光影游戏——颜色模式

0. 引言

有时候看到一张精彩的照片,我们会惊叹颜色好漂亮。
但具体好在哪儿呢?越鲜艳就越漂亮吗,答案显然不是。
想要把颜色玩转于股掌之间吗? 对其形成机理有一个初步的认识,想必会事半功倍。

1. 人眼辨色原理

神说要有光,于是,人感觉到了颜色。

光是一种电磁波,既然是电磁波就有波长。
人眼可见的光包含了其中的一个波长范围。

大约是400~760nm之间。

不同波长的光进入人眼,就会产生不同的颜色感觉。

2. 分类

在图片中,颜色是如何来描述的呢?
根据不同的着眼点,在数码时代的摄影和后期中涉及的颜色模式大致有以下几种:

  • HSB:人眼观察世界的模式
  • RGB:光的成像模式
  • CMYK:颜料的印刷模式
  • Lab:理论中的颜色模式

2.1 HSB模式

也有称HSV的。

HSV模式

基于人眼的一种颜色模式,其 媒介是眼睛的感受细胞。它符合人类感官上的直觉性,简而言之,这是人脑理解色彩的方式。
H:Hue,色相
按文科生的说法,叫色彩的相貌,按理科生的说法,叫色彩的相位。在0~360°的标准色相环上,按照角度值标识。比如红是0°,绿是120°,蓝是240°。
**S:S aturation,饱和度 ** 。
即 颜色的纯度, 表示色相中彩色成分所占的比例,从0%(灰色)到100%(完全饱和)的百分比来度量。
B:Brightness,明度。 即 颜色的明暗程度, 从0%(黑)到100%(白)的百分比来度量。

2.2 RGB模式

通道:RGB模式具有三个通道。

  • **R ** :Red,红 。
  • ** G ** :Green,绿 。
  • ** B ** :Blue,蓝 。

RGB模式

含义:因为有了光,人眼才能感受到颜色,而RGB就是光的三原色
混色原理:通过三种光的不同配比,就可以混合出其他的颜色。

如红+绿=黄,红+蓝=品红,绿+蓝=青,红+绿+蓝=白。

混合模式: 投射入眼睛的光线越多,人眼感知到的色彩就越亮。因此RGB又被称为加色模式。
应用:RGB应该是我们最常接触到的颜色模式,普通的图片在电脑上一般都是以这种方式打开。

电脑显示器是一个发光体,它发出的光投射入人眼,形成色觉。

参数:R、G、B分别赋以0~255的值,就可以表现出各种颜色。

2.3 CMYK模式

通道:CMYK模式具有四个通道。

  • **C ** :Cyan,青。
  • **M ** :Magenta,品。
  • **Y ** :Yellow,黄。
  • **K ** :Black,黑(B已被Blue占用)。

CMYK模式

含义: CMY被称为色的三原色,即颜料的三原色。
混色原理: 通过三种油墨的不同配比,就可以混合出其他的颜色。

如青+品=蓝,青+黄=绿。品+黄=红,青+品+黄=黑。

混合模式: 在纸上印刷的油墨层数越多,每一层油墨越重,形成的颜色也越深,因此CMYK又被称为减色模式。
应用: CMYK主要被用于印刷。

理论上用三种油墨一起混合可以得到黑色,但实际印刷时由于工艺的问题,油墨纯度达不到理想值,因此得不到标准的黑色,同时,印三层油墨的成本很高,而黑色又是印刷时最常用的颜色之一,因此将黑色油墨做成了一种专色油墨,CMYK一起被合称为印刷四原色。

参数: C、M、Y、K分别赋以0~100%的值,就可以表现出各种颜色。
RGB与CMYK的关系
结合前面说到的RGB模式,从色相环中可以看到,C、M、Y在位置上分别对应R、G、B,互为补色

色环

这不是巧合,依然可以从人眼的感色原理进行解释。
一定颜色的颜料会吸收特定波长的可见光,当自然光(白光)照射到这种颜料印刷的表面时,将其中一部分光吸收,剩余部分的光就会反射入人眼,形成人眼能感知的颜色。
实例说明
让我们来做一个神奇的实验来说明这一点。

  1. 让白光(红光+绿光+蓝光)照射到青色的印刷品上,红光被吸收,剩下绿光和蓝光的部分,反射入人眼,混合成为青色。
  2. 让黄光( 红光+绿光 )照射到 青色的印刷品上,红光被吸收,剩下绿光的部分,反射入人眼,这个青色的颜料在人眼的感觉中就是绿色的。
  3. 让红光照射到青色的印刷品上,红光全部被吸收,没有光反射,理论上人眼看不到任何颜色,显示为黑色。

肉眼看到的颜色不一定就是实际的颜色。不要被自己的眼睛给骗了哦。

2.4 Lab

通道:Lab 模式具有三个通道。

  • L:亮度通道。
  • a:颜色通道a, 从深绿色(低亮度值)到灰色(中亮度值)再到粉红色(高亮度值)。
  • b:颜色通道b,从亮蓝色(底亮度值)到灰色(中亮度值)再到黄色(高亮度值)

含义: Lab模式既不依赖光线,也不依赖颜料,是一种理论上包括了对人眼所有可见色彩的描述的颜色模式。
混色原理:在长期的观察和研究中发现,人眼对于三对颜色一般不会混淆,红-绿、蓝-黄、黑-白。于是提出了人的视觉系统中存在三条颜色通道的理论,分别是感知颜色的红绿通道(a)和蓝黄通道(b)以及感知明暗的明度通道(L)。

各种不同的颜色模式色域比较

应用: 由于RBG和CMYK模型自身的一些缺陷,都无法表示出所有的颜色,相互转换时也会产生损失,造成颜色失真。而 Lab模式可以弥补这种缺陷。它最初是用来从一种色彩模式转换为另一种色彩模式时使用的内部色彩模式,现在越来越广泛地被用于调色。
参数:L通道取值范围为0~100,代表从黑到白,a、b通道值 取值范围为-127~128,代表了本通道内的颜色倾向。

由于±(120127/128)这个区域的颜色都是饱和度非常高的颜色,大大超出了RGB和CMYK可以表示的范围,因此在图像处理软件中一般a、b通道的取值范围被限制在了-120120。

3. 实例

下图是从Photoshop的调色板中截取的,可以看到同一个颜色在四种不同的颜色模式中的参数取值。



先不要往下翻,大家在心中猜一猜这是什么颜色呢?

  • HSB:H=240°(色相为240°),S=100%(饱和度100%),B=100%(亮度100%)。
  • RGB:R=0(红色通道为0),G=0(绿色通道为0),B=255(蓝色通道为255)。
  • CMYK:C=92(青色通道为92%),M=75(品红通道为75%),Y=0(黄色通道为0),K=0(黑色通道为0)。
  • Lab:L=30(明度通道为30),a=68(红绿通道为68),b=-112(黄蓝通道为-112)。

根据前面的知识,很容易知道这是蓝色。


4. 意义

也许有人会问,拍个照而已,有必要搞这么复杂么?
我觉得, 知其然,更要知其所以然
想要修成绝世武功,一般都要从内功心法开始打根基,而这些略显枯燥的东西,就是打通你任督二脉的关键。
绝大部分人都无法像令狐冲一样只靠独孤九剑的精妙招式就独步天下,但学一学傻傻的郭靖,从基础一步步苦练,一样能成为当世的大侠。

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