色度学基础

目录

​​一，波长、光强、颜色、亮度​​

​​1，光的客观属性——波长、光强​​

​​2，光的主观属性——颜色、亮度​​

​​3，物理学和色度学​​

​​二，人眼、三原色​​

​​三，色度图​​

​​四，波长 VS 颜色​​

​​五，RGB模型显示器​​

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一，波长、光强、颜色、亮度

1，光的客观属性——波长、光强

决定单色光的，是波长和光强这两个客观属性，频率是光速除以波长。

决定复合光的，是它由哪些单色光组成，每个波长的单色光的含量（即光强）是多少。

2，光的主观属性——颜色、亮度

首先，要认识到，颜色是个很主观的属性，即使是在地球上，不同动物的颜色模型也可能差别很大。

其次，亮度也是个主观属性，人眼感知到的亮度和波长有关，比如黄光比红光亮。

3，物理学和色度学

物理学里面，研究的是光的客观属性及其规律，色度学里面，研究的是人眼感知的主观属性及其规律，所以色度学是建立在人眼的基础之上的。

二，人眼、三原色

数字图像基础​中提到，人眼的锥状体可以感受颜色。

实际上，人类有三种锥细胞，分别感受红色，蓝色，绿色。

红色光刺激红细胞，蓝色光刺激蓝细胞，绿色光刺激绿细胞，而黄色光既可以刺激绿细胞，也可以刺激红细胞。

这样，人眼就能分辨红橙黄绿青蓝紫了，我们也得到了三原色的色谱图：

也就是说，一定的纯绿光和一定的纯红光混合起来得到的黄色光，和一定的纯黄光，对于人眼的刺激是一样的，人眼是无法分辨的，而在客观物理上，这两种光差别挺大的。

只不过，色度学的一些内容在物理学里面也有，比如初中物理就已经讲到了色光的三原色，当时的理解能力不够，还没有理解到颜色本就是个主观属性。

三，色度图

由于人眼接受刺激的规律是线性的，所以所有的颜色都可以画在一个二维平面内，并且满足：

所有能由A色和B色混合而成的颜色对应的点，都在A点和B点连成的线段上。

反之，A点和B点连成的线段上任意一点对应的颜色，都可以由A色和B色混合而成。

这个图，就是神奇的色度图：

PS：感觉好像有些颜色不在图中，其实这是因为，受限于显示器的显示能力，这幅图表达的颜色和我们实际感知的颜色不完全相同。

横坐标是红色光的比例，纵坐标是绿色光的比例，显然色度图分布在第一象限，而且全部在直线x+y=1的下面。

四，波长 VS 颜色

为什么红色光和紫色光的波长差别很大，但是看起来却比较接近？

第一，人眼是无非分辨复合光和纯色光的，而对于纯色光讲波长的概念意义不大。

第二，单从色度图上的距离来看，紫色和红色的距离确实是绿色和红色的距离小很多。

第三，显示器受硬件能力限制，并不能显示出所有颜色，参考下一章节。

第四，人眼对于颜色相似度的感知，并不等于色度图上的距离，而是大概这个样子：

椭圆的方向指示出，紫色和红色容易混淆，绿色和青色容易混淆，而绿色和黄色不容易混淆，绿色和红色更不容易混淆。

五，RGB模型显示器

RGB模型的显示器，其实就是在色度图中选出三个点，也就是显示器能显示出的最接近纯红、纯蓝、纯绿的颜色，而三个点组成的三角形范围，就是显示器能显示出来的所有颜色。

六，互补色、色相环

光学互补色：两种色光以适当比例混合能产生白色，即在色度图上连线经过白色，那么就是互补色。

美学互补色：色相环中对立的颜色。

色相环：