通道混合器運(yùn)用原理解析

鮑杰

摘要：通道混合器（channel mixer）是設(shè)計軟件中一個相對冷門卻功能強(qiáng)大的調(diào)色工具，而之所以冷門，恐怕跟這個工具的設(shè)計理念與傳統(tǒng)的調(diào)色工具，比如色階（levels），曲線（curves）等運(yùn)行原理有著較大的分別有關(guān)，通道混合器讓人困惑的地方在于使用者對于在單色通道中引入不同的色彩區(qū)域這個概念是很少接觸到的。在通道混合器中，通道決定顏色，色彩區(qū)域決定范圍，這種獨樹一幟的調(diào)色思路，抬高了這一工具的使用門檻，使得這個強(qiáng)大的調(diào)色工具一直沒有得到足夠的重視。該文從通道入手，將調(diào)色中的通道概念與現(xiàn)實中的飲料機(jī)相比較，用大家都能理解的概念，深入淺出的剖析通道混合器的運(yùn)作原理。

關(guān)鍵詞：通道;通道混合器;范圍;選擇;色彩區(qū)域;全色區(qū);單色區(qū)

中圖分類號：TP317? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）09-0195-04

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

通道混合器（Channel Mixer）是許多人在調(diào)色工具學(xué)習(xí)中遇到的一個坎，本文將對這一工具展開分析，提供給大家一個學(xué)習(xí)通道混合器的思路和幫助。

通道混合器在許多設(shè)計軟件中都有運(yùn)用，筆者在教學(xué)過程中較多使用After effect（簡稱 AE），所以本文將用AE CC 2019版本中的通道混合器工具進(jìn)行講解。

1 為什么我們會對通道混合器心生畏懼

筆者認(rèn)為，之所以許多人對通道混合器敬而遠(yuǎn)之，主要有兩個原因，第一個是其操作界面不夠直觀，與曲線（Curves）工具相比，通道混合器工具界面參數(shù)多且復(fù)雜（如圖1），這一點也是本文重點要講的部分。

而第二點，就是通道混合器這個工具它的名字本身就是一個學(xué)習(xí)障礙，以我們常用的幾個調(diào)色工具為例，無論是色階（Levels）還是色相飽和度（Hue and Saturation）工具，這些通通可以認(rèn)為是概念性命名，掌握相應(yīng)的概念，就可以輕易掌握工具的使用，但通道混合器除了名字中有通道這一基礎(chǔ)知識中比較難理解的概念之外，更有混合器這個我們在日常學(xué)習(xí)中很少接觸到的名詞，兩相綜合，許多人僅僅聽到這個名字就心生畏懼，更不要說點開以后看到的是如圖1這樣看起來復(fù)雜難懂的邏輯關(guān)系了。

所以要講清楚通道混合器的運(yùn)作原理，就要對通道，對混合器進(jìn)行解釋，我相信，如果能明白這些，那么這個工具就沒有那么可怕了。

2 什么是通道

相信許多人第一次認(rèn)識通道是在Photoshop的學(xué)習(xí)過程中，所以大家很容易被一個錯誤的想法所束縛，那就是通道相關(guān)顏色，顏色相關(guān)通道，畢竟在Photoshop學(xué)習(xí)中，我們所接觸到的通道概念主要是基于RGB，CMYK和Lab三種色彩模式所衍生開來的十個通道[1]，但這個想法并不正確，如果說顏色相關(guān)通道這句話還可以被接受的話，那么通道相關(guān)顏色就是一個徹底該被擯棄的想法。

通道究竟是什么？通道就是對Channel這一單詞的直譯，我們最熟悉的Channel就是看電視時用來切換不同節(jié)目的頻道（圖2），每一個頻道背后可以簡單地理解成不同的廣播電視臺，當(dāng)你選擇了一個頻道的同時，就是選擇了該廣播電視臺所提供的節(jié)目表，更進(jìn)一步講，當(dāng)你選擇了A電臺，你就不會看到B電臺提供的節(jié)目，反之亦然，若干個電臺頻道各自獨立，互不影響，看到這里讀者應(yīng)該能提取出兩個概念，一是選擇，二是范圍，繼續(xù)展開的話，就是“你（操作者）”選擇channel，channel提供相對應(yīng)的范圍。

至此，我們得到了兩個關(guān)鍵詞，選擇和范圍[2]，而這其實才是通道的本質(zhì)，它并不與顏色必然相關(guān)，甚至與其他任何東西都不必然相關(guān)，我們選擇看電視，不同的電視臺是不同的通道，而我們?nèi)タ觳偷挈c飲料，飲料機(jī)上的水龍頭有的提供可樂，有的提供咖啡或雪碧，那么這每一根水龍頭同樣是一個通道，學(xué)習(xí)不應(yīng)該被概念束縛住，一切的概念都來源于現(xiàn)實生活的提煉，記住這一點，接下來我們用幾張簡單的圖片進(jìn)一步對通道進(jìn)行了了解。

3 你選擇通道，通道提供范圍

首先我們來看例圖（圖3），第一步要進(jìn)行的就是選擇通道的步驟，當(dāng)我們使用一臺飲料機(jī)時，我們可以選擇可樂通道，雪碧通道，或者咖啡通道等等，進(jìn)行相對應(yīng)的操作，而現(xiàn)在，我們面對的是一張RGB模式下的圖片，所以我們可以選擇的通道有R通道，G通道，B通道三種。（注：黑色邊框僅用于方便觀察，下同）

現(xiàn)在我們提出第一個問題：如果“我”選擇了紅色通道，紅色通道會提供給“我”什么樣的范圍？

依舊以飲料機(jī)舉例，當(dāng)我們選擇可樂通道的時候，通道給出的一個范圍應(yīng)該是，該通道內(nèi)含有可樂，但不會有雪碧和咖啡，所以在可樂通道內(nèi)，飲料分布信息應(yīng)該是可樂：雪碧：咖啡為1：0：0，而在雪碧通道內(nèi)，這三者比例則應(yīng)該是0：1：0，咖啡通道以此類推，這個很好理解，回到紅色通道內(nèi)，我們從圖3上的RGB值可以得出，圖中白色和紅色區(qū)域的R值是滿值255，而綠色和藍(lán)色區(qū)域的R值都為空值0，所以當(dāng)我們選擇紅色通道的時候，紅色通道會告訴我們，這張圖中含有紅色信息的范圍集中在白色和紅色區(qū)域，而綠色和藍(lán)色區(qū)域并沒有紅色信息，所以依次給出的紅色分布信息應(yīng)該是1：1：0：0，如果我們用白色表示滿值1，黑色表示空值0，可以得到紅色通道給到我們的范圍，如圖4。

同樣的，如果選擇了其他兩個單色通道，那么相對應(yīng)的，我們會得到綠色通道如圖5，藍(lán)色通道如圖6。

至此，所有的概念我們都可以認(rèn)為屬于通道的知識范疇，那么接下來要提出的第二個問題，對許多人來說可能是迄今為止還沒有接觸到或者沒有思考過的，而這個問題將對理解通道混合器至關(guān)重要：如果我們把紅色通道劃分成三個區(qū)域，紅色區(qū)域，綠色區(qū)域，藍(lán)色區(qū)域，依舊以圖3為例，應(yīng)該是怎么分布的？

4 單色通道中的隱藏信息

要解答第二個問題，我們要先明確一件事情，那就是通道從來不是孤立存在的，就好像只有可樂，只有雪碧或者只有咖啡的“飲料機(jī)”并不能算是一臺真正的飲料機(jī)，一臺飲料機(jī)應(yīng)該是由若干種單品飲料組合才能成立，而相對應(yīng)的，單色通道在圖像中除了表達(dá)某一種顏色的分布范圍以外，并不能獨立表達(dá)一幅完整圖像的實際色彩表現(xiàn)，所以這里就有一個先后順序的問題，我們要明白，先應(yīng)該有一張完整的圖像，如圖3，才會產(chǎn)生一張對應(yīng)的單色通道圖，如圖4，圖5，圖6。

明確以上知識點后，可以得出一個結(jié)論，單色通道是統(tǒng)覽整幅原始圖像后生成的信息范圍圖，單個單色通道只能用來表現(xiàn)某一單色的信息范圍，而只有將所有三個單色通道組合才能表現(xiàn)出整幅圖像[3]。

以圖4為例，通過對該圖的觀察，我們能明白原始圖像中紅色信息集中在左側(cè)，而右側(cè)并沒有任何紅色信息，但是我們并不能確定左側(cè)中是否還有其他色彩信息，右側(cè)空值0范圍是否含有其他非零值色彩信息。但我們可以得出左側(cè)是原始圖像中的紅色區(qū)域，因為原始圖像中這一塊區(qū)域?qū)儆诩t色區(qū)域，那么在衍生出來的紅色通道中，這一塊依舊是紅色區(qū)域，不過，右側(cè)的非紅色區(qū)域究竟是藍(lán)色區(qū)域還是綠色區(qū)域，我們不知道，而紅色區(qū)域是否隱藏著其他的單色區(qū)域我們依舊不知道，所以我們需要繼續(xù)觀察其他通道圖，如圖5。

為了接下來方便闡述，我將圖3簡單劃分成四個區(qū)域，如圖7。

現(xiàn)在通過圖4，可知1，2塊屬于紅色區(qū)域，而3，4塊屬于非紅色區(qū)域。

而用同樣的方法觀察圖5和圖6，我們很容易進(jìn)一步得出，1，3屬于綠色區(qū)域，而2，4屬于非綠色區(qū)域，1，4屬于藍(lán)色區(qū)域，而2，3屬于非藍(lán)色區(qū)域。

綜合以上，我們可以判斷給出一個結(jié)論，那就是在圖3中，2，3，4分別屬于紅色，綠色以及藍(lán)色區(qū)域，而1屬于全色區(qū)域。

因為之前我們總結(jié)過通道的信息來自原始圖像，所以這個結(jié)論我們是可以運(yùn)用到所有單色通道內(nèi)的。

這時候我們再回過頭去單獨觀察圖4，圖5，圖6，盡管他們依舊是黑白分明，可是我們應(yīng)該可以做到去區(qū)分隱藏在這些黑白信息下面各自的單色區(qū)域分別是哪一塊了。

那么現(xiàn)在，我們可以終于可以把通道混合器請出來了。

5 混合器和通道混合器

在展開這一節(jié)之前，我們必須對混合器做一下解釋，顧名思義，混合器就是混合的工具[4]，那么問題是混合什么，怎么混合呢？我們再一次請出飲料機(jī)，我們既然定義了可樂通道，雪碧通道和咖啡通道，那么是不是可樂通道里只能放可樂呢？雪碧通道只能放雪碧呢？如果我們死守一個標(biāo)準(zhǔn)，那么很

顯然就應(yīng)該這樣，而這個也是其他調(diào)色工具，如曲線（Curves），色階（Levels）所恪守的原則，但是這一準(zhǔn)則在通道混合器里并不存在，應(yīng)該說通道混合器的存在就是為了打破這一原則，而這種反常識也就是通道混合器之所以難以理解的根本。

設(shè)想一下，飲料機(jī)里的飲料是怎么來的？無非是人力添加的，既然可樂通道里可以添加可樂，那么自然也可以添加其他飲料，選擇可樂通道，添加雪碧，完成這一步，就是這么簡單，而通道混合器的原理其實就是如此[5]。

選擇紅色區(qū)域，添加綠色，選擇綠色區(qū)域，添加藍(lán)色，是不是很簡單？那么隨之而來的問題就是，怎么添加呢？

我們現(xiàn)在看一下通道混合器（如圖1），首先我們忽視掉monochrome（單色）選項，這個選項用來去掉或保留圖像中的色度信息，不需要過多的解釋。

那么接下來我們可以看到三組共十二條選項，根據(jù)字面意義，可以劃分如下：

第一組：

紅色通道中的紅色區(qū)域

紅色通道中的綠色區(qū)域

紅色通道中的藍(lán)色區(qū)域

紅色通道中的恒量區(qū)域

第二組：

綠色通道中的紅色區(qū)域

綠色通道中的綠色區(qū)域

綠色通道中的藍(lán)色區(qū)域

綠色通道中的恒量區(qū)域

第三組

藍(lán)色通道中的紅色區(qū)域

藍(lán)色通道中的綠色區(qū)域

藍(lán)色通道中的藍(lán)色區(qū)域

藍(lán)色通道中的恒量區(qū)域

我們已經(jīng)清楚了什么是顏色區(qū)域，并且明白其實這些區(qū)域所代表的范圍在各通道是一致的，所以接下來我們隨意選取兩個選項進(jìn)行操作，觀察結(jié)果。

比如說紅色通道中的紅色區(qū)域（Red-Red），注意，在紅色通道這一組中，無論在哪一個區(qū)域調(diào)整數(shù)值，其結(jié)果都相當(dāng)于在這些區(qū)域中添加或減少紅色的亮度值，更直白地講，只能讓畫面紅的程度增強(qiáng)或減弱，而不會帶進(jìn)其他顏色。其他組則可以此類推。

我們先點開Red-Red，如圖8，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)值的區(qū)間都是（-200～200），默認(rèn)值為100。我們在第四節(jié)已經(jīng)知道圖3的紅色區(qū)域為1，2，所以調(diào)節(jié)第一項必然只能影響到1，2區(qū)域，所以我們嘗試把red-red值調(diào)整為0，即把紅色區(qū)域的值降為0，可得圖9。

對比圖3，我們可以發(fā)現(xiàn)，由于3，4區(qū)域藍(lán)綠區(qū)域，所以并不受紅色區(qū)域調(diào)整影響，而1，2區(qū)域原來值均為255，降為0后，該區(qū)域內(nèi)已經(jīng)不再存在紅色信息。

所以，1區(qū)域由（255，255，255）變?yōu)椋?，255，255），呈現(xiàn)青色，2區(qū)域由的（255，0，0）變?yōu)椋?，0，0），呈現(xiàn)黑色。

而當(dāng)我們將red-red值調(diào)整為滿值200時，會發(fā)現(xiàn)圖像并無變化，那是因為紅色區(qū)域調(diào)整不會影響3，4，而1，2區(qū)域的初始值本身就是滿值255，所以在該區(qū)域內(nèi)繼續(xù)增加紅色（亮度），并不會產(chǎn)生變化。

同理，當(dāng)我們反向調(diào)節(jié)到-200過程中，由于到0值時1，2區(qū)域紅色值都已經(jīng)降為0，所以也將保持青色和黑色不再繼續(xù)變化。

我們繼續(xù)觀察red-blue，我們知道，藍(lán)色區(qū)域為1，4，所以在調(diào)整這一數(shù)值時，2，3并不會受到影響，當(dāng)我們把red-blue值調(diào)整到100時，產(chǎn)生變化如圖10。

1區(qū)域沒有變化是因為我們雖然在這一區(qū)域增加紅色（亮度），但由于其初始值，已經(jīng)為滿值255，所以增加并不能產(chǎn)生變化，而4區(qū)域初始值為0，增加紅色到100后到達(dá)滿值，由（0，0，255）變?yōu)椋?55，0，255），呈現(xiàn)洋紅色。我們由上文可以判斷如果繼續(xù)增加亮度，并不會產(chǎn)生新的變化。

而當(dāng)把red-blue值調(diào)整為-100時，會得到結(jié)果如圖11。

運(yùn)用之前知識可得，圖中1區(qū)域，由（255，255，255）變?yōu)椋?，255，255），4區(qū)域由于紅色為零值，降低數(shù)值后并不能產(chǎn)生新的變化。

通過這兩次調(diào)整，我們可以進(jìn)一步明確之前的結(jié)論，那就是，在紅色組里調(diào)整數(shù)值，只能影響到相應(yīng)區(qū)域增減的紅色（亮度），即R值。

同理，當(dāng)我們調(diào)整其他兩組數(shù)值時，都只能影響到他們所分別對應(yīng)的顏色（亮度）。由于原理一致，這里便不一一重復(fù)。

我們最后來看恒量區(qū)域這幾項，恒量區(qū)域我們可以理解為圖像中的全區(qū)域，以red-const為例，當(dāng)我們調(diào)整red-const值到100時，即將全區(qū)域提升到滿值，此時結(jié)果如圖12。

1，2區(qū)域R初始值均為滿值255，故無變化，而3區(qū)域則由（0，255，0）變?yōu)椋?55，255，0），成為黃色，4區(qū)域由（0，0，255）變?yōu)椋?55，0，255），成為洋紅色。

反向調(diào)整red-const值到-100時，則得到結(jié)果如圖13。

1區(qū)域由（255，255，255）變?yōu)椋?，255，255），為青色，2區(qū)域由（255，0，0）變?yōu)椋?，0，0，），為黑色，3，4區(qū)域由于初始R值均為0，所以無法繼續(xù)降低，故無變化。

我們應(yīng)該注意到圖13和圖9的結(jié)果一致，但發(fā)生的原理并不相同，降低red-red值，是對3，4區(qū)域不作調(diào)整，所以沒變化，而降低red-const值時，3，4區(qū)域做了調(diào)整，但由于到達(dá)下限，無法產(chǎn)生變化，這一點必須要重點理解。

Green-const和blue-const原理與red-const一致，這里不做贅述，有興趣的可以自行調(diào)整，加深理解。

6 結(jié)束語

通道混合器由于其特殊的運(yùn)作原理，常常用于制作一些特殊的視覺效果，限于篇幅，本文旨在介紹其原理，具體的調(diào)色案例可在理解的基礎(chǔ)上自行學(xué)習(xí)。

本文是筆者工作學(xué)習(xí)中總結(jié)的一點經(jīng)驗，能力所限，錯誤在所難免，如有發(fā)現(xiàn)，望斧正。

參考文獻(xiàn)：

[1] Steve Hullfish.數(shù)字校色[M]. 黃裕成，周一楠，譯.2版.北京：人民郵電出版社，2017.

[2] Mark Christiansen.AdobeaftereffectsCC完全剖析[M].姜巖，譯.北京：人民郵電出版社，2015.

[3] 關(guān)文濤.選擇的藝術(shù)Photoshop圖層通道深度剖析[M].2版.北京：人民郵電出版社，2013.

[4] DanMargulis.Photoshop Lab修色圣典[M].北京：人民郵電出版社，2014.

[5] Alexis Van Hurkman.調(diào)色師手冊：電影和視頻調(diào)色專業(yè)技法[M].高銘，陳華，譯.北京：人民郵電出版社，2017.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】