1.7　顏色模型

顏色是個復雜的概念，它與物理學、心理學、生理學、美學和圖形學等學科都有聯系。

1.決定物體顏色的因素

能發出光波的物體稱為有源物體。其顏色由該物體發射的光波決定，如太陽、電燈等。

不發出光波的物體稱為無源物體。其顏色由該物體反射的光波決定，如月亮、樹木等；透明物體的顏色由該物體的反射光和透射光決定，如玻璃、水等。

一個物體的顏色不僅取決于該物體本身，也取決于照亮該物體的光源、周圍物體的顏色、反射及人類的視覺系統。

2.描述顏色的參數

顏色是人類視覺系統對光的一種感覺。從視覺角度，顏色用色彩（Hue）、飽和度（Saturation）和亮度（Lightness）3個參數來描述。色彩反映了顏色的類別，如紅、黃、綠等。飽和度反映了顏色的濃度，飽和度越高，則該顏色越濃，如純紅；向某種顏色加入白色，就降低它的飽和度，如粉紅。亮度是光的明亮程度，即光的強度。從視覺角度描述的這3個參數是主觀定性的量，是對顏色的非精確描述。

對顏色進行客觀定量的精確描述的是物理光學。它用主波長（Dominant Wavelength）、純度（Purity）、明度（Luminance）來描述。這3個參數對應于前面的3個參數。主波長是所見彩色光中占支配地位的光波長度。純度是光譜純度的量度，即純色光中加入白光的比例。明度反映了光的明亮程度，即光的強度。這3個參數描述了產生某種顏色的光的特性。描述顏色可用描述光來代替。

可見光是光譜中波長為400～700nm（1nm=10-9m）的電磁波，包括紫、藍、青、綠、黃、橙和紅色光。可用主波長、純度和明度三元組來描述任何光譜分布的視覺效果，但光譜與顏色的對應是多對一的，具有不同的光譜分布的光可能產生相同的視覺效果，這稱為條件等色。

3.三基色與相加混色

生理學的研究表明，視網膜中的3種錐狀視覺細胞，分別對波長為580nm的紅光、545nm的綠光、440nm的藍光最敏感。因此人們常用紅（Red）、綠（Green）、藍（Blue）作為三基色。三基色是相互獨立的，其中的任何一種基色都不能由其他兩種基色混合而成。人眼感覺到的顏色都是以不同比例的三基色混合而成的。等量的三基色混合后是白色。

三基色混合形成特定的顏色稱為相加混色。電視機和計算機的陰極射線管（CRT）是有源物體，它把對應于紅、綠、藍3種顏色的光波，以各種不同的相對強度混合起來形成不同的顏色。相加混色是電視機、計算機中定義顏色的基本方法。

4.計算機圖形使用的顏色模型

一般彩色顯示器硬件中使用RGB顏色模型（紅Red、綠Green、藍Blue），因為彩色顯示器是由紅、綠、藍三基色在其屏幕上疊加產生相加混色；一些彩色打印機中使用CMY顏色模型（青Cyan、洋紅Magenta、黃Yellow），這是相減混色；彩色電視機中使用YUV顏色模型（亮度Y、色差UV，UV是構成彩色的兩個分量）或YIQ顏色模型（亮度Y、包含主波長和純度信息的色差信號I和Q），將亮度和色度分開。

這4種模型都是面向硬件的，面向用戶的顏色模型是HSV（色彩Hue、飽和度Saturation和明度Value），又稱為HSB顏色模型（色彩Hue、飽和度Saturation和亮度Brightness）。