加色法

加色法，是指顏色光的紅(R)、綠(G)、藍(B)三基色。它們按不同比例相加而混合出其他色彩的一種方法。

加色法的三原色
1.色光的三原色
紅光、綠光和藍光就是色光是三原色
2.色光的疊加
紅色光+綠色光+藍色光=白光。
紅色光+綠色光=黃色光； 紅色光+藍色光=品紅色光； 藍色光+綠色光=青色光。
3. 補色
所謂補色指的是，如果把兩種顏色的色光相加可以得到白光，那么，我們就說這兩種色光互為補色。表示兩種單色光的疊加還可以得到白光，或兩種單色光互為補色，可以用公式：
紅色光+青色光=白光； 綠色光+品紅色光=白光； 藍色光+黃色光=白光；
或：白光—紅色光=青色光； 白光—綠色光= 品紅色光； 白光—藍色光=黃色光。
美術課講的三原色指的就是減色法的三原色，也就是色彩的三原色或顏料的三原色。那么為什麼美術上不叫“品、黃、青”而叫“紅、黃、藍”呢？這裡面有一個不同的行業對於色彩的不同的稱呼問題，我們所說的“品紅”，在美術上叫“洋紅”或“紫紅”，簡稱：“紅”，而我們所說的“青”色，在美術上叫“湖藍”，簡稱：“藍”。所以美術上所說似的“紅、黃、藍”就是我們在這裡所說的“品、黃、青”。
在物理上、美術上、電視上、電影上、計算機上、印刷上、印染上、彩色感光材料上，都統一把加色法的三原色或色光的三原色叫作：紅、綠、藍；把減色法的三原色或色彩的三原色叫作：品紅、黃、青，簡稱：品、黃、青。而且這種命名法在國際上也是統一的。
一般在電視上、計算機的顯示器上、多媒體投影儀上、數位相機上和掃瞄器上都採用RGB系統，而在美術上、印刷上、印染上、印表機上和感光膠片的成色劑上都採用CYMK系統。在彩色擴印機上和數碼影像的後期處理上，兩種系統都可以採用。
由於紅、綠、藍的英文名稱分別是：Red、Green、Blue；所以，使用紅、綠、藍的系統也叫“RGB系統”。而由於品紅、黃、青的英文名稱分別是：Magenta、Yellow、Cyan，而且使用品紅、黃、青的系統一般有都加上黑色，黑色的英文名稱是Black，所以，使用品紅、黃、青和黑的系統也叫CYMK系統。
最普通的美術或攝影教材中都有關於加色法和減色法的定義：
凡兩種顏料疊加，色光減少者為減色法，兩種色光疊加，亮度增加者為加色法。
有些人進一步將其理解為：使用染料者為減色法，使用色光者為加色法。甚至有人更將其簡化為使用黃品青色系的為減色法，使用紅綠藍色系的為加色法。因此印照片，四色彩色印刷、噴墨印表機都是減色法色系；而彩色電視、電腦顯示器則為加色法色系。
生成色光的兩種方法
加色法和減色法的成色真如上述定義這么簡單或上述定義是放之四海而皆準的判別加色法與減色法的準則嗎？我們只要略舉幾個例子就足以令這些定義混亂：用螢光粉發光的CRT顯示器是加色法，那么用染料做成微小濾光鏡的液晶顯示是減色法嗎？如果是那它為什麼用紅綠藍色系，如果不是那它是不是用彩色染料吸收色光使背景的光減少了？當我們用放大鏡去觀察這兩螢幕時發現它們有相同的微觀結構，如果事先不告訴你，你怎么能判斷哪一種是發光，哪一種是減光。
過去有一種加色法膠片，它也是用染料過濾白光使之呈現彩色，但它不同的染料是相互錯開不重疊，為什麼它就叫加色法？
為了真正搞清這個問題，我們先來看一下人類產生顏色判別的過程再說。
根據1971年做出的人眼三種錐體細胞的感色曲線，人眼對可見光的感應是全光譜的而且靠三種不同錐體細胞不同的感應峰值來實現辨色能力。任何一種色光，只要它能使一組錐體細胞產生同樣比例的刺激值，就會被認為是一種顏色。這就是人眼的同色異譜現象，即兩種被人眼看上去是相同的顏色的色光，它們的光譜成份不一定是一樣的。
另外我們還可以斷定，對於人眼來，它並不能區分什麼是發光體發出的光，什麼是反射體反射的光。因此初步看來用發光與反射光區分色系是沒什麼意義的。
從濾光鏡成色的過程我們可以看出，通過一種或多種濾光鏡的色光，由於被濾光鏡中染料的選擇性吸收，改變了原來的光譜成分，使人眼3種錐體細胞的刺激值比例發生變化而產生一種顏色的認知。在這種顏色的區域內，我們在受光面或發光面上取很小的一個點，這個點上的光譜成分都是不變的。另外由多片濾光鏡產生的顏色我們只能通過每一種濾光鏡的吸收光譜曲線疊加後來計算，這個計算過程非常複雜，必須用計算機每隔10個nm波長逐段疊加，然後再對產生的新光譜曲線差分運算才能得出它的新色度坐標，由於其它另一些相關因素，使得精確分析甚至是不可能的。
由有限種染料混合會形成幾乎無限種顏色的新染料。而每一種新染料的顏色都是很難預測的，這是減色法的特點。因此在數位化的彩色系統中，很難套用減色法系統。
最簡單的加色法是將兩束色光打在同一點上，它將形成一種新色光，但新色光的顏色非常容易計算，對於任何線性的顏色坐標系統（如CIE XYZ系統），只要將原來兩種色光的坐標分別相加（位置矢量相加）就可以了。
C3=C1+C2=(X1+X2, Y1+Y2, Z1+Z2)
這種計算色光的方法才是加色法的真正含義。
時間混合也是一種加色法，如轉動的牛頓色盤。色光的坐標乘以相對持續時間再相加就是新的顏色坐標。它的本質依然是可以用位置矢量的相加來精確算出新顏色的色度坐標。
空間混合是又一種加色法。當我們用一個放大鏡近看彩色電視或計算機的顯示器時可以發現，螢幕上並沒有多姿多彩的顏色，只有紅綠藍3種顏色的小點。當這些亮度不同的小點在空間上混合時人眼就產生了新顏色的認知。這種成色方法也可以運用三種色光位置矢量的相加來精確推算出。
如果不用不同亮度的小點而是用同亮度不同面積的色點實現空間混契約樣適用矢量相加的成色規律，因而它也是一種加色法。
圖2 不同亮度色點的空間混合 圖3 不同面積色點的空間混合 圖4 紅綠藍做基色時可表現的顏色在三角形內
加色法怎樣構成一個色彩空間
從色度學原理上說，任選3個線性無關的基向量都可以構成一個完整的加色法彩色空間。最早的色彩空間是CIE RGB空間，這是一個加色法空間。後來為了將亮度信息獨立出來，又將其變換到CIE XYZ坐標。在這個坐標系中，Y成為唯一的亮度坐標，去掉XZ值，它就成了黑白照片。XYZ也是加色法空間。按照前面說的原理，我們也可以選擇黃品青做基向量，因為它們也不是線性相關的。
檢查基向量是否線性相關很容易，查其係數的行列式值就行了。例如一組黃品青基向量在sRGB坐標下的坐標為
c=(0.731,0.682,0)
m=(0.86,0,0.51)
y=(0,0.587,0.81)
其中青品黃的坐標表示構成3x3的行列式，其值為-0.694，非零，因此這組基向量可以用來表達完整的加色法彩色空間。
但為什麼我們在計算機上通常都是用RGB彩色空間。原因是在上面坐標系中，許多顏色出現在坐標值為負數的象限內，如果我們去掉坐標為負值的那些顏色，則只有在RGB空間內表現的顏色最多。圖4顯示了在XYZ坐標系內某一個亮度平面上，以RGB為基（黑色三角形）和CMY為基所能表現的顏色。由於所有可見光形成的空間在任意一個亮度平面上都接近於一個以紅綠藍為頂點的三角形，因此在顏色不可能取負值時用紅綠藍坐標系表達顏色，和用紅綠藍基色去生成顏色可以表現最多的顏色。
從人的視覺生理特性來看，人眼的視網膜上有三種感色視錐細胞--感紅細胞、感綠細胞、感藍細胞，這三種細胞分別對紅光、綠光、藍光敏感。當其中一種感色細胞受到較強的刺激，就會引起該感色細胞的興奮，則產生該色彩的感覺。人眼的三種感色細胞，具有合色的能力。當一複色光刺激人眼時，人眼感色細胞可將其分解為紅、綠、藍三種單色光，然後混合成一種顏色。正是由於這種合色能力，我們才能識別除紅、綠、藍三色之外的更大範圍的顏色。
色光中存在三種最基本的色光，它們的顏色分別為紅色、綠色和藍色。這三種色光既是白光分解後得到的主要色光，又是混合色光的主要成分，並且能與人眼視網膜細胞的光譜回響區間相匹配，符合人眼的視覺生理效應。這三種色光以不同比例混合，幾乎可以得到自然界中的一切色光，混合色域最大；而且這三種色光具有獨立性，其中一種原色不能由另外的原色光混合而成，由此，我們稱紅、綠、藍為色光三原色。為了統一認識，1931年國際照明委員會（CIE）規定了三原色的波長λR=700.0nm,λG=546.1nm,λB=435.8nm。在色彩學研究中，為了便於定性分析，常將白光看成是由紅、綠、藍三原色等量相加而合成的。
由兩種或兩種以上的色光相混合時，會同時或者在極短的時間內連續刺激人的視覺器官，使人產生一種新的色彩感覺。我們稱這種色光混合為加色混合。這種由兩種以上色光相混合，呈現另一種色光的方法，稱為色光加色法。