colors - 假设红、蓝、黄为原色，计算混合色的 RGB 代码

Question

光色和油漆之间存在不匹配:物理学家会说三种原色是红色、绿色和蓝色，而画家会给出红色、蓝色和黄色作为原色。事实上，当用水彩绘画时，你不能将红色、绿色和蓝色混合成黄色，而不会混合橙色，你只会得到棕色。

这是我正在尝试做的事情:我想从两个给定的 RGB 颜色计算组合颜色的 RGB 代码，并且我希望这些颜色像水彩画在纸上一样混合。据我了解，计算通常如下所示:

• #FF0000 + #0000FF = #880088 ((FF+00)/2 = 88, (00+00)/2 = 00, (00+FF)/2 = 88), 所以红色和蓝色给出紫色 (应该的)
• #FF0000 + #FFFF00 = #FF8800 ((FF+FF)/2 = FF, (00+FF)/2 = 88, (00+00)/2 = 00), 所以红色和黄色给出橙色 (应该的)

然而，当混合蓝色和黄色时，结果是灰色的:

• #0000FF + #FFFF00 = #888888 ((00+FF)/2 = 88, (00+FF)/2 = 88, (FF+00)/2 = 88) = 灰色

在纸上，您希望得到绿色 (#008800)，并且在混合颜色时永远不会变成灰色。

所以我的问题是，我怎样才能把绿色和黄色作为原色交换，然后我怎样才能计算出遵循油漆法则而不是浅色法则的混合色？

Answer 1

没有简单的物理模型可以做到这一点，画家的颜色与光线有着非常精细的相互作用。幸运的是，我们有计算机，它们不仅限于模拟物理世界——我们可以让它们做我们想做的任何事情!

第一步是创建一个具有我们需要的色调分布的色轮，红色、黄色和蓝色以 120 度为增量。网上有很多例子。我在这里创建了一个只有完全饱和的颜色，这样它就可以用来生成完整的 RGB 色域。车轮上的颜色完全是任意的；我将橙色 (60°) 设置为 (255,160,0)，因为红色和黄色之间的中点太红了，我将纯蓝色 (0,0,255) 移动到 250° 而不是 240°，这样 240°蓝色会更好看。

记得我小时候的实验，当你将等量的红色、黄色和蓝色混合在一起时，你会得到一种模糊的棕灰色。我选择了一种合适的颜色，您可以在色轮的中心看到它；在代码中我亲切地称它为“泥”。

除了红色、黄色和蓝色之外，要获得您需要的每一种可能的颜色，您还需要混合白色和黑色。例如，将红色和白色混合得到粉红色，将橙色(黄色 + 红色)与黑色混合得到棕色。

转换适用于比率，而不是绝对数字。与真正的油漆一样，混合 1 份红色和 1 份黄色与混合 100 份红色和 100 份黄色没有区别。

代码以 Python 形式呈现，但转换为其他语言应该不难。最棘手的部分是添加红色、黄色和蓝色以创建色调角度。我使用矢量加法并使用 atan2 转换回角度。几乎所有其他事情都是通过线性插值 (lerp) 完成的。

# elementary_colors.py
from math import degrees, radians, atan2, sin, cos

red = (255, 0, 0)
orange = (255, 160, 0)
yellow = (255, 255, 0)
green = (0, 255, 0)
cyan = (0, 255, 255)
blue = (0, 0, 255)
magenta = (255, 0, 255)
white = (255, 255, 255)
black = (0, 0, 0)
mud = (94, 81, 74)

colorwheel = [(0, red), (60, orange), (120, yellow), (180, green),
              (215, cyan), (250, blue), (330, magenta), (360, red)]

red_x, red_y = cos(radians(0)), sin(radians(0))
yellow_x, yellow_y = cos(radians(120)), sin(radians(120))
blue_x, blue_y = cos(radians(240)), sin(radians(240))

def lerp(left, right, left_part, total):
    if total == 0:
        return left
    ratio = float(left_part) / total
    return [l * ratio + r * (1.0 - ratio) for l,r in zip(left, right)]

def hue_to_rgb(deg):
    deg = deg % 360
    previous_angle, previous_color = colorwheel[0]
    for angle, color in colorwheel:
        if deg <= angle:
            return lerp(previous_color, color, angle - deg, angle - previous_angle)
        previous_angle = angle
        previous_color = color

def int_rgb(rgb):
    return tuple(int(c * 255.99 / 255) for c in rgb)

def rybwk_to_rgb(r, y, b, w, k):
    if r == 0 and y == 0 and b == 0:
        rgb = white
    else:
        hue = degrees(atan2(r * red_y + y * yellow_y + b * blue_y,
                            r * red_x + y * yellow_x + b * blue_x))
        rgb = hue_to_rgb(hue)
        rgb = lerp(mud, rgb, min(r, y, b), max(r, y, b))
    gray = lerp(white, black, w, w+k)
    rgb = lerp(rgb, gray, r+y+b, r+y+b+w+k)
    return int_rgb(rgb)