视觉技术

视觉技术

色彩模型与色彩空间

文章来源:石鑫华视觉网时间:2022-07-06 14:47:59 点击:375

色彩模型与色彩空间

色彩模型（又叫色彩空间）是描述使用一组值（通常使用三个、四个值或者颜色成分）表示颜色方法的抽象数学模型。例如三原色光模式(RGB) 和印刷四分色模式(CMYK) 都是色彩模型。但是一个与绝对色彩空间没有函数映射关系的色彩模型或多或少地都是与特定应用要求几乎没有关系的任意色彩系统。

在色彩模型和一个特定的参照色彩空间之间加入一个特定的映射函数就在参照色彩空间中出现了一个明确的"footprint"。这个 "footprint" 称为色域，并且与色彩模型一起定义为一个新的色彩空间。例如 Adobe RGB 和 sRGB 是两个基于 RGB 模型的不同绝对色彩空间。

不同色彩空间的比较

RGB 和 CMYK 色彩空间的比较

色彩模型的概念

许多人都知道在绘画时可以使用红色、黄色和蓝色这三种原色生成不同的颜色，这些颜色就定义了一个色彩空间。我们将品红色的量定义为 X 坐标轴、青色的量定义为 Y 坐标轴、黄色的量定义为 Z 坐标轴，这样就得到一个三维空间，每种可能的颜色在这个三维空间中都有唯一的一个位置。

但是，这并不是唯一的一个色彩空间。例如，当在计算机监视器上显示颜色的时候，通常使用 RGB（红色、绿色、蓝色）色彩空间定义，这是另外一种生成同样颜色的方法，红色、绿色、蓝色被当作 X、Y 和 Z 坐标轴。另外一个生成同样颜色的方法是使用色相（X 轴）、饱和度（Y 轴）和明度（Z 轴）表示，这种方法称为 HSB 色彩空间。另外还有许多其它的色彩空间，许多可以按照这种方法用三维（X、Y、Z）、更多或者更少维表示，但是有些根本不能用这种方法表示。

色彩空间的解释

正式定义一个色彩空间时通常采用的标准是CIELAB 或 CIEXYZ 色彩空间，他们是为了涵盖正常人可见范围所有色彩所设计提出的，因此是最精确的色彩空间，但过于复杂，不适合于日常使用。

除了上述定义，在一般情况下色彩空间可以不使用色彩模型定义。这类空间，比如潘通（PANTONE），通过一套名称或者数字来定义，并有实际存在的配套的物理色板。

由于每个色彩空间都是用绝对参考框架的功能来定义颜色，色彩空间及设备档案可以通过模拟和数字呈现将使颜色再现出来。

色彩空间密度

RGB色彩空间根据实际使用设备系统能力的不同，有各种不同的实现方法。截至2006年，最常用的是24-位实现方法, 也就是红绿蓝每个通道有8位或者256色级。基于这样的24-位RGB 模型的色彩空间可以表现 256×256×256 ≈ 1677万色。一些实现方法采用每原色16位，能在相同范围内实现更高更精确的色彩密度。这在宽域色彩空间中尤其重要，因为大部分通常使用的颜色排列的相对更紧密。

部分色彩空间列表

CIE 1931 XYZ 色彩空间是第一次基于人眼对于色彩感知度量建立色彩空间的尝试，它是几乎所有其它色彩空间的基础，CIE色彩空间的变体有：

CIELUV 色彩空间 - 修改来更加方便的显示颜色差异
CIE 1964 U*V*W*统一色彩空间
CIELAB 色彩空间

利用原色相混的比例表示的色彩空間

加法混色

減法混色

RGB 采用加法混色法,因为它是描述各种“光”通过何种比例来产生颜色。光线从暗黑开始不断叠加产生颜色。 RGB描述的是红绿蓝三色光的数值。RGBA 是在RGB上增加阿尔法通道实现透明效果。

基于RGB模式的普通色彩空间有 sRGB, Adobe RGB 和 Adobe Wide Gamut RGB。

CMYK 印刷过程中使用减法混色法，因为它描述的是需要使用何种油墨，通过光的反射显示出颜色。它是在一种白色介质(画板,页面等)上使用油墨来体现图像。CMYK描述的是青，品红，黄和黑四种油墨的数值。根据不同的油墨，介质，和印刷特性，存在多种CMYK色彩空间。(可以通过色点扩张或者转换各种油墨数值从而得到不同的外观)。

利用不同的概念表示的色彩空間

· HSV (色相hue, 饱和度saturation, 明度value), 也称HSB (B指brightness) 是艺术家们常用的，因为与加法减法混色的术语相比，使用色相，饱和度等概念描述色彩更自然直观。HSV 是RGB色彩空间的一种变形，它的内容与色彩尺度与其出处——RGB色彩空间有密切联系。

· HSL (色相hue, 饱和度saturation, 亮度lightness/luminance), 也称HLS 或 HSI (I指intensity) 与 HSV非常相似，仅用亮度（lightness）替代了明度（brightness）。二者区别在于，一种纯色的明度等于白色的明度，而纯色的亮度等于中度灰的亮度.