色彩再现与色彩空间.ppt
第七章 色彩再现与色彩空间,同色异谱色彩色摄影的色彩再现彩色印刷的色彩再现 色彩电视的色彩再现 彩色显示器的色彩再现,色彩复制的前提条件,同色同谱色：如果两个物体在特定的照明和观测条件下有完全相同的光谱分布曲线，则两个物体不论在什么光源下或任何一种标准观察条件下都会是同样的颜色，称两种物体的颜色为同色同谱或无条件等色。同色异谱色：指两个色样在可见光谱内的光谱分布不同，而对于特定的标准观察者和特定的照明条件下具有相同的三刺激值（即视觉看起来为相同色），称同色异谱色。又称条件等色。,同色异谱使色彩复制或再现成为可能。,第一节 照相色彩复制原理,摄影（photography）：英文直译为“用光作画”，即用光在感光材料上作画。,感光材料和照相色彩复制,正、负感光片：经拍摄或拷贝后，形成影像的明暗程度与被摄体同为正片，与被摄体相反为负片色盲片：只感蓝、紫光。正色片：感蓝、绿光全色片：可感受全部可见光,多层彩色片结构及呈色原理,1、感蓝层,2、吸收蓝紫的滤色层,3、感绿层,4、吸收波长小于黄光的滤色层,5、感红层,6、片基,呈色原理,显影时先将第二层和第四层的滤色染料溶解冲洗掉，再用化学药剂使第一、三、五层的感光和不感光的部分分辨出来，并分别染成不同的颜色，再将不需要的部分溶解冲洗掉。各层乳剂中已曝光的卤化银经彩色显影后，被还原为银，银被冲洗掉后，留下的是分别记录三原色光的三层乳剂层，分别在各层染有黄、品红、青三种颜色，并形成与所感受的色光互为补色关系的彩色影像。再经过印像后得到与原彩色景物相同的图像。,第二节 印刷色彩再现,印刷原稿原稿色彩分解色彩合成,思考！,1、组成画面色彩的基本色是哪些？2、呈色的单位是什么？画面的浓淡层次是怎样来实现的？3、画面的色彩是基于什么混色原理形成的？是怎样呈现各种色彩的?呈色方式有哪些？,一、印刷原稿,原稿是印刷复制的对象，是载有需要印刷复制的图文信息的实物或记录媒体。,原稿分类,反射原稿：是在分色时光线从正面投射，依靠光源在原稿上的反射光进入镜头。照片、画历等常见图片。透射原稿：是指在分色时光线从原稿的背后透过原稿进入镜头或扫描头。电子原稿：用一系列的离散数值记录在存储介质中的图像。,二、色彩分解,色彩分解：利用照相或电子扫描技术，把原稿中RGB 3种色彩信息从混合状态中分解开来，并形成各自在画面上分布情况不同的单色影像。印刷色彩分色：彩色原稿通过红、绿、蓝3种颜色滤色镜分解成青、品红、黄3种印版的工艺过程称为分色。,1、反射原稿色彩分解,彩色原稿的各种颜色由黄、品红、青按不同比例组合而成。,分色：彩色原稿通过红、绿、蓝3种颜色滤色镜分解成青、品红、黄3种印版的工艺过程称为分色。照相分色时，在照相机镜头上装上红滤色片，对彩色原稿进行照相，由于红滤色片能选择吸收蓝、绿色光谱，通过红色光谱，从原稿反射或透射到镜头的红光，通过滤色片到达感光材料，感光材料受光作用，能还原出较多的银，形成高密度部分，原稿上蓝、绿色光被红滤色片吸收，感光材料没受光作用，形成低密度部分,形成青色阴片。,a、传统照相分色原理,滤色片：滤色片是对不同波长的光具有选择性吸收和透过的有色光学器件。照相时把滤色片夹在镜头前，使一部分通过的同时，又吸收或限制另一部分色光通过，达到选择性的感光效果。常用为红、绿、蓝滤色片。,印刷用感光材料,感光材料是见光能发生变化，并经曝光和一定的化学及物理处理后能得到固定影像材料的总称。,乳剂层是感光材料的核心部分，处于片基之上。乳剂层有银盐、动物胶和色素混合而成，见光会发生化学反应。感光片在拍摄时，曝光部分的卤化银还原成细微银粒子，感光量多的地方还原出较多银粒子，感光量较少的地方还原出较少的银粒子，此时已经形成不可见的潜在影像，称为潜影。,感光后的胶片浸入显影液中，显影液将带有潜像的卤化银还原成银颗粒，潜像银粒子多的地方，还原出来的银也越多，潜像银粒子少的地方，显影还原出的银也较少。最终生成浓淡层次的可见影像。阴片：影像明暗与原稿相反；阳片：影像明暗与原稿相同。,青分色阴片由红滤色镜获得；品红分色阴片由绿滤色镜制得；黄分色阴片由蓝滤色镜制得,b、数字印前系统分色原理,方法：用扫描仪或数码相机获得彩色数字图像。原理：先用物理滤色片将颜色分解为R、G、B三原色光信号；再通过光电转换装置，将光信号转换成对应的电信号；然后对模拟的电信号进行模数转换，得到用不同大小的RGB值分量表示每个像素颜色的数字图像，再经计算成CMYK值。原稿 RGB光信号 RGB电信号 RGB值 CMYK值,滤色片分色,光电转换,模数转换,计算,2、分色片中的色彩信息,通过分色照相或数字印前系统分色处理之后获得黄、品、青三张分色片，晒制成三张分色印版，分别要上黄油墨、品油墨、青油墨印刷，才能还原再现原稿的颜色。这三张分色片本身并不是彩色的，在黄、品、青分色片上对应的部位上有一个像素点P，它最后的色彩值是由该像素点在三张分色片上的密度分量值共同决定。,三、印刷网点,网点是组成图像的基本单位，通过网点的大小变化及调整单位面积内网点的数目再现原稿的浓淡效果。,网点是任何二值设备上表现连续调图像的明暗和层次的必要手段。电视机和计算机显色器屏幕表现彩色画面间接地用电流大小变化实现的。印刷机也是一种二值化设备，用在承印物上着墨和不着墨的方法复制原稿。网点的状态（大小和形状）和特征变化很好地解决了印刷机上表现有明暗和层次变化图像的复制工作。,1、网点面积率,指在单位面积上群集的所有网点面积之和与总面积的比值叫网点面积率。,2、网点的作用,a、网点起着表现一个阶调的作用。它使连续调图像离散为网点群的组合。,b、网点是可以接受和转移油墨的单位。从这个意义上来说，网点的大小起着调节油墨大小的作用。,c、网点在印刷效果上起着组色的作用。在四色印刷中，画面上的每一个色彩都是由黄、品、青、黑四色网点以不同的比例混合而成。承印材料还起着冲淡油墨的作用。如网点以50的黑墨印刷，50的面积是白纸，经过混合成了灰色。,四、色彩合成,颜色合成：是根据分色图像信息分别制作成青版、品红版、黄版，印刷时分别用各自的青、品红、黄三原色油墨着墨，再在纸张（承印物）上逐一叠加，从而再现原稿彩色。颜色合成正是利用了色料减色法混合原理，使青、品红、黄三原色油墨叠印来再现原稿的色彩。,1、网点的叠合呈色,2、网点并列呈色,3、网点混合呈色,第三节 彩色电视色彩再现,彩色电视原理显像三基色彩色图像的摄取彩色图像的重现,人类可识别的色彩,人类可识别颜色约50万100万色，也有人说是700万1000万；电视机可显示256X256x256约1670万；等离子可显示36亿2000万57亿5000万；,1、视频色彩的相加混色,彩色电视是指能重现景物的彩色图像的电视系统，它主要由发送部分和接受部分组成。在发送部分，彩色电视摄像机的摄像镜头及分光棱镜把被摄彩色景物分解成R、G、B三基色影像，再由摄像管转换成三组电信号，并与亮度信号组合编码后传送出去。在接受部分，彩色电视接收机收到这种电信号后，经过解码和电光转换，在特制的彩色显像管或图像投映的屏幕上，通过三基色时间或空间混合，将被摄影的影像和色彩重现出来。,2、红(R)、绿(G)、蓝(B)荧光粉的选择,彩色显像管是应用空间加色混合法利用三基色图像叠加来重现彩色的。它以红、绿、蓝三种荧光粉所发出的非谱色光为显像三基色。条件：色域要尽可能的大，获得尽可能多的颜色；三基色的亮度应足够大,3、电视系统中色彩的分解、传递与重现,彩色电视系统对景物色彩的传送过程：先通过摄像机的镜头及分色棱镜把被摄景物分解成红、绿、蓝三个影像，并通过光电转换形成红、绿、蓝三个电信号；再变成适于传送的彩色电视信号，由一个信道传送出去；在接收端经电视机的电光转换及三原色的加色空间混合，在屏幕上把被摄景物的影像及色彩重现出来。,电视中把被摄景物色彩变成红、绿、蓝三个基本信号是通过摄像机完成。当被摄景物的反射光射入变焦距物镜，通过滤色片及分色棱镜时，便经过光量、色彩的调整及分光，形成红、绿、蓝三个影像，分别映在相应摄像管的光敏靶上；在经过电子束的聚焦与扫描，便产生了三个随时间变化的微弱电信号分别经过红、绿、蓝通道放大及控制系统的加工处理，形成红、绿、蓝三个基色信号再由编码器合成为能由一个通道传送的彩色全电视信号。,景物色彩的分解及三原色信号的形成,景物色彩的分解,三原色图像及其信号,4、景物色彩的重现,为了重现景物色彩，彩色电视机就必须把收到的彩色全电视信号恢复成三个原色信号，并还原成三原色图像，然后由显像管将其叠加，从而恢复原景物色彩。,利用空间混色法，荧光屏内涂有发光颜色为红、绿、蓝三基色的荧光粉点。一组红、绿、蓝荧光粉点组成一个彩色像素，通常再现一幅清晰的彩色图像需要（4050）万个像素，即需要（120150）万个彩色荧光粉点。这些点的直径很小，只有几微米到几十微米。,彩色显像管结构示意图,第四节 显示器色彩再现,电子显示器是电视机、微型计算机系统的图像、文字显示设备。其主要功能是将各种电子装置发出的信息接受过来，经过一系列放大、变换过程，最后以光的形式将文字或图像显示出来传递给人们。,1、显示器的分类,阴极射线管（CRT）液晶显示器（LCD）等离子显示板（PDP）发光二极管（LED）等,按构成材料分,按显示原理分主动显示器：如CRT显示器、发光二极管、等离子显示板。它们是在外加电信号作用下，依靠本身产生的光辐射进行显示的，也叫发光型显示器。被动显示器：如液晶显示器、电泳显示器。这类器件是在外加电场作用下，依靠器件本身产生的光学特性变化，或能使光透过或能使光反射，使照射在它上面的光受到调置，人眼看到的这时这种带有规定信息的调制光，也叫受光型显示器。,2、CRT显示器,CRT显示器是历史最悠久的一种显示器，以全色化、高分辨率力、对比度好、亮度高及经济性主占市场。CRT显示器又称显像管，是玻璃制成的一种电真空器件，能进行电光转换，应用空间混色原理，将彩色图像重现在荧光屏上。,结构,荧光屏，内部涂有荧光粉锥体部分，内外部都涂有导电的石墨层，外部装有阳极引出线管颈部分，内部装有电子枪，外部靠近锥体部分装有偏转线圈。,电子枪是CRT的核心，用以把阴极发射出来的大量电子经强度控制、聚焦和加速形成一束很细的电子流，经过偏转线圈的控制作用，以高速、定点地去轰击荧光屏。荧光屏上的荧光粉经电子的轰击而发出亮光。轰击的电子越多，速度越快，荧光屏上发出的光就越亮。亮点描绘出各种字符和图像。,3、显示器呈色原理,CRT显示器：荧光屏上涂有三种荧光物质，在电子枪发出的电子束的激发下，分别发出RGB三种颜色的光。电子枪可以根据接受的三个通道的数字信号的大小，发出相对应的三束强弱不同的电子束来激发三种荧光物质发出相应强弱的光线。如果每一个电子枪都有256级（8位）的强度级控制，则显像管所能产生的颜色深度（显示深度）为24位（24位真彩色）深，能产生256X256X25616777216（1600多万种）颜色,第五节 数字图像的色彩模式及色彩空 间,CIE RGB颜色空间和图像模式CMYK颜色空间和图像模式LAB颜色空间和图像模式HSB颜色空间和图像模式色域,一、CIE RGB颜色空间和数字图像模式,颜色空间（color space）：颜色通常用三个相对独立的属性来描述，三个独立变量综合作用就构成了一个空间坐标，即颜色空间。空间的任何一点都代表某一特定的颜色。特点：对颜色的分类、命名、比较、测量和计算都有规律可循，简便直观。,色彩模式,Photoshop中的色彩模式,1、RGB颜色模式,在该模式下，每个图像都有R、G、B三个值，并且每个值都可以用从0255取值。符合色光加色法原理，其值越大越亮，即RGB值越大，颜色越亮。RGB都是255为白色，RGB值都为0为黑色。,RGB各值都有256种可能，所以该模式下表示的颜色可以有256x256x256216种，即1670多万种颜色。RGB模式下的图像称为真彩色图像。,2、RGB颜色空间,CIE RGB颜色空间是计算机显示器的工作空间，也是计算机领域中应用最多的颜色空间。位深：计算机显示器分配给每个像素的描述色彩的位数（bit）为颜色的深度（显示深度），颜色的深度也可以用来表示计算机显示器表示色彩的能力。如果每一个电子枪都有256级（8位）的强度级控制，则显像管所能产生的颜色深度（显示深度）为24位深，能产生256X256X25616777216（1600多万种）颜色。,二、CMYK颜色空间和CMYK模式,1、CMYK 颜色模式,CMYK模式是基于色料减色法的色彩模式，与RGB加色模式有很大的不同。它与印刷输出的呈现原理一致。在印刷照排输出之前必须把其它色彩模式的图像转换为CMYK模式。,印刷油墨的工作空间是CMYK颜色空间。对应于显示器CIERGB颜色空间利用颜色深度（显示深度）表示其表示色彩能力的方法，CMYK油墨颜色空间也可以用网点面积率表示其表示色彩的能力。如果YMC每一种油墨的印版都可以印出级差为1100的网点，那么理论上印刷油墨可以表示的色彩有101X101x101=1030301种。,计算机需要使用四个通道分别表示CMYK四个分量数据，如果每个表示分量数据的颜色通道为8位，用0表示网点面积率0，255表示网点面积率100，这样4个通道表示一个像素的颜色则需要32位深。可见RGB图像模式表示一个颜色需要3个分量，CMYK需要4个分量。故同一幅彩色图像，利用CMYK图像模式表示所占的存储空间更大。,在Photoshop的CMYK模式中，每个像素的每种印刷油墨会被分配一个百分比值。最亮（高光）颜色分配较低的印刷油墨颜色百分比值，较暗（暗调）颜色分配较高的百分比值。例如，明亮的红色可能会包含2青色，93品红，90黄色和0黑色。四个值都为0时产生明亮的纯白色。,2、CMYK颜色空间,Y、M、C分别代表四色印刷中的黄、品红、青三种油墨和叠印色，具体刻度所代表的是印刷网点面积率，每种面积率的变化范围是0100。从图中可见，该颜色空间的三原色是黄、品红、青，100的黄和100青相加为100绿；100黄和100品红相加为100红；100品红和100青相加为100的蓝。三原色等量“相加”得到黑色。,CMYK模式是最佳的打印模式，RGB模式尽管色彩多，但不能完全打印出来。在编辑图像时不建议采用CMYK模式。原因：a、CMYK模式的图像含有四个通道，较RGB三个通道的图像处理慢；b、显示器的显示仍然是RGB模式，所以在CMYK图像时，计算机内部要不停地转换成RGB以供显示器显示。,三、HSB颜色空间和图像模式,HSB模式是根据人体视觉而开发的一套色彩模式，是最接近人类大脑对色彩辩认思考的模式。是许多传统技术工作的画家或设计者习惯使用的模式。H代表色相，S代表饱和度，B代表亮度。,HSB颜色空间,H（Hue）色相就是纯色，即组成可见光谱的单色，红色在0(360)度，Y为60，G为120，C为180，B为240，M为300。S饱和度代表色彩的纯度，为0时为灰色。白、黑、灰色彩都没有饱和度。最大饱和度时是每一色相最纯的色光。在Photoshop中，S最大取值100。B亮度是指色彩的明亮程度。为0时为黑色，最大亮度是色彩最鲜艳的状态，取值为0100,四、Lab颜色空间和颜色模式,Lab模式是依据CIE 1976L*a*b*创建的一种色彩模式。Lab模式由三个通道组成，但不是R、G、B通道。第一通道是心理明度，即L，其取值范围为0100，数值越大，颜色的明度值越大。另外两个是色度通道，a通道表示颜色的红绿反映；b通道表示颜色的黄蓝反映。a和b的取值范围为-128127，对于a来讲，数值越大，颜色越红，反之，数值越小，该颜色越偏绿色；b值越大，颜色越黄，反之，数值越小，颜色越偏蓝。,Lab颜色空间,Lab颜色空间是一个与设备无关的颜色空间，是Photoshop、Illustrator等软件所使用的内部转换图像模式，也是当前国际色彩联盟规定的色彩管理标准中的标准颜色空间。,五、色域,色域是指一个颜色空间（或图像模式）能够显示或打印的颜色范围，即某种颜色空间（图像模式）能表达的全部颜色集所构成的区域。,色域空间,Lab色域,RGB色域,CMYK色域,CMYK色域之间的差异,欧洲印刷CMYK色域,日本印刷CMYK色域,
