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答疑解惑:色相、饱和度、明度以及色彩空间。

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小白们常常疑惑这几个概念:色相、饱和度、明度,看到photoshop的面板上有HSB,也就是色相、饱和度、明度的调节,但是左边又有一个方框,那么左右是饱和度变化,上下是明度变化?嗯,让我选个颜色看看,等等好像明度都变了!!!饱和度也变了!!!

这到底是怎么回事?哎,别急,这一切都是套路!!!


IP属地:安徽1楼2017-11-20 09:29回复
    话说,人类从睁开眼睛,就开始认识色彩了。我们大多数人能叫出赤橙黄绿青蓝紫等大概的颜色,好点的会知道酡红、橘黄、赭色、靛青、黛紫等细分,但是也不可能准确的描叙出一种色彩,让别人一听知道是啥颜色。
    比如说,书中写到:她脸上浮现了一抹羞红,深深低下头去~~~这是怎样的羞红?一般人听听也就不在意了,但是科学家不能忍啊!科学家那是老司机,他觉得自己能找出一办法来,准确的描叙这羞红。
    17世纪:牛顿从白光中分离出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等颜色,人们开始对颜色和光之间的关系有了认知。而后光学的飞速发展,让人们意识到颜色混合的奥秘。
    是的,颜色或色彩是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应。嗯,简单点说,颜色就是人对光的一种感觉,由大脑产生的一种感觉。


    IP属地:安徽2楼2017-11-20 09:57
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      自然界光谱的范围很广,但是可惜我们只能看到一小部分:

      这一切是因为:(转载内容作者:评评分分 来自简书)
      人的视网膜上布满了感光细胞,当有光线传入人眼时,这些细胞就会将刺激转化为视神经的电信号,最终在大脑得到解释。视网膜上有两类感光细胞:视锥细胞和视杆细胞。
      视锥细胞大都集中在视网膜的中央,每个视网膜大概有700万个左右。每个视锥细胞包含有一种感光色素,分别对红、绿、蓝三种光敏感。这类细胞能在较明亮的环境中提供辨别颜色和形成精细视觉的功能。
      视杆细胞分散分布在视网膜上,每个视网膜大概有1亿个以上。这类细胞对光线更为敏感(敏感程度是视锥细胞的100多倍),一个光子就足以激发它的活动。视杆细胞不能感受颜色、分辨精细的空间,但在较弱的光线下可以提供对环境的分辨能力(比如夜里看到物体的黑白轮廓)。
      当一束光线进入人眼后,视细胞会产生4个不同强度的信号:三种视锥细胞的信号(红绿蓝)和视感细胞的信号。这其中,只有视锥细胞产生的信号能转化为颜色的感觉。三种视锥细胞(S、M和L类型)对波长长度不同的光线会有不同的反应,每种细胞对某一段波长的光会更加敏感,如下图。这些信号的组合就是人眼能分辨的颜色总和。

      ( 横坐标为光的波长,纵坐标为产生信号的强度)


      IP属地:安徽3楼2017-11-20 10:09
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        (转载内容)
        能够引起视锥细胞活动的光波长范围 :312.3nm至745.4mn(可见光)
        这里有一个重要的理论:我们可以用3种精心选择的单色光来刺激视锥细胞,模拟出人眼所能感知的几乎所有的颜色(例如红绿光的混合光,和单色黄光,刺激视锥细胞产生的视神经信号是等效的),这就是三色加法模型。所以说"三原色"的原理是由生理因素造成的。
        颜色的数字化
        根据上面的理论,只需要选定三原色,并且对三原色进行量化,那就可以将人的颜色知觉量化为数字信号了。三色加法模型中,如果某一种颜色(C),和另外一种三色混合色,给人的感觉相同时,这三种颜色的份量就称为该颜色(C)的三色刺激值。对于如何选定三原色、如何量化、如何确定刺激值等问题,国际上有一套标准——CIE标准色度学系统。
        CIE(国际照明委员会)是位于欧洲的一个国际学术研究机构,1931年,CIE在会议上根据之前的实验成果提出了一个标准——CIE1931-RGB标准色度系统。
        CIE1931-RGB系统选择了700nm(R) 546.1nm(G) 435.8nm(B) 三种波长的单色光作为三原色。之所以选这三种颜色是因为比较容易精确地产生出来(汞弧光谱滤波产生,色度稳定准确)。

        从上图可以看到,三个颜色的刺激值R、G、B如何构成某一种颜色:例如580nm左右(红绿线交叉点)的黄色光,可以用1:1(经过亮度换算..)的红绿两种原色混合来模拟。

        所做颜色匹配实验的原理图
        注意上面的曲线坐标有一部分是负值,这是由颜色匹配实验产生的。如上图,有些光谱色(左边)用三原色(右边)来匹配时,无论怎样调节三原色,都不能使两个视场达到匹配,必须在光谱色(左边)添加适量的原色才行。这就是上面刺激值曲线中,红色出现一部分负值的原因。
        如果要根据三个刺激值R、G、B来表现可视颜色,绘制的可视图形需要是三维的。为了能在二维平面上表现颜色空间,这里需要做一些转换。颜色的概念可以分为两部分:亮度(光的振幅,即明暗程度)、色度(光的波长组合,即具体某种颜色)。我们将光的亮度(Y)变量分离出来,之后用比例来表示三色刺激值:
        这样就能得出r+g+b=1。由此可见,色度坐标r、g、b中只有两个变量是独立的。这样我们就把刺激值R、G、B转换成r、g、Y(亮度)三个值,把r、g两个值绘制到二维空间得到的图就是色域图


        IP属地:安徽本楼含有高级字体4楼2017-11-20 10:18
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          (转载内容)

          上图中,马蹄形曲线就表示单色的光谱(即光谱轨迹)。例如540nm的单色光,可以看到由r=0、g=1、b=(1-r-g)=0三个原色的分量组成。再例如380-540nm波段的单色光,由于颜色匹配实验结果中红色存在负值的原因,该段色域落在了r轴的负区间内。自然界中,人眼可分辨的颜色,都落在光谱曲线包围的范围内。
          CIE1931-RGB标准是根据实验结果制定的,出现的负值在计算和转换时非常不便。CIE假定人对色彩的感知是线性的,因此对上面的r-g色域图进行了线性变换,将可见光色域变换到正数区域内。CIE在CIE1931-RGB色域中选择了一个三角形,该三角形覆盖了所有可见色域,之后将该三角形进行如下的线性变换,将可见色域变换到(0,0)(0,1)(1,0)的正数区域内。即假想出三原色X、Y、Z,它们不存在于自然界中,但更方便计算。
          得到的结果就是下图:

          注意这里的颜色只是示意,事实上没有设备能完全还上面所有的自然色域
          这个图有些有意思的性质:
          该色度图所示意的颜色包含了一般人可见的所有颜色,即人类视觉的色域。色域的马蹄形弧线边界对应自然界中的单色光。色域下方直线的边界只能由多种单色光混合成。
          在该图中任意选定两点,两点间直线上的颜色可由这两点的颜色混合成。给定三个点,三点构成的三角形内颜色可由这三个点颜色混合成。
          给定三个真实光源,混合得出的色域只能是三角形(例如液晶显示器的评测结果),绝对不可能完全覆盖人类视觉色域。
          这就是CIE1931-XYZ标准色度学系统。该系统是国际上色度计算、颜色测量和颜色表征的统一标准,是几乎所有测色仪器的设计与制造依据。


          IP属地:安徽5楼2017-11-20 10:22
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            天这么冷,给楼主暖暖贴


            IP属地:安徽来自手机贴吧6楼2017-11-20 10:58
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              (非转载内容)知晓了颜色的定义标准,但是标准色度学系统用起来不是很方便的样子啊!于是有人说,哎,我们换个方法来表达颜色吧,比如建立一个三维度的坐标系模型来表示颜色?
              于是按照用途不同,人们就各自建立了不同的坐标系来描述颜色(也是任性啊!)一般,有的傲娇点,就是要准确的表达颜色,不管颜色在设备上怎样的,就建立了CIE-xyY、CIE-L*u*v、CIE-L*a*b等模型,科学准确,而有些则出于使用方便,建立了使用在某种设备上的RGB、CMYK、YUV的模型。
              比如说,RGB是基于液晶显示的三原色:一个RGB数值在不同的显示屏上就会被解读成不同的电压施加在三色LED上。所以,不同制造方法的显示屏在显示同样颜色的时候,也会略有差别。而CMYK,则是基于颜料的混合,依靠打印机分配。
              有了相关的模型,人们开始划分数值,建立了真正的坐标系来描叙颜色,这就形成了色彩空间。不同的划分方法就会产生不同的空间。就拿RGB模型来说,就有Adobe RGB 、sRGB这样的色彩空间。空间的定义比模型要具体,比如sRGB 色彩空间最大红色的定义就是CIE XYZ: 0.4360657, 0.2224884, 0.013916。(CIE XYZ 是一个特殊的色彩空间,根据人眼三刺激值实验测试结果而建立。前面有提到。)


              IP属地:安徽7楼2017-11-20 10:59
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                因为液晶屏大发展,RGB的颜色模型得到了广泛的使用,但是不够直观。于是在1970年计算机图形学研究者尝试从人类感知颜色属性的方式建立了HSV,也就是HSB模型。
                这个模型将颜色的属性分为色相、饱和度、明度来分布。
                H=色相决定是什么颜色
                S=纯度决定颜色浓淡
                B=明度决定照射在颜色上的白光有多亮
                就像下面这样:


                IP属地:安徽8楼2017-11-20 11:11
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                  但是这只是模型,没办法在软件里面用起来,人们为此发明了调节面板,可以用一个平面和竖的坐标系来表示,用来选取颜色,就有了下面的:



                  IP属地:安徽9楼2017-11-20 11:14
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                    但是有人还是不满意,这个三角看起来好不爽,我就是要直角坐标系!!!
                    于是有人将色彩空间换了一种表达方式:

                    你没有看错,他将底部展开放大了!!!底下的明明都是纯黑!但是人家不管,人家就是要直角坐标系!
                    于是有了这样的色盘:


                    IP属地:安徽10楼2017-11-20 11:18
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                      但是有人还是不爽啊(你要怎样才爽啊),外面有圆圈呢,我不要!!!
                      于是又出来这样的:

                      现在一切都方正了~~~~了解一切之后,你才会发现:人类真神奇!!!


                      IP属地:安徽11楼2017-11-20 11:20
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                        对了,最后提一下,HSB(HSV)和HSL颜色模型的区别:



                        IP属地:安徽12楼2017-11-20 11:29
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                          好深奥


                          13楼2017-11-20 11:52
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                            IP属地:黑龙江14楼2017-11-20 11:52
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                              楼主。


                              来自Android客户端15楼2017-11-20 14:29
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