信息顯示技術(shù)原理課件

第二章顯示參量與人的因素2.2色度學基礎(chǔ)

需要掌握的：色度學理論模型有哪些？其優(yōu)缺點？建立顏色模型目的？建立模型的基礎(chǔ)？就你平時所接觸到的現(xiàn)象，能否用相關(guān)模型來分析？7/25/20231光電子系光電工程專業(yè)2.2色度學基礎(chǔ)

有色素，中央的小孔叫瞳孔透明有彈性，像雙凸透鏡，能折射光線無色，透明，可以透過光線光線的通道白色，堅固，保護眼球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（俗稱白眼珠）含有許多對光線敏感的細胞，能感受光的刺激透明膠狀物質(zhì)7/25/20232光電子系光電工程專業(yè)2.2色度學基礎(chǔ)7/25/20233光電子系光電工程專業(yè)信息——（裂縫丟失）中間層細胞刺激---------------刺激---------------信息——（裂縫獲得）到大腦桿體錐體許多桿體細胞具有共同的神經(jīng)纖維（視網(wǎng)膜周圍）每個錐體細胞具有自己的神經(jīng)纖維（中央窩）錐體細胞與桿體細胞和中間層細胞的聯(lián)系圖解第二章顯示參量與人的因素7/25/20234光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素Purkinje效應J.E.Purkinje1825年發(fā)現(xiàn)，在日光下看起來明度相等的紅花和藍花，到了黃昏時，即光度變?nèi)鯐r，兩種花的色調(diào)都變淡了，但藍花看起來卻比紅花顯得亮些。這種現(xiàn)象，即當照度降低，使錐體視覺轉(zhuǎn)換到桿體視覺時，眼睛對光譜短波部分感受性提高的效應叫做Purkinje效應（荊其誠，1987）。幾個例子：1、三原色2、色球?qū)嶒炇?、視覺錯覺7/25/20235光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素7/25/20236光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素7/25/20237光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2色度學基礎(chǔ)

在沒有顏色的顯示設備中，只能靠線型、位置、尺寸和亮度的不同來表示各種不同類型的數(shù)據(jù)，如果在系統(tǒng)中引入顏色，那么依靠顏色可以進一步表示更多的信息。顯然，彩色顯示比黑白顯示具有更好的顯示效果。因此，進一步了解色度學方面的知識很有必要。7/25/20238光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺

色覺的理論模型：

(1)三色學說(2)四色學說(3)階段學說7/25/20239光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺色覺的理論模型—三色學說

1807年，楊(T.Young)和赫姆霍爾茲(H.L.F.vonHelmholtz)根據(jù)紅、綠、藍三原色可以產(chǎn)生各種色調(diào)及灰色的顏色混合規(guī)律，假設在視網(wǎng)膜上有三種神經(jīng)纖維，每種神經(jīng)纖維的興奮都引起一種原色的感覺。光作用于視網(wǎng)膜上別然能同時引起三種纖維的興奮，但由于光的波長特性，其中一種纖維的興奮特別強烈。例如，光譜長波端的光同時刺激“紅”、“綠”、“藍”三種纖維，但“紅”纖維的興奮最強烈，而有紅色感覺。中間波段的光引起“綠”纖維最強烈的興奮，而有綠色感覺。依同理，短波端的光引起藍色感覺。光刺激同時引三種纖維強烈興奮的時候，就產(chǎn)生白色感覺。7/25/202310光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺色覺的理論模型——三色學說

當發(fā)生某一顏色感覺時，雖然一種纖維興奮強烈，但另外兩種纖維也同時興奮，也就是有三種纖維的活動，所以每種顏色都有白光成份，即有明度感覺。1860年赫姆霍爾茲補充楊的學說，認為光譜的不同部分引起三種纖維不同比例的興奮。對光譜的每一波長，三種纖維都有其特有的興奮水平，三種纖維不同程度的同時活動就產(chǎn)生相應的色覺?！凹t”和“綠”纖維的興奮引起橙黃色感覺，“綠”和“藍”纖維的興奮引起藍紫色感覺。這個學說現(xiàn)在通常稱為楊-赫姆霍爾茲學說，也叫做三色學說。楊-赫姆霍爾茲學說的

最大優(yōu)越性是能充分

說明各種顏色的混合

現(xiàn)象。赫姆霍爾茲用

簡明的三種神經(jīng)纖維

的假設，使顏色實踐

中顏色混合這一核心

問題得到滿意的解釋

現(xiàn)代色度學的根源立

方追溯到楊-赫姆霍

爾茲的三色學說。7/25/202311光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺色覺的理論模型——三色學說

7/25/202312光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺色覺的理論模型——三色學說

7/25/202313光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺色覺的理論模型—四色學說

赫林(E.Hering)的對立顏色學說也叫做四色學說。1878年赫林觀察到顏色現(xiàn)象總是以紅-綠，黃-藍，黑-白成對關(guān)系發(fā)生的，因而假定視網(wǎng)膜中有三對視素：白-黑視素、紅-綠視素、黃-藍視素。這三對視素的代謝作用包括建設(同化)和破壞(異化)兩種對立的過程。光刺激破壞白-黑視素，引起神經(jīng)沖動產(chǎn)生白色感覺。無光刺激時白-黑視素便重新建設起來，所引起的神經(jīng)沖動產(chǎn)生黑色感覺。對紅-綠視素，紅光起破壞作用，綠光起建設作用。對黃-藍視素，黃光起破壞作用，藍光起建設作用。因為種種顏色都有一定的明度，即含有白色成份，所以每一顏色不僅影響其本身視素的活動，而且也影響白-黑視素的活動。7/25/202314光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺色覺的理論模型——四色學說

當補色混合時，某一對視素的兩種對立過程形成平衡，因而不產(chǎn)生與該視素有關(guān)的顏色感覺，但所有顏色都有白色成份所以引起白-黑視素的破壞作用而產(chǎn)生白色或灰色感覺。同樣情形，當所有顏色都同時作用到各種視素時，紅-綠、黃-藍視素的對立過程都達到平衡，而只有白-黑視素活動，就引起白色或灰色感覺。7/25/202315光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺色覺的理論模型—四色學說

當視網(wǎng)膜的一部分正在發(fā)生某一對素的破壞作用，其相鄰部分便發(fā)生建設作用，而引起同時對比色盲是由于缺乏一對視素(紅-綠或黃-藍)或兩對視素(紅-綠、黃-藍)的結(jié)果。這一解釋與色盲常是成對出現(xiàn)(即紅-綠色盲或藍-黃色盲)的事實是一致的，缺乏兩對視素時便產(chǎn)生全色盲。7/25/202316光電子系光電工程專業(yè)2.2.1色覺色覺的理論模型——四色學說

7/25/202317光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺色覺的理論模型——四色學說

7/25/202318光電子系光電工程專業(yè)顏色視覺機理Young-Helmholtz的三原色學說“在人眼視網(wǎng)膜上存在感受紅、綠、藍色的光接受器（錐狀體），分別對紅、綠、藍三種光最敏感，一切顏色特性都由這些錐狀體的響應量的比例來表示”

Hering的對立顏色學說（四色學說）“在人眼視網(wǎng)膜上存在著響應紅-綠、黃-藍、白-黑的三種光接受器，所有的顏色特性都由這些光接受器的響應量的比例來表示”

第二章色覺機制7/25/202319光電子系光電工程專業(yè)2.2色度學基礎(chǔ)特點基于經(jīng)驗事實提出都有心理實驗和顯微光譜-電生理學測定結(jié)果作依據(jù)Young-Helmholtz的三原色學說缺點是不能滿意地解釋色盲現(xiàn)象

Hering的對立顏色學說（四色學說）缺點是不能滿意地解釋紅、綠、藍三原色能夠產(chǎn)生所有光譜色彩的現(xiàn)象7/25/202320光電子系光電工程專業(yè)2.2色度學基礎(chǔ)

視覺的形成：外界物體反射的光線，經(jīng)晶狀體折射，通過視網(wǎng)膜（形成物象）、視神經(jīng)，進入大腦皮層的視覺中樞，形成視覺。如果某人的錐狀體與桿狀體這些感光神經(jīng)纖維不健全，那么他的色覺就不能準確地分辨各種顏色，就會產(chǎn)生色盲或色弱等色覺缺陷現(xiàn)象。如果沒有桿狀體感受器功能而只有錐狀體感受器功能，就只能夠在白天判別色彩，但到了晚上則是夜盲；只有桿狀體感受器功能而沒有錐狀體感受器功能，則稱全色盲（日盲），只能判斷明暗以辨別物體；有桿狀體感受器功能但錐狀體感受器功能異常者，稱色弱或色盲。7/25/202321光電子系光電工程專業(yè)2.2色度學基礎(chǔ)

如在色弱者中對光譜中的紅色和綠色區(qū)域的顏色分辨能力較差，在照明較暗的環(huán)境下，他們可能將紅色和綠色相互混淆，如果對紅色的辨別能力差，就屬于紅色弱（protanomalousvision）；如果對綠色的辨別能力差，就屬于綠色弱（deuteranomalousvision）。對紅綠色均無辨別能力的紅綠色盲者，只能看到整個可見光譜藍和黃兩種顏色，紅色和綠色都被看成是純度較低的黃色。7/25/202322光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺色覺的理論模型—階段學說

顏色視覺過程可以分成幾個階段。第一階段，視網(wǎng)膜有三組獨立的錐體感色物質(zhì)，它們有選擇地吸收光譜不同波長的輻射，同時每一物質(zhì)又可單獨產(chǎn)生白和黑的感應。在強光作用下產(chǎn)生白的反應，無外界刺激時是黑的反應。第一階段，在神經(jīng)興奮由錐體感受器向視覺中樞的傳導過程中，這三種反應又重新組合，最后形成三對對立性的神經(jīng)反應，即紅或綠、黃或藍、白或黑反應。總之，顏色視覺的機制很可能在視網(wǎng)膜感受器水平是三色的，符合楊-赫姆霍爾茲的學說；7/25/202323光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺色覺的理論模型—階段學說

而在視網(wǎng)膜感受器以上的視覺傳導通路水平則是四色的，符合赫林的學說。顏色視覺機制的最后階段發(fā)生在大腦皮層的視覺中樞。在這里產(chǎn)生種顏色感覺。顏色視覺過程的這種設想常叫做“階段”學說。我們看到，兩個似乎完全對立的古老顏色學說，現(xiàn)在終于由顏色視覺的階段學說統(tǒng)一在一起了。7/25/202324光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺色覺的理論模型

—階段學說

總之，色覺信息是按層次加工的：在視網(wǎng)膜水平上是按揚—亥姆霍茲三原色而發(fā)生的；沖動在視覺通路上的編碼傳遞過程是按黑林的拮抗過程說而進行的。色覺神經(jīng)機制的最后階段發(fā)生在大腦皮質(zhì)視區(qū)，目前這方面我們?nèi)灾赖煤苌佟?/p>

7/25/202325光電子系光電工程專業(yè)2.2色度學基礎(chǔ)

7/25/202326光電子系光電工程專業(yè)2.2色度學基礎(chǔ)

7/25/202327光電子系光電工程專業(yè)2.2色度學基礎(chǔ)

7/25/202328光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素顏色測試7/25/202329光電子系光電工程專業(yè)

顏色測試7/25/202330光電子系光電工程專業(yè)第二章顯示參量與人的因素2.2.1色覺參考資料：[1]pep/xgjy/xlyj/xlshuku/xlsk1/xlxdl/201910/t