（二）哈爾濱工業(yè)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院蘇小紅

顏色模型與顏色空間轉(zhuǎn)換（二）哈爾濱工業(yè)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院蘇小紅顏色混合規(guī)律2色光混合·按色光來源不同可分為兩類：·光源發(fā)出的光直接混合·物體反射的光間接混合色料混合·根據(jù)色料呈現(xiàn)的狀態(tài)的不同·透明色彩層的疊合·色料的混合顏色混合規(guī)律·

色光直接混合·不依賴于視覺器官混合，在達(dá)到視覺感受器官之前完成色光混合·

例如，舞臺上的燈光色光間接混合靜態(tài)混合在印刷上體現(xiàn)得最為充分動態(tài)混合（時間混合）不同顏色以很快速度交替呈現(xiàn)3顏色混合規(guī)律4色料顏料和染料透明色彩層的疊合濾色片透過本色光，吸收其他色光透明的印刷油墨對光選擇性吸收色料的混合將兩種或幾種色料混合在一起得到一種新顏色一次色、二次色、三次色專色油墨顏色混合規(guī)律·

濾色片疊合呈色原理白光紅光綠光黃光白光紅光綠光紅光白光紅光綠光紅光5·

彩色油墨疊印呈色原理紅綠藍(lán)白紅綠藍(lán)黃=白-藍(lán)

紅綠

藍(lán)

黑=白-藍(lán)-綠-紅

白紙紅綠

藍(lán)

紅=白-藍(lán)-綠6顏色混合規(guī)律·

彩色油墨疊印呈色原理顏色混合規(guī)律白紅

白紙白藍(lán)

白紙

白紙白

綠

白紙白白7RGB模型Red（紅）Green（綠）Blue(蘭)加色模型應(yīng)用彩色CRT數(shù)碼相機(jī)投影機(jī)掃描儀測色計8面向硬件的顏色模型9面向硬件的顏色模型CMY模型Cyan（青）Magenta（品紅）Yellow（黃）每一種顏色都用百分比來表示，而不是256級灰度形式減色模型應(yīng)用繪畫攝影印刷印染面向硬件的顏色模型·

為什么引入黑色·為了得到更純正的黑色10RGB彩色空間和CMY彩色空間轉(zhuǎn)換關(guān)系11面向硬件的顏色模型·

RGB系統(tǒng)的優(yōu)越之處·與人眼對色彩的反應(yīng)情況非常相似·大部分可視色彩都可用RGB重現(xiàn)出來，而其它的色彩既不能重現(xiàn)也不能打印1213面向硬件的顏色模型RGB系統(tǒng)的不足之處未被標(biāo)準(zhǔn)化，除一些特殊值外，還沒有任何協(xié)議規(guī)定某個RGB值對應(yīng)哪種顏色RGB值0，255，255的色彩為青色，對R值進(jìn)行增加，它會變得越來越紅或黑，越來越不飽和，最終變成純白色這是B=255的RGB級，從左到右，綠色增加，從上到下紅色增加這是B=125左右的RGB級，從左到右，綠色增加，從上到下，紅色增加面向硬件的顏色模型·

為什么打印出來的圖像色彩不及原來計算機(jī)屏幕上顯示的圖像鮮亮？·色光加色混合使得光的能量增加·色料對光的選擇性吸收，使得反射或透射的光能量下降14從人的視覺系統(tǒng)看色彩的三要素色相：色調(diào)與光波的波長有直接關(guān)系飽和度：與光波的幅度有關(guān)亮度：與光波的幅度有關(guān)色彩的三要素15面向色彩設(shè)計的顏色模型HSI模型H(Hue)：色調(diào)S(Saturation)：飽和度I(Intensity)：亮度近似的圓柱坐標(biāo)系應(yīng)用用戶調(diào)色板色彩設(shè)計16面向色彩設(shè)計的顏色模型·

RGB→HSI為使H在[0,1]之間可以進(jìn)行H=H/360的變換17面向色彩設(shè)計的顏色模型為避免三角函數(shù)運算18面向色彩設(shè)計的顏色模型19優(yōu)點H分量對色彩的描述能力相對來說最與人的視覺感知接近，區(qū)分能力也比較強(qiáng)將RGB彩色圖像轉(zhuǎn)換到HSI空間，利用H分量在1-D空間檢索，運算量小，計算速度快缺點存在奇異點（I軸上，S值為0，而H沒有定義）奇異點附近，RGB值的微小變化會引起HIS值明顯變化面向色彩設(shè)計的顏色模型HSV(B)模型H(Hue)：色調(diào)S(Saturation)：飽和度V(Value或Brightness)：明度對應(yīng)于圓柱坐標(biāo)系的一個圓錐形子集，一般用六棱錐表示應(yīng)用用戶調(diào)色板色彩設(shè)計藝術(shù)家常用20面向色彩設(shè)計的顏色模型·

windows系統(tǒng)調(diào)色板21面向色彩設(shè)計的顏色模型色調(diào)是相對連續(xù)變化的用一個園環(huán)來表現(xiàn)色譜的變化，就構(gòu)成了一個色調(diào)連續(xù)變化的色環(huán)22面向色彩設(shè)計的顏色模型23飽和度增加白光成分，相當(dāng)于增加光能，因而變得更亮，但飽和度降低增加黑色光成分，相當(dāng)于降低光能，因而變得更暗，飽和度也降低·

明度·指各種純正的色彩相互比較所產(chǎn)生的明暗差別·在純正光譜中·黃色的明度最高，最亮·其次是橙、綠·再次是紅、藍(lán)·紫色明度最低，最暗同一物體因受光不同會產(chǎn)生明度上的變化不同顏色的光，強(qiáng)度相同時照射同一物體24也會產(chǎn)生不同的亮度感覺面向色彩設(shè)計的顏色模型25面向色彩設(shè)計的顏色模型優(yōu)點理解起來非常容易，色彩分類簡單自然通過改變HSV值獲得的效果非常清晰而且可預(yù)見色調(diào)變化（0－360）亮度變化0…100固值S-70面向色彩設(shè)計的顏色模型·

RGB→HSV歸一化26面向色彩設(shè)計的顏色模型·

將256色調(diào)色板中的顏色設(shè)置為：飽和度和亮度相同的不同色相，按照赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的變化順序進(jìn)行排列for

(i=1;

i<256;

i++){hsv[i][0]

=

(int)(i

*

360.0

/

256.0);hsv[i][1]

=

1;hsv[i][2]

=

0.9;hsv2rgb(hsv[i],

rgb[i]);r

=

64

*

rgb[i][0];g

=

64

*

rgb[i][1];b

=

64

*

rgb[i][2];}2728for

(i=0;

i<8;

i++){for

(j=0;

j<32;

j++){if

(i

==

0

&&

j

==

0){hsv[0][0]

=

0;hsv[0][1]

=

0;hsv[0][2]

=

0.9;hsv2rgb(hsv[0],

rgb[0]);r

=

64

*

rgb[0][0];g

=

64

*

rgb[0][1];b

=

64

*

rgb[0][2];continue;}hsv[i*32+j][0]

=

(int)(j

*

360.0

/

32.0);hsv[i*32+j][1]

=

0.3

+

0.1

*

i;hsv[i*32+j][2]

=

0.9;hsv2rgb(hsv[i*32+j],

rgb[i*32+j]);r

=

64

*

rgb[i*32+j][0];

g

=

64

*

rgb[i*32+j][1];

b

=

64

*

rgb[i*32+j][2];}}將256色調(diào)色板中的顏色設(shè)置為：256個顏色按照亮

度相同而飽和度由低向高

變化被分成8組，每一組中的32個顏色的飽和度相同，而色相按照赤、橙、黃、

綠、青、藍(lán)、紫的變化順

序進(jìn)行排列29獨立于設(shè)備的顏色系統(tǒng)CIE

1931

RGB色度系統(tǒng)RGB色度系統(tǒng)的色彩匹配函數(shù)在某些波長上出現(xiàn)負(fù)值，表示需加負(fù)的色光才能匹配出目標(biāo)色而實際中不存在負(fù)光強(qiáng)，難于理解，不易實現(xiàn)30獨立于設(shè)備的顏色系統(tǒng)·

CIE

1931

XYZ色度系統(tǒng)·一種假想的“標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”的原刺激某色光的光譜分布獨立于設(shè)備的顏色系統(tǒng)黃綠橙紅x光譜軌跡線紫色線紫藍(lán)青綠黃ABCD65

EA在2856K時充氣鎢燈絲的暖色B中午陽光的光色C陰天天空的光色，在NTSC制電視監(jiān)控器中被用作校準(zhǔn)白色D65黑體輻射器在6504K時發(fā)出的光色，它是一種略帶綠色的白色，在PAL制電視監(jiān)控器中被用作校準(zhǔn)白色31E等能白光點CIE

1931

XYZ色度系統(tǒng)used

in

both

Postscript

and

PDF為了在二維平面上表示色彩間的關(guān)系CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體y32獨立于設(shè)備的顏色系統(tǒng)獲得一種光譜色的補(bǔ)色（波長）只需從該點通過C點作一條直線求出其與對側(cè)光譜軌跡的交點兩種補(bǔ)色按一定比例相加得白色求一種顏色的主波長只要連接顏色所在位置與C點的直線直線與位于顏色同側(cè)的光譜軌跡線交點如果交點在紫色線上，則主波長應(yīng)是位于顏色反側(cè)的光譜軌跡線交點C1和C2互為補(bǔ)色C3的主波長為C4C5的主波長為反側(cè)的C7獨立于設(shè)備的顏色系統(tǒng)·

CIE

1931

XYZ色度系統(tǒng)·MacAdam橢圓對應(yīng)的坐標(biāo)變化量不均勻，給衡量顏色差別帶來不便33獨立于設(shè)備的顏色系統(tǒng)CIE

1931

Lab色度系統(tǒng)建立在人對色彩感知的基礎(chǔ)上對立色坐標(biāo)描述的心理顏色空間紅色和綠色，黃色和藍(lán)色用三組數(shù)值表示色彩：L：心理明度，從0到100a：心理色度，紅色和綠色兩種原色之間的變化區(qū)域，數(shù)值從-120到+120b：心理色度，黃色到藍(lán)色兩種原色之間的變化區(qū)域，數(shù)值從-120到+12034獨立于設(shè)備的顏色系統(tǒng)在很多專業(yè)的設(shè)計軟件中，都提供有Lab色彩模型在目前通用的點位圖文件格式中，只有TIFF格式支持Lab

24位真彩35獨立于設(shè)備的顏色系統(tǒng)36·

優(yōu)點：·相同值的L、a、b在任何都可以產(chǎn)生同樣的色彩·相對均勻性·

缺點：·不適用于圖片處理，很難理解·當(dāng)L、a、b值改變時，其變化結(jié)果是很難甚至是無法預(yù)測的·計算起來也是非常復(fù)雜·

為什么彩色電視監(jiān)視器不使用紅、綠、藍(lán)三種信號？·向后兼容黑白電視·彩色電視信號必須與標(biāo)準(zhǔn)的黑白電視兼容·要求在彩色電視上看起來完全不同的兩種顏色在黑白電視上應(yīng)呈現(xiàn)為不同的灰度·節(jié)約帶寬·廣播電視信號的帶寬是有限的·例如，我國每一頻道的帶寬為8MHz，美國為6MHz。37應(yīng)用于電視廣播系統(tǒng)的顏色空間TV制式NTSCPALSECAM幀頻（Hz）302525行/幀525625625亮度帶寬（MHz）4.26.06.0色度帶寬（MHz）1.3(I)，0.6(Q)1.3(U)，1.3(V)>1.0(U)，>1.0(V)38電視的制式電視信號的標(biāo)準(zhǔn)NTSC制式——正交平衡調(diào)幅制美國、加拿大等大部分西半球國家以及中國的臺灣、日本、韓國、菲律賓PAL制式——逐行倒相正交平衡調(diào)幅西德、英國等一些西歐國家，新加坡、中國大陸及香港，澳大利亞、新西蘭等SECAM法國、東歐和中東彩色電視國際制式應(yīng)用于電視廣播系統(tǒng)的顏色空間·

AmericanYIQ模型·Y：亮度·I：色差·Q：色差39·

應(yīng)用·NTSC制式電視廣播系統(tǒng)Y:I:Q

=

4

:

0.5

:

1.5Total

=

6MY:I:Q

=

4

:

1

:

1Total

=

6M應(yīng)用于電視廣播系統(tǒng)的顏色空間40·

YIQ與RGB的關(guān)系？電視臺RGB信號EncoderYIQ信號家庭RGB信號DecoderYIQ信號應(yīng)用于電視廣播系統(tǒng)的顏色空間EuropeanYUV模型·Y：亮度·U：色差·V：色差應(yīng)用·PAL制式電視廣播系統(tǒng)應(yīng)用于電視廣播系統(tǒng)的顏色空間41YCrCb顏色空間由YUV色彩空間衍生而來·Y仍為亮度·而Cr和Cb則是將U和V做少量調(diào)整而得到的，Cr表示紅色分量，Cb表示藍(lán)色分量主要用于數(shù)字電視系統(tǒng)中·網(wǎng)絡(luò)上的JPEG圖片采用此色彩空間42RGB系統(tǒng)三基色的CIE色度坐標(biāo)43系統(tǒng)基色xy1931CIE-RGB系統(tǒng)紅綠藍(lán)0.73470.27370.16650.26530.71740.0089PAL制RGB系統(tǒng)紅綠藍(lán)0.6400.2900.1500.3300.6000.060NTSC制RGB系統(tǒng)紅綠藍(lán)0.6700.2100.1400.3300.7100.080彩