數(shù)字圖像的色彩模式研究

詹劼

（大連海洋大學(xué)，遼寧 大連 116023）

數(shù)字圖像的色彩模式研究

詹劼

（大連海洋大學(xué)，遼寧 大連 116023）

色彩模式、色域和色彩空間是數(shù)字圖像的重要概念，彼此獨立卻又相互關(guān)聯(lián)，一直是圖像處理中較難理解的內(nèi)容。然而在處理圖像時，又經(jīng)常面臨由色彩模式的選擇引發(fā)的一系列問題。本文通過闡述色彩模式、色域和色彩空間的關(guān)聯(lián)與差異，理順概念，以期對設(shè)計者有所幫助。

色彩模式；色域；色彩空間

有光才有色，顏色的色彩信息和光線的色彩信息息息相關(guān)。在不同的色彩模式下，相同的色彩有著不同的數(shù)值表示，不同的模式能顯示的色彩范圍也有所差異。在實際工作中針對不同的圖像用途，應(yīng)謹(jǐn)慎地選擇色彩模式及相應(yīng)的色彩空間，避免操作時所見與使用時所得之間的差異，以獲得最佳的視覺效果。

1 數(shù)字圖像的色彩模式

圖像常見的色彩模式有四種，分別是RGB模式、CMYK模式、LAB模式、HSB模式。每一種模式都對應(yīng)著一種解釋媒介或適用對象。RGB模式對應(yīng)的媒介是光色，CMYK模式對應(yīng)的媒介是顏色，LAB模式解釋的是自然界豐富的色彩信息，HSB模式對應(yīng)的是人眼辨識色彩的過程。

1.1 RGB色彩模式

RGB模式是CIE（國際照明委員會）于1931年基于萊特和吉爾德的顏色匹配實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)一制定的CIE1931-RGB系統(tǒng)［1］。確定波長分別為700nm的紅光、546.1nm的綠光和435.8nm的藍光為RGB的三原色。該模式適用于所有人造的發(fā)光設(shè)備，RGB模式中每一原色均采用一個8BIT，256個位階深度的顏色通道來記錄數(shù)據(jù)信息。因此RGB模式最多可以顯示16777216種色彩。當(dāng)兩種以上的色光相互混合時，會疊加成應(yīng)外一種色光。RGB模式即為典型的加色混合。

1.2 CMYK色彩模式

CMYK模式也稱印刷色彩模式，是解釋印刷和打印輸出的一種色彩模式［2］。CMYK四個字母分別代表青色、品紅、黃色和黑色，其中CMY又稱為色料三原色，由于黑色的首字母B被光色三原色中的藍色使用，所以采用K作為黑色的首字母。CMYK模式中四種色彩單位是百分比，即通過不同濃度的油墨混合形成顏色。白光照射到油墨上，部分光色吸收，不能吸收的光色被反射，反射的光色再相互混合形成混合光進入人眼，在大腦中形成相應(yīng)的顏色，該顏色即為油墨的顏色。油墨不發(fā)光，卻能吸收并反射外來光線。CMYK模式即為典型的減色混合。

1.3 LAB色彩模式

RGB模式是一種解釋屏幕發(fā)光的加色模式，CMYK模式是一種解釋顏色反光的減色模式。但這兩種模式都不足以解釋自然界豐富的色彩。為此CIE于1976年改進并命名了一種色彩模式LAB。LAB模式用一個亮度分量L和兩個顏色分量a和b來分解色彩。顏色分量a表示綠色演變到紅色，顏色分量b則表示由藍色演變到黃色。LAB模式是一種理論上包括了人眼可以看見的所有色彩的色彩模式。

1.4 HSB色彩模式

HSB模式解釋的是人眼辨識色彩的過程。通常情況下，肉眼看到一種色彩，首先辨識的是該色彩的名稱，即色相；其次是飽和度和亮度。在數(shù)字圖像處理中，HSB模式是使用最頻繁的一種色彩模式，人對Photoshop軟件中的拾色器的操作就是基于HSB模式。

2 色彩模式、色彩空間和色域的關(guān)系

色彩模式解釋的是如何對色彩進行分解。就光色而言，使用RGB模式將光色分解成紅色、綠色、藍色的混合光；就顏色而言，使用CMYK模式將顏色分解成青色、品紅和黃色的混合色。色彩模式定義的是分解方式，沒有定義色彩范圍，因此僅憑色彩模型是無法比較色彩信息多少的。色彩空間是可見光譜中的顏色范圍。色彩空間也可以是另一種形式的色彩模式。色域即為色彩空間所能表達的顏色數(shù)量構(gòu)成的范圍區(qū)域，在工作流程內(nèi)用到的各種不同設(shè)備（計算機顯示器、掃描儀、桌面打印機、印刷機、數(shù)碼相機）都在不同的色彩空間內(nèi)運行，它們的色域各不相同。

由圖1可知當(dāng)圖像在RGB模式和CMYK模式之間轉(zhuǎn)換時，色彩空間發(fā)生變化，色彩信息會部分丟失，轉(zhuǎn)換次數(shù)越多，丟失的色彩信息越多。因此設(shè)計人員在設(shè)計之初就應(yīng)選好相應(yīng)色彩模式，避免在后期對色彩模式轉(zhuǎn)換造成圖像色彩不可逆損失。

圖1 色彩空間分布圖

3 不同用途下圖像色彩模式的選擇

在Photoshop中處理的圖像主要有兩種用途：屏幕顯示和印刷。不同的用途導(dǎo)致了在色彩模式的選擇上有所不同。

3.1 屏幕顯示

處理用于屏幕顯示的圖像時，應(yīng)該選擇RGB模式。因為屏幕是發(fā)光體，不管在處理過程中還是處理完成后放在屏幕上展示，觀察者得到的色彩信息都是基于屏幕設(shè)備發(fā)散的三種原色光混合得到的。因此，在制作或處理適用于屏幕顯示的圖像前，我們需要將圖像的色彩模式選擇成RGB模式。

3.2 打印或印刷

處理用于打印或印刷的圖像時，選擇CMYK模式似乎是正確的。但是不要忘記，對圖像的操作還是在電腦上進行，我們對圖像色彩信息的觀察結(jié)果依舊是通過屏幕設(shè)備發(fā)散的RGB三種原色光相互混合得到的。所以，為了實時觀察和修正圖像處理的效果，我們依然要將圖像的色彩模式設(shè)置為RGB模式。

按照上文所述，RGB色彩空間與CMYK色彩空間并不完全重疊，觀察者在屏幕上得到的圖像色彩信息與圖像最終打印形成的色彩信息并不一致。也就是所見非所得，這顯然不符合設(shè)計需求。ADOBE公司在其產(chǎn)品Photoshop中設(shè)置了一個命令用于解決這一問題。以Photoshop CS5為例，新建一個RGB模式的圖像后，通過點擊視圖菜單下校樣設(shè)置命令，選擇工作中的CMYK命令。通過這一命令，設(shè)計人員在電腦屏幕上觀察到的光色的色彩信息即為最終輸出打印得到的顏色的色彩信息。

4 結(jié)束語

在數(shù)字圖像處理過程中，選擇正確的色彩模式是設(shè)計開展的前提。而對色彩模式的理解要基于多個相關(guān)概念：色域、色彩空間。在日常工作中，設(shè)計人員要正確理解上述四種色彩模式，在不同場合下運用相應(yīng)的色彩模式，設(shè)計出豐富生動、絢麗逼真的色彩。

［1］章惠.RGB和CMYK色彩模式的差異分析［J］.曲阜師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2011（04）：46.

［2］張雪峰，張琳梅，何勇.Photoshop的色彩模式及應(yīng)用［J］.信陽農(nóng)業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報.2009（03）：25.

The color of digital image pattern and color space

ZHAN Jie
（Dalian Ocean University，Dalian Liaoning 113023）

The colour pattern，color domain and color space is an important concept in digital image，independent but interrelated to each other，always is more difficult to understand the content of the image processing.When dealing with image，however，and often faces series of problems caused by the choice of color mode.This article expatiates the color pattern，color domain and color space relevance and difference，straighten out the concept，in order to provide help for designers.

Color mode；Color gamut；Color space

TE319

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.04.055

1672-7304（2015）04-0114-02

（責(zé)任編輯：張時瑋）

詹劼（1980-），男，江西景德鎮(zhèn)人，實驗師，研究方向：教育理論，多媒體技術(shù)。