颜色

颜色是什么？

• 颜色是环境物理光与人眼视觉系统的交互结果。
• 颜色是视觉体验的心理学特性，而非物体或光的物理特性。

颜色物理学

• 可见光频谱：400 - 700 nm的光谱成分描述光源。
• 光源的波谱：不同光源的光谱功率分布（SPD）。
• 物体表面反射光谱：环境光谱分布与物体表面反射系数的交互。

光与表面的交互

• 反射的颜色是光源波谱与表面反射交互的结果。
• 单色光下的任何表面都只能观察到对应的颜色

人类颜色感知

• 人眼结构：瞳孔、焦距、视网膜。
• 视网膜中的视觉感知器：柱状细胞（Rods）和锥状细胞（Cones）。
• 三原色原理：锥状细胞对红、绿、蓝三色光敏感。
• 5 百万锥状细胞 红光（65%），绿光（33%），蓝光（2%）， 虽然比例少，但是蓝锥状细胞却对蓝光更加敏感。
• 人类有大约500万锥状细胞和1亿柱状细胞。
• 锥细胞和柱细胞作为光谱滤波器，产生颜色感知。

互补处理理论

• 视觉系统以拮抗的方式解释颜色：红对绿，蓝对黄，黑对白。

颜色表示

• 颜色量化：通过颜色匹配实验量化颜色。
• 三原色原理：使用三种独立的颜色（如RGB）来匹配任何给定光。

线性颜色匹配

• 格拉斯曼定律：颜色匹配遵循特定的线性规律。

线性颜色空间

• 如CIE XYZ色彩空间，基于三基色权重的颜色表示。

基于物理的彩色模型

• RGB、CMY、YUV、YIQ等模型，基于光或颜料的三基色。
• 三基色模型 视网膜中存在三种基本的颜色感知锥细胞
• 所有的颜色都可看作是三个基本颜色，即三基色或三原色——红（R），绿（G）和蓝（B）——的不同组合
• C =rR + gG + bB
• r + g + b = 1

基于感知的彩色模型

• HSI和HSV模型，更接近人的视觉感知。

非线性颜色空间

• HSV色彩空间，具有色调、饱和度、亮度等维度。

均匀颜色空间

• 如Lab*模型，颜色空间中的距离与感知颜色差异成比例。

与设备相关的颜色

• 颜色获取和呈现依赖于设备的光谱敏感度函数。 由于图像传感器中颜色滤波器阵列(CFA)的存在，在颜色空间转换之前，我们获取的R/G/B颜色是跟设 备高度相关的，它取决于传感器对入射光SPD的光谱敏感度函数(SSF)
• 颜色渲染：
• device RGB->XYZ->LMS->WB（白平衡）->XYZ->sRGB->Tone Reproduction

颜色感知特性

• 颜色/光照恒常性：人眼在不同光照条件下感知物体颜色的能力。颜色适应特性
• 人眼基于视场内的光照调整其敏感度。

白平衡

• 调整相机设置以在不同光照条件下保持一致的白色表现。在不同的光照下，相机拍摄的颜色是不一样的。“白平衡”就是要让在不同的光照条件下拍摄的白色看 起来都一致