常用颜色系统分析和应用

1、常用颜色系统 分析和应用3.1 计算机颜色系统 3.1.1 RGB 颜色立方体 RGB颜色立方体是用色光三原色来描述物体颜色特征的。在计算机图像处理软件和图形处理软件的色彩管理系统中，RGB颜色模式是数字照相机、扫描仪、显示器所使用的颜色系统，是一个与设备相关的颜色空间。 在计算机图像处理系统、图形处理系统的RGB颜色空间中，每种颜色用二进制的一个字节表示，即用28来表示单一颜色的变化级别，其取值范围为0255，数值越大，颜色越明亮。 当把 3 种原色以各自的256种值组合起来，就可得到 22416777216 种颜色。图中三个轴向分别表示R、G、B三原色，最大值都为255，把它们连接起来就构

2、成了一个立方体。 每一顶角表示了印刷复制中的R、G、B、C、M、Y、W、K等8种基本颜色，白与黑的连线构成了不同明暗等级的中性灰。 3.1.2 CMYK颜色立方体 CMYK颜色立方体中的颜色模式的基础不是增加光线，而是减去光线，是印刷油墨形成的颜色空间，也是四色打印的基础。 CMYK 颜色空间是用三维空间中的三个坐标分别代表C、M、Y，在其右侧用一纵向轴表示黑色的分量，它们的变化值为0100 。 CMYK 颜色空间的色域范围比 RGB 颜色空间的色域范围要小一些。3.1.3 HSB颜色立方体 HSB颜色空间是一个极坐标三维空间：色调 H：沿着周向变化，从0o到360o，其中0o或360o为红色

3、、60o为黄色、120o为绿色、180o为青色、240o为蓝色、300o为品红色。3.1.3 HSB颜色立方体 HSB颜色空间是一个极坐标三维空间：饱和度 S：横向变化的分量，原点处饱和度为0，圆周边缘饱和度为最大值100。3.1.3 HSB颜色立方体 HSB颜色空间是一个极坐标三维空间：亮度 B：纵向变化的分量，底下是亮度为0的黑色，顶上是最亮的白色 。3.1.4 Lab 颜色立方体 Lab 颜色空间是由明度因数 L 和两个色度因数 a、b 组成的，L 从 0 到100，a 从红色变化到绿色，b 从黄色变化到蓝色，它们的值在 120120 之间。 Lab 颜色是独立于设备之外的颜色，不会受到

4、任何硬件的性能和特性的影响。3.1.5 颜色空间的转换1、RGB 与CMYK 间的转换第一步，描述RGB和CMYK 之间的关系式。 c = 1 r , m = 1 - g , y = 1 b式中c、m、y 为色料三原色的量，用百分比表示，r、g、b 为色光三原色转换为百分比的量。如：某一颜色 R = 235、G = 173、B = 137，转换、b = 53.73 ；CMY：c = 7.84 、m = 32.16 、y = 46.27 。1、RGB 与 CMYK 间的转换第二步，使用黑色生成和底色去除函数去形成黑色分量，最后得到C、M、Y、K值。 C = 1 r F(k) M = 1 g -

5、F(k) Y = 1 b - F(k) K = F(k) 式中F(k) = min(c, m, y)为黑色生成函数，与分色输出工艺有关。1、RGB 与 CMYK 间的转换、b = 53.73 ； C = 1 r F(k)，M = 1 g - F(k)，Y = 1 b - F(k)，K = F(k) = min(c, m, y)分色输出工艺：有传统分色工艺； 底色去除(UCR)工艺； 灰成分替代(GCR)工艺。 上例若采用传统分色工艺，则黑版取三原色墨中黑量最小的青墨为黑墨量，则C、M、Y、K 值分别为0 、24.32 、38.43 、7.84 。 如分色输出采用UCR工艺，则 F(k)等于去除

6、彩色油墨等量叠合产生灰色的量UCR(k)。 C = 1 r - UCR(k)， M = 1 g - UCR(k)， Y =1 b - UCR(k)， K = UCR(k) 这时，UCR(k)为底色去除的量，其值控制在 10 40 。 若采用GCR工艺，要形成最终的CMYK模式，受到各种因素的影响较多，如纸张油墨、灰平衡参数、黑墨极限、总墨量极限、彩色增益等。从CMYK 转换到 RGB其转换公式如下： r = 1 - ( C + K ) g = 1 - ( M + K ) b = 1 - ( Y + K )也就是说，把黑色分量简单地加到其他每个分量中，然后从1 减去各个分量得到RGB 相应值。2

7、、RGB模式与HSB模式间的转换 （1）色调 （1）色调式中，c、c” 为三原色光中含量最多的或次多的色光，c 为红光或绿光，c” 为绿光或蓝光，cm 为含量最少的色光，I 为 0o 或180o。 当 (c - cm) (c” - cm)sin30o 时，1 = 0o ； 当 (c - cm) (c” - cm)sin30o 时，2 = 180o .H是两颜色混合后求出的色相角： 若红光与绿光混合：H = H 若绿光与蓝光混合：H = H + 120o 若红光与蓝光混合：H = 360o H (2) 饱和度 饱和度S是HSB立方体模型水平剖面上，某颜色离开原点的距离。距离越大，饱和度越高，色光

8、中彩色成分就越多，白光成分就越少。 (3) 亮度 亮度B是混合色光中含量最多的色光与色光最大值255之比，用百分比表示，即： 反之，在已知HSB值的情况下，通过上面公式的逆运算，可简单地转换到RGB颜色空间模式。3、RGB 与 Lab 间的转换 在RGB模式中，首先要确定它们的三刺激值。通常计算机显示器中使用的三原色呈色范围小于理想三原色光的呈色范围，在色温6500K、Gama 值在1.8 时，RGB 色度坐标 x、y 和亮度值。 颜色xyYR0.6100.35029.63G0.2680.59561.92B0.1400.0668.45RGB 与 XYZ 间的转换X = 0.5164 R + 0

9、.2789 G + 0.1792 BY = 0.2963 R + 0.6192 G + 0.0845 B Z = 0.0339 R + 0.1426 G + 1.0166 B式中，R、G、B 分别为红、绿、蓝三颜色的含量，其值范围从0到100之间。求得 Lab 颜色空间的色度值： L = 116 (Y / Yo)1/3 161 a = 500 (X / Xo)1/3 - (Y / Yo)1/3 b = 200 (Y / Yo)1/3 - (Z / Zo)1/3 Xo、Yo、Zo为标准光源D65的三刺激值，其值为 Xo、Yo = 100、Zo。 3.2 孟塞尔新标系统3.2.1 孟塞尔新标系统1

10、、明度 孟塞尔第10级明度值的亮度因数： Yo = 100Y / YMgO = 100 / 97.5 % = 102.57 2、色调和饱和度 CIE l931色度图上表面色的恒定色调轨迹图2、色调和饱和度CIE l931色度图上表面色的恒定饱和度轨迹 明度 1 明度 2明度 3明度 4明度 5明度 6明度 7明度 8明度 93.2.2 CIE l931 XYZ向孟塞尔标号的转换1、查图表法例1：己知、的颜色样品，求其孟塞尔标号。(1) 查表3-2，Y = 46.02 相当于孟塞尔明度值 7.20 。(2) 用明度值 7 和明度值8 两张色度图用内插法求色调和饱和度。 在明度值8色度图中，当 x

11、 = 0. 500、，色调比10.0 YR略黄一些。色度点与10.0 YR的差别小于色调等级，所以色调仍定为10.0 YR。饱和度处于14和16之间，估计为14. 6。 在明度值 7色度图中，当 、，色调是10.0 YR，饱和度在12和14之间，估计为。1、查图表法(3) 因为样品明度值位于明度值到之间210的地方， 内插法的色调值应是明度值7的色调加上倍明度值8的色调和明度值7的色调之差。既然从两张图中查出的色调都是，无须内插，色调仍定为。 内插的饱和度应是明度值7的饱和度加上倍的明度值8的饱和度和明度值7的饱和度之差。己查出明度值8的饱和度是，明度值7的饱和度是，内插出的饱和度是： (4)

12、 颜色样品的孟塞尔标号是13.4 。2、计算机转换(1) 亮度因数Y向明度值V的转换 Y = 1.2219 V 0.2311 V2 + 0.23951 V3 + 0.021009 V4 + 0.0008404 V5(2) 色度坐标x, y向孟塞尔色调H和彩度C的转换对于孟塞尔系统中的色调H，其标号为I ；对于孟塞尔系统中的彩度C ，其标号为J 。 当样品的明度值 V 恰好是整数时，样品点 P 刚好落在明度值为 V 的色度图内。为了确定样品的色调和彩度，首先根据样品的色度坐标，在该色度图中寻找与样品色调和彩度最接近的 4 个色卡点，即样品点在该 4 个色卡点组成的扇形内。(2) 色度坐标x, y

13、 向孟塞尔色调H和彩度C的转换 样品点在4 个色卡点组成的扇形内其判别条件为：SABCD = SPDA + SAPB + SBPC + SCPD (2) 色度坐标x, y 向孟塞尔色调H和彩度C的转换 样品彩度大于2 的情况 k1 = (y3 - y1) / (x3 x1)，k2 = (y4 y2) / (x4 x2)。 (2) 色度坐标x, y 向孟塞尔色调H和彩度C的转换 样品彩度大于2 的情况 g1 = (y4 y2) / (x4 x2)，g2 = (y2 y1) / (x2 x1)。 (2) 色度坐标x, y 向孟塞尔色调H和彩度C的转换 样品彩度小于等于2的情况 其中M，M1，M2分

14、别为直线CO，AO，BO的斜率。 (2) 色度坐标x, y 向孟塞尔色调H和彩度C的转换 样品彩度小于等于2的情况 其中R，R1，R2分别为PO，AO，BO线段的长度。 当相邻等色调或等彩度线的斜率符号相反时，需用斜率的倒数来代替。(2) 色度坐标x, y 向孟塞尔色调H和彩度C的转换 当明度不是整数时，需选用大于和小于样品明度值的、最邻近的两张色度图，并分别在该两张色度图中求出样品的色调和彩度。然后再用线性插值求出样品的色调和彩度。 设在低明度色度图中样品的色调和彩度分别为H1，C1；在高明度色度图中样品的色调和彩度分别为H2，C2。则可调整样品的色调和彩度为： H = H1 + V（H2

15、H1），C = C1 + V（C2 C1）其中： 当V2 时，V = V - 1； 当 2V8 时，V = V V1； 当V8 时，V = V - 8。(2) 色度坐标x, y 向孟塞尔色调H和彩度C的转换 这里求得的色调是0到100的数值，最后要把它转化为孟塞尔色调标号。转化方法为： 当H 10 时，色调标号为 (H) R；当10 H 20时，色调标号为 (H - 10) YR； 当90 H 100时，色调标号为(H - 90) PR。V值区域Yxy计算结果查图表法结果V10.9430.15000.25009BG 0.80/4.28.9BG 0.80/4.41V22.6100.44580.8

16、7002.8R 1.79/5.92.7R 1.79/6.12V34.6000.45000.40008.7YR 2.50/4.18.8YR 2.50/4.03V47.6100.58350.30606R 3.23/11.95.9R 3.23/11.84V516.110.42920.33417.4R 4.57/6.17.2R 4.57/6.15V623.830.35720.41043.2GY 5.43/4.13.3GY 5.43/4.06V739.000.40720.41063.1Y 6.71/5.92.9Y 6.71/5.77V846.020.50000.454010YR 7.20/13.510Y

17、R 7.20/13.48V962.710.44780.48566.6 Y 8.20/12.16.5Y 8.20/12.2V984.000.40000.40001.4Y 9.24/6.71.6Y 9.24/6.63.3 自然色系统 对于任何一个具有正常色视觉的人，瑞典的自然色系统（NCS）都将是进行颜色评价的最有用的工具。人们无需使用测量仪器测量，也不需使用颜色样品去进行比较，就可以用NCS的方法直接去评价物体的颜色。 NCS的基本概念来源于赫林的对立学说。赫林指出：“当对颜色按对称性进行分类时，唯一所关心的事情是颜色本身。至于辐射物理性质的质的方面(频率)和量的方面(振幅)都和这无关。”他说明

18、了，对颜色的描述属于现象学的范畴，因此必须用心理的方法去评价，而不必考虑引起物理刺激的原因。 1、NCS 基本色NCS定义了六种基本色感知： 白(W)、黑(S)、黄(Y)、红(R)、蓝(B)、绿(G)。其中任何一种都与其他五种不相似。 所有的感知色仅由它们与基本色的相似程度来描述，这是具有正常色视觉的人所固有的色感知特性。NCS建立的基本原则是相似性原理： 任何颜色最多相近于两种基本有彩色及黑和白，它并不需要参考有彩色样品或无彩色样品，即可对于颜色进行判断。NCS 色相环例如：色相B40G表示该蓝绿色相中蓝色占60、绿色占40。 2、NC5基本属性及NCS标注NCS基本属性来描述： 白度、黑度

19、、黄度、红度、蓝度、绿度。 w s y r b gNCS标注：sscc-AB这里ss为黑度，cc为彩度，为色调角，色调角为由基本色A向基本色B沿顺时针方向按0100 的分度(这里字母双写表示填写两个数字)；A 和 B 为任意相邻的两个基本有彩色。 NCS 标注：sscc-ABw: whiteness s: blackness r: rednessNCS 标注：sscc-AB色 whiteness blackness yellow redness blueness greennessA(%) 10 30 0 0 36 24 NCS 黑度：s = 30NCS 彩度： c = y + r + b +

20、 g = 36+24 = 60 w + s + c = 100NCS 色相：= 100 g/( b + g) = 100 . 24/( 36+24) = 40 NCS 标注: 3060 B40G 图示为 NCS 色立体中一个恒定色相平面B70G。纵线为恒定 NCS 彩度，斜线是恒定 NCS 黑度，黑点代表在NCS色谱中色相 B70G 的颜色样品图中点P的黑度s = 20，彩度c = 50，该颜色的标注是 2050-B70G。 NCS 色相三角形 -G90Y-R90B3、NCS 色立体redyellowgreenbluewhiteblackThe Natural Color System Atl

21、asThe Natural Color System Atlas4、其他的NCS属性这里还有一些颜色的感知变量，它们虽然没有包括在NCS标注中，但是在某些场合有用。（1）NCS 饱和度(m)NCS 饱和度是一种目视的感知现象，它定义为颜色的彩度和白度的比例关系，即 m = c / (c + w) = c / (100 s) 其变化由0 1。在NCS颜色三角形中所有恒定NCS 饱和度线经过黑色点S。4、其他的NCS属性（2）NCS 明度( l ) NCS明度是以与w-s轴上的灰色为参考进行目视比较而定义的，有彩色的NCS明度是由特定的无彩色的黑度s导出的，此时该有彩色与该无彩色之间将呈现最小的清

22、晰边界。计算公式为：l = 1 - s100 （0 l 1）由CIE-Y值计算色样NCS明度的经验公式： l = 1.56 Y /（Y + 56）5、对表面色的绝对目视评价 使用NCS标注可直接把感知色与基本色联系起来，因此可在任何情况下不使用参考色样就能对色表进行可靠的评价。在特定条件下这个评价可以和标准光谱光度法评价的结果相比拟。绝对NCS评价法可以看成是一种统计的方法，可以用1030个观察者的观察结果来评价这种方法的准确性。它有两种主要的评价方法： （1）NCS基本属性的绝对目视评价法：观察者按照 0 100 的分度判断色样颜色与想象中的六个基本色的相似程度 （2）NCS坐标的绝对目视评

23、价法：分别对色相、黑度、彩度进行判断，然后用前述公式计算NCS标注。6、用 NCS 色谱进行目视比较 通过与NCS色谱中的色样进行比较(必要时可以在两个色样之间进行内插)，可以获得高准确度的NCS标注。 比较时应使用近似CIE C 或CIE D65 的天然或人造光源漫射照明，在1000 1x 照度下进行。色样应放在平面上垂直观察，观察距离为 0.5 米，观察者应具有正常的色视觉并已对照明环境适应。比较时应注意，色谱中色样的实际 NCS 值与其标称 NCS 值总是存在某些差别的。 根据 w-s 轴分度进行NCS明度的目视评价，可以将未知色样逐级与色谱中的灰色样进行比较，或用NCS明度参考标尺与未

24、知色样进行比较，直至边界清晰度最小，由相应灰色样的黑度s可以计算出NCS明度。3.4 美国光学学会匀色系统 1977年美国光学学会(OSA)均匀颜色标定委员会制定了一套均色标以配合学会制定的匀色空间(UCS)，它共有558种颜色，其中424种颜色组成一套，这套色卡称为美国光学学会匀色标 (OSA-UCS)。 OSA匀色标色卡分2 cm2 cm、6 cm8 cm、4 cm6 cm、2 cm6 cm和3 cm4 cm等5种规格。这套匀色空间颜色色卡片具有能够长期保存、色彩均匀、测定的数字准确等优点，与孟塞尔色彩图能定量的联系起来。 OSA-UCS系统标注OSA-UCS系统标注：（L，j，g）其中：

25、L 表示明度值 ( 7 +5 )； j 表示颜色的黄-蓝度 ( - 6+11 ) 对于偏黄的颜色 j 为正值， 对于偏蓝的颜色 j 为负值； g 表示颜色的绿-红度 ( -10 +6 ) 对于偏绿的颜色 g 为正值， 对于偏红的颜色 g 为负值。OSA-UCS系统色空间分布示意图 （L，j，g）与 CIE 1964 XYZ之间关系 R10 = 0.799 X10 + 0.4194 Y10 0.1648 Z10G10 = -0.4493 X10 + 1.3265 Y10 + 0.0927 Z10B10 = 0.799 X10 + 0.4194 Y10 0.1648 Z10其中 Samples o

26、f OSA colors Samples of OSA colors 543210-1-2-3-4-5-6-7L/ jL/g3210-1-2-3-4L/ j3.5 德国DIN系统与 DIN-6164标准色卡 DIN系统：色调(T)、饱和度(S)、暗度(D)。 DIN系统的颜色标注：DIN 6164 - T：S：D 色调(T)：在C光源照明下，恒定T的颜色具有相同的主波长或补色波长。 DIN系统24种色相标注 T 色 名T 色 名 1 黄偏绿(橄榄色) 13 紫罗兰 2 桔黄(橄榄褐) 14 紫罗兰偏蓝 3 黄桔(黄褐) 15 紫罗兰蓝 4 桔偏黄(褐偏黄) 16 蓝偏红 5 桔(褐) 17 蓝

27、 6 红桔(褐偏红) 18 蓝偏绿 7 红(红褐) 19 蓝绿 8 红偏蓝 20 绿偏蓝 9 红紫 21 绿 10 紫 22 绿偏黄 11 蓝 23 黄绿 12 红紫罗兰 24 绿黄(橄榄绿)DIN-6164 颜色立体 DIN系统的暗度 D 暗度D分度为010。在0点，D代表最大明度(白和最佳色)，而当D = 10时，明度为零(黑)。对于表面色，D与相对亮度因数有关。 D = 10 6.1723 1g 40.7 (YYo ) +1 对于恒定的Y，当纯度增加时，暗度D则减小。一般在感知明度和暗度D之间没有简单的关系。荧光色的D为负值。饱和度S：与CIE (Y，x，y)系统中的纯度不同，与单色光的

28、色度不相关，它是根据实验数据得出的。实验表明在全部的感知色相范围内，具有相同的相对亮度因数的颜色也具有相同的饱和度。DIN-6164 颜色立体的垂直剖面 德国标准色卡(DIN-6164) 在德国和中欧被广泛使用。最初的标准样品制作在透明胶片上，这些胶片后来成为以后生产颜色样品的原始标准。1962年出版了完全无光泽的590种色样，色样的尺寸为2.8 cm2.2 cm，按24页展示，每一页相当于在CIE C光源照明下的一个主波长或补色波长的色相。另有一页含有19个无光泽的无彩色样。1984年又出版了含有l004个有光泽色样的色卡。它同样有24页有彩色样，并另有一页含有19个有光泽无彩色样。对于有光

29、泽和无光泽的色样，都提供了在C光源照明下的CIE1931(X，Y，Z) 及CIE l931(Y，x，y)的标注。对于无光泽色样还提供了相应的孟塞尔标注和奥斯瓦尔德标注。 DIN ColorChartT = 8DIN ColorChartT = 173.6 中国颜色体系 中国颜色体系中各种不同颜色在空间的排列也是依据颜色的三属性即色调、明度和饱和度来标定排列和标定的，并规定观察条件用标准光源D65照明和在10o视场以及045o的观察下来察看颜色和标定颜色，使中国颜色体系与CIE色度系统相匹配。1、中国颜色体系的色调（H）主色：红色(R)、黄色(Y)、绿色(G)、 蓝色(B)、紫色(P)，间色：红黄色(YR)、黄绿色(GY)、蓝绿色(BG)、 紫蓝色(PB)、红紫色(RP) 。中国颜色体系色调标定 在色相环上总共标示出40个不同的色调2、中国颜色体系的明度 中国颜色体系的明度以字母V表示。从0到10共分出11个等级。规定： 明度小于的中性颜色为黑色， 明度大于的中性颜色为白色， 介于明度和级之间的其他中性颜色为灰色。 中国颜色体系明度等级与 CIE 亮度因数 Y 之间的换算关系： V012345Y()0.000.913.046.7412.4320.50V678910Y()31.2644.8661.2079.85100.0 3