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1、Sept 18, 2007Xue ChaohuaCollege of Resource and Environment, Shaanxi University of Science and Technology, Xianyang 712081, Shaanxi, China http:/色彩模式是把色彩用数据来表示的一种方法 。色彩模式不 同,对颜色进行描述和分类的方法也不同。用特定的色彩模式生成的颜色范围叫称为色彩空间。色彩模式确定各值之间的关系,色彩空间将这些值的绝对含 义定义为颜色。某些色彩模式有固定的色彩空间(如L* a* b*和XYZ),其与 人眼感知颜色的方式直接相关,因此可视
2、为与设备无关;而其它一些颜色模式(如RGB、HSL、HSB、CMYK等)可 能具有许多不同的色彩空间,其因每个相关的色彩空间或设 备而异的不同而不同,因此被视为与设备相关。当把一幅图像的颜色模式从RGB转换到CMYK颜色模式,会发 现用CMYK模式的颜色比RGB模式的颜色暗淡一些,这是由于 CMYK的色域较小,无法复制RGB颜色中的某些颜色。如图所示,最外边的马蹄形色 域是L* a* b*色彩范围,其次是 RGB,其中最小的是CMYK模 式。对于常见的设备来说,计 算机显示器的色域最大,其次 是数码相机、扫描仪和印刷 机,印刷设备的色域大于办公 室打印设备。RGB色彩模式又称RGB色彩空间,它
3、是一种基于有色光 的表色模式。自然界中,几乎所有的颜色都可以用R(Red 的缩写,为红光)、G(Green的缩写,为绿光)、B(Blue 的缩写,为蓝光)三种颜色,通过不同比例和强度合成出 来。因此,国际照明委员会(CIE)规定R、G、B为有色光 的三原色。它是一种加色法模式,通过R、G、B三种值的不 同大小,可描述出任一种颜色。RGB色彩模式为图像中每一个像素的RGB分量分配一个0 255的强度值。原色数值越高,色彩越明亮。例如,当R=0、 G=0、B=255时,为纯蓝色;0表示没有刺激,255表示刺激量达 最大值;当R、G、B都为0时是黑色;R、G、B都为255时,为白 色。三原色按照不同
4、的比例混合,在屏幕上可表现1670万种颜 色。RGB模式是计算机图像设计中最直接的色彩表示方法, 利用RGB数值可以精确获得某种颜色。计算机中的24位真彩 图像,就是采用RGB模式来精确记录的。此外,电视、幻灯、 网络、多媒体等一般也使用RGB模式。在所有图像软件中, RGB的数值都可以直接设置。有些软件还提供了直观的“RGB 三维色彩模式”来设置RGB色彩值。RGB色彩空间有很多不同的类型。 sRGB即“标准RGB色彩空间”,是1997年由微软与惠普联合制定 的,后来被许多软、硬件厂商所采用,逐步成为许多扫描仪、低档 打印机和软件的默认色彩空间。sRGB是所有RGB色彩空间中最狭窄 的一种。
5、采用sRGB色彩空间的设备之间,可以进行色彩相互模拟, 但这是通过牺牲色彩范围来实现的。 “Apple RGB”是美国苹果公司早期为苹果显示器制定的色彩空间, 其色彩范围不比sRGB大多少。因为这种显示器已经很少使用,所以 这一标准已逐步被淘汰。 “Adobe RGB”是1998年由Adobe公司制定的,最早应用在Photoshop 5.x中,被称为SMPTE-240M。它具备非常广的色彩范围,并且其绝 大部分色彩可用设备显示。这一色彩空间包含了CMYK的全部色彩 范围,可以更好地还原原稿的色彩,在出版印刷领域得到广泛的应 用。RGB色彩模式虽然直接,但是R、G、B数值和色彩的三属性之间没 有
6、直接的联系,不能揭示色彩之间的关系。因此,在进行配色设计 时,RGB模式就不是那么合适了。CMYK色彩模式又称CMYK色彩空间(C,Cyan,青色;M, Magenta,品红色;Y,Yellow,黄色;K,Black,黑色。为避免与 蓝色混淆,这里黑色用K而非B表示),其是一种应用颜色空间。这 种模式是一种减色模式,遵循减色法混合规律。它以喷印在基质上 的墨水的光线吸收特性为基础,当白光照射到墨水上时,某些可见 光波长被吸收(减去),而其它波长则被反射回眼睛。CMYK色彩模式的数值范围为0%100%。当C、M、Y、K分别为0%时,表现为白色;分别为100%时,表现 为黑色。CMYK色彩模式的数
7、值范围为0%100%。当C、M、Y、K分别为0%时,表现为白色;分别为100%时,表现 为黑色。理论上将青色油墨C、品红油墨M、黄色油墨Y按照不同比例混 合,就可实现所有颜色的再现,将100%的青色油墨C、100%的品红油 墨M、100%的黄色油墨Y混合,可以产生黑色。 但是由于喷印墨水并非理想墨水,也就是说对于理想黄色油墨 本来应该完全反射500700 nm的可见光,完全吸收400500 nm的 可见光,但实际使用的黄色油墨并不是这样的,它在500700 nm的 这部分的反射不足,在400500 nm处的吸收也不足。其原因是黄色 油墨显色时呈现少量的品红和青色的成分。其原因是黄色 油墨显色时
8、呈现少量的品红和青色的成分。其他油墨也存在同样的 问题。 在喷印时,如果我们不使用黑墨,100%的青色油墨C、100%的品 红油墨M、100%的黄色油墨Y混合将得到一种棕褐色,表现不出真正 的黑色。通常添加黑色以保证暗色和灰色不偏色。因此,在四色喷 印中除了使用纯青色、品红和黄色墨水外,还需使用黑色墨水。这 就产生了CMYK色空间。将RGB色彩模式的图像转换成CMYK色彩模式时,会产生分色。 若所使用的图像素材为RGB色彩模式,最好在编辑完成后再转换为 CMYK色彩模式。 在制作印刷或印花图像时,要使用在制作印刷或印花图像时,要使用CMYK色彩模式。色彩模式。CMYK色 彩模式的图像包含C、M
9、、Y、K四个通道,类似于印花中的四分 色,这四个通道的图片组合在一起,才能形成完整的彩色图片。 CMYK色彩模式的色彩在计算机中用32位字节记录,这就是我 们常常所说的32位真彩色。与RGB色彩模式一样,它可以直接调节 每一个通道的数值,以获得准确的色彩。CMYK也有类似RGB的三 维色彩模式CMYK三维色彩模式。CMYK色彩模式主要用于颜料和染料表达的颜色,如印刷、喷 印输出、染色和印花等。HSB色彩模式从人的视觉系统出发,用H(Hue,色相)、S (Saturation,饱和度)、B(Brightnes,亮度)来描述色彩,有 时也称为HSV(Hue、Saturation、Value)。其中
10、H、S、B正好是色彩的三属性,也就是说这种色彩模式用色 彩的三属性来描述颜色。 HSB色彩空间可以用一个圆锥空间模式来 描述。虽然描述这种色彩空间的圆锥模式相当复杂,但可以把色调、 亮度和饱和度的变化情形清楚地表现出来。HSB颜色模式在某种程度上与Munsell(孟塞尔)表色系统的色 相、彩度和明度类似,也使用三个轴来定义颜色。HSB源自RGB色彩 空间,并且是与设备相关的色彩空间。HSB源自RGB色彩 空间,并且是与设备相关的色彩空间。HSB中三个基本的颜色特征如下: 色相 通过光在物体上的反射或透过物体传播的颜色。在0 360的标准色轮上,按位置度量色相。在通常的使用中,色相由颜 色名称表
11、示,如红色、橙色或绿色等。 饱和度(也称为色度)指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中 灰色分量所占的比例,0%(灰色)100%(完全饱和)。在标准色 轮上,饱和度从中心到边缘依次递增。 亮度 指颜色的相对明暗程度,度量范围是0%(黑色)100% (白色)。 通常把色相和饱和度称为色度,用来表示颜色的类别与 深浅程度。人的视觉对亮度的敏感程度远强于对颜色深浅的敏感程度。为 了便于色彩处理和识别,涉及人的视觉系统的颜色通常采用HSB色彩 空间,因为它比RGB色彩空间更符合人的视觉特性。图像处理和计算机视觉中的大量算法,都可以在HSB色彩空间中 方便地使用,可以分开处理,而且是相互独立的。因此,用H
12、SB色彩 空间可以大大减少图像分析和处理的工作量。由于HSB模式能直接体现色彩之间的关系,所以非常适合色彩设 计,绝大部分的设计软件都提供这种色彩模式,包括Windows系统的 调色板也采用这种色彩模式。L* a* b*色彩模式是在1931年国际照明委员会(CIE)指定的颜色 测量国际标准的基础上建立的统一颜色空间,这一颜色模式是建立 在四色对立体系理论上的,它把颜色表示为明-暗、红-绿和黄-蓝颜 色色度的变化。如图所示,L* a* b*颜色空间模型可用三个坐标轴分 别表示:L轴表示亮度,范围从0100;a轴表示从绿到红的色度;b 轴表示从蓝到黄的色度。一个颜色不可能同时包含红和绿的成分, 同
13、样也不能同时包含黄和蓝的成分,L* a* b*颜色模式就是基于这个 事实的,在a轴上正数方向表示颜色中包含红色的成分,而负值表示 包含多少绿色成分。在b轴上正数方向表示黄,负值表示蓝。L* a* b*是人类视觉的颜色空间。它依照的是视觉唯一的原 则,即在色空间内相同的移动量在眼睛看来造成色彩的改变感觉是 一样的,是均匀色度空间。L* a* b*颜色空间是与设备与关的色空 间,能产生与各种设备匹配的颜色,如显示器、印刷机、扫描仪、 打印机等的颜色,并能作为连接空间实现各种设备间的颜色转换。 因为L* a* b*颜色模式是与设备无关的颜色模式,无论在显示设备 还是输出设备上都提供一致的颜色,它解决
14、了不同屏幕或不同打印 机设备显示颜色不同的问题。为了尽可能减少颜色模式转换过程中颜色的不一致问题,在将为了尽可能减少颜色模式转换过程中颜色的不一致问题,在将 RGB颜色模式转换为颜色模式转换为CMYK模式的过程中,首先将模式的过程中,首先将RGB颜色模式转 换为颜色模式转 换为L* a* b*颜色模式,然后在由颜色模式,然后在由L* a* b*颜色模式转换为颜色模式转换为CMYK, 同样在将, 同样在将CMYK颜色模式转换为颜色模式转换为RGB颜色模式的过程中也使用颜色模式的过程中也使用L* a* b*颜色模式作为中介。颜色模式作为中介。很多专业设计软件都提供L* a* b*色彩模式,软件中
15、L值的范围为0到100; a值的范围为-128到+127; b值范围为-128到+127。另外,还有一种24位真彩色格式的图像,也是采用L* a* b*模式的, 但这种24位真彩色与RGB的24位真彩色有很大的差别。在目前通用 的位图文件格式中,只有TIFF格式支持L* a* b*的24位真彩色。Indexed Color色彩模式,即索引色彩模式索引色彩模式,它最多可使用256 种颜色。当将图像转换为索引色彩模式时,通常会构建一个调色板存放索 引图像中的颜色。如果原图像中的一种颜色没有出现在调色板中, 程序会选取已有颜色中最相近的颜色或使用已有颜色来模拟该种颜 色。 在索引色彩模式下,通过限制
16、调色板中颜色的数目,可以减小 文件大小,同时保持视觉上的品质不变。在网页设计中常常需要使用索引模式的图像。Bitmap色彩模式,即位图色彩模式,该模式的图像由黑色和白 色两种像素组成,每个像素用“位”来表示。“位”只有两种状态;0表示有点,1表示无点。位图模式主要用于早期不能识别颜色和灰度的设备,如果需要表 示灰度,则需要通过点的抖动来模拟。位图色彩模式通常用于文字识别,如果扫描需要使用OCR(光 学文字识别)技术识别的图像文件,必须将图像转化为位图色彩模 式。Grayscale色彩模式,即灰度色彩模式灰度色彩模式,它最多使用256级灰度 来表现图像。图像中的每个像素由0(黑色)255(白色)的某个数值来表 示,称为灰度值。灰度值也可以用黑色油墨覆盖的百分比来表示(0%表示白色, 100%表示黑色)。 在将彩色图像转换成灰度色彩模式时,原图像 中的所有色彩信息都会丢失。与位图色彩模式相比,灰度色彩模式 能够更好地表现高品质的图像效果。需要注意的是,尽管一些图像处理软件允