GAMES101-20:颜色与感知

前言

GAMES101-20:颜色的物理基础、生物基础、色彩空间

note:色彩空间,听了三回啊三回………(悲。(CV、VR、GAMES101)

颜色

人对光有不同的颜色认知,原因是有不同的波长(和光的叠加)。我们用谱功率密度(SPD)曲线衡量一道光在不同波长上的分布。谱功率密度具有线性的性质,可以叠加。

需要特别强调的是,颜色是人对光的感知,不是光的固有属性。

人眼有棒状细胞感知灰度,杆状细胞感知色彩,三种杆状细胞分别对不同的波长敏感。

不同个体的三种杆状细胞的分布和占比都大不一样。

同色异谱现象,可以有两个光有一样的颜色不一样的 SPD。我们可以通过混合不同的光得到异谱的同色结果。这就是色彩匹配。

在纸上我们采取减色系统 CMYK,屏幕上加色系统如 RGB。

这样我们就可以做色彩匹配的实验,比如说尝试用调整 RGB 的比例来得到我们看到的所有颜色。但是这时,我们发现有的颜色是调 RGB 调不出来的,需要在需要被匹配的颜色上加光(即在匹配组加负数多的光)才行。这样,我们就可以用 (s)RGB 坐标表示任何波长的光。进而对任意 SPD 可以在 R、G、B 上积分(因为 SPD 上是连续的波长)。

把不同波长表示成一个坐标,那么就得到了一个色彩空间。

XYZ 色彩空间:不同于实验测定的 RGB,还有设计出来的 XYZ 色彩空间,它的优势在于避免了取负数坐标的问题。同时 Y 值被设计得可以表示亮度(明度)。我们计算 x,y 分别为 X、Y、Z 中 X、Y 的占比,那么固定 Y值,就可以把色彩空间表示在二维的面上(而 z = 1-x-y)。表示出来的图像是凸型或者说舌形的。故而可叫色度图、舌形图、色域图。

sRGB 只占色域空间中非常小的部分。

HSV 色彩空间:色调、饱和度、明度。色调选纯色、饱和度决定有多偏白、明度决定有多偏黑(暗)。

LAB 色彩空间:L:亮度(黑白互补对),a:红绿互补对,b:蓝黄互补对。

互补色的确定是人的眼睛的特性确定的。例如我们无法想象偏绿的红,可以想象偏绿的蓝。利用视觉暂留效应,我们可以短暂的看到一种颜色的互补色。

这里我们再次感知到颜色是人的感知效果。

CMYK:印刷减色系统。

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