计算机色彩基础.ppt
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1、第2章 计算机色彩基础,2.1 颜色的形成,2.2 印前色彩,2.3 色彩三属性,2.4 计算机色彩模式,2.5 位深度与色域,2.6 数字图像色彩应用,教学目标:,了解颜色的形成。,掌握印前色彩的有关知识。,了解计算机的各种色彩模式。,掌握数字图像色彩的应用。,颜色是一种奇异的现象,颜色是光照射物体后被观察者感受的结果。颜色的形成与光是分不开的,光由亿万个不同波长的电磁波组成。当光照射物体时,物体表面吸收部分光波并反射,当反射光被观察者接收,观察者的大脑将形成一定的光波感受,这种感受显现为特定的颜色。,光源、物体和观察者是颜色显现的三要素,三者缺一不可,如图所示。,2.1 颜色的形成,2.1
2、.1 光,2.1.2 物体,2.1.3 观察者,2.1.1 光,颜色是光的一部分,光由亿万个电磁波组成,电磁波在空气中移动就像池塘中的水波一样。每一波段有不同的大小,以波长来表示。波长是两个相邻波峰之间的距离,以纳米(nm)或百万分之一毫米作为单位。当这些波段刺激人的视觉,就使人眼睛中的感光细胞兴奋,在脑中产生颜色的感觉。不同的波长(或不同波长的组合)刺激产生不同颜色的感觉。因为自然光是由这些光构成的,它们合在一起是无色的,但经过折射,由于波长和衍射角、折射角不同,发生色散,于是几种光就显现出来了。,2.1.2 物体,物体刺激人眼产生颜色的感觉有3种方式,发射光、反射光和透射光物体。(1)发射
3、光物体。例如太阳和人造光源,直接发射可见光。(2)反射光物体。其表面能吸收光波的某些波长能量并反射其他波长。(3)可被透射光物体。例如大气、水、玻璃等,这些物体允许光穿过它们,但其中一些波长的能量被分子或微粒吸收。光所穿过物体的整个厚度或深度也影响穿过光波能量的百分比。光波穿过物体的百分比被称为透射率。,2.1.3 观察者,在介绍光源和物体属性时,已经涉及了一些观察者的因素。首先,光波进入眼睛的瞳孔,瞳孔扩大或缩小以调整允许进入的光的数量,然后光波刺激视网膜,视网膜上密布着感光细胞和神经元,这些感光细胞对可见光刺激作出响应,通过神经元传送信号给大脑中颜色感受区域。感光细胞中的一些对红色较敏感,
4、另一些对绿色较敏感,还有一些则对蓝色较敏感。这3类细胞称为锥状细胞,其他细胞称为柱状细胞,它们只对黑色和白色敏感。观察者对颜色的感觉也会受年龄、眼睛疲劳或其他生理因素的影响,对不同颜色描述为不同名称。,2.2 印前色彩,2.2.1 光源色,2.2.2 计算机显示器屏幕颜色,本节来介绍印前色彩的理论及实际的应用方式。,2.2.3 印刷色,2.2.1 光源色,自然界中的白色光是由红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)3种波长不同的颜色组成的,即RGB三原色。人们看到的红花,是因为绿色和蓝色波长的光线被物体吸收,而把红色的光线反射到人们的眼睛里。同样的道理,绿色和红色波长的光线被物体吸收而反
5、射蓝色,蓝色和红色波长的光线被物体吸收而反射绿色。3种原色中的任意两种颜色相互重叠都会产生间色,即红和绿混合成黄色、红和蓝混合成洋红色、蓝和绿混合成青色。这3种原色相互混合会形成为白色,因此又称为“加色法三原色”。我们平常所说的7色或6色光谱也是通过三原色而得到的。,2.2.2 计算机显示器屏幕颜色,计算机显示器屏幕颜色属于光源色,是经由二进制数位位元(Bit)的计算和组合而来。在屏幕上图像的呈现有黑白和全彩两种形式,黑白图像是最简单的色彩结构,在屏幕上用位元来表示,虽说只有黑色和白色,但在计算机的屏幕上仍能透过疏密的光点矩阵排列,将黑与白组合成视觉上的灰色阶调。灰阶(Grayscale)的影
6、像共有256个阶调,看起来类似传统的黑白照片,除黑、白二色之外,还有254种不同深浅的灰色,计算机必须以8位元来显示这256种阶调。,全彩(Fullcolor)是指RGB三色光所能显示的所有颜色,每一色光以8位元表示,各有256种阶调,三色光交互增减,就能显示24(Bit)的1677万色,这个数值就是计算机屏幕所能表示的最高色彩。每一位元色包含的颜色数目如下所示。1位包含2种颜色。2位包含4种颜色。4位包含16种颜色。8位包含256种颜色。,16位包含65536种颜色。24位包含1677万种颜色。32位包含1677万种颜色和256级灰度值。36位包含687亿种颜色和4096级灰度值。显示器屏幕
7、中所显示的颜色都是通过红色(RED)、绿色(GREEN)、蓝色(BLUE)这三原色的混合来显示的,将显示器的这种颜色显示方式统称为RGB色系或颜色空间。,2.2.3 印刷色,印刷品上的颜色是通过油墨显现的,不同颜色的油墨混合产生不同的颜色效果。油墨本身并不发光,它是通过吸收(减去)一些色光,而把其他色光反射到人们的眼睛里产生颜色效果。洋红、青色、黄色又称为“减色法三原色”。印刷制版是通过4种颜色进行的,即洋红(Magenta)、青色(Cyan)、黄色(Yellow)和黑色(Black)。其中黑色并不是由100%的洋红、青色和黄色混合产生的,这3种颜色相互混合只能产生一种深褐色。,2.3 色彩三
8、属性,色彩具有3种属性,即色相、明度、彩度。三者之间既相互独立,又相互关联、相互制约,共同形成一种颜色或一组色彩关系。色彩的属性变化可以产生色彩调和感觉,也能产生不同的心理效应。1、色相 色相(Hue)是颜色的面貌,决定于反射光或透射光的波长。根据波长的不同,产生不同的色彩面貌,如红、蓝、黄、绿等。,2、明度 明度(Value)是指色彩的亮度,由于物体反射同一波长的光亮有所不同,使色彩的深浅(明暗)有了差别。3、彩度彩度(Chroma)是指色彩的鲜艳度或色彩呈现的完整程度,可以用数值来表示。在色彩中加白、加黑或加与色相明度相同的灰,都可使彩度降低。各种色彩不仅明度不同,彩度值也不相同,红或黄的
9、彩度最高,而蓝、青、绿的彩度较低。,2.4 计算机色彩模式,计算机色彩模式是由色彩的3个属性和其中可见光子集的描述共同组合而成的一种虚拟的三维空间。色彩的3个参数在对应的三维空间用色量的均匀变化互相交织在一起,也就构成了一个理想的色域空间,在色域空间中的任何一个点位置都表示某一种色彩。计算机色彩模式能够方便用户对色彩进行分类、命名、比较、测量和计算等。,自然界中的色彩千变万化,利用计算机准确地表示某一种颜色就要使用色彩模式,而作品设计的最终应用目的又有不同的色彩模式可供选择,最常用的色彩模式有HSB、RGB、CMYK以及CIE Lab色彩模式,在具体的计算机软件中也有一些称为色彩模式的选项,如
10、黑白位图、灰度、索引颜色等,其中RGB、CMYK是两种专门面向计算机数字艺术设计和出版印刷的色彩模式,认识一这些色彩模式会有助于用户在设计中准确把握色彩。,2.4.1 HSB模式,2.4.2 RGB模式,2.4.3 CMYK模式,2.4.4 Lab模式,2.4.5 其他色彩表述方式,2.4.6 色彩模式的转换,2.4.1 HSB模式,HSB是H(Hue,色相)、S(Saturation,饱和度)、B(Brightness,亮度)3个英文的缩写,也就是色彩三属性,HSB色彩模式是用色彩的三属性来描述颜色。,由于HSB模式能直接体现色彩之间的关系,所以非常适合于色彩设计,绝大部分的设计软件都提供了
11、这种色彩模式,如图所示Windows的系统调色板也是采用这种色彩模式。,上面这种调色板属于“基于明度的HSB色彩模式”,另外还有两种HSB色彩模式,分别是基于色相的HSB模式和HSB色轮,如图所示。,2.4.2 RGB模式,RGB色彩模式是用色光的三原色来描述物体色彩特征的,在计算机数字艺术的图像色彩处理中,RGB色彩模式是数码相机、扫描仪、投影仪、显示器等数字外接设备常用的色彩模式。RGB色彩模式就是红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)3种色光原色,RGB色彩模式的混色属于加法混色。每种原色的数值越高,色彩越明亮,R、G、B都为“0”时是黑色,数值都为“255”时是白色。,2.4.
12、3 CMYK模式,CMYK色彩模式和RGB色彩模式在性质上是不同的,RGB是加色混合的色彩模式,而CMYK是减色混合的色彩模式,CMYK色彩模式是在印刷行业中使用的一种数字输出色彩的色域空间,它是用数字信号引导油墨颜料在承印物上形成的以反射光为媒介的色彩。CMYK分别是青色(Cyan)、品红(Magenta)、黄色(Yellow)和黑色(blacK)4种油墨色,每一种颜色都用百分比来表示,而不是RGB那样的256级度。,2.4.4 Lab模式,Lab色彩模式并不为很多人所认识,Lab的色彩理论是建立在人对色彩感觉的基础上的,在一个物体中,红色和绿色两种原色不能同时并存,黄色和蓝色两种原色也不能
13、同时并存。Lab 中的数值描述正常视力的人能够看到的所有颜色,因为 Lab 描述颜色的显示方式,而不是设备(如显示器、桌面打印机或数码相机)生成颜色所需的特定色料的数量,所以 Lab 被视为与设备无关的颜色模式。色彩管理系统使用 Lab 作为色标,将颜色从一个色彩空间转换到另一个色彩空间。,2.4.4 Lab模式,Lab 从亮度或其明度成分(L)及以下两个色度成分的角度描述颜色:a 成分(绿色和红色)和 b 成分(蓝色和黄色)。在很多专业的设计软件中,都提供有Lab色彩模式。另外还有一种24位真彩色格式的图像是采用Lab模式的,这种24位真彩色和RGB的24位真彩色有很大的差别。在目前通用的点
14、阵图文件格式中,只有TIFF格式支持Lab 24位真彩。,2.4.5 其他色彩表述方式,除了以上4种色彩模式之外,在计算机软件中常用的还有其他几种色彩表述方式,分别介绍如下。1、灰度模式(Grayscale)灰度模式的数字图像是由黑、白以及各种不同深浅的256级灰度构成的,也就是类似与常见的黑白照片。可以将彩色照片转换成灰度模式,以便来表现和查看数字图像丰富的灰度层次,但转换后数字图像色彩消失,且不可再转换成原图那样具有丰富色彩的模样。但是一幅灰度数字图像在转变成RGB或CMYK模式后可以给图像增加色彩。,2、黑白位图模式(Bitmap)该模式的图像由黑白两色构成,类似于常见的黑白木刻版画,位
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