呈现与物体本身的属性、光源、人眼三个因素相关。如下图所示,光源照射在苹果上,人眼感受到苹果的颜色。一、光源科学上的定义,光是指所有的电磁波谱,按波长从大到小可分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线,如图1所示。一般人的眼睛所能接受的光的波长在380~760nm之间。图1电磁波谱太阳是人类最大的光源,太阳聚变辐射光谱的99%~,太阳光谱分布如图2所示。这些波段受大气衰减的影响程度各不相同。可见光辐射的大部分可到达地面,大部分紫外光辐射被上层大气中的臭氧吸收,到达地面的太阳辐射能量比大气上界小得多,可见光谱区约为40%,红外光谱区约为60%,紫外光含量极少。图2太阳光谱分布不同的光源光谱分布不同,如白炽灯、蓝光、红光等不同的光源各个波长的成分含量不同。白炽灯光谱蓝光光谱红光光谱二、物体本身属性当光照射在物体上时,光会发生透射、反射、散射。当光照射到透明物体时,大部分的光穿透物体,反射和散射的光线只有小部分。当光照射都非透明物体时,光大部分被反射和散射,几乎没有光透过物体。不同的物体对各个波长的透过率、反射率、折射率等属性各不同,所以呈现出不同的颜色。透明物体的颜色由透过物体的光决定,而非透明物体的颜色由反射和散射的光决定。比如蔚蓝的天空,是由于阳光进入大气时,波长较长的色光,如红光,透过大气射向地面;而波长短的紫、蓝、青色光,碰到大气分子、冰晶、水滴等时,发生散射现象。被散射了的紫、蓝、青色光布满天空,就使天空呈现出一片蔚蓝了。当雨后天空中充满细小的水滴,当阳光照射到这些小水滴时,不同波长的光以不同的角度散射到天空中,形成了彩虹。三、人眼眼是由角膜、虹膜、晶状体、睫状体和玻璃体组成的光学系统,眼球结构如图所示。带有盲点和黄斑的视网膜是感光和信号处理部分,是构成人眼视觉的关键部分;视神经与大脑是信号传输和显示系统。由于波长小于300nm和波长大于1400nm的光可被角膜、前房、晶状体、玻璃体等吸收,光辐射能到达视网膜的波长范围是300~1400nm。图5眼睛结构外界物体反射来的光线,依次经过角膜、瞳孔、晶状体和玻璃体,并经过晶状体等的折射,最终落在视网膜上,形成一个物像。视网膜上有对光线敏感的细胞。这些细胞将图像信息通过视神经传给大脑的一定区域,人就产生了视觉。视觉的形成过程可表示为图6所示。图6视觉形成CIE色空间发展史各色空间优缺点分析色知觉差异的定量表示是从明度、色调和彩度这三种颜色属性的差异来表示。明度差表示深浅的差异,色调差表示色相的差异(即偏红或偏蓝等),彩度差表示鲜艳度的差异。色差评定在工业和商业中非常重要,主要应用于生产中的配色和产品的颜色质量控制。1931年,CIE(国际标准照明委员会)建立了一系列表示可见光谱的颜色空间标准。由于任何颜色都可以由RGB三原色混合而成,定义了CIE-RGB基色系统。但这一系统存在一个明显的缺点,计算颜色三刺激值时会出现负值,给大量的计算带来不便。由于任何一种基色系统都可以从一种系统转换到另一种系统,因此人们可以选择任何一种想要的基色系统,以避免出现负值,并且使用方便。基于此CIE又推荐了CIE-XYZ系统,这个系统采用想象的X,Y和Z三种基色,它们与可见颜色不相应。CIE-XYZ的三基色刺激值X,Y和Z对定义颜色很有用,其缺点是使用比较复杂,而且不直观。对于一种给定的颜色,如果增加它的明度,每一种基色的光通量也需按比例增加,而且色度值仅与波长(色调)和纯度有关,与总辐射能量无关,因此在计算颜色的色度时,把X,Y和Z值相对于总的辐射能量=(X+Y+Z)进行规格化,配色方程可规格化为x+y+z=1。根据颜色坐标(x,y)可确定z,但不能仅从x和y导出三种基色刺激值X,Y和Z,还需要使用携带亮度信息的Y值,其值与XYZ中的Y刺激值一致。从而又定义了CIE-xyY颜色空间。图1LAB色空间坐标XYZ系统和在它的色度图上表示的两种颜色之间的距离与颜色观察者感知的变化不一致,这个问题叫做感知均匀性(perceptualuniformity)问题。为了解决颜色空间的感知一致性问题,专家们对CIE-XYZ系统进行了非线性变换,制定了CIE-L*a*b*颜色空间。色空间坐标如图1所示CIE-L*a*b*色空间以L值表示颜色的明度、a值表示颜色的绿红值、b值表示颜色的蓝黄值。L、