辐射度学、光度学及色度学(简称“三度学”) 是现代光电信息转换、传输、存储、显示、测量与计量技术的基础, 三度学已成为现代光学/光电信息工程的基础。
基本量 (basic quantity) | 辐射度学 (Radiometry) | 光度学(photometry) |
---|---|---|
能量 | 辐射能 | 光量/光能 |
通量 | 辐射通量 | 光通量 |
强度 | 辐射强度 | 光强度 |
通量密度 | 辐射照度 | 光照度 |
亮度 | 辐射亮度 | 光亮度 |
出射度 | 辐射出射度 | 光出射度 |
辐射度学是一门研究电磁辐射能测量的科学与技术。 它是用能量单位描述光辐射能的客观物理量,适用于整个电磁波段。
物理量 | 单位 | 注释 |
---|---|---|
辐射能 | 焦耳 | - |
辐射通量 | 瓦特 | 辐射功率,辐射能/时间 |
辐射强度 | 瓦特/立体角 | - |
辐射照度 | 物体受辐射面积 | - |
辐射亮度 | - | |
辐射出射度 | 辐射源发光面积 | - |
光度学只研究可见光(380nm-780nm),并且会考虑人的视觉特性。
物理量 | 单位 | 注释 |
---|---|---|
光量/光能 | - | |
光通量 | 流明(lm) | - |
光强度 | 坎德拉(cd) | - |
光照度 | 勒克斯(lux) | 物体受光面积 |
光亮度 | 尼特(nit) | 坎德拉/平方米 cd/m^2 |
光出射度 | 光源发光面积 | - |
色度学(Colorimetry) 主要研究的是色彩三要素
颜色(color)可以简单地分为两类
颜色(color),彩色(chromatic),色彩,这几个词在多数语境下会混用。 有时候 颜色 指的是 不包含 非彩色 的 彩色, 有时候 颜色 指的是 包含 非彩色 的 颜色。 不论 中文 英文 日文 的文章都是这样。
颜色的组成
色度(chromaticity),颜色是由亮度和色度共同表示的,而色度则是不包括亮度在内的颜色的性质,它反映的是颜色的色相和饱和度。
色度学是根据光的波长来区分颜色的(从电磁波的定义来看,用频率来区分颜色也是可以的)。
饱和度 -> 一束色光中所混入的标准白光的比例 (不同色彩空间中对标准白光的定义是不同的,标准白光 通常会被称为 白点 )
颜色系统 (Color System)
金属色是一种质感,金属色不是单一的颜色,而是通过渐变、明暗对比反映出来的一种金属质感。 (什么是质感?这又是一个大的话题了)
潘通等专业印刷色谱中,金银都是作为专色存在。 也就是不用CMYK四色油墨混合,而是用特制的油墨。
在 web 颜色中虽然有定义 金色(gold) 和 银色(silver)。 但实际上是指一种黄色(#FFD700)和一种灰色(#C0C0C0)。
视频是由图片组成的, 图片是由像素点组成的, 一个像素点表示一种颜色, 一个像素点会使用 红 绿 蓝 三种色光显示(会有其它的实现方式,但现在绝大多显示器都是使用 红 绿 蓝 三色光)。
这里只描述 视频接口 和 音视频接口
笔者最开始的想法只是想搞清楚颜色中的饱和度到底是指什么。 但是笔者惊奇地发现,百度百科和维基百科(中文和英文)都没有解释清楚,虽然网络上关于饱和度的文章非常多,但笔者看完后大多还是不够理解。 而且饱和度这个名词还有很多种称呼(彩度,纯度)。而且不同文章里的解释都有一点差异。
笔者经过很长时间的搜索,才在慕课网里找到一个关于三度学的课程。 笔者这时才大致地理解到, 颜色是一种主观的感受。 颜色是人眼对电磁波的一种感受。
还有就是 人眼是怎样感受颜色的, 摄像头怎样接收光信号, 数据怎么存储,软件怎么读取, 图像信息怎么传输, 显卡怎么输出, 显示器接收怎样的信号,显示器怎么显示, 打印机怎么打印, 其实这些都是不一样的问题。
<!-- 光源 -> 人眼 光源 -> 对象物体 -> 人眼 源 -> 对象物体 -> 观察者 Photometry(光度学):对象是眼睛 Radiometry(辐射度量学):对象是实际能量 人眼是怎么感受到颜色的 物体为什么会呈现颜色 显示器是如何显示颜色的 为什么颜色会和亮度有关? 颜色随着光强度变化而变化的现象叫做贝楚德-朴尔克效应。 但在光谱上黄(527nm)﹑绿(503nm)﹑蓝(478nm)三点基本上不随光强而变。 如何假装自己很懂? 固有色、环境色、光源色? 什么是结构色? 什么是生物色? 生物色可能是色素、色素团、结构色和生物发光的任意组合的结果 为什么不同的金属会有不同的颜色? 物体显示颜色的根本原理是什么? --> <!-- 颜色 色彩模型 Color Model 是一种抽象数学模型,通过一组数字来描述颜色 RYB R:Red = 红色 Y:Yellow = 黄色 B:Blue = 蓝色 减色模型 油漆和颜料的三原色 RGB R:Red = 红色 G:Green = 绿色 B:Blue = 蓝色 三原色光模式 色光三原色 红 绿 蓝 加色模式 三种颜色加起来就是白色 直角坐标 CMYK C:Cyan = 青色,又称为'天蓝色'或是'湛蓝' M:Magenta = 品红色,又称为'洋红色' Y:Yellow = 黄色 K:blacK = 黑色 印刷四分色模式 色料三原色 青 品红 黄 减色模型 三种颜色加起来就是黑色 直角坐标 HSL HSI HSV HSB HSV 模型在1978年由埃尔维·雷·史密斯创立,它是三原色光模式的一种非线性变换。 CSS3 支持 HSL 圆柱坐标 HSL = HSI HSV = HSB HSL 色相 Hue 饱和度 Saturation 亮度 Lightness HSI 色相 Hue 饱和度 Saturation 强度 Intensity HSV 色相 Hue 饱和度 Saturation 明度 Value HSB 色相 Hue 饱和度 Saturation 明度 Brightness 在原理和表现上,HSL 和 HSB 中的 H(色相) 完全一致, 但二者的 S(饱和度)不一样, L 和 B (明度 )也不一样: HSB 中的 S 控制纯色中混入白色的量,值越大,白色越少,颜色越纯; HSB 中的 B 控制纯色中混入黑色的量,值越大,黑色越少,明度越高 HSL 中的 S 和黑白没有关系,饱和度不控制颜色中混入黑白的多寡;(据说这里的 S 是指灰色) HSL 中的 L 控制纯色中的混入的黑白两种颜色。 YUV Alpha 色彩空间 Color Space 色彩空间至少包含 色域 和 伽马值 和 白点 CIE 1931 所有的人类可见色彩 DCI-P3 一种应用于数字影院的色域 Adobe RGB NTSC sRGB 色域 (Gamut, Color Gamut) 色域是一个三维空间?(大概是因为,大多数颜色模型都是三个参数) 色彩空间与色域有些不同。大部分时候,两个单词可以互相调换 色域是泛指在某种色彩模式下的整个可见光的色彩范围 色域的词源来自音域 饱和度 饱和度被定义为一个 0-1 之间的值,它表示 RGB 三个分量中最大值和最小值的差距有多大 HSV(HSB) 和 HSL 的饱和度计算公式是不一样的 对比度 对比度是画面黑与白的比值,也就是从黑到白的渐变层次。 比值越大,从黑到白的渐变层次就越多,从而色彩表现越丰富。 对比度对视觉效果的影响非常关键,一般来说对比度越大,图案越清晰醒目,色彩也越鲜明艳丽;而对比度小,则会让整个画面都灰蒙蒙的。 高对比度对于图片的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。 测试颜色对比度 https://hexcolor.co/color-contrast-checker 锐度 锐度指的是增加分割画面区域的边缘线周边的对比度,从而达到刻痕的效果,使得内容更加锐利。锐化仅会影响少部分边缘像素的对比度,整个画面并不会受到大量的影响。 由于人类视觉系统的特性,高锐度的图像看起来更加清晰,但是实际上锐度的增加并没有提高真正的分辨率。 位深度 ColorDepth 显示一个颜色需要用多少位 位深度 1 能显示 2^1 种颜色 位深度 2 能显示 2^2 种颜色 位深度 8 能显示 2^8 种颜色 位深度 16 能显示 2^16 种颜色 5bitR 6bitG 5bitB 位深度 24 能显示 2^24 种颜色 这个数量已经接近人能分辨的全部颜色,被称为真色彩(true color),色彩 16.7M 16.7M=16.7million16.7百万=1670万=2^24 刚好一种颜色占用一个字节 32 位深度,通常是指 24位深加上8位的alpha通道,alpha用来控制透明 基本16色 在HTML 4.01版本中,确定了16种颜色的英语名称 CSS 标准 1 只接受 16 个基本颜色,称为VGA颜色,因为它们来源于 VGA 显卡所显示的颜色集合而被称为 VGA colors (视频图形阵列色彩) CSS2.1 橙色 orange CSS3 透明 transparent X11颜色(或称SVG颜色) 由于一些早期浏览器是 X11 应用程序,这些颜色大多数是 X11 命名的颜色列表,虽然有一点不同。SVG 1.0 是首个正式定义这些关键字的标准;CSS 色彩标准 3 也正式定义了这些关键字。它们经常被称作扩张的颜色关键字, X11 颜色或 SVG 颜色 。 网页安全色 网络安全色是当红色(Red)、绿色(Green)、蓝色(Blue)颜色数字信号值(DAC Count)为0、51、102、153、204、255时构成的颜色组合,它一共有 6 * 6 * 6 = 216 种颜色(其中彩色为210种,非彩色为6种 网页最安全色 关于网页安全色的文章,提到 22 种网页最安全色(包含一部分基本16色) https://www.asc.ohio-state.edu/wilkins.5/color/websafecolors.html 配色 单色配色 互补配色 近似配色 三等分配色 矩形配色 彩虹 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 红、橙、黄、绿、青、靛、紫 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 (个人比较认可这种) 红、橙、黄、绿、蓝、紫 黑 红 绿 蓝 青 品红 黄 白 这八种颜色刚好是一个长方体的四个点 b k g c m r y w 互补色 对比色 在色域空间里,长方体对角线的颜色 色环 十二色 中性色 绿 紫 暖色 红 橙 黄 冷色 绿 蓝绿 蓝 HSV 色环 就是普通的色环中间多了一个三角形用来选 饱和度 和 明度 色环 其实 是一个三角型 三个角刚好对应三种不同的色椎细胞 类似色 色环中相邻的两色 一级色 原色 只有一种颜色 二级色 间色 两种一级色混合 三级色 复色/三次色 三种颜色混合 色彩三要素 色相 明度 明度,也称为色值或色调 彩度 色度指的是色彩的纯度,也叫饱和度或彩度 格式 rgb(128,128,128) rgb(ff,ff,ff) #128128128 #ffffff 名称 其它 生物 感光细胞 视锥细胞(cone cells) 蓝(Short) 绿(Medium) 红(Long) S锥:短波锥细胞(short wave cones) 对短波长光敏感,峰值420nm M锥:中波锥细胞(medium wave cones) 对中波长光敏感,峰值530nm L锥:长波锥细胞(long wave cones) 对长波长光敏感,峰值560nm 色盲 缺少某一种色觉细胞 色弱 某一种色觉细胞较少 视杆细胞 灵长类三色,哺乳类二色,爬行类四色 彩色视觉(color vision)是一个生物体或机器基于物体所反射,发出或透过的光的波长(或频率) 以区分物体的能力。 通常情况下会用 波长 来区分不同的颜色 物理 颜色可以以不同的方式被测量和量化 色彩属性和物理学中的光谱并不是完全对应的,物理学的人类可见光谱是有两个端点的直线形,并不能形成一个环。 当然每种颜色都可以找到相应的光波长,但都有一个范围,并不是单一的波长。 明度一般和具体某种颜色的光波能量相当,但和整个光谱的能量无关(因为每种波长的光的能量都不相同)。 电磁波谱 伽马射线 X射线 紫外线 可见光 红外线 兆赫辐射 微波 无线电波 波长越短 频率越高 波长越长 频率越低 可见光 光学频谱,简称光谱,是复色光通过色散系统(如光栅、棱镜)进行分光后,依照光的波长(或频率)的大小顺次排列形成的图案。 光谱中的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的唯一部分,在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光。 光谱并没有包含人类大脑视觉所能区别的所有颜色,譬如褐色和粉红色,其原因是粉红色并不是由单色组成,而是由多种色彩组成的。 -->