之所以提筆寫(xiě)這么一篇顏色理論的科普文章，是因?yàn)楫?dāng)我想在中文網(wǎng)站里查找時(shí)，很難找到全面的內(nèi)容。有很多都是完全從實(shí)用設(shè)計(jì)的角度來(lái)介紹的，這對(duì)于像我這樣喜歡刨根問(wèn)底的人來(lái)說(shuō)，并不能感到滿足。
顏色理論 (Color Theory) 是一門(mén)非常有意思的內(nèi)容方向，它和樂(lè)理一樣，是一個(gè)橫跨藝術(shù)和科學(xué)的知識(shí)體系。學(xué)習(xí)顏色理論之后，就會(huì)知道我們?cè)陔s志上、在電腦屏幕、手機(jī)屏幕上看到的五彩繽紛是如何產(chǎn)生的，就會(huì)知道我們?cè)赑hotoshop里用到各種顏色混合模式是如何工作的。
那么，讓我們先從人對(duì)顏色的識(shí)別開(kāi)始說(shuō)起。
我們之所以有視覺(jué)，是因?yàn)槲覀兊囊暰W(wǎng)膜上存在兩類視覺(jué)細(xì)胞
而在白天使用的視錐細(xì)胞中，又對(duì)三種顏色光最為敏感：紅、綠、藍(lán)。沒(méi)錯(cuò)，這就是 RGB 三原色的由來(lái)。
視錐細(xì)胞主要分布在視網(wǎng)膜中心地區(qū)，也就是黃斑，大約700萬(wàn)個(gè)細(xì)胞會(huì)在明光環(huán)境下，合成3種「視紫藍(lán)質(zhì)」，隨后產(chǎn)生脈沖告訴大腦，「我看到了某某顏色」。
視桿細(xì)胞主要分布在視網(wǎng)膜的非中心區(qū)域，大約1億個(gè)細(xì)胞會(huì)在暗光環(huán)境下生成1種「視紫紅質(zhì)」（此物質(zhì)在明光環(huán)境下會(huì)被分解），同樣產(chǎn)生脈沖告訴大腦，「我看到了有光亮」。
值得注意的是，對(duì)人來(lái)說(shuō)的可見(jiàn)光，就是「紅橙黃綠青藍(lán)紫」中從紅到紫的連續(xù)光譜。這里的連續(xù)表示，可見(jiàn)光并不是離散的7種顏色的光，而是從紫光的起始段380nm 到紅光的終止段750nm中連續(xù)的各個(gè)波長(zhǎng)的光。
好了，問(wèn)題來(lái)了??！ 我們發(fā)現(xiàn)，在自然可見(jiàn)光的光譜中，并不能找到粉紅色，或者是棕色。這時(shí)候，我們自然會(huì)想要提問(wèn)，是不是存在某種頻率的光，它的顏色是棕色的呢？
答案是否定的，事實(shí)上有一件非常重要的事情需要先明確：顏色并不是物理存在的，我們能看到顏色是因?yàn)槲覀兊纳順?gòu)造導(dǎo)致的。
顏色是什么？顏色是生物對(duì)于不同頻率的光的感知，物種不同，感知能力也不同，比如小狗眼里的世界是黑白的，而在另一個(gè)極端，皮皮蝦有可以感知16種不同頻率段的視覺(jué)細(xì)胞。
380 - 450nm 的光本身并不是紫色的，至少小狗們不這么認(rèn)為。但我們?nèi)祟悾『媚馨堰@個(gè)頻率段的光和其他光區(qū)分光，然后我們姑且給了它一個(gè)名字，叫紫色。
所謂顏色，不過(guò)是我們的視覺(jué)細(xì)胞對(duì)外界輸入的光的一種反應(yīng)。在復(fù)雜的世界中，不僅僅存在單色光，更多存在的是多種頻率的光同時(shí)投射到我們眼里的情況。
說(shuō)到這里，終于可回答下棕色到底是怎么回事了，并沒(méi)有某一個(gè)固定頻率的光是棕色的，實(shí)際上一個(gè)物體之所以是棕色，是因?yàn)樗怯杉t光 + 黃光 + 藍(lán)光 按照一定比例混合后的到的。
所以，這個(gè)世界上，并不存在棕色光。相反，有非常多的光都是合成出來(lái)的.而人類在如何合成光的道路上，我們找到了 RGB (Red, Green Blue)。不過(guò)在RGB之前，我們更早熟悉的是紅黃藍(lán) (RYB) 三原色。
人類最早合成顏色的經(jīng)驗(yàn)，是產(chǎn)生自繪畫(huà)領(lǐng)域。繪畫(huà)顏料領(lǐng)域的三原色是「紅黃藍(lán)」，其發(fā)現(xiàn)時(shí)間可以追溯到 1600年左右。
之后，1908年在印刷和繪畫(huà)領(lǐng)域，人們又發(fā)現(xiàn)了 CMY 三原色 (Cyan, Maganta, Yellow)，再加上 Key Plate 黑色，形成了 CMYK 的顏色模型，并在印刷業(yè)中廣泛使用。
還剩下一個(gè)經(jīng)典的三原色 RGB，它是在1860年被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而開(kāi)始被用在攝影行業(yè)，一直到1938年，RGB 被用在CRT顯示的發(fā)明上，這才奠定了 RGB 在我們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾匚弧?/p>
當(dāng)我們談到加色模式和減色模式時(shí)，我們指的都是如何使用不同的三原色去合成其他顏色。其中，RGB 對(duì)顏色的合成，是加色模式。RYB 和 CMYK 對(duì)顏色的合成是減色模式。
什么是發(fā)光？能夠在外界沒(méi)有光的情況下，自己輻射出光線被我們看到的就叫發(fā)光，比如家里的電燈，街上的霓虹燈、廣告牌。
什么是反光？自己不能發(fā)光，必須靠反射外界的光才能被我們看到的就叫反光。很明顯，在漆黑一片的頁(yè)面，這些只會(huì)反光的物質(zhì)我們是看不見(jiàn)的。舉例來(lái)說(shuō)，身邊絕大多數(shù)東西都是屬于反光系列的，比如一件紅色的毛衣，一面黃色的墻，一個(gè)綠色的茶杯。
那為什么我們看到的毛衣會(huì)是紅色的呢？這毛衣本身又不會(huì)發(fā)射紅色的光？要回答這個(gè)問(wèn)題，還得回到「反光」這個(gè)詞上來(lái)，反光的關(guān)鍵在于，有些光被反射了，而另一些并沒(méi)有。那沒(méi)被反射的光去了哪？它們是被這件毛衣給吸收了，轉(zhuǎn)化成了其他能量。
反光，就是吸收一部分光，反射一部分光。對(duì)于原來(lái)的那束射向毛衣的光來(lái)說(shuō)，被吸收的部分做的就是減法，因此反光物體用的顏色合成方法，叫做減色模式。
下面，讓我們重新來(lái)看一下 RGB 的圖，然后來(lái)寫(xiě)幾個(gè)加色模式下的顏色合成公式。
紅 (R) + 綠 (G) = 黃 (Y)紅 (R) + 藍(lán) (B) = 品紅 (M)綠 (G) + 藍(lán) (B) = 青 (C)紅 (R) + 綠 (G) + 藍(lán) (B) = 白 (W)這里，顏色之間加法的含義是，如果同時(shí)把等式左邊兩種顏色的「燈光」打到一起，我們通過(guò)肉眼，就會(huì)看到等式右邊的顏色。
由上面的加色公式，我們可以很容易的得到下列補(bǔ)色
黃 (Y) = 白 (W) - 藍(lán) (B)品紅 (M) = 白 (W) - 綠 (G)青 (C) = 白 (W) - 紅 (R)即，(黃, 藍(lán))、(品紅, 綠)、(青, 紅) 分別是三對(duì)補(bǔ)色。這也意味著，任何一對(duì)補(bǔ)色的光相疊加，我們會(huì)重新得到白光。
然后我們?cè)賮?lái)看下 CMYK 下的顏色合成公式
黃 (Y) + 品紅 (M) = 紅 (R)黃 (Y) + 青 (C) = 綠 (G)青 (C) + 品紅 (M) = 藍(lán) (B)減色模式下的疊加，意味著把等式左邊兩種顏色的「顏料」混合到一起，我們能看到等式右邊顏色的顏料被合成了。
可以看到， CMY 之間的兩兩組合讓我們重新獲得了 RGB?？粗苌衿?，但其實(shí)只要使用上面提到的「補(bǔ)色」，就能輕松理解這里面的原因。
以 黃 (Y) + 品紅 (M) = 紅 (R) 為例，通過(guò)將等式左邊的顏色轉(zhuǎn)為補(bǔ)色表示，我們可以的到：
黃 + 品紅= [ 白 - 藍(lán) ] + [ 白 - 綠 ]= 白 - 藍(lán) - 綠= 紅用文字來(lái)表達(dá)就是，如果我們把一個(gè)吸收藍(lán)光的顏料，和一個(gè)吸收綠光的顏料進(jìn)行混合，那我們就會(huì)的到一個(gè)吸收藍(lán)光加綠光，也就是只反射紅光的顏料。
上面我們說(shuō)到了三原色的顏色合成。需要注意的是，三原色合成出來(lái)的依然是純色。
從上圖中抽離出 RGB 三原色，那么順序是這樣的：
紅 - 綠 - 藍(lán) - 紅
紅和綠之間混合出黃，綠藍(lán)之間混合出青，藍(lán)紅之間混合出品紅。
發(fā)現(xiàn)沒(méi)有，純色全部都是從 RGB 中抽出兩個(gè)顏色進(jìn)行混合。那問(wèn)題來(lái)了，將三種顏色混在一起會(huì)是什么效果呢？這里我們需要介紹另外3種合成顏色的方法：
在繪畫(huà)調(diào)顏料的時(shí)候，減淡一個(gè)顏色最好的方法，就是往里加入白色。同樣的，在 RGB 的模式下，讓一個(gè)顏色減淡的方法，就是讓這個(gè)顏色往白色去靠，并且是 R、G、B 都按照同一個(gè)比例去變化。
NewColor = OldColor + (255 - OldColor) * TintFactor減淡的效果，既可以理解為往顏料里加入白色顏料，也可以理解為在原來(lái)的光線中增加了白光。
在繪畫(huà)調(diào)顏料的時(shí)候，加深一個(gè)顏色最好的方法，就是往里加入黑色。同樣的，在 RGB 的模式下，讓一個(gè)顏色加深的方法，就是讓這個(gè)顏色往黑色去靠，和減淡一樣，R、G、B 要按照同比例去變化.
NewColor = OldColor * (1 - ShadeFactor)在繪畫(huà)調(diào)顏料的時(shí)候，讓一個(gè)顏色變灰的方法，顧名思義，就是加入灰色的顏料。而在 RGB 中，變灰的方法，就是同時(shí)使用「減淡」和「加深」。
NewColor = OldColor * (1 - TintColor) * (1 - ShadeColor) + 255 * TintColor * (1 - ShadeColor)HSB 有時(shí)也會(huì)寫(xiě)成 HSV。這么多字母，讓我們先來(lái)看下，每個(gè)字母都是什么含義。
HSB，HSL的實(shí)用價(jià)值在于，這種表示方法更符合人類對(duì)顏色的認(rèn)知?？吹酱禾靹傞L(zhǎng)出的柳芽，我們知道那是嫩綠色的；看到松樹(shù)的葉子，我們知道那是深綠色的。雖然兩個(gè)顏色不同，但是那同樣是綠色，只是顏色深淺不同。
總結(jié)下我們看待一個(gè)顏色的步驟：
這個(gè)步驟，是不是和我們上面介紹的合成顏色的步驟（加深，減淡）很像？有了之前的鋪墊，下面介紹下分別如何理解 HSB 和 HSL。
使用 HSB 顏色模式的主要是 Photoshop 里顏色選擇。
使用 HSL 顏色模式的主要有 Photoshop 里的色相飽和度調(diào)整、CSS3。
全稱 CIE Lab 顏色空間，這是一個(gè)按照人對(duì)顏色的感知來(lái)設(shè)計(jì)的顏色空間，且和 RGB、CMYK 相比，這是一個(gè)設(shè)備無(wú)關(guān)的顏色空間。
Lab 是一個(gè)比 RGB (sRGB, Adobe RGB) ，CMYK 都要大的顏色空間。它在設(shè)計(jì)之處的目的就在于：
從下圖的球形結(jié)構(gòu)中可以知道，該球的中心位置在 Lab(50, 0, 0)，對(duì)應(yīng)到三原色是 RGB(119, 119, 119) 或者 #777777
在實(shí)際使用中，Lab 顏色空間有什么用呢？
我們?cè)谏厦嬉呀?jīng)說(shuō)到了很多顏色空間，其中除了 Lab 是設(shè)備無(wú)關(guān)的顏色空間外，其他諸如 RGB、CMYK 的顏色空間，都是設(shè)備相關(guān)的。
像 RGB 這樣的顏色，它只是定義了如何通過(guò)三個(gè)數(shù)字去對(duì)應(yīng)顏色，但并沒(méi)有絕對(duì)明確地說(shuō)應(yīng)該對(duì)應(yīng)到哪個(gè)顏色，比如我們知道 RGB(255, 0, 0) 應(yīng)該對(duì)應(yīng)到紅，但是到底多紅呢？ RGB 本身并沒(méi)有定義。
看到問(wèn)題所在了嗎？我們最終看到的顏色，是一個(gè)「絕對(duì)的顏色」，但是我們?cè)谏a(chǎn)圖片和視頻的時(shí)候，用的可能卻是一個(gè)「相對(duì)的顏色」。也就是說(shuō)，有可能在 Photoshop 里我設(shè)置了一個(gè) RGB(255, 0, 0) 最紅的背景色，但實(shí)際在某個(gè)投影儀上，觀眾可能覺(jué)得這顏色還不夠紅。
所以怎么辦呢？我們可以把這個(gè)想象成出國(guó)旅游，進(jìn)入一個(gè)國(guó)家時(shí)，我們需要先還錢(qián)。在圖像的世界里，設(shè)備就是國(guó)家，比如手機(jī)屏幕、顯示器、投影儀、打印機(jī)；錢(qián)就是顏色數(shù)據(jù)。
這個(gè)匯兌的過(guò)程，是如何完成的呢？整個(gè)過(guò)程要從保存圖片開(kāi)始，到展示圖片為止。
sRGB / CMYK 等 ==(描述)==> CIE XYZ / CIE Lab ==(校準(zhǔn))==> 設(shè)備顏色。而在這「描述」和「校準(zhǔn)」的時(shí)候，用到的都是一個(gè)叫做 ICC Profile 的東西。無(wú)論你使用的是 Windows，還是 Mac，你的系統(tǒng)里都會(huì)有一個(gè)或多個(gè)專門(mén)的目錄來(lái)存放 ICC Profile。
理論上，從光轉(zhuǎn)化成數(shù)字存儲(chǔ)，需要經(jīng)過(guò)一次 ICC Profile 的 encode，然后從數(shù)字存儲(chǔ)到重現(xiàn)成影響，還需要經(jīng)過(guò)一次 ICC Profile 的轉(zhuǎn)化。典型的例子就是，數(shù)碼相機(jī)拍完一張照片，然后用打印機(jī)打印。
很好理解的是，不同設(shè)備，比如不同數(shù)碼相機(jī)拍出的照片，需要不同的 ICC Profile 進(jìn)行轉(zhuǎn)化。而更進(jìn)階一點(diǎn)的攝影愛(ài)好者，可能會(huì)制作不同光照環(huán)境下的 ICC Profile 來(lái)獲得更還原真是的照片效果。
對(duì)于 ICC Profile 的應(yīng)用，最直觀的就是在 Photoshop 里，在創(chuàng)建文件和打印文件的時(shí)候，都可以選擇不同的 Profile。
對(duì)于設(shè)計(jì)師的實(shí)際工作中來(lái)說(shuō)，顏色輸出是否準(zhǔn)確是一個(gè)非常關(guān)鍵的事情，而只有準(zhǔn)確把我顏色管理，才能讓你的設(shè)計(jì)在各種設(shè)備間無(wú)縫轉(zhuǎn)移。所以，一定要重視顏色管理，重視 ICC Profile
原本想把各顏色空間中的顏色轉(zhuǎn)換算法貼出來(lái)，不過(guò)趕巧搜到了一位大牛已經(jīng)寫(xiě)好庫(kù)，所以就直接貼一下鏈接，對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)感興趣的可以去看看。
https://github.com/nullice/ColorRNA
相信你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，顏色理論相關(guān)的知識(shí)相當(dāng)龐雜，其中還有很大一部分設(shè)計(jì)到數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)化、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)處理的部分，也是筆者感興趣的部分，限于篇幅，這些等有機(jī)會(huì)再做整理。
感謝能讀到最后的各位。
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