第2章 色彩理论

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1、第2章色彩理论2.1色彩的产生2.1.1颜色的基本概念2.1.2颜色的描述2.2色光三原色2.3色料三原色2.4数字图像的色彩模式2.4.1RGB模式和CMYK模式2.4.2Lab模式2.4.3HSB模式2.4.4灰度模式2.4.5位图模式2.5习题01第2章色彩理论颜色是构成图形的要素之一，要生成美观真实感强的图形，就必须讨论颜色。然而，颜色是个十分复杂的概念，它涉及到物理学、心理学、美学等学科。本章主要围绕计算机图形学用到的颜色模型来介绍有关颜色的内容。2.1　色彩的产生2.1.1颜色的基本概

2、念在实际生活中，物体的颜色实际上是物体本身所反射的光的颜色。对颜色的感觉是与光的反射方式联系在一起的，当阳光照射到一个物体上时，这个物体将吸收一部分光线，并将剩下的光线进行反射，反射回来的光就是人们所看见的物体颜色。色彩是把一种颜色和另一种颜色区分开来的东西。实际上，它是颜色的总称，不同类型的红色可用明暗度和亮度来区分。下面是关于颜色的一些基本概念：（1）暖和冷指色彩，即实际的颜色。（2）明和暗指浓淡，即颜色中的白和黑的数量。（3）活泼和呆板是指颜色的鲜艳和亮度。（4）补色是在颜色周期中相反的颜色

3、（例如，红和绿）。（5）相似的颜色是在颜色周期中相邻的颜色（例如，红和橙）。22.1.2颜色的描述具有不同光谱能量分布的光刺激人的视觉系统产生不同的颜色（包括彩色与灰色），颜色可以从两个角度加以描述。从视觉的角度，颜色以色彩（Hue）、饱和度(Saturation)和明度来描述。色彩指的是这种颜色是红的，绿的，还是蓝的。它是一种颜色区别于另一种颜色的最重要特征。饱和度反映颜色的纯度，当向某种颜色中加白色时，就降低了它的饱和度。明度即人眼感知到的光的亮度。从物理学（色度学）的角度，颜色以主波长（Do

4、minantｗavelength）、色纯度（Purity）和亮度来描述。它们与上述的三个量一一对应，主波长决定了颜色的基本色彩。色纯度反映了该颜色中纯色光与白光的比例，亮度如前文所述。2.2色光三原色人们能够看到色彩（或彩色）的机理是十分复杂的，并且与人的生理、心理状态有关。人们很早就发现光通过三棱镜可分析出各种色彩的光，而各种不同的光是具有不同波长的电磁波，人们还发现把红、绿、蓝三种光按不同的比例（强度或能量）混合起来可以得到众多的色彩，因而把红、绿、蓝称为三基色。三基色通过适当的混合能产生所有

5、的颜色，同样绝大多数颜色也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这就是色度学中最基本原理——三基色原理。当然三基色的选择不是惟一的，也可以选择其他三种颜色为三基色，但是，三种颜色必须是相互独立的。由于人眼对红、绿、蓝三种色光最敏感，因此由这三种颜色相配所得的彩色范围也最广，所以一般都选这三种颜色作为基色。32.3色料三原色在计算机系统中，最常用的颜色模型是RGB颜色模式。RGB分别指的是红色、绿色和蓝色，即色光三原色。有很多人，包括一些美工人员认为这三种颜色是颜料的三原色，而实际上，颜料的真正的三原色是C

6、、Y、M，即蓝绿色、黄色和绛红色，而RGB是颜料三原色的补色。2.4数字图像的色彩模式怎样才能把这五光十色的现实世界成功地搬上屏幕，之后再成功地在纸上表现出来呢？事实上，由于人对色彩的感觉有很大的主观性，为了统一色彩的描述，为了真实地反映出这个充满色彩的世界，图像处理行业为我们提供了多种标准色彩模式，其中主要的有RGB模式、CMYK模式以及Lab模式。另外还有几个次要的模式，如HSB模式、灰度模式、位图模式、索引色以及双色调模式等。每一种模式都有自己的优缺点，都有自己的适用范围，并且各个模式之间都

7、有可能进行转换。本节将重点介绍色彩模式及其特点，简单说明其适用范围。42.4.1RGB模式和CMYK模式RGB是有色光的彩色模式，R代表红色（Red），G代表绿色（Green），B代表蓝色（Blue）。三种色彩相叠加形成了其他的色彩。在RGB模式下，图像的每一个像素由24位数据表示，RGB三原色各使用了8位数据，因此每一种原色都可以表现出256个不同的色调，总共可以产生1677万种颜色了（这就是俗称的“真彩”），这已经足以再现这个绚丽的世界了。RGB模式因为是由红、绿、蓝相叠加形成其他颜色，因此该

8、模式也叫加色模式。RGB模式产生色彩的方法称为加色法，没有光时是全黑，加入什么光就显示什么颜色，同时越加越亮，直至白色。计算机正是用三个从0～255之间的整数来记录具体的颜色值，例如，RGB分别为240、30、10时就呈现一种亮红色，分别为125、125、125时就呈现一种灰色。RGB模式的图像广泛应用于网络中，在Photoshop里也是最常用的一种模型。5RGB色彩模式不同，这是一种减色模式。不但我们看物体的颜色时用到了这种减色模式，而且在纸上印刷时应用的也是这种减色模式，这样才