计算机图形学入门XVII

Color and Perception

本节为拓展内容

一、Light Field/Lumigrapg

1. 光场：Light Field/Lumigrapg
2. The Plenoptic Function(全光函数)
3. Ray(光线)：

定义光线(起点，方向)
$$
P(\theta,\phi,V_X,V_Y,V_Z)
$$

• 3D position
• 2D direction

定义光线(两点)

• 2D position
• 2D direction
• non-dispersive medium(非色散介质)

4. 定义光场：在任意位置去往任意位置的光照强度(2D position and 2D direction 全光函数的一部分)

5. Light Field Camera(光场照相机)：可以先拍照后调节焦距等参数

6. 原理：每个像素(辐照度)存储为像素块(亮度)，将来自各个方向的光记录下来(相当于虚拟地移动摄像机的位置)
   

7. 缺点：分辨率低，成本高

二、Physical Basis of Color

1. 波长决定颜色，400nm~700nm为人类可见的范围

2. Spectral Power Distribution(SPD)：谱功率密度，不同的光对应不同的SPD

3. 颜色实际上是人的感知，而并不是物理上的定义：
   视网膜上有感光细胞，分为棒状细胞和锥形细胞

   • 棒状细胞(Rods)是微光条件下的主要受体(即暗光条件，只有灰度没有颜色)
   • 锥形细胞(Cones)(视锥)是典型水平光下的受体(提供颜色的感知)，其又可以分为三类(对应波长不同)
     • S-Cone
     • M-Cone
     • L-Cone
       三种细胞接受到不同频率组合起来人脑进行处理后就得到颜色

4. 颜色混合：不同颜色(RGB)乘以不同强度，加起来完成色彩混合
   给定一组主光，每个灯都有自己的光谱分布：
   $$
   S_R(\lambda),G_R(\lambda),B_R(\lambda)
   $$
   调整灯光的亮度，并将它们相加在一起
   $$
   R_{S_R}(\lambda)+G_{S_G}(\lambda)+B_{S_B}(\lambda)
   $$

5. Standard Color Space：Standardized RGB(sRGB)

   • 设定一个特定的监视器RGB标准
   • 其他彩色设备广泛采用这一标准来进行校准
   • 缺点是色域(gamut)有限

6. Hue-Saturation-Value(HSV Color Space)：颜色拾取器
   

   • Hue(色调)
   • Saturation(饱和度)
   • Value(Lightness亮度)

7. CMYK(检色系统)：印刷四色模式是彩色印刷时采用的一种套色模式，利用色料的三原色混色原理，加上黑色油墨，共计四种颜色混合叠加，形成所谓“全彩印刷”(考虑到成本问题，即使三种色彩能够混合出黑色，依然额外加上黑色颜料)

   • Cyan 青色
   • Magenta 品红色
   • Yellow 黄色
   • blacK 黑色

(下接 计算机图形学XVIII)