Lecture20_ 颜色与感知（Color and perception ）_GAMES101 课堂笔记
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今日学习内容：
第一部分：颜色的物理基础
不同颜色可以合成其他颜色。
一、光谱
不同的波长对应不同的折射率，给定义中光，一定有所对应的光谱。
光谱：光线能量在不同波长上的分布。
图形学中，可见光光谱：分布在400~700nm之间。
二、谱功率密度
通过SPD可以描述光在不同波长上的分布。
举例：
更多的能量集中在高频，spd可以描述光的分布。
不同的光有不同的SPD。
SPD线性性质：
可加性——两种光同时照亮 = 两种光之和。
Question： 什么是颜色？
Answer：颜色为人的感知，与物理无关。
二、颜色感知
类似人眼，视网膜感知。如下眼球的剖面图：
视网膜可理解为图像，进行感知；
视网膜的感光细胞，有许多棒状细胞，可用于感知光的强度（不感知颜色）；锥形细胞可用于感知颜色。
三类锥形细胞感知不同波长，锥形细胞内部分为三类：S、M、L对光不同波长的感知不一样。
曲线表示响应曲线：
不同的人，三种锥形细胞的分布、数量差异大。下图是12个人的三种锥形细胞的分布：
三、Tristimulus Theory of Color
Tristimulus Theory of Color（颜色的三色理论）。
知道响应曲线与SPD进行积分。
人们看到的是S、M、L三个数，才是真正感知到的颜色。
四、Metamerism(同色异谱)
概念解释： 不同的 color matching过程，不需要光谱相同，颜色相同即可。
相同的颜色可能光谱不一样，因为可能最后的积分不一样。
同色异谱影响：
举例：
五、Color Reproduction / Matching
Color Reproduction / Matching（色彩再现/匹配）。
（一）颜色混合
加色系统： 任何颜色混合后可以得到混合的颜色（因此255是白色，最脏，所有颜色的混合）。举例：
有时候很麻烦，左边无法进行加色，于是在右边进行减色也是同样的效果。给左边的颜色加上颜色 = 给右边的颜色减去一个颜色
发明了CIE RGB系统 用任何三种颜色混合成某一种颜色
做实验 – 如何通过不同的单色光，得到给定的某一种颜色。
给定实际的spd，进行积分，可以得到三个数。（类似响应曲线的过程）
（二）Color Space（颜色空间)
1、Standard Color Spaces RGB 颜色很多，但是形成的色域是有限的。
CIE XYZ 系统
2、CIE-XYZ
不是通过实验测出的颜色系统，是人造的颜色系统。eg. 红色有两个峰值，但没有负数。
在科学上比较常用，Y-表示颜色的亮度。
X.Y.Z归一化
进行归一化，以保证 x+y+z = 1，类似RGB。
与RGB的区别在于匹配函数。 为了显示为2D，进行归一化得到 x,y,z 。
3、色域
色域有中心为白色（因为是加色系统，所以白色最不纯。）。
色域总结：
4、 HSV颜色空间
HSV颜色空间（颜色拾取器，也可能被称为HSL）： 饱和度越饱和，越接近单一颜色。
色调——不同的颜色，饱和度——接近白色或纯色。
5、 CIELAB 空间
每根轴的两端互补。
原理：红色和绿色相差远。
互补色（Opponent Color Theory）
应用举例1：
看下面这张图10s左右，跳转到一张纯白页面，视觉感知会自动互补为五星红旗。
应用举例2：
Question：下面的图A和B的颜色是一样的吗？
Ans: 一样亮（蒙住其他部分，只剩下A、B即可看见）。
应用举例3：
减色系统： 应用更加广泛、eg.打印 CMYK ：
蓝绿色、品红色、黄色、黑色，进行混合可以得到各种颜色。为了节约成本，因为用黑色最多，不用混合即可得到。