色彩原理

色相 Hue
又被称为色调，被称为 是色彩的首要特征，通 俗的来说就是把颜色分 为红、橙、黄、绿…的 特征。改变色相比同等 程度改变饱和度或亮度 感受到的色彩变化要更 大，所以被称为颜色最 重要的特征。 确切定义为颜色等效光 谱峰值的位置，不过要 知道的是不是所有色相 都在光谱上，光谱红色 端和紫色端之间还用洋 红色段，所以色相用 2 段连接并补充紫色段的 色相环表示。
CMY 是与 RGB 相对应的颜色，青、洋红、 黄分别是红、绿、蓝的补色，也就是说颜色 中青色成分越多代表红色成分越少，洋红、 黄与蓝、绿也是这个关系，CMY 实际上相 相当于在 RGB 都为 100% 的基础上减少颜 色，比如 20%的 C 相当于 100% – 20% 的 蓝。这就是根据反射光的减色原理制度的模 型，用于颜料。 在现实中由于颜料的纯度达不到理想的纯度， 所以用 CMY 混合无色彩的灰、黑是很困难 的，所以就增加了一个专门的黑色通道：K， （之所以不用 B （Black）来表示黑是为了 不与蓝色（Bule）混淆），印刷界使用的色 彩模型就 CMYK，所以它又被称为 印刷四 分色模型。
颜色三属性
亮度 Lightness 颜色从全黑到全白
明度 Brightness 颜色从全黑到颜色能维 持最大饱和度的亮度， 通俗来说就是明度最大 值是颜色亮到不发白的 边界。
亮度感受非线性
人对亮度的感觉是非线性的，也 就是说光的强度增加一倍，人感 觉的亮度并不会增加一倍。亮度 低的光增加一定强度相比亮度高 的光增加相同的强度，人眼感受 到的变化要大很多。人眼对低强 度光的亮度敏感度可以达到高强 度光的几万倍。这种特性使得人 眼亮度识别的工作范围非常大， 要知道太阳光下白纸的亮度是月 光下的一百万倍。
颜色等效光谱各色相心 理强度之和。可以从图 中看到改变一个颜色的 亮度，很可能会牵连到 颜色光谱分布集中程度 也就是饱和度，实际上 不同的色彩体系对饱和 度和明度的拆分是不同 的。
颜色三属性
明度 Brightness
明度看起来是最容易理解的 概念，但事实上 最混乱的概 念了：Brightness、Lightness、 Value、Luma。虽然概括来 说就只是颜色的明亮程度， 但是明亮是指光的强度，还 是人对光的感受？范围是从 黑到白还是从黑到颜色能维 持最大饱和度的亮度？在不 同的色彩体系、标准、翻译 下会有不同的意义。 尤其是 Lightness 和 Brightness 的翻译，Lightness 有时被翻译成亮度， Brightness 翻译成明度，而 有时恰恰相反。
人的感觉
上面介绍的光的物理属性只是人的色彩感觉的原材料 原材料要变成色彩，人类如何识别它们至关重要
视觉形成阶段理论示意图
生理结构
人对色彩感知的过程可以简单分为 2 个阶段 1. 识别波长：视网膜上有 3 种视锥细胞它们各自对可见光不 同波段有不同的敏感度，分别对短波长、中波长、长波长最 敏感，不同的光线条件给予 3 种视锥细胞不同刺激强度（没 错这就 RGB 色彩空间的设计来源）。 2. 生产色彩信号：视锥细胞的刺激信息传达到视神经，视神 经有蓝-黄、红-绿两个色彩通道，和一个传达亮度的非色彩 通道。色彩通道中黄、蓝互相对立，红、绿互相对立，这被 称为拮抗作用，最终一个色彩以蓝-黄、红-绿、明暗的程度 的形式被传送到大脑（这就是 Lab 色彩空间的设计来源）。
摄像头记录下的遥控器红外线发射器
另外红外线在某种情况下是可以被人看见的：因为视觉细胞感受光子的频率（波长）是需要有一定时间的， 在这个时间内用多个光子刺激视觉细胞，就能产生与更高频率（更短波长）光子相同的刺激。比如向视网膜 同一区域以极小的时间间隔快速投射 2 个在可见光范围外的 1000 nm 波长的光子，这对视觉细胞的刺激相 当于一个 500 nm 的光子，所以人就可以看到这个蓝绿色（ 500 nm ）的红外光。
光谱光与混合光
荧光色卡
另外实际上人的视网膜是可以感受一部分 紫外线的，只是人眼的晶状体过滤掉了紫 外线所以人才无法看到紫外线（紫外线会 破坏视网膜，所以这是个保护性的功能） 。
红外光
红外光人眼看不见，不过一般的数字摄像 设备对可见光与红外线边界的区分并不是 很清楚，会把一些红外光当成可见光拍摄 下来。
而且作为动画设计师，工作与计算机技术紧密相连，色彩原理的 知识的了解更是必不可少的，否则将很难理解透彻色彩空间、色 彩模型、色域、校色、色位这样工作中可能遇到的概念。
前言
色彩的来源——光 产生色彩的三个条件——光、媒介和视觉
色彩是什么？
色彩是什么？
色彩是什么？想要理解色彩，最简单的而直接的回答是：光给人 的感觉 。而具体一些可以分为 2 个部分： 1. 光的属性：波长与强度。 2. 人的感觉：观察者的反应。
这 2 个部分是不可或缺的，常见的狭隘见解是简单的认为颜色只是光的物理属 性，然而如果仅仅说色彩是光的物理特性是不准确的，可见光谱（不同波长的 光）中并不包含所有色相（没有紫红、洋红…），而且同一波长的光在不同环境 下，人感觉到的颜色也可能并不相同。色彩终究是人的感觉，并不完全取决于 光的物理属性，自上（思维）而下（刺激）的意识处理也会对色彩认知有影响。
值得一提的是，由于 S 视锥细胞（主要感受蓝色）与 M 视锥细胞（主要感受绿色）是对波长 刺激曲线是重叠的，也就是说不存在纯蓝色（只刺激 S 视锥细胞的光）和纯绿色（只刺激 M 视锥细胞的光）。
色彩构成
所谓色彩构成就是对色彩从心理、知觉层面的特征进行解 析，从而按照色彩的规律去组合各构成之间的相互关系， 从而描述色彩。
生理结构
这 2 个阶段分别是色彩三原色原理和四原色（对抗色）原理。在过去三原色原理、四原色（对 抗色）原理哪种正确一直是色彩学者争论的焦点，因为他们各自都能解释一部分色彩现象，比 如三原色能解释和光的混色，四原色能解释负后视现象。后来通过解剖学实验证明了它们都正 确但作用在视觉识别的不同阶段，并产生结合了 2 这个理论的“阶段理论”，也就是：三原色 原理适用于视锥细胞所在的层次，而对抗色过程发生在视神经层面上。
HWB
HWB 模型剖面图
YUV 是一种目的为把颜色的
视觉亮度分离来建立的 色彩空间，Y (Luminance) 代表颜色的视觉亮度，U、 V 则是剩余的色彩分量。 与 HSB、HSL 的亮度或明 度不同，视觉亮度代表
的是颜色在人实际感受
的亮度，之所以不同是
色彩体系
所谓色彩体系就是按人的视觉特点，使用规定的标号系统，把色彩按一定规则 排列，比如 CIE XYZ、 NCS（瑞士自然色彩体系）、PCCS（日本实用色彩体 系）等。
R：红 ，G：绿，B：蓝。 根据三原色制定的立方体直角坐标系色彩模型，是最常用的色彩模型。
RGB
不过用这种色彩模型选择色彩不是一件直观的事情，普通人很难知道（RGB：100%,50%,0%）混 出来是什么颜色，所以被称为对机器友好而对人不友好的色彩模型。
饱和度
B\V
wenku.baidu.com
Brightness\Value 明度
H
Hue
S
Saturation
L
Lightness
色相 饱和度 亮度
HWB
是另一种根据色相的 色彩模型，与 HSL 或 者 HSV 不同，HWB 没有饱和度或者亮度
的概念，取之代替的 是 W：白色的的程度， B：黑色的程度，支 持 HWB 的人认为， 这比饱和度和亮度更 容易让人理解。
人眼对光强度的亮度响应是一条 对数（近似）曲线，线性记录的 光强度得用 Gamma 校正曲线校 正，校正之后才能在人眼中看起 来是均匀变化（线性）的。
亮度感受非线性
计算机存储的是经过 Gamma 采样后的亮度值而不是直接存储光强度， 这是因为高光强范围需要的精度低，而低光强需要的精度高，如果直 接按统一的精度（线性）采样并存储光强度值将造成巨大的存储空间 浪费，比如原本 1，2，10，100 的光强，在人眼中 1 到 2 、10 到 100 的差别是一样的，所以我们可以存储其为 1，2，3，4。这样原本编码 范围是 1~100 ，现在只需要 1~4 。 而所谓的 Gamma 校正（解码） 就是把计算机存储的 Gamma 采样的 亮度值转换成实际的光强。比如把存储值 1，2，3，4 校正为 1，2， 10，100 的实际值。
• 也就是说 HSB 的饱和度代表颜色远离白的程度，明度代表颜色远离黑的程度。而 HSB 的饱和度是 与颜色远离灰色的程度，亮度则代表了颜色在最暗到最亮之间的位置。HSB 和 HSL 哪种更方便一直 是一场争论，AE、 PS中拾色器使用的是 HSL 模型，而“色相\饱和度”命令用的是 HSB 模型，在 W3C 制定的网页标准中支持了 HSL 。
颜色三属性
等效波峰的位置被认为是色相
饱和度 Saturation
又被称为彩度、色彩浓 度（Chroma），称为色 彩浓度很好理解，从色 彩最大浓度到无色彩 （黑白或灰）的程度。 确切定义为颜色等效光 谱分布集中于波峰（色 相）的程度，越集中含 其颜色越少，饱和度越 高。
绿色的饱和度变化
颜色三属性
明度 Brightness
光谱光与混合光
光谱光：也可以称为单色光，其所含所有光子都是同一波长，因为其波长取值范围值是可见
光谱，所以被称为光谱光。比如全部由 630nm 波长光子组成的光就是看起来是黄色的光谱光。
混合光：所含的光子的波长并不是统一的，由不同的光谱光以不同强度“混合”而成，“混
合”并非指产生了新的光。实际上“混合”只是位置的混合罢了，很多人因为牛顿的分光实验 （用三棱镜把白光分成七彩光谱的的实验）误以为混色是把不同颜色光混合起来产生了新波长 的光所以颜色改变了，而实际上并没有新的波长产生。举例来说：可以想象把红豆倒进绿豆中 ，产物就是“混合豆”。
光的属性
可见光光谱在电磁波谱中的位置 可能你还记得初中物理书上的这个光谱图，可见光就是在特定波长范围内的电磁波，而在这个范围内不同波长的电磁波人能感觉出其不同的色彩。 要知道的是波长越短频率越高，能量越强，也就是说 400 nm 蓝紫光要比 750 nm 的红光色温要高，与普通人自己感觉的红色更温暖，蓝色更冷正 好相反，不过在绘画和摄影领域常用色温的称呼就是人感受的色温即红暖、蓝冷，注意区分。
CMY 与 CMYK
C：青，M：洋红。Y：黄，K：黑
HSB 与 HSL
• HSB 与 HSL 是很相似的 2 个色彩色彩空间，都是把色相与饱和度、亮度分离，不同的是 HSB 和 HSL 对亮度、饱和度拆分不同， HSB 的 B 明度（Brightness）是从黑色到色相颜色，而 HSL 的 L 亮度（Lightness）是从最暗到色相颜色再到白色，这意味着 HSL 取最大亮度时不管饱和度和色相如 何都是白色，而 HSB 最大明度时是色相颜色，要达到白色还需要饱和度最小。
色彩是设计中不可避免的一个要素，也正是因为它无处不在，很 多人都忽视了色彩理论的重要性。有一种看法：有“天分”和“ 经验的”艺术家可以完全不懂什么色彩、配色理论但也可以设计 出美妙色彩的作。这确实是一个事实，不过如果想要超越自己的 “天分”，并且也没有漫长的时间去积累“经验”，懂得色彩理 论、理解色彩在视觉中的作用原理对如何有效使用色彩来说是一 条有效的捷径。
由于人的色彩识别机制，人是无法分辨混合光与光谱光的，也正得益于此，我们可以用少量光 谱光得到丰富的色彩，显示器才得以实现。
紫外线与荧光
紫外光与荧光 波长低于 400nm 的紫外光虽然不可见， 不过荧光材料利用的就是紫外光：荧光材 料吸收紫外光后会使紫外光波长增加（频 率减少）到可见光范围内再反射出去，使 物体反射的光看起来比它从光源吸收的还 要多，看起来亮度增加了。纸张就常用荧 光粉使其看起来更白更亮。
• 另外，HSL 实际上视觉亮度分布也很不均匀（同亮度值的颜色看起来实际亮度可能相差很大），所 以有 HUSL 等对 HSL 改进的模型，它们视觉亮度分布更加均衡，对人类选择色彩更加直观（同亮度 值颜色看起来亮度更加相等），不过由于计算更加复杂，并没有被广泛使用。
HSB 与 HSL
H
Hue
色相
S
Saturation