解讀色彩學(xué)上常用顏色空間的不同表示
發(fā)布時(shí)間：2025-05-09 點(diǎn)擊：41
在計(jì)算機(jī)圖像處理中，對圖像必須用數(shù)據(jù)來表示，色彩空間就是用數(shù)據(jù)表示顏色的方法。對一個(gè)顏色的表示，可有多種數(shù)據(jù)表示模式，即多種顏色空間。有的色彩空間對顏色的表示與所用顯色設(shè)備的性能無關(guān)，稱為與設(shè)備無關(guān)的色空間（如lab和xyz等）；有的色空間對顏色的表示數(shù)據(jù)隨著顯色設(shè)備的不同變化，稱為與設(shè)備相關(guān)的色空間（如rgb、cmyk、hsb等）。下面就針對色彩學(xué)上常用的顏色空間進(jìn)行深度解讀。
顏色空間建立在可見光譜的基礎(chǔ)上
我們只能看到電磁光譜的一小部分，這一小部分通常稱為可見光譜。我們能夠看到所有光線，因?yàn)楣饩€定義為電磁光譜中我們可以看到的那一部分。顏色模型嘗試描述我們看到和處理的顏色。每種顏色模型分別表示用于描述顏色和對顏色進(jìn)行分類的不同方法。所有顏色模型使用數(shù)值表示可見光譜。使用特定顏色模型（如rgb或cmyk）可以生成的顏色范圍是色彩空間。其他顏色模型為hsl、hsb、lab和xyz。
●rgb顏色空間
顏色混合的基本定律表明：自然界任何一種顏色均可用紅、綠、藍(lán)三種原色光混合匹配產(chǎn)生，這在幾何上能夠以r、g、b，這3個(gè)互相垂直的軸所構(gòu)成的空間坐標(biāo)系統(tǒng)來表示，稱為rgb三刺激空間，或rgb色空間。對于任何一種顏色，都可以以一定比例的紅光、綠光和藍(lán)光匹配得到。
rgb顏色空間
rgb顏色空間采用加法混色法,因?yàn)樗敲枋龈鞣N“光”通過何種比例來產(chǎn)生顏色。光線從暗黑開始不斷疊加產(chǎn)生顏色。基于rgb模式的普通色彩空間有srgb, adobe rgb 和 adobe wide gamut rgb。由于不同的設(shè)備對同一圖像有不同的色彩顯示結(jié)果，因此rgb顏色空間是與設(shè)備相關(guān)的色彩空間。
●cmyk顏色空間
cmyk顏色空間描述的是青，品紅，黃和黑四種油墨的數(shù)值。以打印在紙上的油墨的光線吸收特性為基礎(chǔ)。當(dāng)白光照射到半透明油墨上時(shí)，某些可見光波長被吸收（減去），而其他波長則被反射回眼睛。這些顏色因此稱為減色。
cmyk顏色空間
理論上，青色(c)、品紅(m) 和黃色(y) 色素在合成后可以吸收所有光線并產(chǎn)生黑色。由于所有的打印油墨都存在一些雜質(zhì)，這三種油墨實(shí)際會(huì)產(chǎn)生土棕色。因此，在四色打印中除了使用青色、品紅和黃色油墨外，還會(huì)使用黑色油墨(k)。且cmyk顏色空間與rgb顏色空間一樣，均是與設(shè)備有關(guān)的色彩空間。[next]
●hsb顏色空間
hsb（或稱為hsv）顏色空間在某種程度上與蒙賽爾的色相、值和色度系統(tǒng)類似，它也是使用類似的三個(gè)軸來定義顏色。hsb源自rgb顏色空間，并且是設(shè)備相關(guān)的色彩空間。hsb 中三個(gè)基本的顏色特征如下：
h：色相是從物體反射或透過物體傳播的顏色。在0到360度的標(biāo)準(zhǔn)色輪上，按位置度量色相。在通常的使用中，色相由顏色名稱標(biāo)識(shí)，如紅色、橙色或綠色。
s：飽和度（有時(shí)稱為色度）是指顏色的強(qiáng)度或純度。飽和度表示色相中灰色分量所占的比例，它使用從0%（灰色）至100%（完全飽和）的百分比來度量。在標(biāo)準(zhǔn)色輪上，飽和度從中心到邊緣遞增。
b：亮度是顏色的相對明暗程度，通常使用從 0%（黑色）至 100%（白色）的百分比來度量。
hsb顏色空間
由于hsb模型能直接體現(xiàn)色彩之間的關(guān)系，所以非常適合于色彩設(shè)計(jì)，絕大部分的設(shè)計(jì)軟件都提供了這種色彩模型，包括windows的系統(tǒng)調(diào)色板也是采用這種色彩模型。
●lab顏色空間
lab顏色空間（也稱為cie lab）是當(dāng)前最通用的測量物體顏色的色空間之一，可廣泛應(yīng)用于所有領(lǐng)域。它是均勻色空間之一，是由cie在1976年制定的。在這一色空間中，l是亮度，a和b是色度坐標(biāo)。
lab顏色空間
上圖所示的為a,b色度圖。在這個(gè)圖上，a和b表示色方向：+a為紅色方向，-a為綠色方向，+b為黃色方向，-b為藍(lán)色方向。中央為消色區(qū)；當(dāng)a和b值增大時(shí)，色點(diǎn)遠(yuǎn)離中心，色飽和度增大。
cielab這一勻色空間的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)顏色的色差大于視覺的識(shí)別閾值（恰可察覺）而又小于孟塞爾系統(tǒng)中相鄰兩極的色差值時(shí)，能較好地反映物體色的心理感受效果。而且，cielab表色直觀，能直觀的評(píng)價(jià)顏色。又因?yàn)閏ielab是與設(shè)備無關(guān)的色彩空間，在色彩管理中，利用此特性，可溝通和推算出原稿色、屏幕色和印刷色在色空間的對應(yīng)關(guān)系，達(dá)到顏色在視覺上的一致，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的色彩轉(zhuǎn)換。[next]
●xyz顏色空間
由于“標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”用來標(biāo)定光譜色時(shí)出現(xiàn)負(fù)刺激值，計(jì)算不便，也不易理解，因此1931年cie在rgb系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改用三個(gè)假想的原色x、y、z建立了一個(gè)新的色度系統(tǒng)。將它匹配等能光譜的三刺激值，定名為“cie1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值”，簡稱為“cie1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”。這一系統(tǒng)叫做“cie1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)”或稱為“2°視場xyz色度系統(tǒng)”。
xyz顏色空間
ciexyz顏色空間稍加變換就可得到y(tǒng)xy色彩空間，其中y取三刺激值中y的值，表示亮度，x、y反映顏色的色度特性。xyz三刺激值和相關(guān)聯(lián)的yxy色空間構(gòu)成了當(dāng)前的cie色空間的基礎(chǔ)。xyz三刺激值的概念是以色視覺的三元理論為根據(jù)的，它說明人眼具有接收三原色（紅、綠、藍(lán)）的接收器，而所有的顏色均被視作該三原色的混合色。xyz三刺激值是利用這些標(biāo)準(zhǔn)觀察者配色函數(shù)計(jì)算得來的，是與設(shè)備無關(guān)的顏色空間。
總結(jié)：我們都知道，對一個(gè)顏色的度量可以有多種方法，而每一種方法都是放在一個(gè)被稱之為顏色空間的坐標(biāo)系當(dāng)中來進(jìn)行度量的。而以上幾種顏色空間是在色彩管理中最常見的顏色轉(zhuǎn)換空間，且色彩管理就是要解決各種設(shè)備間的顏色轉(zhuǎn)換匹配問題，因此對它們以及它們之間的關(guān)系的理解是非常重要的。
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顏色空間建立在可見光譜的基礎(chǔ)上
我們只能看到電磁光譜的一小部分，這一小部分通常稱為可見光譜。我們能夠看到所有光線，因?yàn)楣饩€定義為電磁光譜中我們可以看到的那一部分。顏色模型嘗試描述我們看到和處理的顏色。每種顏色模型分別表示用于描述顏色和對顏色進(jìn)行分類的不同方法。所有顏色模型使用數(shù)值表示可見光譜。使用特定顏色模型（如rgb或cmyk）可以生成的顏色范圍是色彩空間。其他顏色模型為hsl、hsb、lab和xyz。
●rgb顏色空間
顏色混合的基本定律表明：自然界任何一種顏色均可用紅、綠、藍(lán)三種原色光混合匹配產(chǎn)生，這在幾何上能夠以r、g、b，這3個(gè)互相垂直的軸所構(gòu)成的空間坐標(biāo)系統(tǒng)來表示，稱為rgb三刺激空間，或rgb色空間。對于任何一種顏色，都可以以一定比例的紅光、綠光和藍(lán)光匹配得到。
rgb顏色空間
rgb顏色空間采用加法混色法,因?yàn)樗敲枋龈鞣N“光”通過何種比例來產(chǎn)生顏色。光線從暗黑開始不斷疊加產(chǎn)生顏色。基于rgb模式的普通色彩空間有srgb, adobe rgb 和 adobe wide gamut rgb。由于不同的設(shè)備對同一圖像有不同的色彩顯示結(jié)果，因此rgb顏色空間是與設(shè)備相關(guān)的色彩空間。
●cmyk顏色空間
cmyk顏色空間描述的是青，品紅，黃和黑四種油墨的數(shù)值。以打印在紙上的油墨的光線吸收特性為基礎(chǔ)。當(dāng)白光照射到半透明油墨上時(shí)，某些可見光波長被吸收（減去），而其他波長則被反射回眼睛。這些顏色因此稱為減色。
cmyk顏色空間
理論上，青色(c)、品紅(m) 和黃色(y) 色素在合成后可以吸收所有光線并產(chǎn)生黑色。由于所有的打印油墨都存在一些雜質(zhì)，這三種油墨實(shí)際會(huì)產(chǎn)生土棕色。因此，在四色打印中除了使用青色、品紅和黃色油墨外，還會(huì)使用黑色油墨(k)。且cmyk顏色空間與rgb顏色空間一樣，均是與設(shè)備有關(guān)的色彩空間。[next]
●hsb顏色空間
hsb（或稱為hsv）顏色空間在某種程度上與蒙賽爾的色相、值和色度系統(tǒng)類似，它也是使用類似的三個(gè)軸來定義顏色。hsb源自rgb顏色空間，并且是設(shè)備相關(guān)的色彩空間。hsb 中三個(gè)基本的顏色特征如下：
h：色相是從物體反射或透過物體傳播的顏色。在0到360度的標(biāo)準(zhǔn)色輪上，按位置度量色相。在通常的使用中，色相由顏色名稱標(biāo)識(shí)，如紅色、橙色或綠色。
s：飽和度（有時(shí)稱為色度）是指顏色的強(qiáng)度或純度。飽和度表示色相中灰色分量所占的比例，它使用從0%（灰色）至100%（完全飽和）的百分比來度量。在標(biāo)準(zhǔn)色輪上，飽和度從中心到邊緣遞增。
b：亮度是顏色的相對明暗程度，通常使用從 0%（黑色）至 100%（白色）的百分比來度量。
hsb顏色空間
由于hsb模型能直接體現(xiàn)色彩之間的關(guān)系，所以非常適合于色彩設(shè)計(jì)，絕大部分的設(shè)計(jì)軟件都提供了這種色彩模型，包括windows的系統(tǒng)調(diào)色板也是采用這種色彩模型。
●lab顏色空間
lab顏色空間（也稱為cie lab）是當(dāng)前最通用的測量物體顏色的色空間之一，可廣泛應(yīng)用于所有領(lǐng)域。它是均勻色空間之一，是由cie在1976年制定的。在這一色空間中，l是亮度，a和b是色度坐標(biāo)。
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上圖所示的為a,b色度圖。在這個(gè)圖上，a和b表示色方向：+a為紅色方向，-a為綠色方向，+b為黃色方向，-b為藍(lán)色方向。中央為消色區(qū)；當(dāng)a和b值增大時(shí)，色點(diǎn)遠(yuǎn)離中心，色飽和度增大。
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由于“標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”用來標(biāo)定光譜色時(shí)出現(xiàn)負(fù)刺激值，計(jì)算不便，也不易理解，因此1931年cie在rgb系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改用三個(gè)假想的原色x、y、z建立了一個(gè)新的色度系統(tǒng)。將它匹配等能光譜的三刺激值，定名為“cie1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值”，簡稱為“cie1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”。這一系統(tǒng)叫做“cie1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)”或稱為“2°視場xyz色度系統(tǒng)”。
xyz顏色空間
ciexyz顏色空間稍加變換就可得到y(tǒng)xy色彩空間，其中y取三刺激值中y的值，表示亮度，x、y反映顏色的色度特性。xyz三刺激值和相關(guān)聯(lián)的yxy色空間構(gòu)成了當(dāng)前的cie色空間的基礎(chǔ)。xyz三刺激值的概念是以色視覺的三元理論為根據(jù)的，它說明人眼具有接收三原色（紅、綠、藍(lán)）的接收器，而所有的顏色均被視作該三原色的混合色。xyz三刺激值是利用這些標(biāo)準(zhǔn)觀察者配色函數(shù)計(jì)算得來的，是與設(shè)備無關(guān)的顏色空間。
總結(jié)：我們都知道，對一個(gè)顏色的度量可以有多種方法，而每一種方法都是放在一個(gè)被稱之為顏色空間的坐標(biāo)系當(dāng)中來進(jìn)行度量的。而以上幾種顏色空間是在色彩管理中最常見的顏色轉(zhuǎn)換空間，且色彩管理就是要解決各種設(shè)備間的顏色轉(zhuǎn)換匹配問題，因此對它們以及它們之間的關(guān)系的理解是非常重要的。
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