颜色与感知

光场 - light field

  1. 全光函数(plenoptic function): 我们所能看到的所有东西
    1. P(x, y): x, y为极坐标,在某个点往一个方向看,看到的是一个黑白的画面
    2. P(x, y, lamuda): lamuda为波长,则看到的是一个彩色的画面
    3. P(x, y, lamuda, t): t为时间,则看到的是一个彩色电影
    4. P(x, y, lamuda, t, vx, vy, vz): vx, vy, vz为该点的位置,则看到的是一个全息世界,任何时刻,任何位置,任何方向所看到的景象
  2. 光线: 5个维度,起点(vx, vy, vz),方向(x, y)
  3. 光场: 在任何一个位置往任何一个方向的光的强度。立方体包围盒表面包含了内在物体所有的radiance信息。是一个四维的函数,可以从任意方向看到一个观测的结果
  4. 为什么光场是一个四维函数: 物体的表面是可以按纹理二维展开的,起点坐标可以用纹理二维坐标表示,且方向也可以用立体角和方位角表示,所以一共四维
  5. 从任意一个位置,看向物体,可以根据光场函数查询,得到观测结果
  6. 不需要知道立方体内部物体结构如何,只要知道光场,就能在任一点(包围盒外面)得到观测结果
  7. 光场四维函数可以进一步优化,方向可以用立体角和方位角表示,也可以用两点连线表示,即起点坐标的二维纹理坐标与另一个平行平面上的一个点坐标,s,t,u,v

光场照相机

  1. 支持后期聚焦
  2. 把原本的每一个像素点换成微透镜,记录下来自各个方向的radiance
  3. 如何还原成普通照片: 每个微透镜总是选择同一个方向的光线
  4. 有了光场之后,可以虚拟移动摄像机的位置
  5. 通常有分辨率不足的问题,对胶片分辨率要求高,成本高

颜色

  1. 光谱: 不同波长对应不同折射率
  2. 谱功率密度SPD: 光线在不同波长强度的多少
    1. 线性性质: 不同颜色光叠加,spd也是相应的叠加
  3. 颜色是人的感知,并不是光的物理性质
  4. 人眼结构: 视网膜上分布两种细胞,不同的人各种细胞分布不一样
    1. 棒状细胞: 感知光强度
    2. 锥形细胞: 感知颜色
      1. S: 感知高频率波长
      2. M: 感知中间频率波长
      3. L: 感知低频率波长
  5. 给定一个spd,人眼看到的是3个数S,M,L,这三个数经过大脑之后形成了人感知的颜色
  6. 同色异谱: 给定2个不同的spd,最终得到的SML三个数相同

颜色混合

  1. 给定三种原色: R, G, B
  2. 给定不同强度: SR, SG, SB
  3. 最终颜色为: SR * R, SG * G, SB * B
  4. 给定一种颜色,有可能混合RGB也无法达到与其相同的,则可以通过给这个颜色,增加某个颜色值,相当于混合颜色减去某个值,也就意味着RGB的强度可能为负的
  5. CIE RGB: 给定三个单波长的颜色,用这三种颜色混合得到任意波长颜色

颜色空间

  1. sRGB: 广泛应用于各种成像设备,但色域有限
  2. CIE xyz: 人造了颜色匹配曲线,Y表示颜色亮度
  3. 由于xyz是三维的,在2维平面不好绘制,所以将xyz归一化,则x,y确定之后,c也是确定的,这样绘制出的图叫色域
  4. 色域: 一个颜色空间所有可能表示的颜色
  5. 色域的中心一般是白色,也是最不纯的颜色,纯色都分布在边缘
  6. hsv:也叫hsl,适合艺术家去调色,h表示色调,s表示饱和度,l表示亮度,也是常用的颜色拾取器
  7. CIELAB空间: 三个轴,L表示亮度,a表示红-绿,b表示蓝-黄,三个轴的两端均为互补色,根据人脑感知的,通过人眼的视觉暂留可以验证互补色
  8. CMYK: 减色系统,混合的颜色越多越黑,Cyan, Magenta, Yellow, Key,既然有了CMY,而且混合之后可以得到K,为什么需要K?考虑到印刷成本问题

HDR

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