首先亮度和明度兩個概念,其中乙個是解釋了單一色彩的色彩含量,另乙個解釋了乙個顏色中r、g、b三原色的平均值,可反應其與白色的接近程度。
「色含量」像是乙個物體受光照,光越少看上去越黑,光越多就越接近它本來的顏色。「平均值」則像是乙個物體自身在發光,光線少的時候仍然是越黑,但是光線多的時候,就越像是白色。
所以每個色相都具有「色含量」,最高時為此色相最鮮豔的顏色,最低時全部為黑色。而任何顏色「平均值」最高時為白色,最低時為黑色。
好啦,在看此回答前,需要回憶高中數學中的如下內容:
這是乙個rgb顏色制式和hsl模型中的色彩的轉換問題。其實網上有很多詳盡的演算法,但是我想在這裡用高中數學的知識更加直觀地去解釋這一轉換。
在rgb顏色制式中,三個顏色中的每個顏色都有乙個數值來表示這個顏色的多少,這個數值取值一般是0到255,正好是二進位制中的八位數可以表示的「量程」。當然在理論上,你想用0.0到1.0來表示,或者用0%到100%來表示都可以。舉例,r=255,g=0,b=0,則代表紅色數量最大,綠色和藍色無,因此最終顯示的顏色為純紅色。若r=0,g=0,b=0,則代表三種顏色數量都為0,最終合成為純黑色。若r=255,g=255,b=255,則三個顏色都拉滿,合成出來的是純白色。
首先解釋最好理解的明度(lightness):
我們引入乙個三維直角座標系,三個座標軸分別代表r、g、b的數量。由於此數值有限,所以取值範圍會在立體空間裡形成乙個正方體。任何乙個rgb顏色制式中的色彩取值,都會對應到這個立方體內的一點。
現在我們從原點(0,0,0)到對角的頂點(255,255,255)連出一條直線,也就是一條體對角線。這條對角線就可以說是一條明度軸了,原點最暗,另一端最亮。而任何乙個顏色對應到的一點在這條體對角線上的「投影」,就是這個顏色的明度(lightness)。靠近原點就越暗,靠近(255,255,255)就越亮。
然後我們需要再引入乙個極座標系,來解釋飽和度(saturation)和色相(hue)。
當中漸變圓形只是指示色相用的,重點看立體的棍狀鏈結的模型
極座標系由角度軸和距離軸構成。把紅藍綠三個顏色分別置於角度軸的0°、120°、240°,此時色相就被角度軸來表示。從圖中也可以看到,從0°到120°中間的區域就是橙色、黃色這些紅色到綠色的過渡顏色,其他區域也是同理,每個色相都對映乙個角度。而讓原點的顏色為灰色,越往外顏色越鮮豔,則距離軸代表的就是飽和度。
題主問的是rgb三原色怎麼理解色相和飽和度,這裡我們再借助向量。把r、g、b對映到角度軸,r、g、b的數值為距離軸,繪製三個向量。假設我們現在有乙個顏色,r=100,g=150,b=200,那我們就在極座標中,畫乙個座標為(100,0°)的向量,乙個座標為(150,120°)的向量,乙個座標為(200,240°)的向量。
然後把這三個向量做向量的加法,最終會落在乙個點上。這個點的角度軸數值就是此顏色的色相,而距離軸數值就是它的飽和度了。
藍色箭頭終點即為此色,色相210°,飽和度50%
不過,這個極座標是乙個二維座標,不能表示rgb顏色制式中的所有顏色,只能解釋色相和飽和度。如何使其表示所有顏色?我們需要再新增乙個縱軸,變成了這樣:
這裡新增的這根縱軸就是亮度(brightness)。而這個模型就是hsb模型/hsv模型。此外,還有個hsl模型,就是把brightness軸替換成lightness軸,替換後其頂層所有顏色都為白色。
頂層的縱座標是255,白色是255,紅色也一樣是255,頂層大家的「光的量」brightness都是最大值。底層的座標是0,白色是0,紅色也是0,所以說亮度是表示單個顏色的含量的。但是紅色在上乙個三維直角模型中,其投影並未到明度軸的頂點,其三數值平均值只有255/3=85,遠不到最大值255,「與白色的相近程度」還明顯差得很遠。
圖中,頂層是白色和最鮮豔的顏色,底層則清一色是黑色,想到了什麼?沒錯,photoshop的調色盤。photoshop的調色盤也是基於hsv模型設計的,色相軸被獨立出來在右側,亮度和飽和度在二維座標中供調製。
主要的回答部分就到此結束了。此外再提及一下色環模型。
色環模型雖然也是乙個立體的極座標,但是和上乙個hsv模型並不一樣。區別在於:
其一,縱軸使用的是明度(lightness),不是亮度(brightness)。
其二,這個色環模型中的色相軸,紅、黃、藍三色之間互相間隔120°。而上面提到用於向量計算的極座標中,是紅、綠、藍三色之間互相間隔120°。紅藍黃是藝術配色上的三原色,關乎人類的視覺體感;而紅綠藍是光學上的三原色,關乎rgb印刷(雖然印刷上更多用cmyk)和顯示器顯示。
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