数字图像处理笔记之颜色模型

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初中物理常识

  • 透明物体的颜色是由它能够透过的色光决定的
  • 不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的
    • 白色物体反射各种色光
    • 黑色物体吸收各种色光
  • 光的三原色:红、绿、蓝
  • 颜料的三原色:品红、黄、青
  • 品红、黄、青是绘画的三原色。主要用于绘画,印刷。是表现在纸上的三原色。
  • 红、绿、蓝是光谱的三原色。主要用于显示,成像。是视觉的三原色。

颜色模型

漫谈

  • 颜色模型指的是某个三维颜色空间中的一个可见光子集,它包含某个色彩域的所有色彩。一般而言,任何一个色彩域都只是可见光的子集,任何一个颜色模型都无法包含所有的可见光。常见的颜色模型有RGB,CIE,CMY/CMYK,HSI,NTSC,YcbCr,HSV等。

RGB与RGBA

  • RGB:红,绿,蓝
  • RGBA:红,绿,蓝,透明度
  • RGB模型是目前常用的一种彩色信息表达方式,它使用红,绿,蓝三原色的亮度来定量表示颜色,通常用于显示器等发光体的显示。在RGB颜色空间上,当三种基色的亮度值都为零时,就显示黑色(就是啥也不显示,即显示器黑屏);当三种基色都达到最高亮度时,就表现为白色。综上所述,该颜色模型是在黑色(显示器黑屏)上面以RGB三色光互相叠加来实现混色,故模型也称为加色混合模型。

CMY与CMYK

  • CMY:青,品红,黄
  • CMYK:青,品红,黄,黑
  • CMY模型是硬拷贝设备上输出图形的颜色模型,常用于彩色打印、印刷行业等。青,品红,黄在彩色立方体中它们分别是红、绿、蓝的补色,故称为减色基,而红、绿、蓝称为加色基。因此CMY模型称为减色混合模型。在CMY模型中,颜色是从白光中减去一定成分得到的,而不像RGB模型在黑色光中增加某种颜色。
  • 由于在印刷时CMY模型不可能产生真正的黑色,因而在印刷业中实际上使用的是CMYK颜色模型,K是第四种颜色,表示黑色。

HSI

  • HSI:色调,饱和度,亮度

详述RGB与CMYK

RGB

  • 颜色属性:简单的说就是自然界万物的颜色(你就先这么理解吧)
  • 红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的,RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色,这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色,是目前运用最广的颜色系统之一。 而与我们电脑相关的地方,就是目前的显示器大都是采用了RGB颜色标准,这就是为什么它对我们来说这么重要了。
  • 在显示器上,是通过电子枪打在屏幕的红、绿、蓝三色发光极上来产生色彩的,目前的电脑一般都能显示32位颜色,约有一百万种以上的颜色。如果说它所显示的颜色还不能完全吻合自然界中的某种色彩的话,那已经几乎是我们肉眼所不能分辩出来的了。
  • 电脑设计运用范围:显示器显示、RGB色打印、RGB色喷画等。
  • 独特之处:色彩丰富饱满,但不能进行普通的分色印刷。
  • 混色设定(加法混合):RGB是从颜色发光的原理来设计定的,通俗点说它的颜色混合方式就好象有红、绿、蓝三盏灯,当它们的光相互叠合的时候,色彩相混,而亮度却等于两者亮度之总和(两盏灯的亮度嘛!),越混合亮度越高,即加法混合。有色光可被无色光冲淡并变亮。如蓝色光与白光相遇,结果是产生更加明亮的浅蓝色光。知道它的混合原理后,在软件中设定颜色就容易理解了。红、绿、蓝三盏灯的叠加情况,中心三色最亮的叠加区为白色,加法混合的特点:越叠加越明亮。红、绿、蓝三个颜色通道每种色各分为255阶亮度,在0时“灯”最弱——是关掉的,而在255时“灯”最亮。当三色数值相同时为无色彩的灰度色,而三色都为255时为最亮的白色,都为0时为黑色。

CMYK

  • 颜色属性:简单说就是专门用来印刷的颜色。
  • 它是另一种专门针对印刷业设定的颜色标准,是通过对青(C)、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)四个颜色变化以及它们相互之间的叠加来得到各种颜色的,CMYK即是代表青、洋红、黄、黑四种印刷专用的油墨颜色,也是Photoshop软件中四个通道的颜色。具体到印刷上,是通过控制青、洋红、黄、黑四色油墨在纸张上的相叠印刷来产生色彩的,它的颜色种数少于RGB色。
  • 电脑设计运用范围:四色印刷、四色打印等。
  • 独特之处:色彩不如RGB色丰富饱满,在PHOTOSHOP中运行速度会比RGB色慢,而且部分功能将无法使用,由于颜色种数没有RGB色多,当图像由RGB色转为CMYK色后颜色会有部分损失(从CMYK转到RGB则没有损失),但它也是唯一一种能用来进行四色分色印刷的颜色标准。
  • 混色设定(减法混合):CMYK是以对光线的反射原理来设计定的,所以它的混合方式刚好与RGB相反,是“减法混合“——当它们的色彩相互叠合的时候,色彩相混,而亮度却会减低。
  • 把四种不同的油墨相叠地印在白纸上后,由于油墨是有透明度的,大部分光线第一次会透过油墨射向纸张,而白纸的反光率是较高的,大部分光线经白纸反射后会第二次穿过油墨,然后射向眼睛,此时光线对油墨的透射就产生了色彩效果。 实际上这时我们就好象在看着多个重叠的有色玻璃一般,光线多穿过一层,亮度就降低一些,而颜色也会相互混合一次。 青、洋红、黄三色印墨的叠加情况,中心三色的叠加区为黑色,减法混合的特点:越叠加越暗。
  • 在软件中,青、洋红、黄、黑四个通道颜色每种各按百分率记算,100%时为最深,0%时最浅,而黑色和颜色混合几乎没有太大关系,它的存在大多是为了方便地调节颜色的明暗亮度(而且在印刷中,单黑的使用机会是很多的)。 与加法混合一样,三色数值相同时为无色彩的灰度色.
  • 两种不同的色彩模型。在数字图像处理中,实际中最通用的面向硬件的模型是RGB(红绿蓝)模型。该模型用于彩色监视器和一大类彩色视频摄像机。 CMY(青,深红,黄)CMYK(青,深红,黄,黑)模型是针对彩色打印机的。 等量的颜色原料(青,深红,黄)可以产生黑色。实际上为打印组合这些颜色产生的黑色是不纯的。因此为了产生真正的黑色(在打印中起主要作用的颜色)加入了第四种颜色——黑色。提出了CMYK彩色模型。 实际打印中,RGB颜色的图像也是转化为CMYK才能被打印机打印出来,因此如果是同一幅图像,理论上讲,用RGB打印和用CMYK打印是一样的,因为最终都是CMYK。如有区别,可能是RGB转CMYK的精确度和打印驱动的精确度不同造成的。

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