颜色视觉理论.ppt

颜色视觉理论概述Musell表色系统简介 颜色视觉理论是一种复杂的物理 生理学现象1 牛顿时代 颜色可由某一固定波长的光波引起 2 杨 赫姆霍兹 T Young Helmholtz 三原色学说3 赫林 Hering 四色学说4 阶段学说 1 牛顿光与颜色 TheLightisarangeofcolors Cosmicrays Xrays UV IR Radiowaves 400nm 700nm Whitelightcanbedispersedintoaspectrumwiththeaidofaprism WhiteLight Thespectrum 1666 牛頓 三菱鏡之色彩實驗1666 光源 可見光譜 自然光源 藍色光 1nm 1x10 9metres 1 1000 000 000metre 自然光源 400nm 540nm 700nm C 光速 頻率 波長 C 2 杨 赫姆霍兹三色理论T Young Helmholtz THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 在视网膜上有三种形式的锥体细胞受到光的刺激就产生红 绿 蓝三种色觉 支持三原色学说的实验1 眼底反射分光光度实验2 显微分光光度实验3 锥体细胞感受电位光谱感度实验 ThomasYoung HermanvonHelmholtz視覺化色彩理論 三原色 1801 1860 紅綠藍 光源 紅色光 白色光 Helmoltz Thehumaneye 3typesofspectralsensitivecellswhoreactonRGB RGB 眼睛 視覺神經 视网膜对光的感应杆状细胞 锥状细胞 光源 視網膜的中央窩 桿狀細胞 錐狀細胞 視覺化的三原色原理Young Hemholtz 感覺器官 大腦 白色物體 紅 綠 藍 視覺化的三原色原理Young Hemholtz 感覺器官 大腦 紅色物體 紅 綠 藍 視覺化的三原色原理Young Hemholtz 感覺器官 大腦 黃色物體 紅 綠 藍 THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 三色学说存在的问题1 不能解释色盲成对出现 如红色盲和绿色盲2 不能解释全色盲随然不能感受颜色 但却能感受黑白色 非色彩 灰色 3 红 绿色盲安此理论是不能感觉黄色 事实上却能感受 3 赫林 E Hering 四色理论 Opponent Colortheory THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 该假定视网膜上有三种化学物质 由于它们的破坏或再合成产生6种不同的色觉和规律 1 白 黑是对立的破坏 白重合成 黑2 红 绿是互补的破坏 红重合成 绿3 黄 蓝是互补的破坏 黄重合成 蓝 EwaldHering相對的色彩理論 1878 THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 四色理论成功之处 1 视网膜上缺少某一种对立的光化学物质如红 绿色盲 缺少红绿物质 2 全色盲是缺少红 绿 黄 蓝两种光化学物质而仅存在黑白光化学物质所致 THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 四色学说存在的问题1 最大困难是无法解释红 绿 蓝三种颜色能够配合出所有色彩的配合规律2 他的三种对立光化学物质在视网膜光感受水平一级始终没有得到解剖学的实验证实 4 阶段学说 THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 阶段学说认为 颜色视觉过程是分阶段的 包括三原感受 四色传导和中枢处理三个阶段 THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 三色感受 在颜色视觉过程的光感受水平一级 符合T Young的三色学说 即视网膜上有三种独立的感色物质 它们各自选择性地吸收光谱上的红色 绿色和兰色的色光 同时每个感光物质又可单独地产生黑和白的反映 即在强光作用下产生白的反应 在无刺激时产生黑的反应 THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 四色传导 锥体细胞兴奋刺激在向视觉中枢传导过程中符合E Hering的四色学说 在神经兴奋由锥体细胞感受器向视觉中枢的传导过程中 这三种反映又重新组合 结果产生三对对立的神经反应 既红或绿 黑或白 黄或蓝的反映 THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 中枢处理 大脑视觉皮质中枢把由视神经纤维传来的神经冲动根据已有的颜色经验进行处理 引起对颜色的心理感受 颜色心理感受的最常用的描述是 色相 明度和彩度 上述描述被称之为颜色视觉的三属性 1st dimensionofcolor thehue 2nd dimensionofcolor thelightness 3rd dimensionofcolor thesaturation 几种颜色视觉现象 1 色彩恒常性 THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 颜色恒常性 外界条件发生了一定范围的变化后 人们对物体的颜色感觉仍保持相对不变的特性1 有人认为与人的记忆 经验 知识有关 受一定的心理因素支配 2 与周围环境的参照对比有关 2 色适应 THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 色适应 由于环境光对眼睛的持续作用 致使眼睛对环境光产生一定的抵消作用 而使颜色视觉受影响的现象称为色适应色适应包括 1 亮度适应2 颜色适应 亮度适应 THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 亮度适应 1 明适应 由暗到亮的环境时 1Min人眼就适应了 2 暗适应 由亮到暗的环境时 人眼看不清周围的物体 15min后 人眼重新适应了新的亮度水平 40min视觉才能达到完全适应 颜色适应 THEEFFECTOFSIZEONPERCIEVEDCOLOR 颜色适应 在明视觉状态下 视觉系统在颜色刺激的作用下所造成的颜色视觉变化叫做颜色适应 色对比 simultaneouscontrast Iseachcirclethesamecolor simultaneouscontrast Iseachcirclethesamecolor 色彩視覺 THEEFFECTOFSURROUNDCOLORSONPERCIEVEDCOLOR THEEFFECTOFSURROUNDCOLORSONPERCIEVEDCOLOR THEEFFECTOFSURROUNDCOLORSONPERCIEVEDCOLOR 颜色错觉 色彩大小错觉 颜色适应 THEE 色彩視覺EVEDCOLOR THEEFFECTOFSURROUNDCOLORSONPERCIEVEDCOLOR 颜色遗忘 THEEFFECTOFDISTANCE MEMORY ONCOLORCOMPARISONWHATISTHECOLORDIFFERENCE THEEFFECTOFDISTANCE MEMORY ONCOLORCOMPARISONWHATISTHECOLORDIFFERENCE EffectofAdjacentColours EffectofAdjacentColours 色彩残影 PersistenceofVision PersistenceofVision DEFECTIVECOLOURVISION ISHIHARATESTFORCOLOURBLINDNESS8 ofallMales 色彩視覺測試 Firered Tomatored Applered Red 光源 光源 SPECTRALPOWERDISTRIBUTIONS 功率分布光源相对 ENERGY A D65 400 700 光源的色温 光源 照明體 光源 照明體 照明體 光經分光解析後而獲得到的數據 照明體 A 鎢絲燈光源C 平均太陽光源CWF 冷白冷白荧光燈光源D65 平均太陽光源F11 TL84三基色荧光燈光源TL83 TL83三基色荧光燈光源msILL 英國瑪莎專用照明UL3000 美國商店照明 colordependsonthelightsource thesameobjecthasdifferentcolorsunderdifferentlights 混色理論加法混合 色彩加法性紅色光 綠色光 色彩加法性紅色光 綠色光 色彩加法性紅色光 綠色光 藍色光 AdditiveMixing PrimaryColorsofLIGHT 混色理論減法混合 色彩減法性 光照射在物體後 通常會吸收部份色光 因此某些色光會部份被移除而無法反射出 透明的色料在色彩減法性中會包含穿透性與吸收性但不包含散射性 色料在色彩減法性中有吸收性與散射性 色彩減法性洋紅色 色彩減法混合洋紅色 黃色 SubtractiveMixing Colorants SubtractivePrimaryColors 颜色物体 DifferentmathematicalModels CIBAmultifluxtheorymodelbasedontheexacttheoryoflighttransfer BeerLambertlawtransparentdirectedlightbeam KubelkaMunk 1 r 2 2RDiffuselightbeamSaundersonapprochThickness K S log1 T Translucent Lighteffectondifferentobjects Transparent Transparentcolored Opaquecolored Black fullabsorption Lighteffectondifferentobjects Transmissioninrelationwiththetickness Contrast Thelightbeampassestwotimesthroughthepattern in out Thecolordifferenceoverawhiteandblackbackingisthecontrast Backing Transparency Thecolordifferenceoverablackbackingisthetransparency Absorbedtransmission FineparticlesStrongabsorptionSmallscatteringHightransparency CoarseparticlesSmallabsorptionStrongscatteringBadtransparency B A B Colorstrengh Concentrationratioinwhiteletdown Ahigherreflectancecurve weakerthanB R simplifiedcalculationweightedK SSumColorstrenghin K Ssamplex100K SStandard A howmaterialsmodifylight diffusespecularreflection regularspecularreflection internalreflection absorption scattering transmission refraction light objectinteraction Anappleabsorbsvioletandgreenlightwhilereflectingorangeandredlight aspectrophotometer LIGHTSOURCE SAMPLE LENS MONOCHROMATOR DETECTOR ANALOGtoDIGITALCONVERTER 8 sample tomonochromator specularport 8 lightsource specularillumination D65filter coatinginside anintegratingsphered 8 400nm 700nm R spectralcurves Thisgraphshowsthepercentageoflightreflectedbytheappleateachwavelength 100 sixconcentrationsofblue Theshapeofthisspectralcurveischaracteristicofaparticularcolorant 400nm 700nm afluorescentyellow Somecolorantsabsorbultra violetenergyandre emitthatenergyinthevisiblespectrum 400nm 700nm Colourmatchingfunctions X X Y Z 400 700 500 600 Spectralsensitivityofthehumaneye C I E 觀測者 2度視角1931 10度視角1964 2 10 經過約10 000人實驗而得到人眼的三刺激值 Standardobserver 1 7cm 8 8cm 50cm 50cm Largefieldarea fieldangle10 Smallfieldarea fieldangle2 觀測者 每個人對色彩的感受 色彩視覺障礙 男性北美8 00 歐洲8 76 西歐9 31 中國6 15 日本4 50 亞洲6 00 色彩視覺 全世界約有超過2億人在判色時有視覺上的障礙 超過8 男性有這方面的障礙 僅有0 5 女性有這方面的障礙 不同的測試過程會有不同的水準 颜色系统混色系统 表色系统 明度 彩度 色相 chroma hue lightness 表色系统 色卡 色卡 混色系统CIE混色系统 三刺激值 X紅RY綠GZ藍B 公式化的條件人眼三刺激值x y z 小三刺激值X Y Z 大三刺激值 ColourSpaceCIEY x y MCAdamJustNoticeableDifferences 1942 CIELAB色彩空间 CIE L a b SYSTEMreducedto2dimensions Letstalkaboutnumbers CIELab L a b L C h Da XYZ xyY DC Db DE L 5R5 10 Coloristridimensional 3 Saturation 2 Lightness 1 Hue 物體 曇度 霾 不透明度 光澤 反射 flop 紋理組織 物體也會影響對顏色的感覺 VisualvsInstrumentation EffectofTexturesonColor DE 0 0 VisualvsInstrumentation EffectofTexturesonColor DL 0 0 從構思到上市 傳統實體色樣的作業流程 太紅了 又太綠了 再暖和一點 物体光泽影响顏色 規格制定 顏色樣品 最終產品 X 15 4Y 20 2Z 20 4 X 15 4Y 20 2Z 20 4 Metamericpairsofobjectsmatchunderonecondition X 17 2Y 18 5Z 7 00 X 15 4Y 20 2Z 20 4 Metamericpairsofobjectsmatchunderonecondition andnotunderanother FourreflectancecurveswhichyieldequaltristimulusvaluesforD65andthe2 observer 新季節色卡的設計Colorite電子式顏色標準樣 使用Colorite和ColorToolsQC 在產品生產階段 PrepareproductsubmissionsinColoriteenvironmentformatbasedontheactualcolorantstobeused andcommunicatethesubmissionsquicklytocustomers appearanceismorethancolor colorisoneaspectofappearance othersare haze reflex flop texture XYZ X X Illuminant Spectralreflectanceofthepattern Tristimulusvalues Colormatchingfunctions Tristimulusvalues X E xR xX Y E xR xY Z E xR xZ X Y Z R E ThesevaluescanbemathematicallytransformedintoL a b values CIE规定仪器测色的几何条件 SIN Glosstrap Xenonflash Pattern IntegrationSphere 8 8 SEX D 8 45 0 Geometryofmeasurement visualcolorevaluation alightbooth Matte mid tonegrayinterior PrimarySourceSecondarySourcesHighIllumination 450 测色仪器 色差計原理介紹 光源 光源 紅綠藍濾鏡 光感偵測器 電壓計 測色儀器的演進單光束分光測色儀 Sample 色樣 測色儀器的演進雙光束分光測色儀 SAMPLE 光源 電子訊號 Sample 積分球內部球壁所反射出之白色光源 色樣 測色儀器的演進 THESPECTRAFLASH600 SF 600分光測量儀 SampleFibreOpticCable ReferenceFibreOpticCable Bafflestoreducestraylight EntranceSlits3 m DataToMicroprocessor HolographicGrating 2x256PhotodiodeArrays TheSP2000DualBeamAnalyser 5Cm 縱切口 MC 90分光量測計 縱切口 360nm 128PHOTODIODEARRAY 700nm 參考光束 MC 90分光量測計 縱切口 360nm 128個光電感應陣列 700nm 參考光束 色樣光束之光源 縱切口 MC 90分光量測計 縱切口 360nm 128個光電感應陣列 700nm 參考光束 色樣光束之光源 縱切口 360nm 128個光電感應陣列 700nm 色樣光束 MC 90分光量測計 參考光束之陣列組合輸出至電腦 360nm 128個光電感應陣列 700nm 色樣光束之陣列組合輸出至電腦 360nm 128個光電感應陣列 700nm 參考光束 色樣光束 縱切口 色樣光束之光源 縱切口 MC 90分光量測計 8 8 參考光束輸出至MC90 色樣光束輸出至MC90 伸縮鏡頭 D65濾鏡 氙弧燈光 UV濾鏡 鏡面光遮擋板 色樣 直徑152mm一體成型