多媒体编程基础之色彩空间

1、概念

　　1.关于色彩

　　色彩是人的眼睛对于不一样频率的光线的不一样感觉，色彩既是客观存在的（不一样频率的光）又是主观感知的，有认识差别。人类对于色彩的认识经历了极为漫长的过程，直到近代才逐步完善起来，但至今，人类仍不能说对色彩彻底了解并准确表述了，许多概念不是那么容易理解。

　　2.色彩空间

　　“色彩空间”一词源于西方的“Color Space”，又称做“色域”，色彩学中，人们创建了多种色彩模型，以一维、二维、三维甚至四维空间坐标来表示某一色彩，这种坐标系统所能定义的色彩范围即色彩空间。咱们常常用到的色彩空间主要有RGB、CMYK、Lab、YUV等。

　　3.色彩模型

　　色彩模型是使用一组值（一般使用三个、四个值或者颜色成分）表示颜色方法的抽象数学模型。例如三原色光模式(RGB) 和印刷四分色模式(CMYK) 都是色彩模型。可是一个与绝对色彩空间没有函数映射关系的色彩模型或多或少地都是与特定应用要求几乎没有关系的任意色彩系统。

　　在色彩模型和一个特定的参照色彩空间之间加入一个特定的映射函数，就在参照色彩空间中出现了一个明确的"footprint"。这个 "footprint" 称为色域，而且与色彩模型一块儿定义为一个新的色彩空间。例如 Adobe RGB 和 sRGB 是两个基于 RGB 模型的不一样绝对色彩空间。

2、色彩空间并非惟一的

　　许多人都知道在绘画时可使用红色、黄色和蓝色这三种原色生成不一样的颜色，这些颜色就定义了一个色彩空间。咱们将品红色的量定义为X 坐标轴、青色的量定义为Y坐标轴、黄色的量定义为Z坐标轴，这样就获得一个三维空间，每种可能的颜色在这个三维空间中都有惟一的一个位置。

　　可是，这并非惟一的一个色彩空间。例如，当在计算机监视器上显示颜色的时候，一般使用RGB（红色、绿色、蓝色）色彩空间定义，这是另一种生成一样颜色的方法，红色、绿色、蓝色被看成X、Y和Z坐标轴。另一个生成一样颜色的方法是使用色相（X轴）、饱和度（Y轴）和明度（Z轴）表示，这种方法称为HSB色彩空间。另外还有许多其它的色彩空间，许多能够按照这种方法用三维（X、Y、Z）、更多或者更少维表示，可是有些根本不能用这种方法表示。

3、如何定义一个色彩空间

　　正式定义一个色彩空间时一般采用的标准是CIELAB或CIEXYZ色彩空间，他们是为了涵盖正常人可见范围全部色彩所设计提出的，所以是最精确的色彩空间，但过于复杂，不适合于平常使用。

除了上述定义，在通常状况下色彩空间能够不使用色彩模型定义。这类空间，好比潘通（PANTONE），经过一套名称或者数字来定义，并有实际存在的配套的物理色板。

因为每一个色彩空间都是用绝对参考框架的功能来定义颜色，色彩空间及设备档案能够经过模拟和数字呈现将使颜色再现出来。

4、色彩空间密度

　　RGB色彩空间根据实际使用设备系统能力的不一样，有各类不一样的实现方法。截至2006年，最经常使用的是24-位实现方法，也就是红绿蓝每一个通道有8位或者256色级。基于这样的24-位RGB模型的色彩空间能够表现256×256×256 ≈ 1677万色。一些实现方法采用每原色16位，能在相同范围内实现更高更精确的色彩密度。这在宽域色彩空间中尤为重要，由于大部分一般使用的颜色排列的相对更紧密。

5、色彩空间种类

　　1.CIE 1931 XYZ色彩空间是第一次基于人眼对于色彩感知度量创建色彩空间的尝试，它是几乎全部其它色彩空间的基础，CIE色彩空间的变体有：

　　①CIELUV色彩空间 - 能够更加方便的显示颜色差别；

　　②CIE 1964 U*V*W*统一色彩空间；

　　③CIELAB色彩空间。

　　2.利用原色相混的比例表示的色彩空间

　　①RGB采用加法混色法，由于它是描述各类“光”经过何种比例来产生颜色。光线从暗黑开始不断叠加产生颜色。RGB描述的是红绿蓝三色光的数值。RGBA是在RGB上增长阿尔法通道实现透明效果。

　　基于RGB模式的普通色彩空间有sRGB， Adobe RGB和Adobe Wide Gamut RGB。

　　②CMYK印刷过程当中使用减法混色法，由于它描述的是须要使用何种油墨，经过光的反射显示出颜色。它是在一种白色介质（画板，页面等）上使用油墨来体现图像。CMYK描述的是青，品红，黄和黑四种油墨的数值。根据不一样的油墨，介质，和印刷特性，存在多种CMYK色彩空间。（能够经过色点扩张或者转换各类油墨数值从而获得不一样的外观）。

　　3.利用不一样的概念表示的色彩空间

　　①HSV (色相hue, 饱和度saturation, 明度value)，也称HSB (B指brightness)是艺术家们经常使用的，由于与加法减法混色的术语相比，使用色相，饱和度等概念描述色彩更天然直观。HSV是RGB色彩空间的一种变形，它的内容与色彩尺度与其出处——RGB色彩空间有密切联系。

　　②HSL (色相hue，饱和度saturation，亮度lightness/luminance)，也称HLS或HSI (I指intensity)与HSV很是类似，仅用亮度（lightness）替代了明度（brightness）。两者区别在于，一种纯色的明度等于白色的明度，而纯色的亮度等于中度灰的亮度.

　　4.电视经常使用色彩空间

　　xvYCC是一个新的国际数字视频颜色空间标准，基于孟塞尔颜色系统系统创制，并已被国际电子技术委员会接受。一旦你决定采用何种色彩模式，只要你是用电脑工做，就必须先声明定义色彩空间编码问题。

　　5.商用色彩空间

　　①孟塞尔颜色系统

　　②色票

　　③美国的PMS色票（Pantone Matching System®）

　　④瑞典的NCS色票（Natural Color System®）

　　⑤德国的RAL色票（Reichsausschuß für Lieferbedingungen）

　　⑥日本的DIC色票（大日本油墨化工）

　　6.特殊用途的色彩空间

　　RG Chromaticity是用于计算机视觉的色彩空间，它能够显示光线的颜色，如红、黄、绿等，可是不能显示它的亮度如暗与亮。

　　7.过期的色彩空间

　　早期的色彩空间有两个成分，大部分放弃了蓝色的成分这是由于三个成分将会使得处理过程变得复杂，可是获得的结果仅仅是图像真实度的少量提高，而不能象从单色到两个成分彩色那样有大幅提高。

　　早期的色彩空间有：

　　①早期Technicolor电影用的RG；

　　②早期彩色打印用的RGK。

6、设备的色彩空间

　　每台设备（如显示器或打印机）都有本身的色彩空间并只能生成其色域内的颜色。将图像从某台设备移至另外一台设备时，由于每台设备按照本身的色彩空间解释 RGB 或 CMYK 值，因此图像颜色可能会发生变化。[1]为了保证图像在不一样设备上显示效果一致，必须使用色彩管理。

 

参考文献：

1.中文维基百科： https://zh.wikipedia.org/wiki/色彩空間

2.WikiPedia:  https://en.wikipedia.org/wiki/Color_space#Lists

3.百度百科： http://baike.baidu.com/link?url=z_hENU7LtEzVucR195Y5bm5EI0FpLW69Y46-BxL_H_HJPEYnAwatfUSKZ1yxVLmZM5XNVHlm5dZ9me9JEXolKK

本文内容彻底摘自以上文章，整理出来是为了梳理出关键信息，便于更好的理解。更多信息请访问以上连接。