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

作者：❄️固态二氧化碳❄️ (主页) 链接：(原创)用红黄蓝RYB色相环(伊登色相环)代替RGB(RGI/RGV)色相环 - 固态二氧化碳的博客 - CSDN博客 来源：CSDN博客 发表时间：2019年05月28日 12:33:57 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

注意：   本文为历史博文，可能存在许多观点与认知上的问题与不足，该博文将在本人有时间时进行重构与完善，希望大家能够理解，不要误会，谢谢！

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!(点击快速跳转)

提前申明一句:本文并不否认RGB和CMYK三原色,而是用RYB三原色改进软件中常用的RGB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)

  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,属于Blue的一种,但又略有区别),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三原色则是发光的三原色(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,虽然属于Blue,但不是最正宗的Blue,也有少数的RGB LED里用的蓝色是更加偏紫的紫罗兰色,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),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])模型更加常见(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),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。

  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。

 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。

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,而是偏紫的靛蓝色(紫蓝色)(Indigo)。最正的蓝色是210°的蓝(Blue),240°则是靛蓝色(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,也就是像紫外线灯里混入了蓝光的那种紫色。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)。

相关链接: #FF00FF(255,0,255)应该是紫色(Purple),把#FF00FF称为"品红"(“洋红/Magenta”)是一种误称 - 固态二氧化碳的博客 - CSDN博客

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,往往使人产生收缩感(缩小感)。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,紧张,不通透的颜色,往往使人产生膨胀感(扩大感)。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(红橙光)),而它们总是与炽热,温暖,或是强壮相关联。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,物质吸收其中一种颜色的光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音调的高低(与冷暖,能量感等感觉成反比),频率越低,音调越低,听起来越有热情,炽热,激动而有活力的感觉(有时候也称为暖声(Warm sound)),频率越高,音调越高,听起来越有冰凉,阴冷,坚硬而缺乏能量的感觉(有时候也称为冷声(Cool sound)。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,如蓝色色温比红色高)。人眼对光波的感知也存在一个范围,频率在385~790THz之间,超过这个范围就不可见,频率低于385THz为红外线(Infrared),高于790THz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)[联觉]震惊!声音也有温度和冷暖?什么是冷声和暖声?无处不在的联觉,色彩、声音的频率与温度之间的通感,色彩和声音的冷暖(类比冷色和暖色) - 固态二氧化碳的博客 - CSDN博客

可见光谱,光的颜色与频率,波长,色相对应关系表

  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640nm,550nm,435nm,频率是470THz,545THz,690THz,对应的颜色是红色(Red),绿色(Green),靛蓝色(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中的蓝色(B)用的是靛蓝色(偏紫色)(690THz),而不是正宗的蓝色(640THz))

  RGB三原色是计算机发光的三原色,符合物理光学原理,然而,RGB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)转RYB色相(h) h = { 3 2 H ( 0 ≤ H < 20 ) 3 ( H − 20 ) + 30 ( 20 ≤ H < 40 ) 3 2 ( H − 40 ) + 90 ( 40 ≤ H < 60 ) H − 60 + 120 ( 60 ≤ H < 120 ) 1 2 ( H − 120 ) + 180 ( 120 ≤ H < 180 ) H − 180 + 210 ( 180 ≤ H < 240 ) 1 2 ( H − 240 ) + 270 ( 240 ≤ H < 300 ) H ( 300 ≤ H < 360 ) = { 3 2 H ( 0 ≤ H < 20 ) 3 H − 30 ( 20 ≤ H < 40 ) 3 2 H + 30 ( 40 ≤ H < 60 ) H + 60 ( 60 ≤ H < 120 ) 1 2 H + 120 ( 120 ≤ H < 180 ) H + 30 ( 180 ≤ H < 240 ) 1 2 H + 150 ( 240 ≤ H < 300 ) H ( 300 ≤ H < 360 ) h =\left\{ \begin{aligned} & \frac{3}{2}H & (0≤H h=fmodf(h,360.0); //浮点数取余,将角度标准化到[0°,360°)区间 if(h