Basics of Color

Light and Spectra(光和光谱)

• 可见光(visible light)为 400mm~700mm 的电磁波(electromagnetic wave)
• 我们看到的光为各种不同波长所组合的

The Human Retina(人类视网膜)

• 人类的眼睛就像是相机
• 每个神经元为一个rod或是一个cone
• Rod对颜色不敏感

Cones and Perception

• cones有三种类型:
  1. 红色(R)
  2. 绿色(G)
  3. 蓝色(B)
• 在每种频率的光之下都会有不同的反应
• 大脑颜色信号来自三个cones，也就是说信号由三个数字组成
• 一个颜色为三种颜色的总和，所以颜色会形成一个三维的向量空间

CIE Chromaticity Diagram

• CIE (Commission Internationale de L'Eclairage, or International Commission on Illumination)
• 定义了三个标准原色(X,Y,Z)

Color Models in Images

一张彩色图片由(R,G,B)整数三元组的2维阵列

RGB Color Model for CRT Displays

• CRT 显示器具有三种的磷光体(phosphors)
• 当他被激发时会产生多种的波长

CMY Color Model

• Cyan, Magenta, and Yellow (CMY)维RGB的互补色
• CMY主要用於影印设备，纸张上的颜料会吸收某些颜色

Color Models in Video

YIQ and YUV是影片中常用的颜色模型

YUV Color Model

• 最初用於PAL模拟影像中，现在也适用於数字影像的CCIR 601标准
• Y(luminance)是CIE的Y原色
• U与V可以用来表示色差
  • U=B-Y
  • V=R-Y
• 如果黑白图像时U=V=0

YCbCr Color Model

• YCbCr 与 YUV密切相关
• 他就是一个缩放与位移的YUV
• 通常用於JPEG与MPEG

YIQ Color Model

• YIQ 用於NTSC彩色电视广播
• 向下兼容只使用Y的黑白电视
• I → orange-blue axis
• Q → purple-green axis
• 眼睛敏感程度
  • Y → I →Q

总结

• 彩色图像由三个数值所组成
• 最常见的两种成像颜色模型 → RGB,CMY
• 最常见的两种影像颜色模型 → YUV,YIQ
• RGB → 是一种加色模型，常用於发光设备
• CMY → 是一种减色模型，常用於影印设备
• YUV → 是使用人眼特性来确定讯息的优先等级
  • Y黑白(亮度)图像
  • V和U是色差(色度)图像
  • YIQ也是使用类似的想法