色彩理論

文獻探討第一節的內容主要探討色相環、色彩調和理論、HSV 色彩系統，

藉由對色彩基礎理論的探討，了解各理論之色彩調和規則，以利開發自動配色演 算法。

2.1.1

色相環

Moses Harris 於西元 1766 年創造第一個應用於繪畫的色料色相環。他認為紅 色、黃色、藍色三色彼此有很大的差異，應該將此三個顏色以 120 度角間隔置於 圓環上。Moses Harris 色相環是以減色法為混色基礎，可以從色相環得知色相混 色之後的結果，但是因為同色異譜的現象，使得這種預測方法是有限的。色相環

(a) (b)

圖2-1 色料色相環(a)印刷色相環 (b)光源色相環

資料來源：“Colour harmony”by S. Westland, K. Laycock, V. Cheung, P. Henry,

& F. Mahyar, 2007. Journal of Society of Dyer and Colourists, 1(1), 1-15.

基本的色彩學中最常見的色相環為「伊登十二色相環（Itten Color Wheel）」，

是約翰斯‧．伊登（Johannes Itten）於西元 1961 年於《色彩論》一書提出的。由 於伊登的色相環在說明色彩的關係時，具有明瞭簡單易懂的好處，所以在臺灣的

色方法開發之配色設計目標對象（Itten, 1986）。

圖2-2 伊登色相環的組成

2.1.2

色彩調和理論

色彩學的知識應用在實際的生活當中時，色彩的配置調和與否顯得格外重要，

而色彩調和理論也成為彩色應用的指南。以下藉由色彩調和的定義及常用之色彩 調和理論法則對色彩調和理論做ㄧ探討。

一、 奧斯華德（Ostwald）色彩調和論

奧斯華德除了著名色彩系統之外，也提出色彩調和的論說。奧斯華德提出的色相 環是依相對色性質排列的二十四色相，明度則分為八個階段，等色相三角形則是

廣為大眾所接受。奧斯華德認為：「調和與秩序相等」（曾啟雄，2000），並主張

資料來源：林昆範（2008）。色彩原論。（頁 128-129）

奧斯華德的調和法則，透過其所建立的色立體可以清晰且快速的找到調和配

來的，當明度與彩度越高時，色彩強度就越強（Westland et al., 2007）。配色面積 為達到平衡的要求，曼塞爾認為在大面積較大的配置上，應採用較「弱」的色彩，

而小面積則採用較「強」的色彩，即面積與色彩的明度、彩度乘積成反比，可以 運用明度變化配合、色相改變配合、不同彩度配合的方法達到色彩調和（曾啟雄，

2000）。

三、 慕恩與史班瑟色彩調和論

美國照明學者慕恩（Moon, P.）與史班瑟（Spencer, D. E.）在美國光學會

（Optical Society of America）刊物發表三篇色彩調和論。此調和論是以曼塞爾的 表色系統為基礎，重視幾何學視覺關係，並建立在計量的標準之上，以數字或公 式來解釋配色的調和法則。其將調和的種類區分為同一調和、類似調和、對比調 和，並將曖昧關係的配色列為不具調和特性的配色（林昆範、柯凱仁，1999）。

慕恩與史班瑟對於配色的調和感覺之評價方式是主張給人產生愉悅與快感 的配色視為調和，其調和基準如下：（1）色彩間隔差異清楚，不會產生曖昧的配 色。（2）選擇在均等空間上形成簡單的幾何學關係者。此類配色的調和理論將調 和的條件分類為「同一色相調和」、「類似色相調和」、「對比色相調和」，除此之 外則歸類為不調和的「曖昧色相」，如圖2-4（黃書倩，2003）。

圖2-3 色相的調和與不調和的範圍

四、 伊登色彩調和論

伊登以十二色相環來解釋他所提出的色彩調和理論，認為在這個色相環中指 定的兩個或者更多的色彩混合後，若能產生中灰色(neutral gray)，這些色彩組合 後可以達到調和（Westland et al., 2007）。

伊登的色彩調和配色方法包含：Triads、 Tetrads 及 Hexads 三種，分別用來 表示三個色相、四個色相以及六個色相的組合時所產生的色彩調和關係（Birren F.

1900）。

Triads Tetrads Hexads 圖2-4 伊登的色彩調和配色組合

Triads 指的是三個色相的色彩調和，凡是在色相環中構成等邊三角形或等腰 三角形的三個色相即是調和的配色組合。也可以把等邊及等腰三角形使其三個角 在色相環中自由轉動，可找到更多的調和色彩組合。Tetrads 指的是四色調和，

凡是在色相環中構成正方形或長方形的四個色相即是調和的配色組合（鄭國欲、

林磐聳，2002）。Hexads 指的是六個色相的色彩調和，伊登認為理想的色彩和諧 要選擇正確的對比方法來表示出強烈的效果，因此，六個色相的配色就是以三對 對比色相為色彩調和的配色組合（Birren, 1900）。

五、 日本色研配色體系

PCCS（Practical Color Co-ordinate System）是日本色彩研究所於西元 1965 年發表的實用性配色體系，對於日本及臺灣的教育與產業界也影響深遠。PCCS 結合了曼賽爾體系的表色法和奧斯華德體系的混色法，是針對色彩教育、色彩計 畫、色彩調查等需求發展出來的實用配色體系（林昆範，2008）。

將色調概念建構在色彩的空間中，是PCCS 體系的特徵之一，由各色相發展 出12 個色調變化，各色相在個別的色調中，依據不同的明度高低予以適當位置，

而在各色調之間也維持明度與彩度上的相對關係，如圖2-5 所示。此種色調分類 方法，比較符合日常生活用語，對於一般使用者來說，也較容易理解色調的感覺。

圖2-5 PCCS 體系之色調概念圖

資料來源：林昆範（2008）。色彩原論。（頁 42）

2.1.3

HSV 色彩系統

HSV 是影像處理中常見的色彩系統，由 RGB 色彩空間透過一非線性的系統 所得，此色彩系統是由Alvy Ray Smith 提出。HSV 色彩系統是由色相（Hue）、

飽和度（Saturation）、明度（Value）所構成的色彩空間（戴孟宗，2011），在HSV 的色彩系統中，所有的顏色可用色相、飽和度、明度三個基本參數來描述。H（Hue）

是指基本的色彩，由光波波長來區分，依序由紅色到紫色再回到紅色，圓形座標 的角度是週期性的，以0~360 度來表示；S（Saturation）指的是色彩的純淨程度，

也就是色彩混和了白色光的量，愈靠近模型中心的色彩所含的白色光的量愈多；

V（Value）則是指灰階上的明暗程度（鄭柏左，2004）。

圖2-6 HSV 色彩模型示意圖與

資料來源： “Computer Graphics Color Space” by Florida Institute of Technology.

Retrieved from http://cs.fit.edu/~wds/classes/cse5255/cse5255/davis/text.html

圖2-7 HSV 色相環

資料來源：“Example: HSV shading”by TEXample.net., Retrieve from http://www.texample.net/tikz/examples/hsv-shading/

HSV 也常被藝術與設計工作者稱為 HSB（B, Brightness），由於 HSV 是由 RGB 色彩空間經過非線性轉換(Non-linear Transform)所得的色彩空間，它的內容 與色彩尺度與RGB 色彩空間有相當密切的關係，但 HSV 在色彩選擇的操作上比

值沒有定義，意思是在沒有亮度時，就沒有色彩飽和度，因此RGB 與 HSV 之間 的轉換屬於非線性的。由RGB 色彩空間轉換為 HSV 的數學公式如下：

𝑉 = 𝑚𝑎𝑥(𝑅, 𝐺, 𝐵) 公式（2.1）

𝑆 =!"#(!,!,!)!!"#(!,!,!)

!"#(!,!,!) 公式（2.2）

V 值與 S 值可以由 RGB 直接求得，而 H 值則會視 RGB 三值何者為最大值 有所不同。

𝐻 =!"#(!,!,!)!!"#(!,!,!)^!!!  𝑓𝑜𝑟  𝑅 = 𝑚𝑎𝑥(𝑅, 𝐺, 𝐵) 公式（2.3）

𝐻 = 2 +!"#(!,!,!)!!"#(!,!,!)^!!!  𝑓𝑜𝑟  𝐺 = 𝑚𝑎𝑥(𝑅, 𝐺, 𝐵) 公式（2.4）

𝐻 = 4 +!"#(!,!,!)!!"#(!,!,!)^!!!  𝑓𝑜𝑟  𝐵 = 𝑚𝑎𝑥(𝑅, 𝐺, 𝐵) 公式（2.5）