一）CIE色度模型
國際照明委員會（CIE，Commission Internationale de L'Eclairage / International Commission on Illumination）的色度模型是最早使用的模型之一。它是三維模型，其中，x和y兩維定義顏色，第3維定義亮度。
CIE 在1976 年規定了兩種顏色空間。一種是用於自照明的顏色空間，叫做CIE LUV（圖06-02-2）。
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圖06-02-2 CIE 1976 Lu’v’色度圖
另一種用於非自照明的顏色空間，叫做CIE 1976 L*a*b*，或者叫CIE LAB。CIE LAB 系統使用的座標叫做對色座標(opponent color coordinate)，如圖06-02-3 所示。CIELAB 使用b*, a *和 L*座標軸定義CIE 顏色空間。其中，L*值代表光亮度，其值從0(黑色)~100(白色)。b*和a*代表色度座標，其中a* 代表紅-綠軸，b* 代表黃-藍軸，它們的值從0到10。a*= b* = 0表示無色，因此L* 就代表從黑到白的比例係數。使用對色座標（opponet color coordinate）的想法來自這樣的概念：顏色不能同時是紅和綠，或者同時是黃和藍，但顏色可以被認爲是紅和黃、紅和藍、綠和黃以及綠和藍的組合。
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圖06-02-3 CIE LAB 顏色空間
CIE XYZ 是國際照明委員會在1931 年開發並在1964年 修訂的CIE 顏色系統(CIE Color System)，該系統是其他顏色系統的基礎。它使用相應於紅、綠和藍三種顏色作爲三種基色，而所有其他顏色都從這三種顏色中導出。通過相加混色或者相減混色，任何色調都可以使用不同量的基色產生。CIE 1931 色度圖(CIE 1931 Chromaticity Diagram)，如圖06-02-4(a)所示，圖(b)是它的輪廓圖。圖(a)中的A點在色度圖上的座標是x ＝0.4832，y ＝0.3045，它的顏色與紅蘋果的顏色相匹配。
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圖06-02-4 CIE 1931
圖06-02-4 CIE 1931色度圖是用標稱值表示的CIE 色度圖，x 表示紅色分量，y 表示綠色分量。圖中的E 點代表白光，它的座標爲(0.33，0.33)；環繞在顏色空間邊沿的顏色是光譜色，邊界代表光譜色的最大飽和度，邊界上的數字表示光譜色的波長，其輪廓包含所有的感知色調。所有單色光都位於舌形曲線上，這條曲線就是單色軌跡，曲線旁標註的數字是單色(或稱光譜色)光的波長值；自然界中各種實際顏色都位於這條閉合曲線內；RGB系統中選用的物理三基色在色度圖的舌形曲線上。
（二） RGB顏色空間
計算機顏色顯示器顯示顏色的原理與彩色電視機一樣，都是採用R、G、B相加混色的原理，通過發射出三種不同強度的電子束，使屏幕內側覆蓋的紅、綠、藍磷光材料發光而產生顏色的。這種顏色的表示方法稱爲RGB顏色空間表示。在多媒體計算機技術中，用得最多的是RGB顏色空間表示（圖06-01-9）。
根據三基色原理，用基色光單位來表示光的量，則在RGB顏色空間，任意色光F都可以用R、G、B三色不同分量的相加混合而成：
F＝r [ R ] + g [ G ] + b [ B ]
RGB顏色空間還可以用一個三維的立方體來描述（圖06-02-5）。
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圖06-02-5 RGB顏色空間
我們可知自然界中任何一種色光都可由R、G、B三基色按不同的比例相加混合而成，當三基色分量都爲0（最弱）時混合爲黑色光；當三基色分量都爲k（最強）時混合爲白色光。任一顏色F是這個立方體座標中的一點，調整三色系數r、g、b中的任一系數都會改變F的座標值，也即改變了F的色值。RGB顏色空間採用物理三基色表示，因而物理意義很清楚，適合彩色顯像管工作。然而這一體制並不適應人的視覺特點。因而，產生了其他不同的顏色空間表示法。
（三）HSI顏色空間
HSI（Hue，Saturation and Intensity）顏色空間是從人的視覺系統出發，用色調（Hue）、色飽和度（Saturation或Chroma）和亮度（Intensity或Brightness）來描述顏色。HSI顏色空間可以用一個圓錐空間模型來描述（圖06-02-6）。
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圖06-02-6 HSI顏色圓錐空間模型
用這種描述HIS顏色空間的圓錐模型相當複雜，但確能把色調、亮度和色飽和度的變化情形表現得很清楚。其中：
（A）HSI圓錐空間模型
（B）線條示意圖：圓錐上亮度、色度和飽和度的關係。
（C）縱軸表示亮度：亮度值是沿着圓錐的軸線度量的，沿着圓錐軸線上的點表示完全不飽和的顏色，按照不同的灰度等級，最亮點爲純白色、最暗點爲純黑色。
（D）圓錐縱切面：描述了同一色調的不同亮度和飽和度關係。
（E）圓錐橫切面：色調H爲繞着圓錐截面度量的色環，圓周上的顏色爲完全飽和的純色，色飽和度爲穿過中心的半徑橫軸。
通常把色調和飽和度通稱爲色度，用來表示顏色的類別與深淺程度。由於人的視覺對亮度的敏感程度遠強於對顏色濃淡的敏感程度，爲了便於顏色處理和識別，人的視覺系統經常採用HSI顏色空間，它比RGB顏色空間更符合人的視覺特性。在圖像處理和計算機視覺中大量算法都可在HSI顏色空間中方便地使用，它們可以分開處理而且是相互獨立的。因此，在HSI顏色空間可以大大簡化圖像分析和處理的工作量。
HSI顏色空間和RGB顏色空間只是同一物理量的不同表示法，因而它們之間存在着轉換關係，如公式所示：
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其中
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（四）YUV（Lab）顏色空間
在現代彩色電視系統中，通常採用三管彩色攝像機或彩色CCD（電耦合器件）攝像機，它把得到的彩色圖像信號，經分色、分別放大校正得到RGB，再經過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個色差信號R－Y、B－Y，最後發送端將亮度和色差三個信號分別進行編碼，用同一信道發送出去。這就是我們常用的YUV顏色空間。
採用YUV顏色空間的重要性是它的亮度信號Y和色度信號U、V是分離的。如果只有Y信號分量而沒有U、V分量，那麼這樣表示的圖就是黑白灰度圖。彩色電視採用YUV空間正是爲了用亮度信號Y解決彩色電視機與黑白電視機的兼容問題，使黑白電視機也能接收彩色信號。
根據美國國家電視制式委員會NTSC制式的標準，當白光的亮度用Y來表示時，它和紅、綠、藍三色光的關係可用如下式的方程描述：
Y＝0.3 R + 0.59 G + 0.11B
這就是常用的亮度公式。色差U、V是由B－Y、R－Y按不同比例壓縮而成的。YUV顏色空間與RGB顏色空間的轉換關係如下：
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如果要由YUV空間轉化成RGB空間，只要進行相應的逆運算即可。
與YUV顏色空間類似的還有Lab顏色空間，它也是用亮度和色差來描述顏色分量，其中L爲亮度、a和b分別爲各色差分量。
（五）CMY顏色空間
彩色印刷或彩色打印的紙張是不能發射光線的，因而印刷機或彩色打印機就只能使用一些能夠吸收特定的光波而反射其他光波的油墨或顏料。油墨或顏料的3基色是青（Cyan）、品紅（Magenta）和黃（Yellow），簡稱爲CMY。青色對應藍綠色，品紅對應紫紅色。理論上說，任何一種由顏料表現的顏色都可以用這三種基色按不同的比例混合而成，這種顏色表示方法稱CMY顏色空間表示法。彩色打印機和彩色印刷系統都採用CMY顏色空間。
用CMY模型產生的顏色被稱爲相減色，是因爲它減少了爲視覺系統識別顏色所需要的反射光。在CMY相減混色中，三基色等量相減時得到黑色；等量黃色(Y)和品紅(M)相減而青色(C)爲0時，得到紅色(R)；等量青色(C)和品紅(M)相減而黃色(Y)爲0時，得到藍色(B)；等量黃色(Y)和青色(C)相減而品紅(M)爲0時，得到綠色(G)。這些三基色相減結果如圖06-02-7所示。
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圖06-02-7 三基色相減
CMY空間正好與RGB空間互補，也即用白色減去RGB空間中的某一顏色值就等於同樣顏色在CMY空間中的值。RGB空間與CMY空間的互補關係如表06-02-1所示。
表06-02-1 RGB空間與CMY空間的互補關係
RGB相加混色 CMY相減混色 對應顏色
根據這個原理，很容易把RGB空間轉換成CMY空間。由於彩色墨水和顏料的化學特性，用等量的CMY三基色得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷術中常加一種真正的黑色（black ink），所以CMY又寫成CMYK。
實際應用中，一幅圖像在計算機中用RGB空間顯示；用RGB或SHI空間編輯處理；打印輸出時要轉換成CMY空間；如果要印刷，則要轉換成CMYK四幅印刷分色圖，用於套印彩色印刷品。
（六）YIQ模型
YIQ模型與YUV模型非常類似，是在彩色電視制式中使用的另一種重要的顏色模型，NTSC彩色電視制式中使用。這裏的Y表示亮度，I、Q是兩個彩色分量。YIQ和 RGB的對應關係用下面的方程式表示：
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
I = 0.596R - 0.275G - 0.321B
Q = 0.212R - 0.523G + 0.311B
或者寫成矩陣的形式，
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（七）YCrCb模型
YCrCb模型適用於計算機用的顯示器。它也是使用Y、Cr和Cb來分別表示一種亮度分量信號和兩種色度分量信號。YCrCb模型與RGB空間的轉換關係如下：
Y＝0.299R ＋0.578G ＋0.114B
Cr＝( 0.500R －0.4187G －0.0813B )＋128
Cb=( - 0.1687R －0.3313G ＋0.500B )＋128
或者寫成矩陣的形式，
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RGB與YCrCb之間的變換關係可寫成如下的形式，
國際照明委員會（CIE，Commission Internationale de L'Eclairage / International Commission on Illumination）的色度模型是最早使用的模型之一。它是三維模型，其中，x和y兩維定義顏色，第3維定義亮度。
CIE 在1976 年規定了兩種顏色空間。一種是用於自照明的顏色空間，叫做CIE LUV（圖06-02-2）。
圖06-02-2 CIE 1976 Lu’v’色度圖
另一種用於非自照明的顏色空間，叫做CIE 1976 L*a*b*，或者叫CIE LAB。CIE LAB 系統使用的座標叫做對色座標(opponent color coordinate)，如圖06-02-3 所示。CIELAB 使用b*, a *和 L*座標軸定義CIE 顏色空間。其中，L*值代表光亮度，其值從0(黑色)~100(白色)。b*和a*代表色度座標，其中a* 代表紅-綠軸，b* 代表黃-藍軸，它們的值從0到10。a*= b* = 0表示無色，因此L* 就代表從黑到白的比例係數。使用對色座標（opponet color coordinate）的想法來自這樣的概念：顏色不能同時是紅和綠，或者同時是黃和藍，但顏色可以被認爲是紅和黃、紅和藍、綠和黃以及綠和藍的組合。
圖06-02-3 CIE LAB 顏色空間
CIE XYZ 是國際照明委員會在1931 年開發並在1964年 修訂的CIE 顏色系統(CIE Color System)，該系統是其他顏色系統的基礎。它使用相應於紅、綠和藍三種顏色作爲三種基色，而所有其他顏色都從這三種顏色中導出。通過相加混色或者相減混色，任何色調都可以使用不同量的基色產生。CIE 1931 色度圖(CIE 1931 Chromaticity Diagram)，如圖06-02-4(a)所示，圖(b)是它的輪廓圖。圖(a)中的A點在色度圖上的座標是x ＝0.4832，y ＝0.3045，它的顏色與紅蘋果的顏色相匹配。
圖06-02-4 CIE 1931
圖06-02-4 CIE 1931色度圖是用標稱值表示的CIE 色度圖，x 表示紅色分量，y 表示綠色分量。圖中的E 點代表白光，它的座標爲(0.33，0.33)；環繞在顏色空間邊沿的顏色是光譜色，邊界代表光譜色的最大飽和度，邊界上的數字表示光譜色的波長，其輪廓包含所有的感知色調。所有單色光都位於舌形曲線上，這條曲線就是單色軌跡，曲線旁標註的數字是單色(或稱光譜色)光的波長值；自然界中各種實際顏色都位於這條閉合曲線內；RGB系統中選用的物理三基色在色度圖的舌形曲線上。
（二） RGB顏色空間
計算機顏色顯示器顯示顏色的原理與彩色電視機一樣，都是採用R、G、B相加混色的原理，通過發射出三種不同強度的電子束，使屏幕內側覆蓋的紅、綠、藍磷光材料發光而產生顏色的。這種顏色的表示方法稱爲RGB顏色空間表示。在多媒體計算機技術中，用得最多的是RGB顏色空間表示（圖06-01-9）。
根據三基色原理，用基色光單位來表示光的量，則在RGB顏色空間，任意色光F都可以用R、G、B三色不同分量的相加混合而成：
F＝r [ R ] + g [ G ] + b [ B ]
RGB顏色空間還可以用一個三維的立方體來描述（圖06-02-5）。
圖06-02-5 RGB顏色空間
我們可知自然界中任何一種色光都可由R、G、B三基色按不同的比例相加混合而成，當三基色分量都爲0（最弱）時混合爲黑色光；當三基色分量都爲k（最強）時混合爲白色光。任一顏色F是這個立方體座標中的一點，調整三色系數r、g、b中的任一系數都會改變F的座標值，也即改變了F的色值。RGB顏色空間採用物理三基色表示，因而物理意義很清楚，適合彩色顯像管工作。然而這一體制並不適應人的視覺特點。因而，產生了其他不同的顏色空間表示法。
（三）HSI顏色空間
HSI（Hue，Saturation and Intensity）顏色空間是從人的視覺系統出發，用色調（Hue）、色飽和度（Saturation或Chroma）和亮度（Intensity或Brightness）來描述顏色。HSI顏色空間可以用一個圓錐空間模型來描述（圖06-02-6）。
圖06-02-6 HSI顏色圓錐空間模型
用這種描述HIS顏色空間的圓錐模型相當複雜，但確能把色調、亮度和色飽和度的變化情形表現得很清楚。其中：
（A）HSI圓錐空間模型
（B）線條示意圖：圓錐上亮度、色度和飽和度的關係。
（C）縱軸表示亮度：亮度值是沿着圓錐的軸線度量的，沿着圓錐軸線上的點表示完全不飽和的顏色，按照不同的灰度等級，最亮點爲純白色、最暗點爲純黑色。
（D）圓錐縱切面：描述了同一色調的不同亮度和飽和度關係。
（E）圓錐橫切面：色調H爲繞着圓錐截面度量的色環，圓周上的顏色爲完全飽和的純色，色飽和度爲穿過中心的半徑橫軸。
通常把色調和飽和度通稱爲色度，用來表示顏色的類別與深淺程度。由於人的視覺對亮度的敏感程度遠強於對顏色濃淡的敏感程度，爲了便於顏色處理和識別，人的視覺系統經常採用HSI顏色空間，它比RGB顏色空間更符合人的視覺特性。在圖像處理和計算機視覺中大量算法都可在HSI顏色空間中方便地使用，它們可以分開處理而且是相互獨立的。因此，在HSI顏色空間可以大大簡化圖像分析和處理的工作量。
HSI顏色空間和RGB顏色空間只是同一物理量的不同表示法，因而它們之間存在着轉換關係，如公式所示：
其中
（四）YUV（Lab）顏色空間
在現代彩色電視系統中，通常採用三管彩色攝像機或彩色CCD（電耦合器件）攝像機，它把得到的彩色圖像信號，經分色、分別放大校正得到RGB，再經過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個色差信號R－Y、B－Y，最後發送端將亮度和色差三個信號分別進行編碼，用同一信道發送出去。這就是我們常用的YUV顏色空間。
採用YUV顏色空間的重要性是它的亮度信號Y和色度信號U、V是分離的。如果只有Y信號分量而沒有U、V分量，那麼這樣表示的圖就是黑白灰度圖。彩色電視採用YUV空間正是爲了用亮度信號Y解決彩色電視機與黑白電視機的兼容問題，使黑白電視機也能接收彩色信號。
根據美國國家電視制式委員會NTSC制式的標準，當白光的亮度用Y來表示時，它和紅、綠、藍三色光的關係可用如下式的方程描述：
Y＝0.3 R + 0.59 G + 0.11B
這就是常用的亮度公式。色差U、V是由B－Y、R－Y按不同比例壓縮而成的。YUV顏色空間與RGB顏色空間的轉換關係如下：
如果要由YUV空間轉化成RGB空間，只要進行相應的逆運算即可。
與YUV顏色空間類似的還有Lab顏色空間，它也是用亮度和色差來描述顏色分量，其中L爲亮度、a和b分別爲各色差分量。
（五）CMY顏色空間
彩色印刷或彩色打印的紙張是不能發射光線的，因而印刷機或彩色打印機就只能使用一些能夠吸收特定的光波而反射其他光波的油墨或顏料。油墨或顏料的3基色是青（Cyan）、品紅（Magenta）和黃（Yellow），簡稱爲CMY。青色對應藍綠色，品紅對應紫紅色。理論上說，任何一種由顏料表現的顏色都可以用這三種基色按不同的比例混合而成，這種顏色表示方法稱CMY顏色空間表示法。彩色打印機和彩色印刷系統都採用CMY顏色空間。
用CMY模型產生的顏色被稱爲相減色，是因爲它減少了爲視覺系統識別顏色所需要的反射光。在CMY相減混色中，三基色等量相減時得到黑色；等量黃色(Y)和品紅(M)相減而青色(C)爲0時，得到紅色(R)；等量青色(C)和品紅(M)相減而黃色(Y)爲0時，得到藍色(B)；等量黃色(Y)和青色(C)相減而品紅(M)爲0時，得到綠色(G)。這些三基色相減結果如圖06-02-7所示。
圖06-02-7 三基色相減
CMY空間正好與RGB空間互補，也即用白色減去RGB空間中的某一顏色值就等於同樣顏色在CMY空間中的值。RGB空間與CMY空間的互補關係如表06-02-1所示。
表06-02-1 RGB空間與CMY空間的互補關係
RGB相加混色 CMY相減混色 對應顏色
|
RGB相加混色 |
CMY相減混色 |
對應顏色 |
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0 0 0 |
1 1 1 |
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0 0 1 |
1 1 0 |
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0 1 0 |
1 0 1 |
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0 1 1 |
1 0 0 |
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1 0 0 |
0 1 1 |
|
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1 0 1 |
0 1 0 |
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1 1 0 |
0 0 1 |
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1 1 1 |
0 0 0 |
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根據這個原理，很容易把RGB空間轉換成CMY空間。由於彩色墨水和顏料的化學特性，用等量的CMY三基色得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷術中常加一種真正的黑色（black ink），所以CMY又寫成CMYK。
實際應用中，一幅圖像在計算機中用RGB空間顯示；用RGB或SHI空間編輯處理；打印輸出時要轉換成CMY空間；如果要印刷，則要轉換成CMYK四幅印刷分色圖，用於套印彩色印刷品。
（六）YIQ模型
YIQ模型與YUV模型非常類似，是在彩色電視制式中使用的另一種重要的顏色模型，NTSC彩色電視制式中使用。這裏的Y表示亮度，I、Q是兩個彩色分量。YIQ和 RGB的對應關係用下面的方程式表示：
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
I = 0.596R - 0.275G - 0.321B
Q = 0.212R - 0.523G + 0.311B
或者寫成矩陣的形式，
（七）YCrCb模型
YCrCb模型適用於計算機用的顯示器。它也是使用Y、Cr和Cb來分別表示一種亮度分量信號和兩種色度分量信號。YCrCb模型與RGB空間的轉換關係如下：
Y＝0.299R ＋0.578G ＋0.114B
Cr＝( 0.500R －0.4187G －0.0813B )＋128
Cb=( - 0.1687R －0.3313G ＋0.500B )＋128
或者寫成矩陣的形式，
RGB與YCrCb之間的變換關係可寫成如下的形式，
