計算機圖形學(xué) 顏色表示模型

顏色模型 顏色屬于物理學(xué)和生物心理學(xué)范疇，它是由于光經(jīng)過與周圍環(huán)境相互作用后到達人眼，并經(jīng)過一系列物理和化學(xué)變化轉(zhuǎn)化為人眼所能感知的電脈沖的結(jié)果，因而。顏色的形成是一個復(fù)雜的物理和心理和心理相互作用的過程，它涉及到光的傳播特性、人眼結(jié)構(gòu)及人腦心理感知等內(nèi)容。 一個顏色模型是一種在某種特定上下文中對顏色的特性和行為的解釋方法，沒有哪一種顏色模型能解釋所有的顏色問題，因此要使用不同的模型來幫助說明能看到的不同的顏色特征。在圖形應(yīng)用中，某些模型用于敘述在打印機和繪圖儀上如何輸出彩色，而另一些模型則為用戶提供更直覺的顏色參數(shù)。 ? 光的特性：特征描述 可見光是電磁光譜(包括無線電波、微波、紅外波和x射線)中狹窄的頻率波段(可見段)，段的每一頻率對應(yīng)一種顏色： 在低頻率端是紅色，高頻率端是紫色，從低頻到高頻的光譜顏色變化分別是紅、橙、黃、綠、蘭和紫。 人眼對顏色(或主頻率)和明度和純度這三種特征的感覺作出反應(yīng)，這就用來描述人所感受的光的不同性質(zhì) 光是一種電磁波，常用波長(λ)或頻率(f)來說明各種顏色，單色光的頻率和波長互成反比例。 光的波長很短，紅色波長約是700毫微米，而紫色的波長大概是400毫微米。由于波長比頻率容易處理，故光譜顏色常用波長來指定。太陽或燈泡等光源發(fā)射可見段的全部頻率而產(chǎn)生白色，當白色光投射到物體上時，某些頻率被反射某些則被物體吸收，在反射光中混合的頻率確定了所感受到的物體的顏色。如果在反射光中以低頻率為主，則物體呈現(xiàn)紅色，此時，可以說光主要含有光譜中紅色端的頻率。 光的特性：特征描述 明度(brightnese)是指人感受到的物體的光亮度，即單位時間、單位角度及單位投射面上光源幅射的能量， 幅射能量與光源亮度(luminance)有關(guān)。這說明物體亮度與其周圍環(huán)境的亮度無關(guān)，而其明度與環(huán)境的亮度相關(guān)：具有恒定亮度的物體，當其置于亮度不同的環(huán)境中時，它的明度是不同的。 光的純度(purity)或飽和度(saturation)：純度說明光的顏色表現(xiàn)得多純，淡顏色說明不太純。色度(chromaticity)通常是指說明純度和主頻率這兩種顏色特征。 光的特性：顏色混合 彩色模型：顏色描述 具有不同光譜能量分布的光刺激人的視覺系統(tǒng)產(chǎn)生不同的顏色(包括彩色和灰色)，顏色可以從兩個角度加以描述： 從視覺角度，顏色以色彩(Hue)、飽和度(Saturation)和明度來描述。 色彩指的是這種顏色是紅、綠，還是藍，它是一種顏色區(qū)別于另一種顏色的最重要特征； 飽和度反映顏色的純度，當向某種顏色中加入白色時就降低了它的飽和度； 明度即人眼感知到的光的亮度。 色彩、飽和度和明度的關(guān)系如右圖所示。明度沿顏色空間的中心線變化，色彩沿圓周變化，而飽和度沿著半徑變化。圖中所標的紅、綠和藍表明它們在該顏色空間中的相對位置。 值得注意的是：色彩、飽和度和明度都是主觀的量，它們是顏色的非精確描述。 彩色模型：三基色描述 具有不同光譜能量分布的光刺激人的視覺系統(tǒng)產(chǎn)生不同的顏色(包括彩色和灰色)，顏色可以從兩個角度加以描述： 從物理學(xué)(色彩學(xué))的角度，顏色以主波長(Dominant wavelength)、色純度(Purity)和亮度來描述。它們與上述的三個量一一對應(yīng)。 主波長決定了顏色的基本色彩； 色純度反映了該顏色中純色光與白色光的比例； 亮度就是顏色光的強度。 主波長、色純度和亮度事實上描述的是產(chǎn)生某種顏色的光的特性，既然光與顏色之間存在著一定的對應(yīng)關(guān)系，那么描述了一束光也就等價于描述了它所對應(yīng)的顏色。 彩色模型：顏色匹配 彩色模型：標準基色 由于沒有一組彩色光源可用來組合顯示所有可能的顏色。 國際照明委員會(CIE)1931年定義了三種標準基色。 這三種基色不是實際存在的顏色，而是虛顏色。 定義這三基色的同時還定義了一組彩色匹配函數(shù)(描述任何一種光譜色所需每一種基色的量)。這給出了定義各種顏色的國際標準，而且避免了顏色的負值匹配即無法采用直接匹配得到的問題。 彩色模型：標準基色 彩色模型：色度圖 前述色度坐標(x,y,z)是連接三維加色空間原點[X,Y,Z]的直線與X+Y+Z=1平面的交點坐標，將所有這些交點投影到XY平面上，即繪出可見光譜中的顏色的色度值x和y時，便得到CIE-XYZ色度圖，如右圖所示，它是一條舌頭狀的曲線。 曲線上的點對應(yīng)色純度為100%的純彩色， 線上標明的數(shù)字表示該位置所對應(yīng)單色光的主波長，從右下角的紅色光開始，逆時針前進依次為黃、綠、青、藍和紫色光。 連接紅色的紫色光譜點的直線稱為紫色線，它并不屬于光譜。 內(nèi)部的點表示所有可能的可見顏色的組合。圖中C點對應(yīng)于亮白色位置，它的色度坐標近似但不等于(1/3,1/3,1/3)。實際上，這一點作為亮白光源稱為C照明體而繪出的，它用作平均日光的近似標準。 彩色模型：色度圖應(yīng)用 色度

總結(jié)

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