颜色模型（color model）

什么是颜色模型

颜色模型（color model）是一种抽象的数学模型。利用该模型，颜色可以表示为三个或四个值或颜色分量（例如R,G,B)的数字。考虑到视觉感知，颜色模型的每个分量（例如R，G，B）如何被精确的理解，生成的一组颜色被称为“颜色空间”。

CMYK 颜色模型

印刷中使用的 CMYK 颜色模型使用青色 cyan©、品红色 magenta (M)、黄色 yellow (Y) 和黑色 black (K) 组件来定义颜色。这些组件的值范围从 0 到 100，并表示百分比。
在 CMYK 等减色模型中，颜色（即墨水）被添加到表面，例如白纸。然后颜色从表面“减去”亮度。当每个颜色分量 (C,M,Y) 的值为 100 时，生成的颜色为黑色。当每个组件的值为 0 时，没有颜色添加到表面，因此表面本身会显露出来——在这种情况下，就是白纸。黑色 (K) 包含在用于打印目的的颜色模型中，因为黑色墨水比混合等量的 C、M 和 Y 更中性和更暗。黑色墨水产生更清晰的效果，尤其是对于打印文本。此外，黑色墨水通常比使用彩色墨水便宜。

黑色是三种 CMY 颜色以其最高强度组合的结果

RGB 颜色模型

RGB 颜色模型使用红 ®、绿 (G) 和蓝 (B) 分量来定义给定颜色中红、绿和蓝光的数量。在 24 位图像中，每个分量表示为 0 到 255 之间的数字。在具有更高比特率的图像（例如 48 位图像）中，取值范围更大。这些组件的组合定义了一种颜色。

在 RGB 等加色模型中，颜色由透射光产生。因此，RGB 被用在显示器上，其中红色、蓝色和绿色光以各种方式混合以再现各种颜色。当红光、蓝光和绿光以最大强度组合时，人眼将所产生的颜色感知为白色。理论上，颜色仍然是红色、绿色和蓝色，但显示器上的像素靠得太近，肉眼无法区分这三种颜色。当每个分量的值为 0 时，表示没有光，眼睛将颜色感知为黑色。
传输光的媒体（如电视）使用加色法，这个方法将红、绿、蓝三原色混合，每一种都会刺激眼睛三种颜色感受器中的一种，同时尽可能少地刺激其他两种颜色。这称为“RGB”色彩空间。这些原色光的混合覆盖了人类色彩空间的很大一部分，因此产生了人类色彩体验的很大一部分。这就是为什么彩色电视机或彩色计算机显示器只需要产生红、绿和蓝光的混合光。请参见添加颜色。

原则上可以使用其他原色，但使用红色、绿色和蓝色可以捕获人类色彩空间的最大部分。不幸的是，对于红色、绿色和蓝色应该在色度图中的哪个位点没有确切的共识，因此相同的 RGB 值可能会在不同的屏幕上产生略有不同的颜色。

白色是三种RGB颜色以最大强度组合的结果。
RGB 是最常用的颜色模型，因为它允许存储和显示范围广泛的颜色。

HSB颜色模型

HSB 颜色模型使用色调 (H)、饱和度 (S) 和亮度 (B) 作为定义颜色的分量。 HSB 也称为 HSV（具有色调、饱和度和明度）。色调描述了一种颜色的颜料，并以度数表示，以表示标准色轮上的位置。例如，红色为 0 度，黄色为 60 度，绿色为 120 度，青色为 180 度，蓝色为 240 度，品红色为 300 度。
色调
色调是模型的颜色部分，表示为从 0 到 360 度的数字：
红色落在 0 到 60 度之间。
黄色介于 61 和 120 度之间。
绿色介于 121 和 180 度之间。
青色介于 181 和 240 度之间。
蓝色介于 241 和 300 度之间。
洋红色落在 301 到 360 度之间。

饱和度描述颜色的鲜艳度或暗度。饱和度的值范围从 0 到 100，表示百分比（值越高，颜色越鲜艳）。亮度描述颜色中白色的量。与饱和度值一样，亮度值的范围从 0 到 100 并表示百分比（值越高，颜色越亮）。

YUV颜色模型

YUV 是一种颜色模型，与“直接”RGB 表示相比，它在考虑人类感知的情况下对彩色图像或视频进行编码。与“直接”RGB 表示相比，允许减少色度分量的带宽。历史上，术语 YUV 和 Y’UV 用于电视系统中颜色信息的特定模拟编码。 [1]如今，计算机行业普遍使用术语 YUV 来描述使用 YCbCr 编码的色彩空间。

YUV 模型定义了一个亮度分量 (Y)，表示物理线性空间亮度，以及两个色度分量，分别称为 U（蓝色投影）和 V（红色投影）。它可用于在 RGB 模型之间进行转换，并具有不同的颜色空间。

密切相关的 Y’UV 模型使用亮度分量 (Y’) – 非线性感知亮度，主符号 (‘) 表示伽马校正。 [2] Y′UV用于PAL模拟彩电标准（不包括PAL-N）。以前的黑白系统仅使用亮度 (Y’) 信息。颜色信息（U 和 V）通过副载波单独添加，这样黑白接收器仍然能够接收和显示接收器原始黑白格式的彩色图片传输，无需额外传输带宽。

YUV和RGB相互转换
Y′UV signals are typically created from RGB (red, green and blue) source. Weighted values of R, G, and B are summed to produce Y′, a measure of overall brightness or luminance. U and V are computed as scaled differences between Y′ and the B and R values.

PAL (NTSC used YIQ, which is further rotated) standard defines the following constants,[9] derived from BT.470 System M primaries and white point using SMPTE RP 177 (same constants called matrix coefficients were used later in BT.601, although it uses 1/2 instead of 0.436 and 0.615):

PAL signals in Y′UV are computed from R’G’B’ (only SECAM IV used linear RGB[10]) as follows:

The resulting ranges of Y′, U, and V respectively are [0, 1], [−Umax, Umax], and [−Vmax, Vmax].

Inverting the above transformation converts Y′UV to RGB:

Equivalently, substituting values for the constants and expressing them as matrices gives these formulas for BT.470 System M (PAL):

参考文章：

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Color_model

2. http://product.corel.com/help/CorelDRAW/540240626/Main/EN/Doc/wwhelp/wwhimpl/common/html/wwhelp.htm?context=CorelDRAW_Help&file=CorelDRAW-Understanding-color-models.html

3. https://www.lifewire.com/what-is-hsv-in-design-1078068

4. https://en.wikipedia.org/wiki/YUV