色彩基础知识扫盲及配色原理[技巧]

色彩基础知识扫盲及配色原理[技巧] 颜色的基本原理

一> 色(品)度

CIE1931标准色度系统

用物理量值来表示颜色，以及采用仪器对颜色进行测量的方法，都是以人眼色觉的实验规律为基础的。CIE色度学系统就是以三色学说的色匹规律为基础，经过适当的修正而建立的。而第一节我们已经讲到加法混合中，讲R，G，B光相加，与待测光C相同，称为“颜色匹配”。即调配一种颜色，使其和另外一个给定的眼神在视觉上相等，或说相同。所谓三色原理，即任何一个颜色，都用线性无光的三个原色适当地相加混合与之匹配，亦即任何一个颜色刺激，都能用线性无光的三个参照刺激适当的代数和来重现。

一、CIE RGB色度系统

采用红(R)、绿(G)、蓝(B)线性无光的三个原色，以适当的量相混合与某一颜色C相匹配，可用下式表达:

C*=C(C)=R(R)+G(G)+B(B)式中“=”表示色匹配，即两边的颜色相同;R，G，B 为与C*颜色像匹配所需要的三个原色的刺激量，称为C*颜色的三刺激值;C为颜色C*的色量值，(C)为其单位;(R)，(G)，(B)各为三个原色的单位。选取的方法是，使C=R+G+B,即颜色C*的色量值等于其三刺激值之和。于是上式可变为

(C)=R/(R+G+B)(R)+G/(R+G+B)(G)+B/(R+G+B)(B)

定义:

r=R/(R+G+B), g=G/(R+G+B), b=B/(R+G+B).

显然， r+g+b=1。这样

(C)=r(R)+g(G)+b(B)

根据以上三个公式不难看到三个色度坐标间存在着r+g+b=1的关系。此时某颜色C的色彩特性可以表示为C: 为了便于使用，CIE在1931年对上述色度坐标进行了适当的变换，用3千理想的原色光x(红光)、Y(黄光)Z(绿光)代替RGB，用XYZ 的色度坐标xyz代替rgb(此时三个色度坐标间仍满足x+y+z=l的关系，得到了著名的CIEl931标准色度系统及相应的色度囤(图1)。色度图又称色晶图(CIE1931色度图呈马蹄型包括了人眼可以见到的所有颜色。色度图中的弧形边界对应于所有光谱中的单色光，最右下侧是波长为700nm的红光，最左下侧是波长380nm的蓝紫光，色度图下侧的直线边界表示不同强度的红光与蓝光可以混合出的各种品色光，这些光线在光谱中没有(只能靠人工合成出来。色度图的边界色是人眼所能见到的饱和度最高的颜色。

CIE1931RGB色度系统的三原色是:

R 700.0nm

G 546.1nm

B 435.8nm

匹配等能光谱色的色匹配函数(也称光谱三刺激值)的曲线。针对选定的三原色，通过对人眼的色匹配试验，可以得到每个波长上光谱色品(度)坐标。色度系统(CIE XYZ)如图例一:(色度图中的弧形曲线上的各点是光谱上的各种颜色即光谱轨迹，是光谱各种颜色的色度坐标。红色波段在图的右下部，绿色波段在左上角，蓝紫色波段在图的左下部。)

(图例一)

图例二中下方的直线部分，即连接400nm和700nm的直线，是光谱上所没有的、由紫到红的系列。靠近图中心的C是白色，相当于中午阳光的光色，其色度坐标为X,0(3101，Y,0(3162,Z=0.3737。

设色度图上有一颜色S，由C通过S画一直线至光谱轨迹O点(590nm)，S颜色的主波长即为590nm，此处光谱的颜色即S的色调(橙色)。某一颜色离开C点至光谱轨迹的距离表明它的色纯度，即饱和度。颜色越靠近C越不纯，越靠近光谱轨迹越纯。S点位于从C到590nm光谱轨迹的45,处，所以它的色纯度为45,(色纯度,,(CS,CO)×100。从光谱轨迹的任一点通过C画一直线抵达对侧光谱轨迹的一点，这条直线两端的颜色互为补色(虚线)。从紫红色段的任一点通过C点画一直线抵达对侧光谱轨迹的一点，这个非光谱色就用该光谱颜色的补色来表示。表示方法是在非光谱色的补色的波长后面加一C字，如536G，这一紫红色是536nm绿色的补色。

(图例二)

CIE1931色度图有很大的实用价值，任何颜色，不管是光源色还是表面色，都可以在这个色度图上标定出来，这就使颜色的描述简便而准确了。例如为了保证颜色标志的正确辨认和交通安全的管制，在CIE1931色度图上规定了具体的范围，它适用于各种警告信号和颜色标志的编码。再如在CIE1931色度图上，可推出由两种颜色相混合所得出的各种中间色。如Q和S相加，得出Q到S直线的各种中间颜色，如T点，由C通过T抵达552nm的光谱色，可由552nm的波长颜色看出T的色调，并可由T在C与552nm光谱色之间所占位置看出它的纯度。

二> 色环

色环，也称色相。实质上就是在彩色光谱中所见的长条形的色彩序列，只是将首尾连接在一起，使红色连接到另一端的紫色。色环通常包括 12 种不同的颜色(如图三所示)。

(图例三)

基色

基色是最基本的颜色，通过按一定的比例混合基色可以产生任何其它颜色。为了识别基色，首先需要确切知道使用的是何种媒介。现在我们大多是用红、绿、蓝作为基色进行颜色显示。

小知识:计算机显示器使用加色，而打印机使用减色(见后面的加色和减色图)。故此:显示器(包括电视)一般使用RGB(即红、绿、蓝)作为基色使用。而打印机使用CMYK(即青色、品红色、黄色及黑色)作为基色。次生色

为了建立色环，下面我们希望了解通过混合任何两种邻近的基色获得的三种颜色。这些颜色即次生色:青、品红和黄。咦，我们不是谈到过这三种颜色吗,是的，加色法中的次生色就是减色法中的基色。由此您可以推断出，减色法中的次生色也就是加色法中的基色。这就是加色模式和减色模式之间的相互关系。

三次色

建立色环的最后一步是，再次找到现已填入色环的颜色之间的中间色。幸运的是，这些三次色对于加色法和减色法都是相同的。既然我们已经定义了在 12 点色环中使用的颜色，那么就可以讨论这些颜色之间的相互关系。

加色混合和减色混合

加色混合:色光的混合为加色混合，是光线的增加，两种色光混合，光度为两色之和，合色愈多，则光度愈强，愈近于白。其中品红与绿、黄与蓝、青与红，这些补色光混合和红与蓝、绿三原色光混合都成为白光。色光的三原色为红、绿、蓝。将这色光三原色红(R)、绿(G)、蓝(B)投射到一个白色的平面上时，两种光色相叠射，则得出混合黄(Y)、品红(M)、青(C)。如果将三种原色完全重叠投射，则混合出白光(W)。加色混合的现象，叫做格拉斯曼颜色混合定律，有以下几点:

1.视觉只能辨别色彩的三种变化:明度、色相、纯度。

2.两种光色组成的混合色中，如果一种色光发生变化，而另一种不变，则混合色也随之变化。补色律:每一种色都有一个相应的补色，便产生中间色，其色调决定两色的相对数量，其纯度决定二者在色相环上的距离。

3.色相相同的光，不论它们的光谱组成是否一样，在混色中都具有同样的效果，即视觉上相同的两色，都是等色。代替律:相似色的混合仍然相似。如果A 色,B色，C色,D色，那么A色，C色,B色，D色。

4.由几种色光组成的混合色的亮度，是各色光亮度的总和加色图例: