W3C 的 CSS 工作组发布 CSS 颜色模块(CSS Color Module Level 4)首份公开标准工作草案已经有一年之久了,你可能无法想象 CSS 中这一个
color
或background-color
等属性包含了色彩学多少基本知识。色彩学广泛运用于美术、计算机图形学、机器学习、心理学等学科中,这次我们就来假借 CSS 颜色模块来窥见其一斑。(因本人水平有限,如有描述不当的地方,希望大家指出)
已命名颜色(Named Colors)
字如其名,就是有公认名字的颜色。具体颜色名称引用请见 W3C 网站:
https://www.w3.org/TR/SVG/types.html#ColorKeywords
/* CSS 引用已命名颜色时不可以使用引号 */
.font-aqua {
color: aqua;
}
灰度(gray)
从最暗黑色到最亮的白色的灰度,中间根据采样的级数可能分为 8 bits、16 bits 等。(注意灰度图像与黑白图像的区别)
网页设计时可能可以加上透明度参数。
.font-gray-1 {
color: gray(50%);
}
三原色光 模式(RGB)
又称 RGB颜色模型 或 红绿蓝颜色模型,是一种加色模型,将红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三原色的色光以不同的比例相加,以产生多种多样的色光。(且三原色的红绿蓝不可能用其他单色光合成)
目前市场上主要有两种 RGB 类色彩空间:
sRGB,standard RGB,是惠普和微软公司于1997年共同开发的标准色彩空间,应用范围更广泛,因为绝大多数的数码图像输入输出设备(如:数码相机、数码摄像机、扫描仪、打印机、投影仪等)和软件都默认支持sRGB标准,同时它也是为平面设计师而设计的标准。
Adobe RGB,由 Adobe 公司于 1998 年推出的色彩空间,较之 sRGB 有更宽广的色彩空间范围,层次较丰富,但色彩饱和较低,多用于印刷行业。sRGB 色彩空间是 Adobe RGB 色彩空间的子集。(注意 色彩空间 和 色域 的区别)
在页面设计时,RGB 颜色标记方式主要有四种:
RGB(0~255, 0~255, 0~255)
RGBA(0~255, 0~255, 0~255, 0~1),第四位 A 表示透明度(Alpha)
#RRGGBB,6 位有效 16 进制数表示法(6 digits hex),每两位从 00~ff (或 FF)表示三色中的一种从 0~255 的强度,每个颜色通道有 8bit数据,所以这个属于真彩 24bit
-
#RGB,即 3 位有效 16 进制表示法(3 digits hex),每一位从 0~f(或 F)表示三色中的一种颜色的强度
- 注意这不是 Web 安全色,Web 安全色仅有 6 * 6 * 6 = 216 (种)
#RRGGBBAA,8 digits,类比以上标记法,多出的 AA 表示透明度,这种表示法在安卓等平台早就实现了,这次 CSS 草案也将其纳入范围内,并且已经在火狐浏览器上得到支持(此文撰写时,谷歌浏览器好像还并不支持)。
#RGBA,类比以上标记法,不再赘述。
/* RGB */
.font-aqua {
color: rgb(0, 255, 255);
}
/* RGBA */
.font-aqua {
color: rgba(0, 255, 255, 1);
}
/* 6 digits HEX */
.font-aqua {
color: #00ffff;
}
/* 8 digits HEX only for firefox */
.font-aqua {
color: #00ffffff;
}
/* 3 digits HEX */
.font-aqua {
color: #0ff;
}
/* 4 digits HEX */
.font-aqua {
color: #0fff
}
印刷四分色 模式(CMYK)
彩色印刷时采用的一种套色模式,利用色料的三原色混色原理,加上黑色油墨(由于颜料达不到理想的纯度,所以用 CMY 模式混合无色彩的灰、黑很困难,便增加了一个专门的黑色通道,同时为了不与蓝色 B 混淆缩写使用 K),共计四种颜色混合叠加,形成所谓“全彩印刷”。四种标准颜色是:青色(Cyan),洋红色(Magenta),又称为‘品红色‘,黄色(Yellow),黑色(blacK)。
网页设计时将其标记为:device-cmyk(0~1, 0~1, 0~1, 0~1),可能还会加上透明度 Alpha,每种原色的强度可用 0~1 的数字表示也可以用百分比表示。
/* CMYK */
.font-aqua {
color: device-cmyk(0, 0, 100%, 0);
}
CSS 颜色模块的草案是这么愉快地决定啦,但是毕竟只是草案,这种颜色表示方式似乎暂时并没有浏览器实现。
此外,从三原色光模式可以转换成印刷模式,印刷品仍然可以再转换成三原色光模式显示。但一件印刷模式的图片转换成三原色光模式显示,再转换成印刷模式就会造成色彩的畸变,两件印刷品的颜色会有区别。所以如果商业应用需要颜色非常精确时,不要使用转换的方法。而且,印刷四分色模式向三原色光模式转换时,需要经过一个中间三分色模式的变化,将黑色版的因素去掉。
- 从四分色向三原色转换
转换成三分色
然后再转换成三原色光
- 从三原色向四分色转换
先转换成三分色 CMY
若
则
否则,再转换成四分色
HSV、HSB 和 HSL
H | hue, 色相 |
---|---|
S | saturation, 饱和度 |
L | lightness, 亮度 |
V | value, 明度 |
B | brightness, 明度 |
可见,HSV 和 HSB 色彩空间模型指的是同一个,而 HSL 与前者有些区别。
- 色相
又被称为色调,是色彩的首要特征,是颜色等效光谱峰值的位置,但并非所有色相都在光谱上,比如说色谱是带状,而色相是首尾相连的环状,所以比色谱多出一段连接红色端和紫色端的洋红色片段。
0 度 / 360 度 | 红色 |
---|---|
60 度 | 黄色 |
120 度 | 绿色 |
180 度 | 青色 |
240 度 | 蓝色 |
300 度 | 品红色 |
/* 色相环角度转 RGB */
function hueToRgb(t1, t2, hue) {
if(hue < 0) hue += 6;
if(hue >= 6) hue -= 6;
if(hue < 1) return (t2 - t1) * hue + t1;
else if(hue < 3) return t2;
else if(hue < 4) return (t2 - t1) * (4 - hue) + t1;
else return t1;
}
- 饱和度
指色彩的纯度,越高色彩越纯,低则逐渐变灰,取 0-100% 的数值。(100% 时颜色饱和度最好)
- 亮度和明度
- 亮度 Lightness,指颜色从全黑到全白 。(50% 为原来的颜色,100% 为白色)
- 明度 Brightness(或 Value),指颜色从全黑到颜色能维持最大饱和度的亮度。(100% 为原来的颜色)
与 RGB 模型的笛卡尔直角坐标系不同,HSV(色相,饱和度,色调)在概念上可以被认为是颜色的倒圆锥体(黑点在下顶点,白色在上底面圆心),HSL 在概念上表示了一个双圆锥体和圆球体(白色在上顶点,黑色在下顶点,最大横切面的圆心是半程灰色)。
/* HSL */
.font-aqua {
color: hsl(180, 100%, 50%);
}
/* HSLA */
.font-aqua {
color: hsl(180, 100%, 50%, 100%);
}
/* HSV */
.font-aqua {
hsv(180, 100%, 100%);
}
- 与 RGB 间的转换关系
/* HSL 转 RGB */
function hslToRgb(hue, sat, light) {
if( light <= 0.5 ) {
var t2 = light * (sat + 1);
} else {
var t2 = light + sat - (light * sat);
}
var t1 = light * 2 - t2;
var r = hueToRgb(t1, t2, hue + 2);
var g = hueToRgb(t1, t2, hue);
var b = hueToRgb(t1, t2, hue - 2);
return [r,g,b];
}
HWB
HWB 是另一种以色相(Hue)为基础的色彩模型,加上白色(White)的的程度,黑色(Black)的程度这两个参数,可以使其比饱和度和亮度更容易让人理解。
/* HWB,可能有第四位表示透明度 */
.font-aqua {
color: (180, 0%, 0%);
}
- 与 RGB 之间的转换关系
function hwbToRgb(hue, white, black) {
var rgb = hslToRgb(hue, 1, .5);
for(var i = 0; i < 3; i++) {
rgb[i] *= (1 - white - black);
rgb[i] += white;
}
return rgb;
}
YUV
YUV 是一种颜色编码方法,由辉度(Luma),色度(或浓度,Chroma)来表示,其种类较繁,且草 CSS 颜色模块草案中并为提及,故不再占用篇幅了。
- YUV 转 RGB
还有
此外还有 LAB、LCH、YIQ、CIE 等色彩模型,因为CSS 颜色模块中并为提及,就不在此处赘述,感兴趣的可以自行查阅其他资料。
参考
三原色光模式 . wikipedia.org:https://zh.wikipedia.org/wiki/三原色光模式
印刷四分色模式 . wikipedia.org:https://zh.wikipedia.org/wiki/印刷四分色模式
不可不知的色彩学 . tec.ntu.edu.tw:http://tec.ntu.edu.tw/columns/58023fa39508fb2a459cfff2
色彩 · 理论 . styletin.com:http://styletin.com/archives/535
明度、亮度、辉度的比较 . styletin.com:http://styletin.com/archives/583#i-4