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不同色彩空間的色彩插值如何精確模擬物理顏料混合?

Susan Sarandon
發布: 2024-12-05 02:15:11
原創
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How Can Color Interpolation in Different Color Spaces Accurately Simulate Physical Paint Mixing?

在色彩空間中插入顏色

在各種藝術和設計環境中,經常需要混合或插入不同的顏色來創建所需的陰影。雖然數位混色對於發射顏色(例如 RGB 螢幕上顯示的顏色)來說很簡單,但模擬物理塗料的混合卻帶來了獨特的挑戰。

傳統的塗料混合依賴於吸收,其中顏料選擇性地吸收特定波長的光。當藍色和黃色顏料混合時,產生的顏色由每種顏料的吸收特性決定。藍色塗料吸收紅光和綠光,而黃色塗料吸收藍光。在完美的情況下,這種吸收過程會產生深色或渾濁的顏色,而不是鮮豔的綠色。

但是,在實踐中,物理顏料偏離理想的吸收特性,導致各種可能的結果混合顏色時。為了解決這種複雜性,研究人員開發了能夠更準確地表示物理油漆行為的顏色模型。其中一個模型是減色混合模型。

減色混合

減色混合用於模擬物理顏料的行為,特別是在使用減色時系統,例如油漆、染料和油墨。在這個模型中,混合兩種顏色的結果是透過減去白光源中每種顏料的吸收係數來確定的。

例如,混合藍色和黃色顏料時,藍色顏料吸收紅光和綠光,而黃色顏料吸收藍光。由此產生的顏色是渾濁的綠色,它代表尚未被任何顏料吸收的剩餘光線。

色彩空間中的插值

而減色混合是物理油漆混合的真實表現,但模擬計算起來可能很複雜。因此,通常使用替代方法在色彩空間中插值顏色,例如 RGB 或 HLS。

RGB 顏色空間中的插值涉及在兩個給定的顏色之間混合各個顏色分量(紅色、綠色和藍色)顏色。這種方法很簡單,但產生的顏色不能準確反映物理油漆混合。

另一方面,HLS 色彩空間中的內插法涉及混合兩種給定顏色的色調、亮度和飽和度分量。此方法為混合不同顏色提供了更大的靈活性並產生更直觀的結果,包括混合藍色和黃色時的綠色中間色調。

範例實作

以下 Python 程式碼片段示範了使用 HLS 色彩空間進行顏色內插:

import colorsys

def average_colors(rgb1, rgb2):
    h1, l1, s1 = colorsys.rgb_to_hls(rgb1[0]/255., rgb1[1]/255., rgb1[2]/255.)
    h2, l2, s2 = colorsys.rgb_to_hls(rgb2[0]/255., rgb2[1]/255., rgb2[2]/255.)
    s = 0.5 * (s1 + s2)
    l = 0.5 * (l1 + l2)
    x = cos(2*pi*h1) + cos(2*pi*h2)
    y = sin(2*pi*h1) + sin(2*pi*h2)
    if x != 0.0 or y != 0.0:
        h = atan2(y, x) / (2*pi)
    else:
        h = 0.0
        s = 0.0
    r, g, b = colorsys.hls_to_rgb(h, l, s)
    return (int(r*255.), int(g*255.), int(b*255.))

print(average_colors((255,255,0),(0,0,255)))
print(average_colors((255,255,0),(0,255,255)))
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此實作示範了使用 HLS 色彩空間對藍色 (0,0,255) 和黃色 (255,255,0) 進行插值,從而產生綠色陰影。

值得注意的是,此方法和其他顏色插值技術不能完全模擬實體油漆混合。然而,它們提供了一種在數位環境中產生逼真的顏色過渡的便捷方法。

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來源:php.cn
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