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发表时间：2019年05月28日 12:33:57
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提示:文章比较长,想快速阅读的可以直接从后面的色相表格处开始阅读!

提前申明一句:本文并不否认RGB(RGI/RGV)和CMYK三原色,而是用RYB三原色改进软件中常用的RGB(RGI/RGV)色相环,将RYB的三原色和三间色的分布(每种颜色位置间隔60°)应用在色相环上,本质还是建立在RGB(RGI/RGV)发光系统的基础上的。希望大家不要误会!

RGI/RGV=Red,Green,Indigo/Violet
RYB=Red,Yellow,Blue
红(Red):#FF0000(Hue=0°) 黄(Yellow):#FFFF00(Hue=60°) 绿(Green):#00FF00(Hue=120°) 蓝(Blue):#0080FF(Hue=210°) 靛/蓝紫(Indigo/Violet):#0000FF(Hue=240°)

红绿靛/蓝紫
红黄蓝
黑白灰

红(Red):#FF0000(Hue=0°) 橙(Orange):#FF8000(Hue=30°) 黄(Yellow):#FFFF00(Hue=60°) 绿(Green):#00FF00(Hue=120°) 青/蓝绿(Cyan):#00FFFF(Hue=180°) 蓝(Blue):#0080FF(Hue=210°) 靛/蓝紫(Indigo/Violet):#0000FF(Hue=240°) 紫(Purple):#FF00FF(Hue=300°)
黑(Black):#000000(Hue=undefined) 白(White):#FFFFFF(Hue=undefined) 灰(Gray/Grey):#808080(Hue=undefined)

写这篇博文的动机

在美术,绘画领域,用的最广泛的色相环就是RYB(红黄蓝)色相环。将红黄蓝作为三原色有着悠久的历史,中国自古以来就有"青赤黄白黑"五正色的说法,除去黑白两色,现在我们常说的红黄蓝,在古文中,就是写作赤,黄,青(日语中至今还保留着这种写法)。同时这五种正色也分别对应五行中的“木火土金水"。正如世间万物由五行组成一样,古人认为由这五种基本颜色,可以组成各种各样的颜色,组合得到的颜色被称为"间色"。
虽然现代科学研究表明,这三种颜色作为三原色并不严谨,加法三原色(基于人眼)为红(R),绿(G),蓝紫(I)(Indigo的简称,Indigo源自牛顿的七色说法(ROYGBIV),称为靛色),减法三原色(基于反射光)为湖蓝(C),玫红(M),柠檬黄(Y)(见备注2,RYB不等于CMYK,两者有一定的区别),但是由于其在艺术作品中被广泛应用,有久远的历史,并且符合人类心理上的认知,比如在间色,互补色,以及颜色分布等方面符合人的心理,因此它在艺术领域至今仍扮演者重要的角色,发挥着重要的作用。
比如说红黄蓝的三间色是橙绿紫,它们构成了六种基本颜色,即红橙黄绿蓝紫。在心理上,左边三个颜色是暖色,而右边三个颜色是冷色,冷暖色分布比例正好是1比1,非常平均,左边三个颜色与右边三个颜色恰为互补色,左暖右冷,正好形成了对比。而RGB(RGI/RGV)的三间色是黄色,青色(水色),紫色,六种基本颜色则分别为红黄绿青靛紫。青色和靛色都是介于两种颜色之间的颜色,生活中并不怎么常用,这六个颜色中,左边的三个颜色和右边的三个颜色不是严格的互补色,比如红色对应的青色(水色),比绿色偏蓝,紫色则对应成了绿色,但实际上应该是黄色,导致出现冷色对冷色的现象。因为这六个颜色中,只有红黄两个颜色是暖色,其余的四个颜色都是冷色,冷暖色比例为2比1,十分不平衡,与心理学原理相悖。这也就证实了红黄蓝三原色符合心理认知这一观点。

RGB三原色(严格地说是RGI,I
是Indigo,即靛色(紫蓝色)(类似于颜料中的群青),因为RGB中的B偏向紫色一端,不是最正宗的Blue,也有把B称为V(Violet)的,即RGV,如果将靛色(RGI/RGV色相240°附近)的饱和度降低,可以发现其颜色明显变紫,比如#8080FF和#6666CC)则是发光的三原色,这是考虑到人眼的视觉特性而设计的(后文会提到)。在电子图像,计算机图形领域,由于显示器属于物理光学设备,因此RGB(RGI/RGV)(红绿靛/红绿(蓝)紫)(RGB(RGI/RGV)中的B(I/V)为紫蓝色,简称靛,是为了与RYB中的,更正宗的蓝色相区分)模型更加常见,这就导致了对应的RGB(RGI/RGV)色相环更加常见(如Photoshop之类的许多软件的色环就是这样设计的),而RYB色相环却常常被忽略,但是真正符合人类心理学认知的色相环应该是RYB色相环,RGB(RGI/RGV)色相环存在很大的问题,那就是颜色分布不均匀,在橙黄色区域范围过于狭小,而在绿色和紫色区域范围过大,也就是暖色区域小而冷色区域大(暖少冷多),与人类心理认知不符。这就造成了许多计算机领域的工作者对色相环,互补色认知的错误,也让很多初学者进入了误区。

然而,随着计算机和网络的迅速普及,这种计算机行业内的说法在书籍和网络中广为流传。网络上的色环对比色,互补色基本上都是RGB(RGI/RGV)的版本,并不适用于色彩搭配。很多人对RYB和RGB(RGI/RGV)的色相环,互补色,傻傻分不清楚,而且人云亦云,自己不加任何思考,只要是书上的说法就认为是权威的,没有任何漏洞的,将某些所谓的专家,大师的话奉为圭臬。这一点误导了很多美术知识欠缺的人,同时也影响了部分美术,摄影行业的人,造成了很深的误会。有些人,自以为自己学了计算机,发光原理的相关的一点点知识,就到网上秀优越,写文章解释相关知识,殊不知这只是发光的原理,和美术中,心理学中的互补色大相径庭,但是自己又不加思考,就把它们混为了一谈。计算机里的光混色环,跟调色一点关系都没有,这个色环也不适用于色彩搭配。我们不希望这种误会持续发展下去,误导了无知的新手小白,也希望喜欢设计的朋友们能对这一点有一个正确的认识。

因此,我们需要用一个更加合理的三原色和色相环代替RGB(RGI/RGV)色相环,而这个色相环,就是美术中的RYB(红黄蓝)色相环。找到了这个系统,下面我们需要做的就是找出它与RGB(RGI/RGV)系统的对应关系,也就是找到一个公式进行两者之间的转化,从而能定量地对RYB色相环进行描述,进而进入到实际应用中。

注:RYB色相环又名伊登色相环,它是由著名的美术和色彩学大师美国籍教师约翰斯·伊登(Johannes Itten,1888~1967)所著"色彩论"一书而来。它的设计特色是以三原色作为基础色相,这种色相环中每一个色相的位置都是独立的,区分得相当清楚,排列顺序和彩虹以及光谱的排列方式是一样的。这些颜色相邻间隔都一样,共有6~12个互补色对,分别位于直径对立的两端,发展出12~24色相环。

引用:
在Photoshop里因为是光混,白色-红色=青色,但不是说红色跟青色是补色,它们只是在Photoshop和光混里是补色,但是用在色彩搭配上并不是补色,红色真正的补色是绿色。
来源:
摄影后期培训“老师”用“假色环”黄蓝不是补色|平面-摄影|教程|后期调色修图教程 - 原创文章 - 站酷 (ZCOOL)

补充:现在广为流传的RGB(RGI/RGV)色相环图,在颜色的命名方面,也存在诸多问题(bug),问题如下:
1.300°对应的紫色写成了"品红"(备注1中会提到这个问题,品红的真实色相在330°附近,而不是300°)。
2.210°和240°对应的颜色分别写成靛色和蓝色,事实上靛色应该排在蓝色的后面。这可能是受到三原色蓝的影响,三原色的蓝(240°)并不是最正宗的蓝,而是偏紫的靛色(紫蓝色)(Indigo)。最正的蓝色是210°的蓝(Blue),240°则是靛色(紫蓝色,饱和度降低后紫色更加明显,比如#8080FF和#6666CC)。也就是说把这两个颜色的位置搞反了。
3.270°对应的蓝紫色(堇色)(Violet)写成了紫色(Purple),这也是受到了"品红"这个误称的影响(详见备注1)。事实上270°的Violet是偏蓝的紫色,也就是光谱中的那个紫色。而紫色(Purple)对应的是300°,也就是在1中说的被很多人误称为了"品红"的那个地方,而这里对应的其实并不是"品红",恰恰就是紫色(Purple)。

(其实现在三原色中的蓝(靛色)用得已经比较少了,大多数都向蔚蓝(Azure,也就是下面要介绍的RYB(红黄蓝)中的B(蓝),RGI/RGV色相的210°,最正的蓝)靠近了,证明大多数设计师心里都清楚这一点。很久以前(比如DOS到95,98年代的软件),由于技术原因,颜色位数有限,只能用颜色表里的很少的颜色,很多颜色在数值上都只能凑整(颜色分量取的值很多时候都是0或255,RGI/RGV色相也基本上都是60的倍数),所以很多时候不得已,只能使用纯色,导致计算机软件里的颜色单一,缺乏变化,且与实际有一定的偏差)

几个基本概念

色相(Hue):色相是反映颜色种类的物理量,一般用字母H表示,单位是度(°),取值范围一般是0°~360°(不包括360°),在本文中,将RGB(RGI/RGV)系统中的色相用大写字母H表示,将RYB系统中的色相用小写字母h表示

纯色(Soild Color):颜色的三个分量只能为0或最大值(一般是255),即三原色+三间色+黑白
RGI/RGV色相环八纯色:红黄绿青靛紫黑白
RYB色相环八纯色:红橙黄绿蓝紫黑白
RYB色相环中的橙色,蓝色比RGI/RGV色相环中的青色,靛色更加常用,RYB色相环的原色和间色比RGI/RGV色相环更符合人类对颜色的感知,因此更加合理。

冷色和暖色(Cool/Cold Color & Warm Color):
冷色(Cool/Cold Color):使人感到寒冷,凉爽,平静,空旷,开阔,通透的颜色,往往使人产生后退感。主要包括绿色,蓝色,紫色,有时也包括黑白灰,因为自然界中天空,海洋,森林,水,冰,雪等透射的光倾向于这些颜色(在物理上它们主要吸收低频光(红橙黄光),反射高频光(蓝紫光)),而它们总是与寒冷或凉爽相关联。在物理上,冷色指频率较高的光,或者对应着较高的色温。
暖色(Warm Color):使人感到炽热,温暖,激烈,热烈,亦或是柔和,厚重的颜色,往往使人产生前进感,或是亲切感。主要包括红色,橙色,黄色,棕色(褐色/咖啡色),有时也包括偏暖(偏棕偏黄)的黑白灰,因为自然界中太阳,火焰,熔岩,血液,大地,泥土等倾向于这些颜色(在物理上它们主要吸收高频光(蓝紫光),反射低频光(红橙黄光)),而它们总是与炽热,温暖,或是稳重相关联。在物理上,暖色指频率较低的光,或者对应着较低的色温。
中性色(Neutral Color):介于暖色和冷色之间的颜色,有时指黑白灰,也有时指黄绿色,或者紫红色。它们通常不会直接给人寒冷或温暖的感受,需要根据其他颜色的搭配来判断冷暖倾向,在不同的环境下,会呈现出不同的属性。

互补色(Complementary Color):色相差为180°的两个颜色
美术界公认的三对互补色:红↔绿橙↔蓝黄↔紫 (左边是暖色,右边是冷色)
RYB色相环的互补色与之正好相符,而RGI/RGV色相环则偏差较大(红↔青蓝橙黄↔蓝(唯一的相符) 黄↔蓝紫(大致相符) 绿↔紫)

下面两点许多的人都容易混淆,一定要注意区别!
光学互补色(Optical Complementary Color):RGB(RGI/RGV)色相环上色相差为180°的两个颜色,两者叠加后可以得到白色,吸收其中一种颜色物质会呈现出对应的另一种颜色,如:红↔青(绿蓝),橙~金黄↔蓝,柠檬黄↔蓝紫,绿↔紫,春绿~玫红
美术互补色(Artistic Complementary Color):RYB色相环上色相差为180°的两个颜色,也可简称为互补色(Complementary Color),视觉反差最大的两种颜色,常运用于艺术设计和色彩搭配中，如:红↔绿,橙↔蓝,黄↔紫

声与光的物理学原理
声音是一种机械波(Mechanical Wave),它有振幅(响度),频率,音色等属性,其中的频率决定着声音的高低,频率越低,音调越低,听起来越有热情,雄浑,粗犷而强壮的感觉(有时候也称为暖声),频率越高,音调越高,听起来越有清凉,空虚,尖而细小的感觉(有时候也称为冷声)。人耳对声音的感知存在一个范围,频率在20~20000Hz之间,超过这个范围便听不见,如果频率低于20Hz,则称为次声波(Infrasound),如果频率高于20000Hz,则称为超声波(Ultrasound)。
与声音类似,光波是一种电磁波(Electromagnetic Wave),它也有振幅(强度),频率,不同的频率决定了光线颜色的不同,频率越低(色温越低),感觉越温暖,频率越高(色温越高),感觉越寒冷。(色温指颜色对应的黑体辐射中黑体的温度,与频率成正比,不是感知上的冷暖温度)。人眼对光波的感知也存在一个范围,频率在330~810THz之间,超过这个范围就不可见,频率低于330THz为红外线(Infrared),高于810THz则为紫外线(Ultraviolet)。
类似于音乐中的音高(Pitch),反映了声音的频率高低,美术中的色相(Hue),反映的就是颜色的种类,也就是与之等价的可见光的频率高低。
有关声音和光的冷暖感的详细介绍,可以参见我的一篇博文:
链接:(原创)[心理感想]声音也有温度和冷暖?无处不在的联觉,谈谈我所认为的联觉,色彩、声音与温度冷暖之间的通感,色彩和声音的冷暖 - 固态二氧化碳的博客 - CSDN博客

可见光谱,光的颜色与波长,频率,色相对应关系表

可见光颜色	红(Red)	橙(Orange)	黄(Yellow)	绿(Green)	青/绿蓝(Cyan/Greenish Blue)	蓝(Blue)	靛/紫蓝(Indigo/Purplish Blue)	蓝紫(光谱紫/堇色)(Violet/Bluish Purple)	紫(正紫)(Purple)
中心波长 λ(nm)	660(极限900)	600	580	530	490	470	435	415 (极限370)	N/A
中心频率 f/ν(THz)	450(极限330)	500	520	560	610	640	690	720 (极限810)	N/A
色相(RGB/RGI/RGV) H(°)	0	30	50	120	180	210	240	270 (极限285)	300
色相(RYB) h(°)	0	60	105	180	210	240	270	285 (极限292.5)	300

←波长增加,频率降低,色调变暖

波长减少,频率升高,色调变冷→

电子设备中的RGB(RGI/RGV)(Red,Green,Indigo/Violet)三原色发光系统中的三原色波长分别是660nm,530nm,435nm,频率是450THz,560THz,690THz,对应的颜色是红色(Red),绿色(Green),靛色(紫蓝色)(Indigo/Violet)

之所以选择红,绿,靛作为发光的三原色,是因为人眼内有三种视锥细胞,分别对低频(红色),中频(绿色),高频(蓝紫色)光波敏感,任何频率的光射入人眼后都会变成这三种细胞的响应程度,进而感觉到不同的颜色。比如强度为2的,频率为450THz的红光,和强度为1,频率为560THz的绿光共同射入人眼后产生的三种视锥细胞的响应,与强度为3,频率为500THz的橙光产生的三种视锥细胞的响应是相同的,所以人感觉到的颜色也是一样的,因此对于人而言,这两种光线几乎是等价的。所以我们可以用三种光线不同比例的混合,来代替不同频率的单色光,在硬件方面,设计起来也更加方便。
(这里有一个细节要注意,对高频敏感的视锥细胞感受的颜色是蓝紫色(频率约690THz),而不是比较正宗的蓝色(蔚蓝色)(频率约640THz),所以RGB(RGI/RGV)中的B(I/V)用的是靛色(偏紫色)(690THz),而不是正宗的蓝色(640THz))

下面进入正题

在美术,绘画领域,用的最广泛的色相环就是RYB(红黄蓝)色相环,然而,在电子图像,计算机图形领域,RGB(RGI/RGV)(红绿靛/红绿(蓝)紫)模型更加常见,导致对应的RGB(RGI/RGV)色相环更加常用,而RYB色相环却常常被忽略,但是真正符合人类心理学认知的色相环应该是RYB色相环,这就造成了许多计算机领域的工作者对色相环,互补色认知的错误,也让很多初学者进入了误区。

RGB三原色(严格地说是RGI,I是Indigo,即靛色(紫蓝色)(类似于颜料中的群青),因为RGB中的B偏向紫色一端,不是最正宗的Blue,也有把B称为V(Violet)的,即RGV,如果将靛色(RGI/RGV色相240°附近)的饱和度降低,可以发现其颜色明显变紫,比如#8080FF和#6666CC)是计算机发光的三原色,符合物理光学原理,然而,RGB(RGI/RGV)色相环存在很大的问题,那就是颜色分布不均匀,在橙黄色区域范围过于狭小,而在绿色和紫色区域范围过大,与人类心理认知不符。
此外RGB(RGI/RGV)色相环的互补色(色相差为180°的两个颜色)也存在问题,红色的互补色为青色(绿蓝色,水色)(真实的互补色是绿色),而紫色的互补色为绿色(真实的互补色是黄色)。

为了改善这一问题,改用美术中常用的RYB三原色设计色相环(更符合心理学原理),其中的B修正到RGB(RGI/RGV)中色相为210°的位置(#0080FF),也就是把Indigo修正为最正宗的Blue,RYB三原色分别对应RYB色相环的0°,120°,240°的位置(对应RGB(RGI/RGV)色相分别为0°,60°,210°),三间色则为OGP(Orange,Green,Purple),位于RYB色相环60°,180°,300°的位置(对应RGB(RGI/RGV)色相分别为30°,120°,300°)。
此外,在RGB(RGI/RGV)色相20°~40°之间的颜色(橘红色向橙黄色过渡),变化速度较快,幅度较大,因此将RGB(RGI/RGV)色相环中的20°(朱红色,橘红色)和40°(琥珀色,橙黄色)的位置分别对应RYB中的30°和90°的位置,而不是纯粹按照线性变化分别对应40°和80°的位置。

根据以上理论,可以得到RGB(RGI/RGV)与RYB色相对应表格,进而推出RGB(RGI/RGV)与RYB色相转化公式。

RGB(RGI/RGV)与RYB色相对应表

RGB(RGI/RGV)色相 H(°)	RYB色相 h(°)	对应颜色	备注(RYB)	冷暖性	互补色冷暖性	互补色(RYB)	互补色RYB色相 h̄(°)	互补色RGB(RGI/RGV)色相 H̄(°)
0	0	红色/赤红(Red)	原色	暖色	冷色	绿色(Green)	180	120
10	15	猩红(Scarlet)	四次色	暖色	冷色	春绿(Spring Green)	195	150
20	30	朱红(Vermilion)	三次色	暖色	冷色	青色/水色(Cyan/Aqua)	210	180
30	60	橙色(Orange)	间色(二次色)	暖色(暖极)	冷色(冷极)	蓝色/蔚蓝(Blue/Azure)	240	210
40	90	琥珀色(Amber)	三次色	暖色	冷色	靛色(Indigo)	270	240
50	105	金色(Gold)	四次色	暖色	冷色	堇色/蓝紫色/紫罗兰色(Violet)	285	270
60	120	黄色/柠檬黄(Yellow/Lemon)	原色	暖色	冷色	紫色(Purple)	300	300
75	135	酸橙色/亮黄绿/柠檬绿(Lime)	四次色	中性色	中性色	紫红色(Fuchsia)	315	315
90	150	黄绿色(Chartreuse)	三次色	微冷	微暖	玫红(Rose)	330	330
105	165	偏黄的绿(Harlequin)	四次色	冷色	暖色	绯红(Crimson)	345	345
120	180	绿色(Green)	间色(二次色)	冷色	暖色	红色/赤红(Red)	0	0
150	195	春绿(Spring Green)	四次色	冷色	暖色	猩红(Scarlet)	15	10
165	202.5	薄荷绿(Mint Green)	五次色	冷色	暖色	偏橙的红(Orange-Red)	22.5	15
180	210	青色/水色(Cyan/Aqua)	三次色	冷色	暖色	朱红(Vermilion)	30	20
195	225	天蓝(Sky Blue)	四次色	冷色	暖色	偏红的橙(Red-Orange)	45	25
210	240	蓝色/蔚蓝(Blue/Azure)	原色	冷色(冷极)	暖色(暖极)	橙色(Orange)	60	30
240	270	靛色(Indigo)	三次色	冷色	暖色	琥珀色(Amber)	90	40
255	277.5	群青(Ultramarine)	五次色	冷色	暖色	偏橙的黄(Orange-Yellow)	97.5	45
270	285	堇色/蓝紫色/紫罗兰色(Violet)	四次色	冷色	暖色	金色(Gold)	105	50
300	300	紫色(Purple)	间色(二次色)	冷色	暖色	黄色/柠檬黄(Yellow/Lemon)	120	60
315	315	紫红色(Fuchsia)	四次色	中性色	中性色	酸橙色/亮黄绿/柠檬绿(Lime)	135	75
330	330	玫红(Rose)	三次色	微暖	微冷	黄绿色(Chartreuse)	150	90
345	345	绯红(Crimson)	四次色	暖色	冷色	偏黄的绿(Harlequin)	165	105
(360)	(360)	(红色/赤红(Red))	(原色)	(暖色)	(冷色)	(绿色(Green))	(180)	(120)

表中每个相邻颜色之间RGB(RGI/RGV)色相和RYB色相对应函数关系均为线性关系

RGB(RGI/RGV)与RYB色相转化公式
记RGB(RGI/RGV)色相为H(°),RYB色相为h(°)

RGB(RGI/RGV)色相(H)转RYB色相(h)
$h =\left\{ \begin{aligned} & \frac{3}{2}H & (0≤H<20) \\ & 3(H-20)+30 & (20≤H<40) \\ & \frac{3}{2}(H-40)+90 & (40≤H<60) \\ & H-60+120 & (60≤H<120) \\ & \frac{1}{2}(H-120)+180 & (120≤H<180) \\ & H-180+210 & (180≤H<240) \\ & \frac{1}{2}(H-240)+270 & (240≤H<300) \\ & H & (300≤H<360) \end{aligned} \right. % =\left\{ \begin{aligned} & \frac{3}{2}H & (0≤H<20) \\ & 3H-30 & (20≤H<40) \\ & \frac{3}{2}H+30& (40≤H<60) \\ & H+60 & (60≤H<120) \\ & \frac{1}{2}H+120 & (120≤H<180) \\ & H+30 & (180≤H<240) \\ & \frac{1}{2}H+150 & (240≤H<300) \\ & H & (300≤H<360) \end{aligned} \right.$
RYB色相(h)转RGB(RGI/RGV)色相(H)
$H =\left\{ \begin{aligned} & \frac{2}{3}h & (0≤h<30) \\ & \frac{1}{3}(h-30)+20 & (30≤h<90) \\ & \frac{2}{3}(h-90)+40 & (90≤h<120) \\ & h-120+60 & (120≤h<180) \\ & 2(h-180)+120 & (180≤h<210) \\ & h-210+180 & (210≤h<270) \\ & 2(h-270)+240 & (270≤h<300) \\ & h & (300≤h<360) \end{aligned} \right. % =\left\{ \begin{aligned} & \frac{2}{3}h & (0≤h<30) \\ & \frac{1}{3}h+10 & (30≤h<90) \\ & \frac{2}{3}h-20 & (90≤h<120) \\ & h-60 & (120≤h<180) \\ & 2h-240 & (180≤h<210) \\ & h-30 & (210≤h<270) \\ & 2h-300 & (270≤h<300) \\ & h & (300≤h<360) \end{aligned} \right.$
美术(RYB)互补色在计算机(RGB(RGI/RGV))中的计算方法

记某颜色的RGB(RGI/RGV)色相为H(°),RYB色相为h(°),其美术(RYB)互补色的RGB(RGI/RGV)色相为H̄(°),RYB色相为h̄(°)

根据互补色的定义,有
$\overline{h} =\left\{ \begin{aligned} & h+180 & (0≤h<180) \\ & h-180 & (180≤h<360) \end{aligned} \right.$
现在我们要寻找的是原始色和它的美术互补色在计算机色相中的关系,即H和H̄的关系

根据前面的公式,有
$\overline{h} =\left\{ \begin{aligned} & \frac{3}{2}H+180 & (0≤H<20) \\ & 3H-30+180 & (20≤H<40) \\ & \frac{3}{2}H+30+180& (40≤H<60) \\ & H+60+180 & (60≤H<120) \\ & \frac{1}{2}H+120-180 & (120≤H<180) \\ & H+30-180 & (180≤H<240) \\ & \frac{1}{2}H+150-180 & (240≤H<300) \\ & H-180 & (300≤H<360) \end{aligned} \right. % =\left\{ \begin{aligned} & \frac{3}{2}H+180 & (0≤H<20) \\ & 3H+150 & (20≤H<40) \\ & \frac{3}{2}H+210& (40≤H<60) \\ & H+240 & (60≤H<120) \\ & \frac{1}{2}H-60 & (120≤H<180) \\ & H-150 & (180≤H<240) \\ & \frac{1}{2}H-30 & (240≤H<300) \\ & H-180 & (300≤H<360) \end{aligned} \right.$
最后可以得到
$\begin{aligned} \overline{H} & =\left\{ % \begin{aligned} & \frac{2}{3}\overline{h} & (0≤\overline{h}<30\ ,\ 120≤H<180) \\ & \frac{1}{3}\overline{h}+10 & (30≤\overline{h}<90\ ,\ 180≤H<240) \\ & \frac{2}{3}\overline{h}-20 & (90≤\overline{h}<120\ ,\ 240≤H<300) \\ & \overline{h}-60 & (120≤\overline{h}<180\ ,\ 300≤H<360) \\ & 2\overline{h}-240 & (180≤\overline{h}<210\ ,\ 0≤H<20) \\ & \overline{h}-30 & (210≤\overline{h}<270\ ,\ 20≤H<40) \\ & 2\overline{h}-300 & (270≤\overline{h}<300\ ,\ 40≤H<60) \\ & \overline{h} & (300≤\overline{h}<360\ ,\ 60≤H<120) \end{aligned} \right. \\ % & =\left\{ \begin{aligned} & 2(\frac{3}{2}H+180)-240 & (0≤H<20) \\ & 3H+150-30 & (20≤H<40) \\ & 2(\frac{3}{2}H+210)-300 & (40≤H<60) \\ & H+240 & (60≤H<120) \\ & \frac{2}{3}(\frac{1}{2}H-60) & (120≤H<180) \\ & \frac{1}{3}(H-150)+10 & (180≤H<240) \\ & \frac{2}{3}(\frac{1}{2}H-30)-20 & (240≤H<300) \\ & H-180-60 & (300≤H<360) \end{aligned} \right. % =\left\{ \begin{aligned} & 3H+120 & (0≤H<20) \\ & 3H+120 & (20≤H<40) \\ & 3H+120 & (40≤H<60) \\ & H+240 & (60≤H<120) \\ & \frac{1}{3}H-40 & (120≤H<180) \\ & \frac{1}{3}H-40 & (180≤H<240) \\ & \frac{1}{3}H-40 & (240≤H<300) \\ & H-240 & (300≤H<360) \end{aligned} \right. \\ % & =\left\{ \begin{aligned} & 3H+120 & (0≤H<60) \\ & H+240 & (60≤H<120) \\ & \frac{1}{3}H-40 & (120≤H<300) \\ & H-240 & (300≤H<360) \end{aligned} \right. \end{aligned}$
这就是美术(RYB)互补色在计算机(RGB(RGI/RGV))中的计算公式

大家应该都看出来了,化简之后的公式形式十分简洁,因为有几段区间的函数表达式完全一样而合并了。究其原因,就是因为RYB色相环和互补色设计得十分对称,所以十分合理。
RGI/RGV色相[0°,60°]区间为红橙黄(暖色)区间对应的美术互补色的RGI/RGV色相区间是[120°,300°]区间,即绿蓝紫(冷色)区间,互补色刚好一一对应。[0°,60°]区间按照变化速度分成了三段,分别为[0°,20°](红橙色),[20°,40°](橙黄色),[40°,60°](黄色),对应的[120°,300°]区间按照变化速度也分成了三段,分别为[120°,180°](绿-青蓝色),[180°,240°](青蓝-靛紫色),[240°,300°](紫色),也刚好一一对应。所以这三段区间在公式中化简后的形式就一样了,于是就可以合并为一段了。剩下的(60°,120°]区间(黄绿区间,暖色向冷色过渡),对应的则是(300°,360°]区间(紫红区间,冷色向暖色过渡),也刚好是对应的。
因此这就是RYB互补色设计得十分合理的体现。这使得原来的八段(四段对四段)函数也因此变成了四段函数(两段对两段),从而简化了计算量,大大方便了计算。

RGI/RGV色相环上的暖色区间为[320°,64°),冷色区间为[80°,304°),中性色区间为[64°,80°)和[304°,320°)。
RYB色相环上的暖色区间为[320°,124°),冷色区间为[140°,304°),中性色区间为[124°,140°)和[304°,320°)。
暖色区间和冷色区间在RGI/RGV色相环上的跨度分别为104°和224°,暖色区间明显窄于冷色区间,分布不均衡。而暖色区间和冷色区间在RYB色相环上的跨度均为164°,分布十分平均。这也是RYB色相环的优点之一,即颜色分布均匀。

将以上公式写成C语言函数,代码实现如下

#include <math.h>

float RGI2RYBh(float H)
{
    H=fmodf(H,360.0); //浮点数取余,将角度标准化到[0°,360°)区间
    if(H<20.0) return H*1.5;
    else if(H<40.0) return H*3.0-30.0;
    else if(H<60.0) return H*1.5+30.0;
    else if(H<120.0) return H+60.0;
    else if(H<180.0) return H/2.0+120.0;
    else if(H<240.0) return H+30.0;
    else if(H<300.0) return H/2.0+150.0;
    else return H;
}

float RYB2RGIh(float h)
{
    h=fmodf(h,360.0); //浮点数取余,将角度标准化到[0°,360°)区间
    if(h<30.0) return h*2.0/3.0;
    else if(h<90.0) return h/3.0+10.0;
    else if(h<120.0) return h*2.0/3.0-20.0;
    else if(h<180.0) return h-60.0;
    else if(h<210.0) return h*2.0-240.0;
    else if(h<270.0) return h-30.0;
    else if(h<300.0) return h*2.0-300.0;
    else return h;
}

float RGIcomple(float H)
{
    H=fmodf(H,360.0);                   //浮点数取余,将角度标准化到[0°,360°)区间
    if(H<60.0) return H*3.0+120.0;      //暖色区间
    else if(H<120.0) return H+240.0;    //暖色-冷色区间
    else if(H<300.0) return H/3.0-40.0; //冷色区间
    else return H-240.0;                //冷色-暖色区间
}

测试:
RGI2RYBh(20.0) 返回30.0
RGI2RYBh(30.0) 返回60.0
RGI2RYBh(64.0) 返回124.0
RGI2RYBh(168.0) 返回204.0
RGI2RYBh(210.0) 返回240.0
RGI2RYBh(260.0) 返回280.0
RGI2RYBh(340.0) 返回340.0

RYB2RGIh(60.0) 返回30.0
RYB2RGIh(102.0) 返回48.0
RYB2RGIh(128.0) 返回68.0
RYB2RGIh(190.0) 返回140.0
RYB2RGIh(210.0) 返回180.0
RYB2RGIh(228.0) 返回198.0
RYB2RGIh(265.0) 返回235.0

RGIcomple(340.0) 返回100.0
RGIcomple(0.0) 返回120.0
RGIcomple(10.0) 返回150.0
RGIcomple(20.0) 返回180.0
RGIcomple(30.0) 返回210.0
RGIcomple(40.0) 返回240.0
RGIcomple(60.0) 返回300.0

总结

RGB(RGI/RGV)色相环存在的问题:
1.纯蓝色不正宗,RGB(RGI/RGV)的纯蓝并不位于蓝色色相的中心(RGI/RGV色相210°附近),而是偏向紫色一端,按照牛顿的七色说法,实际上应该是靛色。如果将靛色(RGI/RGV色相240°附近)的饱和度降低,可以发现其颜色明显变紫,比如#8080FF和#6666CC
(其原因是人眼中对高频光波敏感的视锥细胞所感受的颜色是蓝紫色(频率约690THz),而不是正宗的蓝色(频率约640THz)。而RGB(RGI/RGV)为光学原理,需要照顾到人眼的视觉感受,所以其中的B(I/V)采用的是偏紫的靛色而不是纯正的蓝色)
2.颜色分布不均匀,在橙黄色(暖色)区域范围过于狭小,而在绿色和紫色(冷色)区域范围过大,与人类心理认知不符
3.互补色存在问题。在RGB(RGI/RGV)色相环中,红色的互补色为青色(绿蓝色,水色)(真实的互补色是绿色),而紫色的互补色为绿色(真实的互补色是黄色)

RYB色相环特点:
1.颜色分布比较均匀
2.互补色符合人类的心理认知
3.颜色分布对称,如:
①以红色为中心,330°为玫红色,0°为红色,30°为朱红色 (RGB(RGI/RGV)中分别为玫红色,红色和橙色)
②以黄色为中心,105°为金色(黄略偏橙),120°为黄色,135°为酸橙色(黄略偏绿)
③以蓝色为中心,210°为青色(蓝+绿),240°为蓝色(蔚蓝),270°为靛色(蓝+紫) (RGB(RGI/RGV)中分别为蓝色,靛色和堇色)
④以紫色为中心,285°为堇色(蓝紫色),300°为紫色,315°为紫红色 (RGB(RGI/RGV)中270°,300°,330°分别为堇色,紫色和玫红色。270°(堇色)关于紫色对称的位置,330°,是玫红色,而并不是紫红色)

备注

1.网页中标准紫色RGB为(128,0,128) (#800080 对应RGB色相300°),是一种深紫色,如果将明度提高,变成(255,0,255) (#FF00FF 对应RGB色相300°),则得到偏亮的紫色,也可以叫紫色(Purple)。而品红(Magenta)最初的含义是一种化学染料的名称,其名称源于意大利一次独立战争(1859年)的地名,这种染料呈玫红色,也就是现在印刷业中常用的CMYK系统中的颜色之一,其色值为(228,0,127) (#E4007F 对应RGB色相327°),是一种玫红色(Rose)。
而有的人把亮紫色称为"品红",但是事实上这种所谓的"品红"与最初含义的品红,也就是和化学和印刷业中的品红相去甚远,有明显的差异,并非真正意义上的品红,实际上是一种误称。#FF00FF与网页中的紫色(#800080)具有相同的色相,因此属于紫色的一种。如果非要将两者区分,则可以将#FF00FF称为「亮紫」(Light Purple)。在一般情况下,#FF00FF完全可以称为紫色(Purple),没有任何问题,但是称为"品红"会感觉十分突兀,违和感很强。(这也是我第一次看到"品红"这个名字的时候感到比较奇怪的原因,因为我觉得它一点也不红,而是非常的紫,很标准的紫。而且明明可以用一个字描述的颜色,非要用两个字表示,有种舍近求远的感觉。后来了解了CMYK了以后才知道,真正的品红是CMYK里面的那个,那才是真正的"红",而这个所谓的"品红"(事实上是紫色)只不过是一个误称,一个以讹传讹的叫法罢了。当初这样叫的人,估计是为了偷懒,把RGB里的二次色和CMYK直接对应了起来,殊不知RGB里的二次色实际上是CPY,而并非CMY。所以我平时说#FF00FF的时候都会说成紫色,或者Purple,简称P)
此外,有的地方把#FF00FF称为Fuchsia也是一种误称,因为表中Fuchsia对应的是紫红色,也就是#FF00BF(对应RGB色相315°),并非#FF00FF(紫色,Purple)。
所以,真正意义上的Purple是#FF00FF,Fuchsia是#FF00BF,Magenta是#E4007F。

还记得我们高中时化学中检验二氧化硫的方法吗?就是把气体通入品红溶液,观察是否褪色,因为二氧化硫具有漂白性。还有高中生物里的醋酸洋红液和改良苯酚品红染液(低温诱导染色体加倍实验中的),它们的作用都是给染色体染色的。如果你亲自做过实验,就知道这些溶液的颜色是什么了,它们和印刷业中的品红颜色十分相似,然而和#FF00FF却完全不像。这也就印证了我刚才的说法,这实际上是一种误称,而并非化学中的,真正意义上的品红染料的颜色。

2.RYB(红黄蓝)不等于CMYK,切记切记!虽然两者均为减法混色原理,但CMYK是印刷采用的四原色,其中的C是青色(湖蓝色)(与RGB(RGI/RGV)中的00FFFF(青色,蓝绿色,水绿)有一定的差异),M是品红(玫红色),与纯正的蓝色和红色有所出入。而RYB是美术中使用的三原色,R是大红(赤红),B是蔚蓝,也就是最纯正的红色和蓝色。两者最主要的区别在于其二次色,CMYK中玫红+黄色=大红,玫红+湖蓝=靛色(蓝紫),而RYB中红+黄=橙,红+蓝=紫,有明显的区别。CMYK更符合印刷纸张的化学和光学特性,因此在印刷和化工行业被广泛采用。而RYB相比CMYK和RGB(RGI/RGV)更符合人类心理学上对颜色(原色,二次色,互补色)的认知,因此在美术和艺术领域大行其道,被艺术家广泛采纳。

3.本文中的RYB(红黄蓝)并非指减色系统的颜料红黄蓝,本质上仍然是建立在计算机的RGI/RGV(红绿靛)发光系统上的。RYB指的是将红,黄,蓝三原色放置在色相环上三等分点的位置,三原色之间进行平滑渐变,组成色相环,从而达到和美术减法色颜料构成的RYB色相环相同的效果

附表1:RYB十二色相环颜色表(常见称法用正体表示)

RYB色相 h(°)	颜色	代码	RGB(RGI/RGV)色相 H(°)	备注
0	红色/赤红(Red)	FF0000	0	原色
30	朱红(Vermilion)	FF5500	20	三次色
60	橙色(Orange)	FF8000	30	间色(二次色)
90	琥珀色(Amber)	FFAA00	40	三次色
120	*黄色/柠檬黄(Yellow/Lemon)*	FFFF00	60	原色
150	黄绿色(Chartreuse)	80FF00	90	三次色
180	绿色(Green)	00FF00	120	间色(二次色)
210	青色/水色(Cyan/Aqua)	00FFFF	180	三次色
240	*蓝色/蔚蓝(Blue/Azure)*	0080FF	210	原色
270	靛色(Indigo)	8080FF(0000FF)	240	三次色
300	紫色(Purple)	FF00FF	300	间色(二次色)
330	玫红(Rose)	FF0080	330	三次色
(360)	(红色/赤红(Red))	(FF0000)	(360)	(原色)

(注:"靛色"一行中括号内的值为原RGB(RGI/RGV)中的值(0000FF),括号外的数值是修正后的值(8080FF),这是为了保持从蓝色到紫色过渡过程中明度的平滑渐变。在修正之前,从蓝色到紫色过渡的过程中会出现先变深,再变浅的现象,与视觉感知不符)

附表2:RGB(RGI/RGV)十二色相环颜色表(常见称法用正体表示,灰色备注代表与RYB色相环不相符的原色/间色)

RGB(RGI/RGV)色相 H(°)	颜色	代码	RYB色相 h(°)	备注
0	红色/赤红(Red)	FF0000	0	原色
30	橙色(Orange)	FF8000	60	三次色
60	黄色/柠檬黄(Yellow/Lemon)	FFFF00	120	间色(二次色)
90	黄绿色(Chartreuse)	80FF00	150	三次色
120	绿色(Green)	00FF00	180	原色
150	春绿(Spring Green)	00FF80	195	三次色
180	青色/水色(Cyan/Aqua)	00FFFF	210	间色(二次色)
210	蓝色/蔚蓝(Blue/Azure)	0080FF	240	三次色
240	靛色(Indigo)	0000FF	270	原色
270	堇色/蓝紫色/紫罗兰色(Violet)	8000FF	285	三次色
300	紫色(Purple)	FF00FF	300	间色(二次色)
330	玫红(Rose)	FF0080	330	三次色
(360)	(红色/赤红(Red))	(FF0000)	(360)	(原色)

RYB,RGI/RGV十二色相环效果图

RYB十二色相环

RGI/RGV十二色相环

(原创)用红黄蓝RYB色相环(伊登色相环)代替RGB(RGI/RGV)色相环

写这篇博文的动机

几个基本概念

下面进入正题

总结

备注

Wireshark 安装+使用（一）

(原創)用紅黃藍RYB色相環(伊登色相環)代替RGB(RGI/RGV)色相環

(原創)[短小精悍系列]RGB(RGI/RGV)顏色明度(亮度)計算公式 (又稱灰度公式,彩色照片轉黑白照片時能派上用場)

#FF00FF(255,0,255)應該是紫色,把#FF00FF稱爲“品紅”(“洋紅”)是一種誤稱

[概率論]圖像裏的“白噪聲”——電視機搜不到臺時雪花斑點的形成原因

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