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发表于 2004-2-17 10:52:20
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5.3 HSV与RGB的关系
更好的理解HSV与RGB colorspace, 可以帮助我们理解二者关系. 我们用一个非常奏效的练习来明确这一点.
首先, 我先来定义亮度. 在前一节已经做了介绍, 亮度是一块面积所发出的光线有多少被视觉感知的度量. 一盏装有调节装置的灯, 可选择不同等级的亮度. 调亮就增加了我们对亮度的感知. 注意, 亮度并不取决于光线的颜色. 上面所说的灯可以是白色光也可以是红色.
彩色显示器就可以看做是上万盏灯的集合(即像素), 由于每一盏"灯"都可以独立控制, 整个显示器的亮度就是每一种颜色亮度之和. 在RGB cube中, 有相等亮度的颜色其三元色相加之和是一致的. 对于一个特定的亮度, 颜色的集合表示为一个垂直于中性轴的平面.(图5.5: RGB cube内亮度常量平面) 图5.5为垂直于RGB cube中性轴平面的三个例子. 图5.5(a)中平面最暗; 图5.5(b)中的最亮; 图5.5(c)中的平面亮度介于两者之间. 注意一下, 在同一平面上的颜色为什么会具有相同的亮度. 图中的三个立方体分别显示了25%、50%和75%亮度的颜色平面. 纯白和纯黑分别对应0%和100%的亮度, 在立方体中, 各由一个点表示. 还有许多与亮度机密相关的概念, 它们具有各自不同的特性. 的的正式定义为: (R+G+B)/3 , 它是颜色的一种物理特性, 但与人们日常对颜色的感知并不完全吻合. 正因为如此, 此亮度定义在GIMP中并没有实际的应用. 而GIMP使用lightness, value和luminance(Y=0.3R+0.59G+0.11B), luminance代表了亮度, 它与人们的习惯非常吻合. 因为比利系数0.30、0.59和0.11准确的符合了人眼对红绿蓝三色的感光度. (图5.6: 在中性轴上不同的投影) 图5.6显示了不同的亮度定义在中性轴上的投影. 图中指出一个很具代表性的点,
它在RGB cube中的坐标为220R,60G,120B. 同时还标出了value(V)、lightness(L)和luminance(Y)在中性轴的位置. 如图5.6所示, value值最亮, Y值和L值都是变动的, 决定于RGB三色的选择. 二者的值都可能是最低的.
然后我们定义饱和度. 饱和度的定义会涉及到brightness的定义.
那么, 什么是colorfulness呢?
我们已经注意到, 中性轴是RGB cube的一条对角线, 从0R,0G,0B到255R,255G,255B. 由两点间的黑白灰色构成. 因为, 通常讲, 中性轴上没有"颜色"(及色彩hue). RGB cube中任意一点的colorful-
ness都与到中性轴的垂直距离成比例. 靠近中性轴的点颜色都不是很艳丽(也就是比较暗); 相反,
远离中性轴的点颜色就比较明快. 因而我们定义RGB cube中的点的饱和度为colorfulness与brightness的比率.
这就意味着, RGB cube 中饱和度相等的点会形成一个圆锥面, 此圆锥面以中性轴为中心轴.(图5.7: RGB cube 中相等的饱和度形成的圆锥面) 图5.7显示了两个RGB cube的例子. 在图5.7(a)中, 显示为饱和度为20%的圆锥面, 5.7(b)为70%饱和度的圆锥面. 我们都注意到了, 在右侧的圆锥颜色看起来更生动一些, 因为其饱和度要大一些. 而左侧的由于饱和度相对较低, 而显得灰暗一些. 看一下图5.2中RGB cube的各个角, 你会发现红、黄、绿青、绿蓝和紫红分布在中性轴周围的六个角上, 且与中性轴距离相同. 因此, 由中性轴和RGB cube表面上任意一点形成的截面是色彩值相等的平面. (图5.8: 色彩值相等的平面) 图5.8图示了三个不同的色彩值相等的截面. 前面我们定义了色彩的范围是0度--360度. 这里我们定义红色的色彩值为0, 并强制规定其值也是360, 如图5.8(b)所示. 在图5.8(a)中, 色彩值为330, 紫色; 图5.8(c)中色彩值为30, 桔黄色. 注意, 虽然在同一截面上, 色彩值相同但brightness和饱和度却不尽相同. (图5.9: The HSV Coordinates in the RGB colorcube) 图5.9概括了HSV与RGB之间的关系. 虽然中性轴代表了brightness而不是value, 我们仍会时常滥用这个概念并把中性轴错当做是value轴. 图5.9中的范例会对我们理解下面要讲的内容会很有帮助. 把HSV Coordinates system记在心里, 让我们来对几个RGB的颜色区域来做观察. 首先, 来看一下蓝绿、紫红和黄色. 它们较红、黄和蓝会更亮. 因为红黄蓝在中性轴的投影相对较短. 与之相似的, 有蓝绿、紫红、蓝及白色形成一三楞锥, 其中所有的颜色对应较暗的颜色. 由此我们可以知道, 靠近中性轴的颜色看起来较为柔和或是说暗(饱和度较低), 而远离中性轴会比较明快.
5.4 负颜色系统(Subtracture color system)CMY和CMYK
色彩显示器工作要倚赖RGB colorspace, 而印在纸上的墨水就是另一回事了. 墨水会吸收光线 |
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