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颜色的基本概念及颜色的数值化表示方法

颜色是人眼的一种感觉,可以分为无色彩与有色彩两类,其中无色彩只有明度属性,而有彩色有明度、色调和饱和度三个属性。为了对颜色进行数字化的表达,人们将色调、亮度、色饱和度组合在一起,形成了不同的色彩空间。本文对颜色的基本概念及颜色的数值化表示方法做了介绍,对此感兴趣的朋友可以了解一下!

颜色数值表示方法

颜色的基本概念:

颜色是人的一种感觉。当光线照射在非光源物体上时,除一小部分在物体表面反射掉外,大部分光线进入物体内部并被选择性吸收,未吸收的部分从物体内逸出(反射或透过),当观察者接收到反射(或透过)光时,即由这部分光谱分布决定物体的颜色。影响颜色感觉的因素有:光源、被观察物、眼睛和大脑。正因为颜色是人的一种感觉,即使看同一个物体,在不同条件下,看起来也可能是不一样的。

颜色可分为消色和彩色两类,消色又称为无彩色。例如黑、白、灰等均为消色,其他颜色如红、橙、黄、绿、蓝等皆为彩色。颜色由3个基本属性来表示:

(1)色调,也称色相,表示颜色的分类,如红、橙、黄、绿、蓝等。光谱色的色相由光的波长决定,各种颜色由光谱分布决定。

(2)亮度,表示物体表面色的明亮程度,与光源色中的亮度相当。当物体吸收的光线少,反射光的比例多时,看起来就明亮,亮度表现为由黑到白的层次,靠近白色则亮度高。

(3)色饱和度,又称纯度或彩度,表示色彩本身的强弱,在某一色相的颜色中,消色的成份越少,该颜色的色饱和度就越高。


颜色的数值化表示方法:

人们将色调、亮度、色饱和度三属性放在一起,可以组成一个三维立体。在三维立体中色调形成该立体的外缘,亮度作为中央主轴,而色饱和度作为水平横幅。但由于色饱和度各梯级的大小对每一种色调和亮度来说都是不等的,因此色立体的形状很复杂,但却能把色调、亮度和色饱和度的关系以直观的方式表达出来,这就组成一个色空间的基本概念,使数字化表示颜色成为可能。国际照明委员会(CIE)在此基础上研究并制订了多种色空间数字表示法。其中Yxy色空间法和L*a*b*色空间法是最为常用的表示方法。

光谱三刺激值曲线01

XYZ三刺激值的概念是以色视觉的三元理论为根据的,它说明人眼具有接受三原色(红、绿、蓝)的接受器,而所有的颜色均被视作该三原色的混合色。1931年CIE制定了一种假想的标准观察者,它具有如上图所示的配色函数x(λ)、y

(λ)、和z(λ)。XYZ三刺激值是利用这些标准观察者配色函数计算得来的。在此基础上,CIE于1931年规定了Yxy色空间,其中Y为亮度,x,y是从三刺激值XYZ计算得来的色坐标,下图所示为这种色空间的ClEx、y色度图。该色度图在中央为消失区,越向边缘色度越浓重。

CIE1931色度图00001

L*a*b*色空间是在1976年制定的,以便克服原来的Yxy色空间存在的在x,y色度图上相等的距离并不相当于我们所觉察到的相等色差的问题。在这一色空间中,L*是亮度,a*和b*是色坐标。如下图所示。

lab颜色空间06

在图中+a*为红色方向,-a*为绿色方向,+b*为黄色方向,-b*为蓝色方向。中央为消色区,当a*和b*值增大时,色点远离中心,色饱和度增大。在比较色差时,可以两个色样之间的欧式距离来表示。两种感觉色的两点间的直线距离由下列公式:

Lab色空间中的色差计算公式

ΔE*ab大小决定了色差程度的大小,其与人眼之间感觉程度的关系如下:

NBS单位的大小与人眼的感知程度

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