成像行业的颜色科学核心概念与知识体系
作者:VSport  日期:2025-12-15  浏览:  来源:VSport体育

成像行业的颜色科学核心概念与知识体系

1 基本要素

- 颜色的形成来自光源、物体对光的反射以及观测者(相机与人眼)对光的接收。三要素相互作用共同决定所感知的颜色。

2 光源

- 2-1 基本概念:亮度描述发出或反射的光强度,单位常见为单位面积上的光通量;照度描述落在表面的光强,单位为 Lux。

- 2-2 自然光:日光与天光共同构成自然光的光谱特性,夜间则由月光与星光组成。

- 2-3 人造光:常见灯源及应用场景包括白炽灯、钨灯、卤素灯、荧光灯、水银灯、金属卤化物灯、钠灯、LED、闪光灯等,不同光源具有不同的色温、光谱分布与色域表现。

- 色温、色域与光谱分布:光源的色温(CCT)与其光谱分布(SPD)共同决定光源对颜色的呈现。白点表示光源的颜色基准。

- 标准光源与演色性:国际标准机构定义的标准光源及其在不同色温下对物体颜色还原能力,即演色性(CRI)在实际成像中的影响。

3 光源的属性

- 通过理解色温、色域覆盖范围和光谱分布,可以评估光源在成像中的色彩表现与还原能力,以及对不同素材颜色再现的影响。

4 颜色的感知/测量

- 4-1 颜色感知原理:观测到的颜色由入射光谱、物体表面的反射谱以及观测系统的响应共同决定。人眼与相机的感知过程均可用谱-反射-响应的乘积关系来描述。

- 4-2 色彩空间 color space:将感知的颜色映射到不同的坐标体系,常见的有

- CIE XYZ、CIE RGB(以物理或感知为基础的表示)

- CIE LAB、CIE LCH(更接近人眼感知的均匀色彩空间)

- 实用显示/传输空间:sRGB、Rec709、Rec601、YUV 等

- 4-3 色域图的读法与作用:色域图用于理解不同颜色的覆盖与混合关系。白点区域表示低饱和度颜色,向外扩展表示高饱和度,色域边缘的 Hue 会随着光谱组成的变化而变化。色差通常在 Lab 等空间中以 ΔE 表示,ΔE 越小颜色再现越接近真实参考。

- 色差与标准色的差异度量:通过在特定色彩空间中的距离计算,衡量两种颜色之间的差异,常用于颜色管理与质量控制VSport

5 色差(计算与标准色的颜色差值)

- 色差是评估颜色差异的量化指标,常用的公式包括在不同色彩空间中的 ΔE,结合实际应用选择合适的计算方法(如对感知更接近的公式需要考虑亮度因素或仅比较色度/饱和度的差异)。

6 成像系统中的色彩重建

- 6-1 色彩空间转换:在相机成像流程中,往往需要多次跨色彩空间转换与线性化、白平衡校正,以实现色彩的一致性与稳定性。

- 6-2 sRGB 与 BT.709 的对比要点:两者在伽玛曲线(sRGB 约2.2,BT.709 约2.0)和色域覆盖上存在差异。比较时需关注低亮处的亮度提升和整体色域的差异对成像效果的影响。

7 色彩与视觉

- 7-1 Color Constancy(颜色恒常性):在不同光源条件下保持对物体颜色的稳定感知,常通过白平衡等手段实现。

- 7-2 Color Appearance mode:将颜色呈现调整为更贴近人眼在特定情景下的感知效果,考虑光源、背景以及对比等因素。

- 7-3 Memory Color(记忆色):人们对某些常见对象颜色的记忆偏好影响颜色再现的设定,例如肤色、草地、天空、香蕉等常见对象的默认颜色感知。

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