10 Color and Perception

颜色

一般人眼看到的光都是混合光，由多种波长的光混合而来，可以从光谱看出其组成。

不同波长的光有不同的折射率。

光谱是一个很长的范围，可见光的光谱分布在波长400~700nm之间。

谱功率密度

Spectral Power Distribution ，（SPD）

通过SPD，可以描述不同光的分布。

SPD具有线性叠加的性质，；两种光混合后的SPD = 两种光的SPD之和。

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视网膜细胞

颜色是人眼的感知，与SPD并不等同。

人眼的组成结构如下：

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视网膜上主要有视锥细胞和视杆细胞

• 视锥细胞感受光的颜色
• 视杆细胞主要感受光的强度

视锥细胞分为 S ，M ，L 三类，分别对应于三种波长的感知。而不同人的视锥细胞分布也有很大不同。

也就是说，每个人看到的颜色并不完全一致。

同色异谱

Metamerism

由于视网膜只看到了三种颜色，因此可能会出现，两种光线的光谱不同，但人眼看到的颜色却相同。

在这种机制的作用下，我们能够使用三种颜色进行混合来匹配其他颜色。

颜色匹配

Color Reproduction / Matching

RGB图形就是通过RGB三种通道混合来匹配可见的颜色

颜色空间

色域：一个颜色空间所有可以表示的颜色。不同颜色空间的色域范围不一致。

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CIE RGB 空间

CIE RGB ：是 CIE（国际照明委员会）1931 年定义的一种用于描述人眼所能感知的色彩范围的颜色空间标准。

它基于人眼的三色视觉理论，通过红、绿、蓝三种原色光的组合来表示色彩，主要用于颜色科学研究和颜色测量等领域，为颜色的定量描述和比较提供了一个标准框架。

它是一种加色混合模型，因为是通过不同强度的红、绿、蓝光相加来产生各种颜色。例如，当红、绿、蓝三色光强度都为最大值时，混合得到的是白色光；当三色光强度都为 0 时，得到黑色。

能够表示人眼可见光谱中的大部分颜色。通过不同比例的 RGB 三色组合，可以生成大量的色彩，涵盖了从红色（R \= 1，G \= 0，B \= 0）到绿色（R \= 0，G \= 1，B \= 0）再到蓝色（R \= 0，G \= 0，B \= 1）以及其他各种过渡颜色。

CIE规定了三种波长作为主光

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HSV 空间

HSV 是 Hue（色调）、Saturation（饱和度）、Value（亮度）的缩写。它也是一种颜色空间模型。

与 RGB 颜色空间不同，它更侧重于从人类对颜色的直观感受角度来表示颜色。

• 色调（Hue）表示颜色的种类，例如红色、绿色、蓝色等。它通常用角度来表示，在色相环上从 0° 到 360°，0° 或 360° 代表红色，120° 代表绿色，240° 代表蓝色等。
• 饱和度（Saturation）表示颜色的纯度，即颜色中彩色成分所占的比例。饱和度越高，颜色就越鲜艳；饱和度越低，颜色就越接近灰色。例如，高饱和度的红色是鲜艳的红色，而低饱和度的红色则偏暗淡，会向灰红色靠近。
• 亮度（Value） 表示颜色的明暗程度，从完全黑暗（黑色）到完全明亮（白色）。亮度越高，颜色越明亮；亮度越低，颜色越暗淡。

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CIE LAB 空间

CIE LAB 颜色空间也是由 CIE 定义的一种颜色空间。它是一种设备无关的颜色空间，旨在更加均匀地表示颜色差异，即颜色在空间中的距离可以近似地表示人眼对颜色差异的感知。

CIE LAB 颜色空间由一个明度通道（L）和两个色度通道（A 和 B）组成。L 通道表示亮度，其值范围通常为 0（黑色）到 100（白色）。A 通道表示从红色到绿色的色彩变化，其值范围一般为 - 128 到 127（或类似的范围），负值表示绿色方向，正值表示红色方向。B 通道表示从蓝色到黄色的色彩变化，同样其值范围一般为 - 128 到 127，负值表示蓝色方向，正值表示黄色方向。

它与人类视觉感知紧密相关，能够更加准确地表示颜色之间的差异。例如，在 CIE LAB 颜色空间中，两个颜色的欧几里得距离可以近似地表示人眼对这两个颜色差异的感知程度，这在颜色匹配和质量控制等领域非常重要。

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