读数据可视化06颜色

1. 颜色1.1. 在信息可视化与视觉设计中颜色是最重要的元素之一1.2. 包含相当丰富的信息非常适合用于对信息编码1.2.1. 数据信息到颜色的映射1.3. 数据信息到颜色的映射1.3.1. 由可见光电磁能经过周围环境的相互作用后到达人眼并经过一系列的物理和化学变化转化为人脑所能处理的电脉冲结果最终形成对颜色的感知1.4. 颜色感知的形成是一个复杂的物理和心理相互作用的过程1.4.1. 人类对颜色的感知不仅由光的物理性质决定也受到心理等因素的影响2. 颜色刺激理论2.1. 可见光2.1.1. 指能被人眼捕获并在人脑中形成颜色感知的*电磁波2.1.1.1. 其在整个电磁波波谱上只占很小的一部分2.1.2. 光的实质是一种电磁波*本身是不带颜色的2.2. 太阳光色散实验2.2.1. 英国科学家艾萨克·牛顿爵士于1665年完成2.2.2. 使得人们第一次接触到光的客观的*可定量的特征2.3. 人眼2.3.1. 人类对于环境中大部分信息的获取通道2.3.2. 成年人的眼睛是一个直径约为23mm的近似*球状体2.3.3. 人眼由六块运动控制肌肉固定2.3.3.1. 肌肉控制人眼方向以便观察环境中的物体2.3.3.2. 保证眼球在人体头部运动时的稳定性2.4. 视网膜2.4.1. 光感受细胞主要分为两种—杆状细胞和*锥状细胞2.4.2. 杆状细胞2.4.2.1. 是视网膜上受光刺激最敏感的感受细胞2.4.2.2. 比锥状细胞对光的刺激要敏感10倍以上2.4.2.3. 通常具有很强的暗视觉Scotopic Vision​2.4.2.4. 被认为是无法感知颜色信息的 2.4.2.4.1. 其视觉一般是灰度视觉2.4.2.5. 所能感应的可见光范围为*400700nm2.4.3. 锥状细胞2.4.3.1. 仅对明亮光线产生刺激反应从而形成了*明视觉Photopic Vision2.4.3.2. L锥状细胞2.4.3.3. M锥状细胞2.4.3.4. 锥状细胞2.4.3.5. 对应的最敏感的波长区域 2.4.3.5.1. 564580nm 2.4.3.5.2. 534545nm 2.4.3.5.3. 420440nm2.4.4. 包含的两种细胞数量有限2.4.4.1. 在给定的时间内人眼所能接受的视觉信息量也是有限的2.5. 颜色2.5.1. 颜色只是人的视觉系统对所接收到的光信号的一种*主观的视觉感知2.5.2. 物体所呈现的颜色由物体的材料属性、光源中各种波长分布和人的*心理认知所决定2.5.2.1. 存在个体差异2.5.3. 颜色既是一种心理生理现象也是一种*心理物理现象2.6. 三色视觉理论2.6.1. 认为人眼的三种锥状细胞L锥状细胞、M锥状细胞和S锥状细胞分别优先获得相应敏感波长区域光信号的刺激最终合成形成颜色感知Relationship:2.7. 补色过程理论2.7.1. 认为人的视觉系统通过一种对立比较的方式获得对颜色的感知2.7.2. 红色对应绿色2.7.3. 蓝色对应黄色2.7.4. 黑色对应白色2.8. 分别阐述了人眼形成颜色感知的过程2.9. 颜色视觉障碍2.9.1. 指在正常光照条件下人眼无法辨认不同的颜色或者对于颜色辨认存在不同程度的障碍2.9.1.1. 人数约占世界人口的*8%2.9.2. 非正常三色视觉2.9.2.1. 色弱2.9.2.2. 是颜色视觉障碍中最为常见的2.9.2.3. 约占人口总数的6%2.9.2.4. 主要表现为对颜色的辨认准确性下降和对不同颜色的分辨能力下降2.9.3. 二色视觉2.9.3.1. 色盲2.9.3.2. 其中色盲人数所占比例超过2%2.9.3.3. 蓝色盲出现概率相当小有时也被称为第三色盲2.9.4. 单色视觉2.9.4.1. 全色盲 2.9.4.1.1. 非常少见2.9.4.2. 是颜色视觉障碍中最严重的一种情形2.9.4.3. 人眼已经几乎无法辨认颜色3. 色彩空间3.1. 是描述使用一组值通常使用3个或4个值表示颜色的方法的抽象数学模型3.2. 大部分色彩空间所能表达的颜色数量通常都无法完整枚举人眼所能分辨的颜色数量3.3. 不同色彩空间之间通常存在有损或无损的数学转换关系3.4. 常用的色彩空间3.4.1. CIEXYZ色彩空间3.4.2. CIELab*色彩空间3.4.3. CIE 1931 XYZ色彩空间是采用抽象数学模型定义的通过实验获得的色彩空间3.4.4. RGB色彩空间3.4.4.1. RGB色彩模型采用笛卡尔坐标系定义颜色三个轴分别对应红色R​、绿色G和蓝色B三个分量3.4.4.2. 是迄今为止使用最广泛的色彩空间3.4.4.3. 几乎所有的电子显示设备包括计算机显示器、移动设备显示组件等都使用RGB色彩空间3.4.4.4. RGB色彩空间是设备相关的色彩空间即同一组R、G、B分量的值在不同设备上所展现的颜色不一定相同3.4.4.5. RGB色彩模型是一种加法原色模型 3.4.4.5.1. 颜色可以通过在黑色背景上混合不同强度的红色、绿色、蓝色获得3.4.4.6. 主流的电子显示设备LCDLiquid Crystal Display或OLEDOrganic Light-Emitting Diode中像素由三个红、绿、蓝的子像素组成通过电路控制子像素的亮度实现颜色的显示3.4.4.7. 鉴于传统RGB技术呈现纯白色时不够光亮及较为耗电不少公司纷纷研发出没有颜色过滤物料的子像素形成纯白色并把有关技术称为RGBW如三星的PenTile和索尼的WhiteMagic3.4.5. CMYK色彩空间3.4.5.1. 打印机则使用CMYK色彩空间3.4.5.2. 通常用于印刷行业中在硬拷贝、照相、彩色喷墨打印等系统中具有广泛的应用3.4.5.3. CMYK四个字母分别表示*青色Cyan*​、*品红色Magenta*​、*黄色Yellow和黑色Black​3.4.5.4. 在实际的印刷环境中理论上C、M、Y三种颜色的合成可以得到黑色3.4.5.5. 通常由于油墨中含有杂质或其他因素得到的黑色往往呈现出深褐色或深灰色的现象3.4.5.6. CMYK色彩模型是一种减法原色模型 3.4.5.6.1. 在白色背景上套印不同数量的三种油墨通过吸收光源中相应波长的方法得到反射颜色3.4.5.7. 根据不同的油墨、介质和印刷特性存在多种CMYK色彩空间3.4.5.8. 由于印刷和计算机屏幕显示使用的是不同的色彩模型计算机一般使用RGB色彩空间所以在计算机屏幕上看到的影像色调和印刷出来的有一些*差别3.4.5.9. 如果可视化的结果需要被打印到纸质媒介上则必须考虑颜色在不同色彩空间之间转换所带来的色彩畸变从而尽量避免这种现象3.4.6. HSV/HSL色彩空间3.4.6.1. Alvy Ray Smith于1978年开发了HSV色彩空间3.4.6.2. 同时Joblove和Greenberg共同开发了HSL色彩空间3.4.6.3. HSV/HSL色彩空间是两个不同的色彩空间3.4.6.4. 在HSV色彩空间中H指色相Hue,S指饱和度Saturation,V指明度Value​3.4.7. 绝对色彩空间3.4.7.1. 指不依赖于外部因素就可以准确地表示颜色的色彩空间3.4.7.2. 被广泛采纳的绝对RGB色彩空间有sRGB色彩空间、Adobe RGB色彩空间等3.4.8. 相对色彩空间无法通过一组值准确地表示颜色即相同的值未必能使人得到相同的色彩感知