顏色空間(彩色模型、色彩空間、 彩色系統(tǒng)etc)是對色彩的一種描述方式,定義有很多種,區(qū)別在于面向不同的應(yīng)用背景。 例如顯示器中采用的RGB顏色空間是基于物體發(fā)光定義的(RGB正好對應(yīng)光的三原色:Red,Green,Blue);工業(yè)印刷中常用的CMY顏色空間是基于光反射定義的(CMY對應(yīng)了繪畫中的三原色:Cyan,Magenta,Yellow);HSV、HSL兩個顏色空間都是從人視覺的直觀反映而提出來的(H是色調(diào),S是飽和度,I是強度)。 RGB顏色空間 基于顏色的加法混色原理,從黑色不斷疊加Red,Green,Blue的顏色,最終可以得到白色光。 如圖1:
圖1:加法混色 將R、G、B三個通道作為笛卡爾坐標系中的X、Y、Z軸,就得到了一種對于顏色的空間描述,如圖2。 圖2:RGB顏色空間 在計算機中編程RGB每一個分量值都用8位(bit)表示,可以產(chǎn)生256*256*256=16777216中顏色,這就是經(jīng)常所說的“24位真彩色”。 相比于RGB,CMY(CMYK)顏色空間是另一種基于顏色減法混色原理的顏色模型。在工業(yè)印刷中它描述的是需要在白色介質(zhì)上使用何種油墨,通過光的反射顯示出顏色的模型。CMYK描述的是青,品紅,黃和黑四種油墨的數(shù)值。如圖3: 圖3:減法混色 CMYK顏色空間的顏色值與RGB顏色空間中的取值可以通過線性變換相互轉(zhuǎn)換。
HSV顏色空間是根據(jù)顏色的直觀特性由A. R. Smith在1978年創(chuàng)建的一種顏色空間, 也稱六角錐體模型(Hexcone Model)。RGB和CMY顏色模型都是面向硬件的,而HSV(Hue Saturation Value)顏色模型是面向用戶的。 這個模型中顏色的參數(shù)分別是:色調(diào)(H:hue),飽和度(S:saturation),亮度(V:value)。這是根據(jù)人觀察色彩的生理特征而提出的顏色模型(人的視覺系統(tǒng)對亮度的敏感度要強于色彩值,這也是為什么計算機視覺中通常使用灰度即亮度圖像來處理的原因之一)。 圖4:HSV坐標系 圖5:HSV顏色空間 HSV模型的三維表示從RGB立方體演化而來。設(shè)想從RGB沿立方體對角線的白色頂點向黑色頂點觀察,就可以看到立方體的六邊形外形。六邊形邊界表示色彩,水平軸表示純度,明度沿垂直軸測量。與加法減法混色的術(shù)語相比,使用色相,飽和度等概念描述色彩更自然直觀。HSL顏色空間與HSV類似,只不過把V:Value替換為了L:Lightness。這兩種表示在用目的上類似,但在方法上有區(qū)別。二者在數(shù)學上都是圓柱,但HSV(色相,飽和度,色調(diào))在概念上可以被認為是顏色的倒圓錐體(黑點在下頂點,白色在上底面圓心),HSL在概念上表示了一個雙圓錐體和圓球體(白色在上頂點,黑色在下頂點,最大橫切面的圓心是半程灰色)。注意盡管在HSL和HSV中“色相”指稱相同的性質(zhì),它們的“飽和度”的定義是明顯不同的。對于一些人,HSL更好的反映了“飽和度”和“亮度”作為兩個獨立參數(shù)的直覺觀念,但是對于另一些人,它的飽和度定義是錯誤的,因為非常柔和的幾乎白色的顏色在HSL可以被定義為是完全飽和的。對于HSV還是HSL更適合于人類用戶界面是有爭議的。 Lab顏色空間是由CIE(國際照明委員會)制定的一種色彩模式。自然界中任何一點色都可以在Lab空間中表達出來,它的色彩空間比RGB空間還要大。另外,這種模式是以數(shù)字化方式來描述人的視覺感應(yīng), 與設(shè)備無關(guān),所以它彌補了RGB和CMYK模式必須依賴于設(shè)備色彩特性的不足。 由于Lab的色彩空間要 比RGB模式和CMYK模式的色彩空間大。這就意味著RGB以及CMYK所能描述的色彩信息在Lab空間中都能得以影射。Lab顏色空間取坐標Lab,其中L亮度;a的正數(shù)代表紅色,負端代表綠色;b的正數(shù)代表黃色,負端代表蘭色。不像RGB和CMYK色彩空間,Lab顏色被設(shè)計來接近人類視覺。它致力于感知均勻性,它的L分量密切匹配人類亮度感知。因此可以被用來通過修改a和b分量的輸出色階來做精確的顏色平衡,或使用L分量來調(diào)整亮度對比。 |
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