顏色空間

顏色空間（Color Space）常見的包括：RGB、RGBA、CMYK、YUV、HSL和HSV/HSB

RGB（wiki中文）顏色模型

RGB顏色模型是基於人眼感光的生理特色，將紅（Red）、綠（Green）、藍（Blue）三原色的色光按不一樣的比例相加來讓人眼感覺到不一樣的顏色。

電視和計算機彩色顯示器（CRT或LCD）都是使用該模型來產生顏色 

(0, 0, 0) 表示純黑色，(255, 255, 255)表示純白色。詳見：RGB顏色對照表

RGBA（wiki中文）顏色模型

在RGB模型的基礎上增長了不透明度參數alpha，使得alpha渲染和alpha合成變得可能。alpha=0爲全透明，alpha=1爲不透明

PNG是一種使用RGBA的圖像格式

RGBA轉RGB

在背景顏色Bkg(R, G, B)上，疊加一個Color(R, G, B, A)，獲得的目標顏色Target爲：

Target.R = Bkg.R * (1 - Color.A) + Color.R * Color.A
Target.G = Bkg.G * (1 - Color.A) + Color.G * Color.A
Target.B = Bkg.B * (1 - Color.A) + Color.B * Color.A

注1：各顏色份量都歸一化到[0.0, 1.0]範圍內

注2：A爲0表示全透，爲1表示不透

以下爲一張純白色圖疊加一張透明圖的結果

CMYK（wiki中文）顏色模型

CMYK用於印刷行業。光線疊加的原理是越疊越亮，然而打印機打印是油墨，顏料的疊加是顏色越多越黑 

C：Cyan ＝ 青色
M：Magenta ＝ 洋紅色，又稱爲「品紅色」
Y：Yellow ＝ 黃色
K：blacK ＝ 黑色

RGB與CMYK轉換公式

RGB、CMYK各顏色份量的範圍爲：[0, 1]

RGB --> CMYK

當爲純黑色時，即RGB=(0,0,0)：，CMYK=(0,0,0,1)

其餘狀況時：

CMYK  -->  RGB

 

YUV（wiki中文）顏色模型

YUV（Y是明亮度 -- Luminance、Luma，U是色度 -- Chrominance、V是濃度 -- Chroma；UV表明彩度）是一種顏色編碼方法，Y'UV, YUV, YCbCr，YPbPr等專有名詞均可以稱爲YUV。

白色是明亮的顏色，而灰色被認爲是不太亮的白色。換句話說，白色和灰色的色度是同樣的，而明亮度不一樣。

將亮度信息（Y）與色彩信息（UV）分離，沒有 UV 信息同樣能夠顯示完整的圖像，只不過是黑白的，這樣的設計恰好解決了彩色電視機與黑白電視的兼容問題。

下圖爲Y=0.5的UV顏色面板

RGB與YUV轉換公式

RGB、YUV各顏色份量的範圍爲：[0, 1]

RGB --> YUV

Y= 0.299⋅R＋0.587⋅G＋0.114⋅B
U=－0.147⋅R－0.289⋅G＋0.436⋅B 
V= 0.615⋅R－0.515⋅G－0.100⋅B

注：將彩色圖像轉換成灰色圖像，就是從RGB求得Y明亮度的過程   即：灰度 = 0.299⋅R+0.587⋅G+0.114⋅B

YUV --> RGB

R= Y＋1.14⋅V
G= Y－0.39⋅U－0.58⋅V
B= Y＋2.03⋅U

 

HSL和HSV/HSB（wiki中文）顏色模型

HSL（H是色相 -- Hue，S是飽和度 -- Saturation，L是亮度 -- Lightness） 注：windows的畫圖軟件使用的是該模型

HSV（H是色相 -- Hue，S是飽和度 -- Saturation，V是明度 -- Value），又稱HSB（B -- Brightness）   注：Adobe Photoshop使用的是該模型

都是一種將RGB色彩模型中的點在圓柱座標系中的表示法。 

色相（Hue）是色彩的外相，是在不一樣波長的光照射下，人眼所感受到的不一樣的顏色，如紅色、黃色、藍色等。範圍：[0, 360)

windows的畫圖軟件中將色相稱之爲色調，以下：

飽和度（Saturation）又稱也叫色度或彩度，指色彩的純度，越高色彩越純（如大紅就比玫紅更紅，即大紅的飽和度要高），低則逐漸變灰，黑色、白色以及灰色都是飽和度=0的顏色。範圍：[0, 1]

飽和度由光線強弱和在不一樣波長的強度分佈有關。最高的飽和度通常由單波長的強光（例如激光）達到，在波長分佈不變的狀況下，光強度越弱則飽和度越低

亮度（Lightness）、明度（Value or Brightness）指顏色的亮度，不一樣的顏色具備不一樣的明度，例如黃色就比藍色的明度高  範圍：[0, 1]

 

HSL更好的反映了「飽和度」和「亮度」做爲兩個獨立參數的直覺觀念

① 在HSL中，飽和度份量老是從徹底飽和色變化到等價的灰色（在HSV中，在極大值V的時候，飽和度從全飽和色變化到白色，這能夠被認爲是反直覺的）
② 在HSL中，亮度跨越從黑色過選擇的色相到白色的完整範圍（在HSV中，V份量只走一半行程，從黑到選擇的色相）

可是對於另外一些人，它的飽和度定義是錯誤的，由於很是柔和的幾乎白色的顏色在HSL能夠被定義爲是徹底飽和的

 

HSL與HSV轉換公式

H範圍： [0, 360)      S範圍：[0, 1]      L、V範圍：[0, 1]

HSV  -->  HSL

HSL  -->  HSV

RGB與HSL轉換公式

r、g、b的範圍：[0, 1]；max爲r, g和b中的最大者；min爲r, g和b中的最小者。 

H範圍： [0, 360)      S範圍：[0, 1]      L範圍：[0, 1]

RGB --> HSL

HSL --> RGB

當S=0時（爲灰色的狀況）：

當S ≠ 0時：

 

RGB與HSV轉換公式

r、g、b的範圍：[0, 1]；max爲r, g和b中的最大者；minr, g和b中的最小者。 

H範圍： [0, 360)      S範圍：[0, 1]      V範圍：[0, 1]

RGB --> HSV

HSV --> RGB