解讀色彩學上常用顏色空間的不同表示
發布時間：2025-05-09 點擊：22
在計算機圖像處理中，對圖像必須用數據來表示，色彩空間就是用數據表示顏色的方法。對一個顏色的表示，可有多種數據表示模式，即多種顏色空間。有的色彩空間對顏色的表示與所用顯色設備的性能無關，稱為與設備無關的色空間（如lab和xyz等）；有的色空間對顏色的表示數據隨著顯色設備的不同變化，稱為與設備相關的色空間（如rgb、cmyk、hsb等）。下面就針對色彩學上常用的顏色空間進行深度解讀。
顏色空間建立在可見光譜的基礎上
我們只能看到電磁光譜的一小部分，這一小部分通常稱為可見光譜。我們能夠看到所有光線，因為光線定義為電磁光譜中我們可以看到的那一部分。顏色模型嘗試描述我們看到和處理的顏色。每種顏色模型分別表示用于描述顏色和對顏色進行分類的不同方法。所有顏色模型使用數值表示可見光譜。使用特定顏色模型（如rgb或cmyk）可以生成的顏色范圍是色彩空間。其他顏色模型為hsl、hsb、lab和xyz。
●rgb顏色空間
顏色混合的基本定律表明：自然界任何一種顏色均可用紅、綠、藍三種原色光混合匹配產生，這在幾何上能夠以r、g、b，這3個互相垂直的軸所構成的空間坐標系統來表示，稱為rgb三刺激空間，或rgb色空間。對于任何一種顏色，都可以以一定比例的紅光、綠光和藍光匹配得到。
rgb顏色空間
rgb顏色空間采用加法混色法,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。基于rgb模式的普通色彩空間有srgb, adobe rgb 和 adobe wide gamut rgb。由于不同的設備對同一圖像有不同的色彩顯示結果，因此rgb顏色空間是與設備相關的色彩空間。
●cmyk顏色空間
cmyk顏色空間描述的是青，品紅，黃和黑四種油墨的數值。以打印在紙上的油墨的光線吸收特性為基礎。當白光照射到半透明油墨上時，某些可見光波長被吸收（減去），而其他波長則被反射回眼睛。這些顏色因此稱為減色。
cmyk顏色空間
理論上，青色(c)、品紅(m) 和黃色(y) 色素在合成后可以吸收所有光線并產生黑色。由于所有的打印油墨都存在一些雜質，這三種油墨實際會產生土棕色。因此，在四色打印中除了使用青色、品紅和黃色油墨外，還會使用黑色油墨(k)。且cmyk顏色空間與rgb顏色空間一樣，均是與設備有關的色彩空間。[next]
●hsb顏色空間
hsb（或稱為hsv）顏色空間在某種程度上與蒙賽爾的色相、值和色度系統類似，它也是使用類似的三個軸來定義顏色。hsb源自rgb顏色空間，并且是設備相關的色彩空間。hsb 中三個基本的顏色特征如下：
h：色相是從物體反射或透過物體傳播的顏色。在0到360度的標準色輪上，按位置度量色相。在通常的使用中，色相由顏色名稱標識，如紅色、橙色或綠色。
s：飽和度（有時稱為色度）是指顏色的強度或純度。飽和度表示色相中灰色分量所占的比例，它使用從0%（灰色）至100%（完全飽和）的百分比來度量。在標準色輪上，飽和度從中心到邊緣遞增。
b：亮度是顏色的相對明暗程度，通常使用從 0%（黑色）至 100%（白色）的百分比來度量。
hsb顏色空間
由于hsb模型能直接體現色彩之間的關系，所以非常適合于色彩設計，絕大部分的設計軟件都提供了這種色彩模型，包括windows的系統調色板也是采用這種色彩模型。
●lab顏色空間
lab顏色空間（也稱為cie lab）是當前最通用的測量物體顏色的色空間之一，可廣泛應用于所有領域。它是均勻色空間之一，是由cie在1976年制定的。在這一色空間中，l是亮度，a和b是色度坐標。
lab顏色空間
上圖所示的為a,b色度圖。在這個圖上，a和b表示色方向：+a為紅色方向，-a為綠色方向，+b為黃色方向，-b為藍色方向。中央為消色區；當a和b值增大時，色點遠離中心，色飽和度增大。
cielab這一勻色空間的優點是：當顏色的色差大于視覺的識別閾值（恰可察覺）而又小于孟塞爾系統中相鄰兩極的色差值時，能較好地反映物體色的心理感受效果。而且，cielab表色直觀，能直觀的評價顏色。又因為cielab是與設備無關的色彩空間，在色彩管理中，利用此特性，可溝通和推算出原稿色、屏幕色和印刷色在色空間的對應關系，達到顏色在視覺上的一致，實現不同設備之間的色彩轉換。[next]
●xyz顏色空間
由于“標準色度觀察者”用來標定光譜色時出現負刺激值，計算不便，也不易理解，因此1931年cie在rgb系統基礎上，改用三個假想的原色x、y、z建立了一個新的色度系統。將它匹配等能光譜的三刺激值，定名為“cie1931標準色度觀察者光譜三刺激值”，簡稱為“cie1931標準色度觀察者”。這一系統叫做“cie1931標準色度系統”或稱為“2°視場xyz色度系統”。
xyz顏色空間
ciexyz顏色空間稍加變換就可得到yxy色彩空間，其中y取三刺激值中y的值，表示亮度，x、y反映顏色的色度特性。xyz三刺激值和相關聯的yxy色空間構成了當前的cie色空間的基礎。xyz三刺激值的概念是以色視覺的三元理論為根據的，它說明人眼具有接收三原色（紅、綠、藍）的接收器，而所有的顏色均被視作該三原色的混合色。xyz三刺激值是利用這些標準觀察者配色函數計算得來的，是與設備無關的顏色空間。
總結：我們都知道，對一個顏色的度量可以有多種方法，而每一種方法都是放在一個被稱之為顏色空間的坐標系當中來進行度量的。而以上幾種顏色空間是在色彩管理中最常見的顏色轉換空間，且色彩管理就是要解決各種設備間的顏色轉換匹配問題，因此對它們以及它們之間的關系的理解是非常重要的。
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顏色空間建立在可見光譜的基礎上
我們只能看到電磁光譜的一小部分，這一小部分通常稱為可見光譜。我們能夠看到所有光線，因為光線定義為電磁光譜中我們可以看到的那一部分。顏色模型嘗試描述我們看到和處理的顏色。每種顏色模型分別表示用于描述顏色和對顏色進行分類的不同方法。所有顏色模型使用數值表示可見光譜。使用特定顏色模型（如rgb或cmyk）可以生成的顏色范圍是色彩空間。其他顏色模型為hsl、hsb、lab和xyz。
●rgb顏色空間
顏色混合的基本定律表明：自然界任何一種顏色均可用紅、綠、藍三種原色光混合匹配產生，這在幾何上能夠以r、g、b，這3個互相垂直的軸所構成的空間坐標系統來表示，稱為rgb三刺激空間，或rgb色空間。對于任何一種顏色，都可以以一定比例的紅光、綠光和藍光匹配得到。
rgb顏色空間
rgb顏色空間采用加法混色法,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。基于rgb模式的普通色彩空間有srgb, adobe rgb 和 adobe wide gamut rgb。由于不同的設備對同一圖像有不同的色彩顯示結果，因此rgb顏色空間是與設備相關的色彩空間。
●cmyk顏色空間
cmyk顏色空間描述的是青，品紅，黃和黑四種油墨的數值。以打印在紙上的油墨的光線吸收特性為基礎。當白光照射到半透明油墨上時，某些可見光波長被吸收（減去），而其他波長則被反射回眼睛。這些顏色因此稱為減色。
cmyk顏色空間
理論上，青色(c)、品紅(m) 和黃色(y) 色素在合成后可以吸收所有光線并產生黑色。由于所有的打印油墨都存在一些雜質，這三種油墨實際會產生土棕色。因此，在四色打印中除了使用青色、品紅和黃色油墨外，還會使用黑色油墨(k)。且cmyk顏色空間與rgb顏色空間一樣，均是與設備有關的色彩空間。[next]
●hsb顏色空間
hsb（或稱為hsv）顏色空間在某種程度上與蒙賽爾的色相、值和色度系統類似，它也是使用類似的三個軸來定義顏色。hsb源自rgb顏色空間，并且是設備相關的色彩空間。hsb 中三個基本的顏色特征如下：
h：色相是從物體反射或透過物體傳播的顏色。在0到360度的標準色輪上，按位置度量色相。在通常的使用中，色相由顏色名稱標識，如紅色、橙色或綠色。
s：飽和度（有時稱為色度）是指顏色的強度或純度。飽和度表示色相中灰色分量所占的比例，它使用從0%（灰色）至100%（完全飽和）的百分比來度量。在標準色輪上，飽和度從中心到邊緣遞增。
b：亮度是顏色的相對明暗程度，通常使用從 0%（黑色）至 100%（白色）的百分比來度量。
hsb顏色空間
由于hsb模型能直接體現色彩之間的關系，所以非常適合于色彩設計，絕大部分的設計軟件都提供了這種色彩模型，包括windows的系統調色板也是采用這種色彩模型。
●lab顏色空間
lab顏色空間（也稱為cie lab）是當前最通用的測量物體顏色的色空間之一，可廣泛應用于所有領域。它是均勻色空間之一，是由cie在1976年制定的。在這一色空間中，l是亮度，a和b是色度坐標。
lab顏色空間
上圖所示的為a,b色度圖。在這個圖上，a和b表示色方向：+a為紅色方向，-a為綠色方向，+b為黃色方向，-b為藍色方向。中央為消色區；當a和b值增大時，色點遠離中心，色飽和度增大。
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由于“標準色度觀察者”用來標定光譜色時出現負刺激值，計算不便，也不易理解，因此1931年cie在rgb系統基礎上，改用三個假想的原色x、y、z建立了一個新的色度系統。將它匹配等能光譜的三刺激值，定名為“cie1931標準色度觀察者光譜三刺激值”，簡稱為“cie1931標準色度觀察者”。這一系統叫做“cie1931標準色度系統”或稱為“2°視場xyz色度系統”。
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