色彩的基础知识——适用于camera tuning

#灵感#AWB CC是图像调优中的一个重要色彩部分，了解一些色彩知识。

1、光谱的颜色-------滤光片、颜色风格

2、人眼的明暗视觉-----------侧向光学，对比度、色噪

3、视觉残留-------帧率

4、颜色的明度、色调、饱和度

5、三基色 RGB---------调CCM

6、RGB 系数、色度图

7、同色温、不同颜色

1、光谱的颜色-------滤光片、颜色风格

可见光谱的波长范围在390~760nm之间，随着波长的变化人眼主观感随之变化，表现为两个重要特性:

a、不同波长的光具有不同的光颜色。如果光的波长从760nm从减变化到390nm，光的颜色排序为红、橙、黄、绿、青、蓝、比760nm更长的电磁辐射是红外线，比390nm更短的电磁是紫外线。

滤红外的IR-CUT，截止的波长是650nm，可透过可见光。

850nm红外窄带滤光片，截止可见光，透过850nm的红外光。

b、辐射功率相同但波长不同的光给人眼的亮度不相同。实验表明:波长等于555nm的黄绿光光的光谱光效率最高，人眼对其它波长光的亮度感觉灵敏度均小于黄绿光(555nm)，故其它波长光的光谱光效函数V(A)与黄绿光相比都小于1，--------不同的颜色感觉亮度不一样。如果要提升颜色的鲜艳和亮度，可能需要改变部分颜色饱和度，比如提升黄绿色。

下图的色彩亮度同样是128，人视觉的明亮程度：绿色 > 青色。

2、人眼的明暗视觉-----------侧向光学，对比度、色噪

明视觉过程主要是由锥状细胞完成的，它既产生明感觉，又产生彩色感觉。

在弱光条件下，人眼的视觉过程主要由杆状细胞完成，而杆状细胞对各种不同波长光的敏感程度将不同于明视觉视敏函数曲线，表现为对波长短的光敏度感有所增大。即曲线向左移，这条曲线称暗视觉敏函数曲线。在弱光条件下，杆状细胞只有明暗感觉，而没有彩色感觉。-------------暗环境可以减弱饱和度，以减少色噪，且适应人眼的视觉习惯，

暗处感知：

当人眼适应了某一环境亮度时，所能感觉范围将变小。例如，在白天环境亮度10，000特时，人眼大约能分辨的亮度范围为200~20，000尼特，低于200尼特的亮度同感觉为黑色。而夜间环境为30尼特时，可分辨的亮度范围为1~200尼特，这时100尼特的亮度就引起相当亮的感觉。只有低于1尼特的亮度才引黑色感觉。

结论：根据人眼对实际亮度明暗感觉的相对性，察觉实际亮度变化能力有限性，在“电视系统”中，不必传送原景物的实际亮度，只需保持原景物点的相对亮度不变。通常只要保证景物最大亮度Bmax和最小亮度Bmin的比值C不变;C=Bmin/Bmax称为对比度。另外对于人眼不能察觉的亮度变化，不必精确地重现，只要保证重视图像和原景物有相同的亮度级数。简言之，只要重视图象与原景物对人眼具有相同的对比度和相同的亮度级数，就能给人以真实的感觉。

----------------------亮环境对比度高一点，暗环境对比度要小一点，暗环境提亮AE ---------------------。

暗适应:人眼从光亮中进入暗室时，在最初瞬间什么都看不到，逐渐适应黑暗后才能区分出周围物体的轮廓。明适应:从黑暗处走到强光下，开始觉得炫目，睁不开眼睛，大约1分钟后才能看清楚周围物体。--------------camera 的暗适应和明适应，过程与之类似。

3、视觉残留-------帧率

人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉残留”。是人眼具有的一种性质。视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电流，传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成是需要一定时间的，这就形成了视觉暂停的机理。
对于断续的光束，当频率增加到一定程度，人眼就不感到闪烁，这个频率叫做临界闪烁频率。
临界闪烁频率和光源频率有关，电影放映如果24/s就会出现闪烁，但频率增加一倍则不会感到闪烁。------------------camera 帧率选择30fps，也没有明显闪烁。

4、颜色的明度、色调、饱和度

明度（亮度）：表示彩色被人眼所能感觉到的明暗程度。显然如果彩色光的强度降到使人看不到了，在明度标尺上它应与黑色对应，同样，如果其强度变得很大，那么明度等级应与白色对应.

下图左，亮度高，颜色接近白色。图右亮度低，颜色接近黑色。图中的亮度合适，色彩合适。

色调：反映颜色的种类，是决定颜色的基本特性。

饱和度： 指颜色的纯度即掺入白光的程度，或者说是指颜色的深浅程度。饱和度越深颜色越鲜明或说越纯。例如，当红色加进白光之后冲淡为粉红色，其基本色调还是红色，但饱和度降低。饱和度和亮度有关，变得更亮了，但是它的饱和度却降低了。
注意:只掺入白光时，仅引起饱和度的变化。通常把色调和饱和度通称为色度。

5、三基色 RGB---------调CCM

自然界中人眼所能观察到的绝大多数颜色，都可以由3种相互独立的基本颜色按一定的比例混合得到。(1) 所谓“相互独立”的三基色，是指3中基色中的任意一种颜色都不能由其他两种颜色混合产生。(2) 3种基色的选择，在原则上是独立的，但红 (R)、绿(G)、蓝(B)3种颜色按不同例合混合，将比用其它3种颜色混合所获得的颜色更为广泛。-------------- RGB 最优。(3)3种基色之间混合的比例，直接决定混合色的色调和色饱和度，混合比例相同时，混合色中的 R G B 色调是相同的。
(4) 混合色的亮度等于参加混色的各个基色分量的亮度之和。

补色：两者相加 = 白。

CCM调试举例：

增加rg, 减小rb, 会使得蓝偏紫，绿偏青。

6、RGB 系数、色度图

根据三色说，选好了三基色R、G、B就可配出各种颜色F=R(R) +G(G) +B (B)式中，F表示有确定亮度和色度的待配颜色，（R)、(G)、(B) 分别代表红绿三基色单位量。三基色的单位量是根据CIE于1931年规定的CIE-RGB系统确定的:选用700nm、5641nm和4358nm的光，同时规定用等量的(R)(G)(B)能配出等能白光。等能白光定义为:当可见光谱范围内的所有波长的光都具有相等辐射功率的时候所形成的白光。