清华大学数据可视化教材vis-03-add_438903118VIP免费

补充材料色彩色彩•人眼对颜色的感知模型–色彩的物理学基础–色彩的视觉系统基础–色彩的神经感知基础人眼对颜色的感知模型物理光信号视觉系统处理神经感知人眼接收自然界中的光信号，视锥细胞对接收到的信号进行响应、编码然后传递给大脑神经。大脑神经会对这些信号进行进一步理解感知，形成最终我们看到的颜色。色彩的物理学基础•牛顿可见光的分解：Newton,1666色彩的物理学基础•光谱：色彩的物理学基础•典型颜色的光谱表示：红绿蓝青品红黄色彩的物理学基础•颜色的加性混合:色彩的物理学基础•颜色的加性混合：色彩的物理学基础•颜色的减性混合：色彩的物理学基础•颜色的减性混合：色彩的物理学基础•加性混合主要应用于主动发光的物体，如液晶显示器、电视机等。•减性混合主要应用于被动发光的物体，其颜色由物体表面的反射参数决定。光信号表面反射反射光色彩的物理学基础•打印机的CMYK颜色系统（减性混合）油墨本身并不能发光，打印出物体的颜色是通过反射光的形式表现出来的。色彩的视觉系统基础•人类每只眼球视网膜大约600万~700万的视锥细胞，多分布在黄斑处，周围逐渐减少，树突为锥体形，因此成为视锥细胞。其重要功能就是感知颜色。•视锥细胞响应函数：•视锥细胞响应：得到LMS三个分量色彩的视觉系统基础色彩的视觉系统基础•颜色分量编码：对LMS重新编码成三个分量色彩的视觉系统基础•人眼对输入光谱信号的完整处理流程示意。视觉系统最终传递给大脑神经系统的是这三个新的分量。色彩的神经感知基础•脑神经感知颜色的几个特性：–颜色恒定性–人脑对颜色的感知取决于该颜色与周围颜色的关系–人脑对亮度变化的感知要比色相变化的感知敏感色彩的神经感知基础•事实上视锥细胞只有在强光下才能正确工作，但我们感知到的颜色并不会随光照的不同产生剧烈变化。•颜色恒定性：–我们最终感知到的颜色是大脑对视觉系统传递过来的信号进行二次加工处理的结果。–人类的经验知识起到了非常重要的作用，这些经验知识会使得同一物体在不同关照环境下我们感知到的颜色尽量一致（我们会认为晚上看到的树叶和白天看到的树叶都是绿色的）。色彩的神经感知基础•给定下面一张照片，我们的大脑会根据经验自动对光源位置和物体的反射参数作出假设，我们之后对于颜色的感知也会受到这些经验假设的影响。色彩的神经感知基础•下图中的AB两个区域颜色实际是一样的，可是我们会觉得左图中B的颜色比A亮。为了使得颜色恒定，我们的大脑会增加暗处物体的亮度，所以圆柱体的影子欺骗了我们的经验系统。色彩的神经感知基础•人脑对颜色的感知取决于该颜色与周围颜色的关系（vonBezoldspreadingeffect）。色彩的神经感知基础色彩的神经感知基础色彩的神经感知基础•人脑对亮度变化要比色相变化的感知敏感。色相变化亮度变化色彩的神经感知基础色彩的神经感知基础•颜色空间色彩的神经感知基础•常用颜色空间RGB颜色空间可被显示器表达的颜色，感知上不均匀LAB颜色空间感知上均匀分布，L用来近似人类对亮度的感知，a,b用来近似“红/绿”和“黄/蓝”通道色彩的神经感知基础•常用颜色空间HSL颜色空间与人类认知最接近的颜色空间Munsell颜色空间，可以认为是感知均匀的HSL空间。表示的是物体表面颜色而不是发射光颜色。在计算机诞生前就以标准色卡的形式存在，是很多行业的工业标准。色彩的神经感知基础•不同颜色传递着不同的心理学情感。•小测试：色彩的神经感知基础•大量测试得到的结果：•颜色影响这人们对于面积的认知！色盲红色盲（Protanope）绿色盲（Deuteranope）蓝色盲（Tritanope）无L锥形细胞无M锥形细胞无S锥形细胞红/绿色盲蓝/黄色盲色盲正常红色盲绿色盲全色盲BasedonslidefromStone