色彩混合原理（加色法与减色法）

色彩混合原理(加色法与减色法)

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。

1． 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：770～640 nm

橙黄光：640～580 nm

绿光：580～495 nm

蓝靛光：495～440 nm

紫光：440～400 nm

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：

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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+120 a就是红色，渐渐过渡到-120 a的时候就变成绿色；同样原理，+120 b是黄色，-120 b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。

　　CIE L*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 Commission Internationale d'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。

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