色彩混合原理加色法与减色法.docx

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色彩混合原理加色法与减色法

色彩混合原理

颜色模型

颜色模型简介

RGB颜色模型

RGB颜色模型是最佳的色彩模式，可以提供全屏幕的24bit的颜色范围，即真彩色显示。

但是,如果将RGB模式用于打印就不是最佳的了，会损失一部分亮度,比较鲜艳的色彩肯定会失真的。

CMYK颜色模型

CMYK（cyan,magenta，yellow）颜色空间应用于印刷工业，印刷业通过青（C）、品（M）、黄（Y）三原色油墨的不同网点面积率的叠印来表现丰富多彩的颜色和阶调，这便是三原色的CMY颜色空间。

实际印刷中，一般采用青（C）、品（M）、黄（Y）、黑（BK）四色印刷，在印刷的中间调至暗调增加黑版。

当红绿蓝三原色被混合时,会产生白色,但是当混合蓝绿色、紫红色和黄色三原色时会产生黑色.既然实际用的墨水并不会产生纯正的颜色,黑色是包括在分开的颜色,而这模型称之为CMYK。

CMYK颜色空间是和设备或者是印刷过程相关的，则工艺方法、油墨的特性、纸张的特性等，不同的条件有不同的印刷结果.所以CMYK颜色空间称为与设备有关的表色空间。

而且，CMYK具有多值性，也就是说对同一种具有相同绝对色度的颜色，在相同的印刷过程前提下，可以用分种CMYK数字组合来表示和印刷出来。

这种特性给颜色管理带来了很多麻烦，同样也给控制带来了很多的灵活性。

在印刷过程中,必然要经过一个分色的过程,所谓分色就是将计算机中使用的RGB颜色转换成印刷使用的CMYK颜色。

在转换过程中存在着两个复杂的问题，其一是这两个颜色空间在表现颜色的范围上不完全一样，RGB的色域较大而CMYK则较小，因此就要进行色域压缩；其二是这两个颜色都是和具体的设备相关的,颜色本身没有绝对性。

因此就需要通过一个与设备无关的颜色空间来进行转换，即可以通过以上介绍的XYZ或LAB色空间来进行转换。

Lab颜色模型

Lab颜色模型是有国际照明委员会（CIE）于1976年公布的一种颜色模型，Lab颜色模型弥补了RGB和CMYK两种色彩模式的不足。

Lab颜色模型由三个要素组成，一个要素是亮度（L），a和b是两个颜色通道。

a包括的颜色是从深绿色（低亮度值）到灰色（中亮度值）再到亮粉红色（高亮度值）；b是从亮蓝色（底亮度值）到灰色（中亮度值）再到黄色（高亮度值）。

因此，这种颜色混合后将产生具有明亮效果的色彩。

HSI颜色模型

　　HSI〔Hue—Saturation-Intensity（Lightness）,HSI或HSL〕颜色模型用H、S、I三参数描述颜色特性，其中H定义颜色的波长，称为色调；S表示颜色的深浅程度，称为饱和度；I表示强度或亮度

HSV颜色模型

HSV（hue，saturation,value颜色模型所代表的颜色域是CIE色度图的一个子集，这个模型中饱和度为百分之百的颜色，其纯度一般小于百分之百。

画家用改变色浓和色深的方法从某种纯色获得不同色调的颜色，在一种纯色中加入白色以改变色浓，加入黑色以改变色深,同时加入不同比例的白色,黑色即可获得各种不同的色调。

HSL颜色模型HSL（hue,saturation,lightness）颜色空间，这个颜色空间都是用户台式机图形程序的颜色表示。

HSB颜色模型

HSB（hue,saturation，brightness）颜色空间，这个颜色空间都是用户台式机图形程序的颜色表示.

Ycc颜色模型柯达发明的颜色空间，由于PhotoCd在存储图像的时候要经过一种模式压缩，所以PhotoCd采用了Ycc颜色空间，Ycc空间将亮度作由它的主要组件，具有两个单独的颜色通道,采用Ycc颜色空间来保存图像,可以节约存储空间.

XYZ颜色模型国际照明委员会（CIE）在进行了大量正常人视觉测量和统计，1931年建立了"标准色度观察者”，从而奠定了现代CIE标准色度学的定量基础。

由于"标准色度观察者”用来标定光谱色时出现负刺激值，计算不便，也不易理解，因此1931年CIE在RGB系统基础上，改用三个假想的原色X、Y、Z建立了一个新的色度系统.将它匹配等能光谱的三刺激值,定名为"CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值",简称为"CIE1931标准色度观察者".这一系统叫做"CIE1931标准色度系统”或称为”2°视场XYZ色度系统".CIEXYZ颜色空间稍加变换就可得到Yxy色彩空间，其中Y取三刺激值中Y的值，表示亮度,x、y反映颜色的色度特性。

定义如下：

在色彩管理中，选择与设备无关的颜色空间是十分重要的,与设备无关的颜色空间由国际照明委员会（CIE）制定，包括CIEXYZ和CIELAB两个标准。

它们包含了人眼所能辨别的全部颜色。

而且,CIEYxy测色制的建立给定量的确定颜色创造了条件。

但是，在这一空间中，两种不同颜色之间的距离值并不能正确地反映人们色彩感觉差别的大小,也就是说在CIEYxy色厦图中，在不同的位置不同方向上颜色的宽容量是不同的，这就是Yxy颜色空间的不均匀性。

这一缺陷的存在，使得在Yxy及XYZ空间不能直观地评价颜色。

YUV颜色模型在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD（点耦合器件）摄像机,它把摄得的彩色图像信号，经分色、分别放大校正得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R－Y、B－Y，最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。

这就是我们常用的YUV色彩空间。

采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的.如果只有Y信号分量而没有U、V分量,那么这样表示的图就是黑白灰度图.彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接收彩色信号。

根据美国国家电视制式委员会，NTSC制式的标准，当白光的亮度用Y来表示时,它和红、绿、蓝三色光的关系可用如下式的方程描述：

Y=0.3R+0.59G+0。

11B这就是常用的亮度公式。

色差U、V是由B－Y、R－Y按不同比例压缩而成的。

如果要由YUV空间转化成RGB空间，只要进行相反的逆运算即可。

与YUV色彩空间类似的还有Lab色彩空间，它也是用亮度和色差来描述色彩分量,其中L为亮度、a和b分别为各色差分量。

尽管颜色模型有许多许多种类，但我们只讨论常用的三种颜色模型:

RGB颜色模型、CMYK颜色模型和Lab色彩模型。

为了能较好的理解各类颜色模型。

下面我们将对相关的一些基本概念作一下讨论.

什么是颜色的本质？

要回答颜色的本质是什么，我们们首先要弄清什么是光的本质。

我们不想来详细讨论物理学中光的波粒二象性，只想简单地讨论一下与颜色有关的内容。

光的本质是电磁波.电磁波由于波长的不同可分为通讯波、红外线、可见光、紫外线、X线、r线和宇宙线等。

其中波长为380—780nm的电磁波为可见光。

可见光透过三棱镜可以呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的光谱.

红色光波最长，640—780nm；紫色光波最短，380—430nm在真空中:

红光：

770～640nm

橙黄光：

640~580nm

绿光:

580～495nm

蓝靛光：

495~440nm

紫光:

440～400nm

波长是连续变化的，你可以找个光谱来看看波长为380-780nm的电磁波为可见光。

可见光透过三棱镜可以呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的光谱。

首先,我们之所以能看到各种物体，是因为光的反射。

光射到物体上然后发出反射光，反射光再射到人的眼睛里,人就看到物体了。

在一般情况下，入射光都是由光源发出的包含各种颜色的自然光，当这些光射到不同的物体上，物体对光的吸收和反射情况并不都相同,于是出现了颜色的差异。

我们看到物体呈现白色,是因为物体将射到它上面的所有光都反射了，这些光叠加在一起是白色的，又射到我们眼睛里，所以我们说，这个物体是白色的.而看到物体呈现黑色也是一样的道理，只是黑色正好相反,物体将射到它上的所有光都吸收了，我们看不到从它上发出的任何反射光,所以认为它是黑色。

举个例子说吧：

一个红色的西红柿，如果放在蓝光下，会是什么颜色呢?

也许有的人会认为是红光和蓝光叠加在一起成的颜色,其实并不是，西红柿这时会呈现黑色.我们平时看到它是红色，是因为它只反射红光，而其他光则都被吸收了（包括蓝光），那么放在蓝光下，西红柿将会把蓝光吸收，就不再反射出任何光了,所以呈现黑色。

其他的，物体呈现的各种颜色都是这样的道理。

至于颜色的本质是什么，既然光的本质是电磁波，那么颜色的本质则是:

该种（类）颜色特定波长的电磁波。

2．色彩的属性（明度、色相、纯度），

明度:

谈到明度，宜从无彩色人手,因为无彩色只有一维，好辩的多。

最亮是白,最暗是黑。

以及黑白之间不同程度的灰，都具有明暗强度的表现。

若按一定的间隔划分，就构成明暗尺度。

有彩色即靠自身所具有的明度值，也靠加减灰、白调来调节明暗。

色相：

有彩色就是包含了彩调,即红、黄、蓝等几个色族，这些色族便叫色相。

最初的基本色相为：

红、橙、黄、绿、蓝、紫。

在各色中间加插一两个中间色,其头尾色相，按光谱顺序为:

红、橙红、黄橙、黄、黄绿、绿、绿蓝、蓝绿、蓝、蓝紫、紫、红紫—-十二基本色相.

纯度（彩度）：

也叫饱和度，指色彩的鲜艳程度.原色最纯，颜色的混合越多则纯度逐渐减低.如某一鲜亮的颜色,加入了白色或者黑色，使得它的纯度低，颜色趋于柔和、沉稳.

常用颜色模型

1．加色法三原色

加色法又称为RGB颜色模型。

为了能较直观地说明加色法与减色法的区别及其颜色的合成原理，我们需要使用一些专业色盘作为互助工具。

我们可将上图理解为由三束光红（R）、绿（G）、蓝（B）分别射在银幕上，当我们将这三束不同颜色的光束慢慢移动，使其如下图所示重叠。

结果我们发现有下列组合现象产生:

蓝（B）+绿（G）=青（C）

绿（G）+红（R）=黄（Y）

红（R）+蓝（B）+品（M）（又称：

洋红）

蓝（B）+绿（G）+红（R）=白色

加色法就是把不同色彩的光混合投射在一起，生成新的色光，这种配色的过程（或方式），所以也称色光混合。

也可理解为：

两种色光叠加,亮度增加者为加色法。

加色法三原色（光的三原色）R,G,B，红（red）,绿（green），蓝（blue）,它们是计算机显示器及其他数字设备显示颜色的基础。

2．减色法

减色法又称为CMYK颜色模型,减色法混合就是把不同色彩的色料（颜料）混合在一起，生成新的颜色，所以也称色料混合。

减色法三原色（颜料三原色）C,M,Y，青（cyan）,品红（magenta）,黄（yellow），它们是打印机等硬拷贝设备使用的标准色彩，分别与R,G三基色互为补色.

为了能较直观地说明减色法的合成原理，我们也需要使用一些专业色盘作为互助工具。

我们可将上图理解为由三张颜色的透透明明玻璃片：

光红（R）、绿（G）、蓝（B），分别放在观光灯上。

当我们将这三张颜色的透透明明玻璃片慢慢移动，使其如下图所示重叠.结果我们发现有下列组合现象产生：

蓝（B）+青（C）=绿（G）

青（C）+品（M）=蓝（B）

品（M）+蓝（B）=红（R）

蓝（B）+青（C）+品（M）=黑色

所以减色法也称色彩重叠。

也可理解为:

凡两种颜料叠加，色光减少者为减色法。

有些人进一步将其理解为：

使用染料者为减色法，使用色光者为减色法。

甚至有人更将其简化为使用黄品青色系的为减色法，使用红绿蓝色系的为加色法。

因此印照片，四色彩色印刷、喷墨打印机都是减色法色系;而彩色电视、电脑显示器则为加色法色系。

上述一此判别方法，在直观上能帮助大家较好的去理解。

但是随着新知识的发展，人们对上述概念有了进一步的理解和定义，由于该概念的理解和定义与我们的实际工作联系不大,我们就不对其作深入的探讨了。

三补色的概念

在讨论了上述二种色彩模型后，我们在这里要根据上面的加色法及减色法色盘，来讨论一下颜色的互为补色的概念。

根据加色法的色盘可得：

蓝（B）+绿（G）=青（C）①

绿（G）+红（R）=黄（Y）②

红（R）+蓝（B）=品（M）（又称：

洋红）③

蓝（B）+绿（G）+红（R）=白色④

由④得：

白色=蓝（B）+绿（G）+红（R）

将①代入得：

白色=青（C）+红（R）⑤

将②代入得：

白色=黄（Y）+蓝（B）⑥

将③代入得：

白色=品（M）+绿（G）⑦

从公式⑤⑥⑦我们可以推论出：

白色光是由青（C）+红（R）二种光线而组成，或由黄（Y）+蓝（B）二种光线而组成，或由品（M）+绿（G）二种光线而组成。

那么我们把能组成部分白光的这二种颜色称为补色关系.

即:

红（R）的补色为青（C）

绿（G）的补色为品（M）

蓝（B）的补色为黄（Y）

既然我们已将红（R）、绿（G）、蓝（B）定义为三原色，那么我们就能将青（C）、品（M）、黄（Y）定义为三补色.

3．Lab色彩模型

　Lab色彩模型是由照度（L）和有关色彩的a，b三个要素组成。

L表示照度（Luminosity），相当于亮度，a表示从品红色至绿色的范围（品红与绿互为补色关系），b表示从蓝色至黄色的范围（蓝与黄互为补色关系）。

L的值域由0到100，L=50时，就相当于50％的黑;a和b的值域都是由+120至-120，其中+120a就是红色，渐渐过渡到-120a的时候就变成绿色；同样原理,+120b是黄色，-120b是蓝色。

所有的颜色就以这三个值交互变化所组成.例如，一块色彩的Lab值是L=100，a=30，b=0，这块色彩就是粉红色。

Lab色彩模型除了上述不依赖于设备的优点外，还具有它自身的优势:

色域宽阔。

它不仅包含了RGB,CMY的所有色域，还能表现它们不能表现的色彩。

人的肉眼能感知的色彩，都能通过Lab模型表现出来.另外，Lab色彩模型的绝妙之处还在于它弥补了RGB色彩模型色彩分布不均的不足，因为RGB模型在蓝色到绿色之间的过渡色彩过多，而在绿色到红色之间又缺少黄色和其他色彩。

如果我们想在数字图形的处理中保留尽量宽阔的色域和丰富和色彩，最好选择Lab色彩模型进行工作,图像处理完成后，再根据输出的需要转换成RGB（显示用）或CMYK（打印及印刷用）色彩模型，在Lab色彩模型下工作，速度与RGB差不多快，但比CMYK要快很多。

这样做的最大好处是它能够在最终的设计成果中，获得比任何色彩模型都更加优质的色彩.

　　CIEL*a*b*颜色模型（Lab）基于人对颜色的感觉。

它是由专门制定各方面光线标准的组织CommissionInternationaled’Eclairage（CIE）创建的数种颜色模型之一。

Lab中的数值描述正常视力的人能够看到的所有颜色。

因为Lab描述的是颜色的显示方式,而不是设备（如显示器、桌面打印机或数码相机）生成颜色所需的特定色料的数量，所以Lab被视为与设备无关的颜色模型。

色彩管理系统使用Lab作为色标，将颜色从一个色彩空间转换到另一个色彩空间.

　　从Lab模式的概念中知道，a：

深绿——-50%灰（中性灰）--亮粉红色。

在这个通道的灰度图中，暗表示绿色：

小于128灰即50％灰为绿色,灰度值越接近50％灰，绿色的饱和度越小，越远灰度值越小于50%灰，绿色的饱和度越高，亮表示亮粉红色>大于128度（或者是50%灰（中性灰））亮部显示图片的红色部分，越亮,饱和度越高，反之，接近中性灰（较暗的亮区）数值越接近128度灰，饱和度越小。

b通道显示的是从亮蓝---50%灰（中性灰）--—黄色，通道灰度图的亮区是黄色区域，亮度越高,饱和度越高，越接近50%中性灰，饱和度越低,通道灰度图暗部为蓝色区域，显示区域越暗，饱和度越高，越接近50％中性灰，蓝色饱和度越低。

这里给出一个提示，利用变暗模式组和变亮模式组可以用计算或者应用图象来混合通道　替换通道数值可以来调色,调色的方式有很多，根据每个人的喜欢，各有不同，当然你也可以用叠加模式来改变数值，看出现什么样的效果。

总是会发现一些东西的.

2011年8月26日

老王