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色彩學之色彩空間

色彩空間

色彩模型是描述使用一組值(通常使用三個、四個值或者顏色成分)表示顏色方法的抽象數學模型。例如 三原色光模式(RGB) 和印刷四分色模式(CMYK) 都是色彩模型。但是一個與絕對色彩空間沒有函數映射關係的色彩模型或多或少地都是與特定應用要求幾乎沒有關係的任意色彩系統。

在色彩模型和一個特定的參照色彩空間之間加入一個特定的映射函數就在參照色彩空間中出現了一個明確的"footprint"。這個 "footprint" 稱為色域,並且與色彩模型一起定義為一個新的色彩空間。例如 Adobe RGB sRGB 是兩個基於 RGB 模型的不同絕對色彩空間。

 

概念

許多人都知道在繪畫時可以使用紅色、黃色和藍色這三種原色生成不同的顏色,這些顏色就定義了一個色彩空間。我們將品紅色的量定義為 X 坐標軸、青色的量定義為 Y 坐標軸、黃色的量定義為 Z 坐標軸,這樣就得到一個三維空間,每種可能的顏色在這個三維空間中都有唯一的一個位置。

但是,這並不是唯一的一個色彩空間。例如,當在計算機監視器上顯示顏色的時候,通常使用 RGB(紅色、綠色、藍色)色彩空間定義,這是另外一種生成同樣顏色的方法,紅色、綠色、藍色被當作 XY Z 坐標軸。另外一個生成同樣顏色的方法是使用色相(X 軸)、飽和度(Y 軸)和明度(Z 軸)表示,這種方法稱為 HSB 色彩空間。另外還有許多其它的色彩空間,許多可以按照這種方法用三維(XYZ)、更多或者更少維表示,但是有些根本不能用這種方法表示。

 

色彩空間密度

RGB色彩空間根據實際使用設備系統能力的不同,有各種不同的實現方法。截至2006年,最常用的是24-位實現方法, 也就是紅綠藍每個通道有8位或者256色級。基於這樣的24-RGB 模型的色彩空間可以表現 256×256×256 ≈ 1677萬色。一些實現方法採用每原色16位,能在相同範圍內實現更高更精確的色彩密度。這在寬域色彩空間中尤其重要,因為大部分通常使用的顏色排列的相對更緊密。

 

利用原色相混的比例表示的色彩空間

RGB 採用加法混色法,因為它是描述各種「光」通過何種比例來產生顏色。光線從暗黑開始不斷疊加 產生顏色。 RGB描述的是紅綠藍三色光的數值。RGBA 是在RGB上增加阿爾法通道實現透明效果。

基於RGB模式的普通色彩空間有 sRGB, Adobe RGB Adobe Wide Gamut RGB

CMYK 印刷過程中使用減法混色法,因為它描述的是需要使用何種油墨,通過光的反射顯示出顏色。它是在一種白色介質(畫板,頁面等)上使用油墨來體現圖像。CMYK描述的是青,品紅,黃和黑四種油墨的數值。根據不同的油墨,介質,和印刷特性,存在多種CMYK色彩空間。(可以通過色點擴張或者轉換各種油墨數值從而得到不同的外觀)

 顯色空間

利用不同的概念表示的色彩空間

HSV (色相hue, 飽和度saturation, 明度value), 也稱HSB (Bbrightness) 是藝術家們常用的,因為與加法減法混色的術語相比,使用色相,飽和度等概念描述色彩更自然直觀。HSV RGB色彩空間的一種變形,它的內容與色彩尺度與其出處——RGB色彩空間有密切聯繫。

 

HSL (色相hue, 飽和度saturation, 亮度lightness/luminance), 也稱HLS HSI (Iintensity) HSV非常相似,僅用亮度(lightness)替代了明度(brightness)。二者區別在於,一種純色的明度等於白色的明度,而純色的亮度等於中度灰的亮度。

 

電視常用色彩空間

xvYCC 是一個新的國際數字視頻顏色空間標準,基於孟塞爾顏色系統系統創製,並已被國際電子技術委員會接受。

一旦你決定採用何種色彩模式,只要你是用電腦工作,就必須先聲明定義色彩空間編碼問題。

 

商用色彩空間

孟塞爾顏色系統

孟塞爾顏色系統(Munsell Color System)是色度學(或比色法)裡透過明度(value)、色相(hue)及色度(chroma)三個維度來描述顏色的方法。這個顏色描述系統是由美國藝術家阿爾伯特·孟塞爾(Albert H. Munsell18581918)在1898年創製的,在1930年代為USDA採納為泥土研究的官方顏色描述系統。至今仍是比較色法的標準。

早期的幾個色彩體系將顏色放在各種不同的三維顏色固體,但孟塞爾是第一個把色調、價值和色度分離成為感知均勻和獨立的尺度,並且是第一個系統地在三維空間中表達顏色的關係。孟塞爾的系統,尤其是其後的再標記法,是基於嚴格的人類受試者測量的視覺反應,使之具有堅實的實驗科學依據。基於人類的視覺感知,孟塞爾的系統熬過了其他現代色彩模式的挑戰,儘管在某些領域其地位已被某些特殊用途的模型取代了,如CIELABL*a*b*)和CIECAM02。孟塞爾的系統目前仍然是最廣泛使用的系統。

 

色票

美國的PMS色票(Pantone Matching System®

瑞典的NCS色票(Natural Color System®

德國的RAL色票(Reichsausschuß für Lieferbedingungen

日本的DIC色票(大日本油墨化工)

 

特殊用途的色彩空間

RG Chromaticity 是用於計算機視覺的色彩空間,它可以顯示光線的顏色,如紅、黃、綠等,但是不能顯示它的亮度如暗與亮。


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