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(qiáng)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(biāo)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(jì)算機(jī)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(qiáng)于色彩值,這也是為什么計(jì)算機(jī)視覺中通常使用灰度即亮度圖像來處理的原因之一)。
色調(diào)H:用角度度量,取值范圍為0°~360°,從紅色開始按逆時針方向計(jì)算,紅色為0°,綠色為120°,藍(lán)色為240°。它們的補(bǔ)色是:黃色為60°,青色為180°,品紅為300°;
飽和度S:取值范圍為0.0~1.0;
亮度V:取值范圍為0.0(黑色)~1.0(白色)。如圖4、5:
圖4:HSV坐標(biāo)系
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(xué)上都是圓柱,但HSV(色相,飽和度,色調(diào))在概念上可以被認(rèn)為是顏色的倒圓錐體(黑點(diǎn)在下頂點(diǎn),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(diǎn),黑色在下頂點(diǎn),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(dú)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?yàn)榉浅H岷偷膸缀醢咨念伾贖SL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(diǎn)色都可以在Lab空間中表達(dá)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(bǔ)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(biāo)Lab,其中L亮度;a的正數(shù)代表紅色,負(fù)端代表綠色;b的正數(shù)代表黃色,負(fù)端代表蘭色。不像RGB和CMYK色彩空間,Lab顏色被設(shè)計(jì)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。