猫史档案馆

1.颜料颜色和光学颜色 1.1颜料的颜色 小学学过一点美术的同学都知道，颜料颜色中，红、黄、蓝被称为三原色，橙、绿、紫被称为三间色，可以由三原色中的两个混合而成。 1.2光的颜色 光的颜色和颜料的颜色相比较为复杂。可见光中自然光（注意不与偏振光相对应）按波长可分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的颜色波长范围是400~730nm(1nm=10^-9m)。e.g:波长为590nm的光是黄光。初中物理课本告诉我们，红、绿、蓝被称为三基色（光的三原色）。光的合成在电脑上较为常见。e.g:虽然上面举的两个例子都是黄光，但它们的本质是不同的。前者本身就是黄光，而后者是红光和绿光叠加而成的，光学性质不同。如果用它们做双缝干涉实验，那么前者观察到的结果是等间距的黄色条纹，后者观察到的是中间黄条纹和间距不同的红绿条纹叠加（绿条纹间距较小）。 2.颜色的表示方式与量化 2.1颜色名表示 颜色名表示颜色的优点是通俗易懂，缺点是有时不能完全正确地表示一个颜色，可能两个差异较小的颜色会使用同一个名称表示。为了使表示更精准，可以尝试用几个数据来刻画。 2.2RGB与CMYK色彩模式 很明显，用某个颜色中的三基色含量来表示这个颜色是一种可行的方法。上图展现的就是RGB色彩模式。很明显R、G、B分别是红色(red)、绿色(green)、蓝色(blue)三种颜色的英文首字母。由于256=2^8，因此一般R、G、B三值的区间定为[0,255]。0表示完全不含某种颜色，255表示某种颜色亮度达到最大。 CMYK分别是青色(cyan)、品红色(magenta)、黄色(yellow)的英文首字母和黑色(black)的末字母。就是将RGB反过来表示。e.g：品红色是红色和蓝色的叠加，因此R,B的值为最大值255，G的值为0，可用有序实数对表示(255,0,255)。 2.3HSL色彩模式 HSL和H喵色彩模式从另一角度实现颜色的量化，此处H喵暂不介绍。HSL分别是色调(hue)、饱和度(saturability)和亮度(luminance)的首字母组成。电脑上，它们的取值范围也均为[0,255]，但在别处可以为其他区间。 色调指去除黑白灰时的颜色，由于各种颜色可组成一个色环，因此色调的取值范围可以取[0,360)。为了方便，将红色的色调值定义为0。绿色、蓝色的色调值分别为120、240。当颜色为黑色、白色或灰色时，色调未定义，默认为0。 饱和度指颜色中加入灰色的量，取值范围可以取[0,100]。灰色的饱和度为0，完全鲜艳的颜色饱和度为100。当颜色为白色或黑色时，饱和度未定义，默认为0。 亮度的概念应该比较清楚，取值范围可以取[0,200]。需要指出的是，这里的亮度不是人眼感知的亮度。如图所示的黄色和蓝色的S值实际上是相等的，但是黄色看起来很明显比蓝色亮。 3.RGB与HSL的互换（HSL的取值使用后来给出的） 3.1RGB转换为HSL 通过上面的分析。可以先求出亮度L：将RGB三值排序，设最小值为min，最大值为max。L=(min+max)*200/510。 讨论L：如果L=0或200，则H,S设置为默认值0。 否则如果L≤100，则S=100*(max-min)/(max+min) 否则（即100＜L＜200），S=100*(max-min)/(510-max-min) 讨论S：如果S=0，则H设置为默认值0。 否则.^3这一部分我在刚开始计算时尝试使用向量的合成去计算，但后来发现是错误的，还需要分类讨论： 如果R最大：   如果G>B，H=60*(g-b)/(max-min)   如果G<B，假如仍用上式计算，则计算结果为负数，应当加上360。  如果G最大，H=60*(B-R)/(max-min)+120  如果B最大，H=60*(R-G)/(max-min)+240 以下为Python代码： r=float(input('请输入R的值(0~255)')) g=float(input('请输入G的值(0~255)')) b=float(input('请输入B的值(0~255)')) so=sorted([r,g,b])#将R、G、B排序 l=(so[0]+so[2])*200/510 iflin(0,200): s=0 elifl<=100: s=100*(so[2]-so[0])/(so[2]+so[0]) else: s=100*(so[2]-so[0])/(2-so[2]-so[0]) ifs==0: h=0 elifr==so[2]: h=60*(g-b)/(so[2]-so[0]) ifh<0: h+=360 elifg==so[2]: h=60*(b-r)/(so[2]-so[0])+120 else: h=60*(r-g)/(so[2]-so[0])+240 print('H的值是',h) print('S的值是',s) print('L的值是',l) 3.2HSL转换为RGB 这里在Python代码的注释语句中解释 h=float(input('请输入H的值(0~360)')) s=float(input('请输入S的值(0~100)')) l=float(input('请输入L的值(0~200)')) col=t=[None,None,None]#为了方便，将RGB的值存储在列表里 ifs==0orlin(0,200):#讨论S=0的情况 col[0]=col[1]=col[2]=l*255/200 else: ifl<=100: q=l*(100+s)/20000 else: q=(l+2*s)/200-l*s/20000#定义p,q，在计算时需要这个值 p=l/100-q t[0]=h+120 t[1]=h t[2]=h-120 ift[0]>=360: t[0]=t[0]-360 ift[2]<0: t[2]=t[2]+360 foriinrange(3):#三个值是一样的算法，都需要分类讨论，因此定义列表存储数据 ift[i]<60: col[i]=255*(p+(q-p)*6*t[i]/360) elift[i]<180: col[i]=255*q elift[i]<240: col[i]=255*(p+(q-p)*6*(2/3-t[i]/360)) else: col[i]=255*p print('R的值是',col[0]) print('G的值是',col[1]) print('B的值是',col[2]) 在实际应用中，可以根据不同的需要来选择不同的颜色，e.g:不同的模块，可使用色调、饱和度不同，亮度相同的不同颜色来表示。可以在设计方面提供一些帮助。