文档介绍：色彩视觉分析综述
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摘要:色彩是自然界客观存在的一种物理现象,色彩视觉是受大脑支配的认识和辨别颜色的感觉机能。光源、呈现颜色的物体、正常视觉系统是产生色彩视觉的三要素。对于色彩视觉的分析与研究产生了许多理论和成果。
关键词:颜色;视觉;颜色模型
1 光与颜色
颜色物理基础
光是一种能在人眼的视觉系统上引起明亮感觉的电磁辐射。电磁辐射的波长范围很大。从最短的宇宙线(10-14-10-15m)到最长的交流电(数千千米)中,只有380-780nm波长范围内的那部分电磁辐射能引起视觉响应,这段波长叫做可见光谱。其他波长的电磁辐射,不管是与可见光谱短波段相邻的紫外线(具有强烈的光化学作用)、与可见光长波段相邻的红外线(具有很强的发热性能),还是宇宙线、交流电,人眼都是看不见的。
图 1 可见光谱
在可见光谱范围内,不同波长的辐射能引起人的不同颜色感觉。色散实验表明白色阳光可分解成由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等光谱色组成的谱带;反之,这些单色光又可以合成原来的白光。每一种颜色只有一种波长。这种只含有一种波长而不能再分解的光称为单色光,也称为光谱色。真正的单色光并不存在。由于人眼的分辨能力,平时所谓的单色光就是指
波长在一定范围内的光,其范围的大小决定了该色光的单纯性或单***。试验指出,可见
光区除了572、503和478 nm这三个光谱点不受光强变化的影响外,其它各波长的单色光颜色感觉都会随光强度的不同而变化[1]。大自然中的太阳光、火光以及人造光源日光灯等发出的光都是复合光。这是由不同波长的单色光组合而成的混色光。复色光的不同波长辐射的相对功率分布决定了人们对它的颜色感觉。所以,一定组分的复色光对应一种确定的颜色。
颜色名词
用语言描述一个颜色、在互联网上传递一个颜色、用数学方法换算一个颜色都涉及到颜色属性的应用,颜色属性是人眼对于视觉光谱响应的语言描述或量化的数据描述,定位一个具体的颜色需要三个属性:描述色相的属性、描述彩色强度的属性和描述颜色明暗的属性[2]。
一个颜色如果是在同一照明中与另外一个不同的颜色并排地进行观察,这两个颜色就称为相关色。如果一个颜色是在和其他任何颜色相隔离的情况下被观察的,这个被观察的颜色就是一个非相关色。颜色的基本视觉属性是指颜色的色相(Hue)、彩度(Colorfulness, )和亮度(Brightness),他们是为非相关色定义的3个基本颜色属性,那是人眼对于观测对象产生的直接颜色感觉。
色相:简单的说,色相就是人们为不同颜色所取的颜色名(如:红色、绿色、黄色、蓝色、紫色、米黄、深红?)或标志符号(用色相角表示的方法)。亮度:送给大脑的非彩色信号强度A为观察面上的颜色赋予了亮度属性
,它是视觉对于一个颜色明亮或暗淡程度的感知效果,信号强度A大,则亮度高,反之,则亮度低。任何一个颜色、不管是黑白的还是彩色的,都具有自己的亮度属性,在照明固定的情况下,提高颜色的纯度,亮度随之增加。有色度:有色度体现了被观察面上彩色量的多少,对于某一个色相的颜色来说,有色度体现了展现该色相的能力。
上面所讲的色相、亮度和有色度都是指非相关色的颜色属性,它们是视觉色的最基本的属性,但是更多的情况是把一个颜色与另一个颜色关联起来进行观察或评价,特别是在颜色度量技术中,经常把一个颜色与一个参考白色并列在一起进行观察或评价,也就是说把一个颜色与另一个颜色放在同一视场内进行相关评价也是必不可少的,例如在白纸上印刷出来的彩***像。两个相互关联起来观察的颜色就是相关色。人们把对于相关颜色相对于“参考白色”的亮度、有色度感知效果分别称之为明度、彩度。
明度:虽然亮度和明度都是描述颜色的明暗程度的术语,但亮度与明度的根本区别在于:明度是将被观察色在同一照明条件下、以参考白色为基准,将将两者的亮度进行比较,根据二者视觉亮度的差异,由大脑对该颜色的明暗程度做出判断,如果被观察色的亮度用A表示“参,考白色”的亮度用An表示,则明度的含义可简式A/An示意。彩度:对于相关色来说,被观察 1
色的彩色量的多少是用“彩度”属性描述的,彩度是将被观察色的彩色刺激与一个作为基准的“参考白色”进行比较,从而对彩色刺激的相对强弱做出判断。饱和度是被评价表面本身的彩色刺激跟它本身亮度刺激比较得出的有色程度判断,使用色相和饱和度两个参数可以考察表面颜色的均匀程度
,彩度则是在同一照明下跟“参考白色”的亮度进行比较,得出的有色程度判断,使用色相和彩度两个参数不能考察表面颜色的均匀程度[2]。
2 人眼视觉与颜色
人眼视觉系统
图2 人眼结构
人眼的形状很像一个小球,通常称它为眼球-前极稍凸出,前后直径约24—25mm,横向直径约为20m