色彩的差異與搭配
色彩的差異與搭配
圖文來自：偃思明
色彩的差異與搭配
起因是在逛微博時看到了吉廬掌柜的配色，心生歡喜，因而想要定制同一配色的漢服，但由于種種原因，最終我的貼里與襯袍并不是圖上的顏色，所以我在定制褡護(hù)時糾結(jié)了很長時間，到底應(yīng)該選擇哪種顏色的布料。在思考過程中我發(fā)現(xiàn)，顏色與顏色之間是存在著一種差異的，如果我能把這種差異具象化，那么只要我提供另一種顏色，我就能迅速得到與其搭配的另一種顏色。
以下是吉廬掌柜的配色：
配色1
配色2
顏色的差異
一、HSB顏色模式
HSB又稱HSV，表示一種顏色模式：在HSB模式中，H(hues)表示色相，S(saturation)表示飽和度，B（brightness）表示亮度。
色相（H,hue）：在0~360°的標(biāo)準(zhǔn)色輪上，色相是按位置度量的。在通常的使用中，色相是由顏色名稱標(biāo)識的，比如紅、綠或橙色。黑色和白色無色相。飽和度（S,saturation）：表示色彩的純度，為0時為灰色。白、黑和其他灰色色彩都沒有飽和度的。在最大飽和度時，每一色相具有最純的色光。取值范圍0～100%。亮度（B,brightness或V,value）：是色彩的明亮度。為0時即為黑色。最大亮度是色彩最鮮明的狀態(tài)。取值范圍0～100%。
一開始我最先研究的就是HSB顏色模式，因?yàn)樯鄥?shù)能最直觀改變顏色，并且我起先單純得以為這些顏色之間的差異僅僅只有色相，但是隨著我對這幾種顏色進(jìn)行取色的時候，我發(fā)現(xiàn)他們的飽和度和亮度都有差異，并且是毫無規(guī)律的，所以比較單獨(dú)某個參數(shù)是得不到彼此之間的差異的。之后我嘗試了進(jìn)行十六進(jìn)制的加減，在進(jìn)行這項(xiàng)研究的過程中我發(fā)現(xiàn)了一個問題，顏色是有上限的，黑色是000000，白色是FFFFFF，假設(shè)你想要一個搭配是000000x000001，他們之間的差異是1，你想要白色也有這種搭配，但是FFFFFF已經(jīng)是最大的了，不能再加一了，[十六進(jìn)制不像色相一樣是一個循環(huán)的環(huán)，起點(diǎn)是紅色，終點(diǎn)也是紅色，361就代表1，]他是一條線，有頭有尾，并且現(xiàn)在的我看來十六進(jìn)制還有更局限的理由，所以我放棄了這個方法。
通過對十六進(jìn)制的研究與我和一些美術(shù)朋友的交流，我發(fā)現(xiàn)了3D模型。將顏色的三個參數(shù)看作是圓形的三個環(huán)形軸，就像是3dsmax旋轉(zhuǎn)模型時那樣，如下圖。我嘗試著用HSB的三個參數(shù)建立模型，但隨后我發(fā)現(xiàn)是不可能的，因?yàn)镾和B都是線性，根本無法構(gòu)成一個環(huán)。也就是這時候我放棄了HSB顏色模式，開始研究RGB顏色模式。
球體坐標(biāo)系
二、RGB顏色模式
RGB顏色模式是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，是通過對紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色的，RGB即是代表紅、綠、藍(lán)三個通道的顏色。
在研究之初我并沒有考慮球體模型，將重點(diǎn)放在了顏色差異上，我將其想象為空間直角坐標(biāo)系，每一個參數(shù)都是線性的、不成環(huán)的。我們把顏色想象為起點(diǎn)是（0， 0， 0），終點(diǎn)是（R, G, B）的一個向量，很容易就可以得出兩個顏色彼此間的距離為：
但是隨著我深入研究我發(fā)現(xiàn)，因?yàn)镽GB空間是線性的并且相互正交，而人眼的視覺系統(tǒng)并不是線性的，RGB空間并不能反映人眼對顏色的感知，相對應(yīng)的顏色距離也不能很好的反映兩個顏色是否相近。大多數(shù)人采用了加權(quán)的算法來計(jì)算顏色距離，年幼的我頓時退縮了，在不斷地尋找中，我發(fā)現(xiàn)了LAB顏色空間。
三、LAB顏色模式
LAB顏色模式是根據(jù)Commission International Eclairage（CIE）在1931年所制定的一種測定顏色的國際標(biāo)準(zhǔn)建立的。于1976年被改進(jìn)，并且命名的一種色彩模式。Lab顏色模型彌補(bǔ)了RGB和CMYK兩種色彩模式的不足。它是一種設(shè)備無關(guān)的顏色模型，也是一種基于生理特征的顏色模型。[1] Lab顏色模型由三個要素組成，一個要素是亮度（L），a 和b是兩個顏色通道。a包括的顏色是從深綠色（低亮度值）到灰色（中亮度值）再到亮粉紅色（高亮度值）；b是從亮藍(lán)色（低亮度值）到灰色（中亮度值）再到黃色（高亮度值）。因此，這種顏色混合后將產(chǎn)生具有明亮效果的色彩。
LAB顏色空間
可以了解到LAB顏色空間是基于人眼的顏色模式，因此我們不再需要加權(quán)，直接使用最直觀的歐幾里得距離公式就能得到兩個顏色彼此間的距離，并且LAB顏色空間是可以完美使用球體坐標(biāo)系的，所以解決了上限的問題。
隨后我進(jìn)行了編程，得到了吉廬配色中兩個顏色的距離，又將我的布料顏色進(jìn)行傳參，但是我發(fā)現(xiàn)結(jié)果有無數(shù)種，一瞬間我就明白了，為了解釋方便我先用空間直角坐標(biāo)系來進(jìn)行解釋：
一個3d空間中可以找到無數(shù)個點(diǎn)與一個點(diǎn)距離相同，這些無數(shù)的點(diǎn)組成了一個球體。如果僅僅要研究顏色差異的話，到這里已經(jīng)結(jié)束了，可是我的題目是色彩的差異與搭配，我的需求是為了得到相同風(fēng)格的準(zhǔn)確的另外一種顏色，而不是與其差異相同的無數(shù)種顏色，因而從這里開始，話題轉(zhuǎn)向色彩的搭配。
色彩的搭配
一、顏色間的夾角
如果要確定另一種顏色，我們除了要計(jì)算出距離外，還必須計(jì)算出角度，只有特定的角度才能確定唯一的顏色。所以我回去溫習(xí)了向量和弧度[捂臉]，預(yù)習(xí)后我得出了兩個顏色的夾角公式：
編程過程中我棄用了c，原因是沒有對象真的太麻煩了，這也成為了一個伏筆，改用其他引擎后，運(yùn)行效率十分低下，耗費(fèi)了大量的時間。最后的結(jié)果出來了，仍然是無數(shù)種，仔細(xì)一想我又明白了，依然是用空間直角坐標(biāo)系解釋：
光確定夾角是足足不夠的，還需要其他的限制。我采用的是兩個顏色所組成的面與xoy面之間的夾角來作為限制。
二、面的夾角
其實(shí)兩個顏色所組成的面與xoy面之間的夾角仍然是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，但對于我的研究來說是足夠了。首先要得出兩個顏色所組成的面的法向量，這又是一個難點(diǎn)，我一開始把他當(dāng)成了三元一次方程，由于引擎的原因我算一個顏色就需要8個小時，這顯然是不可能的，在優(yōu)化算法的時候我發(fā)現(xiàn)他僅僅只是一個二元一次方程，但他又不是普通的二元一次方程，x、y、z都可能是1也可能不是，通過程序來判斷是困難的，成也效率，敗也效率，又是因?yàn)閮?yōu)化算法的原因，我將計(jì)算過程分成了三部，由此解決了效率問題與答案偏差的問題，具體我就不多做贅述。
通過面夾角的限制，我最終可以得到唯一的顏色了。
后記
下面是一些調(diào)色后的樣本：
樣本1
樣本2
總體來說，我還是非常滿意的，得到了我想要風(fēng)格的配色，不用再糾結(jié)布料顏色與風(fēng)格配色不同的麻煩，并且由于單品色差導(dǎo)致的問題以及其他問題，以后都可以通過這個辦法來進(jìn)行修正。對于我個人來說，我是一個色弱，所以這輩子的繪畫夢就沒有了，但是能通過數(shù)據(jù)層面來觀察顏色，也算是老天賜予我的禮物吧。
這篇文章希望可以啟發(fā)一些正在研究色彩的人，同時各位同袍也可以把想要的風(fēng)格和自己單品的顏色發(fā)給我，屆時我會在閑暇之時為你們匹配顏色，希望可以幫助到你們，謝謝。
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