几种颜色系统

颜色体系是指表示任何一种颜色的坐标系。假如我们用三原色(0,0,R), (0,G,0), (B,0,0)匹配任何一种色光,那么用RGB坐标系表示任何一种颜色的系统就叫RGB系统。

5 CIE 标准观察者三原色匹配函数(三种单色光:435.8nm, 546.1nm, 700nm)

注意:图5中在435.8nm, 546.1nm700nm的地方只有一个颜色分量不为0r(λ)在接近青色区域为负值,说明单色光青色饱和度太高,单用蓝色和绿色配不出来,要加点红色降低其饱和度才能配得出来。换个角度说是,单色光蓝色和绿色饱和度不够高,不能配出单色光中的青色。

还有一种RGB体系,其中R,G,B表示的不是三原色分量,而是人眼中三种色敏感细胞的敏感曲线或响应函数。在理论上,它们可以通过数学转换,由三原色分量得到。比如赫尔姆霍兹假设的RGB系统以及JuddRGB系统。

CIE(国际照明协会)采用的标色系统――XYZ系统――和RGB系统类似,但是不同。主要不同之处是,Y同时表示光度(参看图6)。两者可以通过线性变换相互转换。

6 CIE XYZ系统中的三刺激值相对分布

光度表示一种色光用于照明时,主观感觉的亮度。y(λ)的分布表示,能量相同波长不同的单色光,其光度在545nm附近最大,波长偏离越远,亮度越低。

光度是从光源的角度来说的,不表示主观感觉的强度――明度。同样明度的蓝光和绿光相比,光度要小很多,因为一般环境下,蓝光反射率低,作为照明效果差。

另一个著名的颜色系统就是麦克斯韦提出的色调(hue)、饱和度(saturation)、明度(brightnesslightnessValue)系统,简称HSV系统。其中三个坐标和人的感觉联系较为紧密,所以该体系又叫心理颜色体系。这个体系如何得到? 这又分两种方法,一种是实验的方法,孟塞尔(Munsell)体系是通过心理实验得到的。另一种方法是数学转换的方法,通过数学转换从XYZRGB得到H, S,V

电脑中用B,G,R(通常从0255变化)表示图象上一点颜色。为了知道(B,G,R)的心理感觉,就需要从B,G,R H, S, V的转换。电脑绘图也需要这一转换的逆转换。比如我想显示桃红色,饱和度大约0.5的颜色; 那么根据色调的H值定义,桃红色的H值可能是330(假设红色H值是0);令H=330, S=0.5,据此就可以算出R,G,B的相对比例,加上V就可以算得R,G,B的绝对值; 有了R,G,B, 电脑就可以显示出相应的桃红色来。

Alvy Ray Smith (曾为微软工作)提供了一种非常实用的转换。 电脑绘图研究人员Earl F. Glynn 提供了另一种转换,其转换结果H有些不同,但是反映色调更好(我查问过不少人,包括以上二位,自Alvy Ray Smith 后的改进是从谁开始的,Earl F. Glynn 说是从书上抄来的;到底是从谁开始改进,没有查清;Alvy Ray Smith表示他的方法是实用转换,没考虑心理过程)。笔者发明的译码模型提供了一种在理论上更加接近心理过程的方法(下一节谈及),其最终结果和Earl F. Glynn 采用的方法得到的结果完全相同。这说明笔者的译码模型也是实用的。

Lab是一个表示色差的颜色系统。它用L表示明度,用ab代替色调和饱和度。这一体系的用途是通过a-b平面上的距离反映色差【26】。