Видимый свет состоит из спектрального распределения электромагнитной энергии с длинами волн в диапазоне 400--700 нм. Цвет излучений, длины волн которых расположены в диапазоне видимого света в определенных интервалах вокруг длины какого-либо монохроматического излучения, называются спектральными цветами. Излучения с длинами волн от 380 до 470 нм имеют фиолетовый и синий цвет, от 470 до 500 нм -- сине-зеленый, от 500 до 560 нм -- зеленый, от 560 до 590 нм -- желто-оранжевый, от 590 до 760 нм -- красный ( в более мелких участках этих интервалов цвет излучений соответствует различным оттенкам указанных цветов).
 

Визуальная система человека (структура и оптика глаза)

К наиболее важным структурным элементам на оптическом пути относятся: роговица, радужка, зрачок, хрусталик и сетчатка (ретина).

Развитие способности к ощущению цвета эволюционно обеспечивлось формированием специальной системы цветового зрения, включающей два типа светочуствительных фоторецепторов: колбочки, сосредоточенные главным образом в центральной ямке и расположенные в основном по переферии сетчатки палочки, не обладающие преимущественной чуствительностью к какому-либо спектральному цвету и играющие главную роль в создании ахроматических зрительных образов. Три типа колбочек называют либо как B, G и R, либо как S, M и L. Пики их чувствительности приходятся примерно на 440 нм, 545 нм и 580 нм (для "усредненного" наблюдателя). В каждом глазу 6 млн колбочек и 120 млн палочек (т.е. примерно 250 млн рецепторов на два глаза).

Термины "красный" и "зеленый" применительно к колбочкам весьма условны, поскольку пиковые значения 545 и 580 нм лежат в желтом диапазоне. Чувствительность глаза к синему цвету существенно ниже, чем к зеленому и красному. Заметьте, что кривая, соответсвующая синим колбочкам изображена в масштабе х10.

 Интуитивные цветовые системы

При уточненном качественном описании цвета используют три его субъективных атрибута: цветовой тон (ЦТ), насыщенность и светлоту. Наиболее важный атрибут цвета -- ЦТ ("оттенок цвета") -- ассоциируется в человеческом сознании с обусловленностью окраски предмета определенным типом пигмента, краски, красителя. Насыщенность характеризует степень, силу, уровень выражения ЦТ. Этот атрибут в человеческом сознании связан с количеством (концентрацией) пигмента, краски, красителя.
 
 

 Психофизическими эквивалентами ЦТ, насыщенности и светлоты являются доминирующая длина волны, чистота и яркость. Электромагнитная энергия одной длины волны в видимом спектре дает монохроматический цвет. Цвет определяется доминирующей длиной волны, а чистота -- отношением е1 и е2. Значение е2 -- это степень разбавления чистого цвета белым: если е2 приближается к нулю, то чистота цвета приближается к 100%. Яркость пропорциональна энергии света и рассматривается как интенсивность на единицу площади.

Модель HSV (Hue, Saturation, Value) построена на основе субъективного восприятия цвета человеком (художником). Используется цилиндрическая система координат, а подпространством, в котором определена модель, является шестигранная пирамида. Цветовой тон (H) измеряется углом вокруг вертикальной оси, причем красному, зеленому и синему цветам соответствует H = 0, 120 и 240 градусов. Интенсивность (V) вдоль оси возрастает от 0 в вершине до 1 на верхней грани, где она максимальна для всех цветов. Насыщенность (S) определяется расстоянием от оси. На вертикальной оси находятся ахроматические, серые цвета.
 
 

Модель HSV удобна для задания цвета. На следующем рисунке показана одна из возможных панелей управления, обеспечивающих выполнение такой операции.

Цветовая модель HLS (Hue, Lightness, Saturation) в виде двойной шестигранной пирамиды является расширением одиночной пирамиды HSV.

Рассмотренные интуитивные цветовые модели неудобны для применения в цветных устройствах и цветной растровой графике. В этих случаях широко применяется модель RGB. Цветовое пространство задается как куб в декартовой системе координат. Каждый цвет задается точкой в этом кубе и определяется как сумма основных цветов (primaries). Основные цвета (красный, зеленый и синий) являтся аддитивными основными цветами. Главная диагональ куба с равными количествами каждого основного цвета представляет ахроматические (серые цвета): черному цвету соответствует точка (0, 0, 0), а белому -- (1, 1, 1).

RGB модель может применяться для задания цвета, однако эксперименты показывают, что модели HSV и HLS позволяют выбирать цвет аккуратнее. Впрочем процедура перевода координат из системы RGB в системы HSV и HLS довольно проста. Достаточно спроектировать куб на плоскость вдоль главной диагонали куба.