多媒体技术基础第3版第5章颜色的度量体系林福宗清华大学计算机科学与技术系linfzmail.tsinghua.edu.cn2008年9月第5章颜色的度量体系目录5.1颜色科学简史5.2描述颜色的几个术语5.2.1什么是颜色5.2.2色调5.2.3饱和度5.2.4亮度5.5Ostwald颜色系统5.2.5颜色空间5.6CIE颜色系统5.6.1颜色科学史上的两次重要5.3颜色的度量体系概要会议5.4Munsell颜色系统5.6.2CIE1931RGB5.6.3CIE1931XYZ5.6.4CIE1931xyY5.6.5CIE1960YUV和CIEYUV5.6.6CIE1976LUV5.6.7CIE1976LAB5.6.8CIELUVLCh和CIELABLCh第5章颜色的度量体系2/665.1颜色科学简史IsaacNewton1642‐1727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colorcircle/wheel。也称牛顿色圆Newtoncolorcircle，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牛顿色圆第5章颜色的度量体系3/665.1颜色科学简史续1ThomasYoung1773–1829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JamesClerkMaxwell1831–1879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HermannvonHelmholtz1821‐1894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。第5章颜色的度量体系4/665.1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tristimulusvalues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CIEchromaticitydiagram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，ThomasYoung的假设是正确的第5章颜色的度量体系5/665.2描述颜色的几个术语颜色是什么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380～780nm，感知到的颜色和波长之间的对应关系如图5‐2所示纯颜色用光的波长定义，称为光谱色spectralcolors用不同波长的光进行组合时可产生相同的颜色感觉区分颜色的三个特性色调hue饱和度saturation明度brightness第5章颜色的度量体系6/665.2描述颜色的几个术语续1图5-2光谱色第5?颜色的度量体系7/665.2描述颜色的几个术语续2色调hue视觉系统对一个区域呈现的颜色的感觉，即对可见物体辐射或发射的光波波长的感觉色调是最容易把颜色区分开的属性色调用红red、橙orange、黄yellow、绿green、青cyan、蓝blue、靛indigo、紫violet等术语来刻画用于描述感知色调的术语是色彩colorfulness，如浅蓝或深蓝的感觉。黑、灰、白为无色彩色调在颜色圆上用圆周表示圆周上的颜色具有相同的饱和度和明度，但它们的色调不同，见图5‐3色调数目多于1000万种普通人可区分200种、50种饱和度和500级灰度颜色专业人士可辨认的色调数大约300～400种第5章颜色的度量体系8/665.2描述颜色的几个术语续3图5-3色调表示法第5章颜色的度量体系9/665.2描述颜色的几个术语续4饱和度saturation颜色的纯洁性可用来区别颜色明暗的程度当一种颜色掺入其他光成分越多时，就说该颜色越不饱和完全饱和的颜色是指没有渗入白光所呈现的颜色单一波长的光谱色是完全饱和的颜色a半径表示法半径表示法见图5‐4a，