解读色彩学上常用颜色空间的不同表示
发布时间：2025-05-09 点击：13
在计算机图像处理中，对图像必须用数据来表示，色彩空间就是用数据表示颜色的方法。对一个颜色的表示，可有多种数据表示模式，即多种颜色空间。有的色彩空间对颜色的表示与所用显色设备的性能无关，称为与设备无关的色空间（如lab和xyz等）；有的色空间对颜色的表示数据随着显色设备的不同变化，称为与设备相关的色空间（如rgb、cmyk、hsb等）。下面就针对色彩学上常用的颜色空间进行深度解读。
颜色空间建立在可见光谱的基础上
我们只能看到电磁光谱的一小部分，这一小部分通常称为可见光谱。我们能够看到所有光线，因为光线定义为电磁光谱中我们可以看到的那一部分。颜色模型尝试描述我们看到和处理的颜色。每种颜色模型分别表示用于描述颜色和对颜色进行分类的不同方法。所有颜色模型使用数值表示可见光谱。使用特定颜色模型（如rgb或cmyk）可以生成的颜色范围是色彩空间。其他颜色模型为hsl、hsb、lab和xyz。
●rgb颜色空间
颜色混合的基本定律表明：自然界任何一种颜色均可用红、绿、蓝三种原色光混合匹配产生，这在几何上能够以r、g、b，这3个互相垂直的轴所构成的空间坐标系统来表示，称为rgb三刺激空间，或rgb色空间。对于任何一种颜色，都可以以一定比例的红光、绿光和蓝光匹配得到。
rgb颜色空间
rgb颜色空间采用加法混色法,因为它是描述各种“光”通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。基于rgb模式的普通色彩空间有srgb, adobe rgb 和 adobe wide gamut rgb。由于不同的设备对同一图像有不同的色彩显示结果，因此rgb颜色空间是与设备相关的色彩空间。
●cmyk颜色空间
cmyk颜色空间描述的是青，品红，黄和黑四种油墨的数值。以打印在纸上的油墨的光线吸收特性为基础。当白光照射到半透明油墨上时，某些可见光波长被吸收（减去），而其他波长则被反射回眼睛。这些颜色因此称为减色。
cmyk颜色空间
理论上，青色(c)、品红(m) 和黄色(y) 色素在合成后可以吸收所有光线并产生黑色。由于所有的打印油墨都存在一些杂质，这三种油墨实际会产生土棕色。因此，在四色打印中除了使用青色、品红和黄色油墨外，还会使用黑色油墨(k)。且cmyk颜色空间与rgb颜色空间一样，均是与设备有关的色彩空间。[next]
●hsb颜色空间
hsb（或称为hsv）颜色空间在某种程度上与蒙赛尔的色相、值和色度系统类似，它也是使用类似的三个轴来定义颜色。hsb源自rgb颜色空间，并且是设备相关的色彩空间。hsb 中三个基本的颜色特征如下：
h：色相是从物体反射或透过物体传播的颜色。在0到360度的标准色轮上，按位置度量色相。在通常的使用中，色相由颜色名称标识，如红色、橙色或绿色。
s：饱和度（有时称为色度）是指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中灰色分量所占的比例，它使用从0%（灰色）至100%（完全饱和）的百分比来度量。在标准色轮上，饱和度从中心到边缘递增。
b：亮度是颜色的相对明暗程度，通常使用从 0%（黑色）至 100%（白色）的百分比来度量。
hsb颜色空间
由于hsb模型能直接体现色彩之间的关系，所以非常适合于色彩设计，绝大部分的设计软件都提供了这种色彩模型，包括windows的系统调色板也是采用这种色彩模型。
●lab颜色空间
lab颜色空间（也称为cie lab）是当前最通用的测量物体颜色的色空间之一，可广泛应用于所有领域。它是均匀色空间之一，是由cie在1976年制定的。在这一色空间中，l是亮度，a和b是色度坐标。
lab颜色空间
上图所示的为a,b色度图。在这个图上，a和b表示色方向：+a为红色方向，-a为绿色方向，+b为黄色方向，-b为蓝色方向。中央为消色区；当a和b值增大时，色点远离中心，色饱和度增大。
cielab这一匀色空间的优点是：当颜色的色差大于视觉的识别阈值（恰可察觉）而又小于孟塞尔系统中相邻两极的色差值时，能较好地反映物体色的心理感受效果。而且，cielab表色直观，能直观的评价颜色。又因为cielab是与设备无关的色彩空间，在色彩管理中，利用此特性，可沟通和推算出原稿色、屏幕色和印刷色在色空间的对应关系，达到颜色在视觉上的一致，实现不同设备之间的色彩转换。[next]
●xyz颜色空间
由于“标准色度观察者”用来标定光谱色时出现负刺激值，计算不便，也不易理解，因此1931年cie在rgb系统基础上，改用三个假想的原色x、y、z建立了一个新的色度系统。将它匹配等能光谱的三刺激值，定名为“cie1931标准色度观察者光谱三刺激值”，简称为“cie1931标准色度观察者”。这一系统叫做“cie1931标准色度系统”或称为“2°视场xyz色度系统”。
xyz颜色空间
ciexyz颜色空间稍加变换就可得到yxy色彩空间，其中y取三刺激值中y的值，表示亮度，x、y反映颜色的色度特性。xyz三刺激值和相关联的yxy色空间构成了当前的cie色空间的基础。xyz三刺激值的概念是以色视觉的三元理论为根据的，它说明人眼具有接收三原色（红、绿、蓝）的接收器，而所有的颜色均被视作该三原色的混合色。xyz三刺激值是利用这些标准观察者配色函数计算得来的，是与设备无关的颜色空间。
总结：我们都知道，对一个颜色的度量可以有多种方法，而每一种方法都是放在一个被称之为颜色空间的坐标系当中来进行度量的。而以上几种颜色空间是在色彩管理中最常见的颜色转换空间，且色彩管理就是要解决各种设备间的颜色转换匹配问题，因此对它们以及它们之间的关系的理解是非常重要的。
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颜色空间建立在可见光谱的基础上
我们只能看到电磁光谱的一小部分，这一小部分通常称为可见光谱。我们能够看到所有光线，因为光线定义为电磁光谱中我们可以看到的那一部分。颜色模型尝试描述我们看到和处理的颜色。每种颜色模型分别表示用于描述颜色和对颜色进行分类的不同方法。所有颜色模型使用数值表示可见光谱。使用特定颜色模型（如rgb或cmyk）可以生成的颜色范围是色彩空间。其他颜色模型为hsl、hsb、lab和xyz。
●rgb颜色空间
颜色混合的基本定律表明：自然界任何一种颜色均可用红、绿、蓝三种原色光混合匹配产生，这在几何上能够以r、g、b，这3个互相垂直的轴所构成的空间坐标系统来表示，称为rgb三刺激空间，或rgb色空间。对于任何一种颜色，都可以以一定比例的红光、绿光和蓝光匹配得到。
rgb颜色空间
rgb颜色空间采用加法混色法,因为它是描述各种“光”通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。基于rgb模式的普通色彩空间有srgb, adobe rgb 和 adobe wide gamut rgb。由于不同的设备对同一图像有不同的色彩显示结果，因此rgb颜色空间是与设备相关的色彩空间。
●cmyk颜色空间
cmyk颜色空间描述的是青，品红，黄和黑四种油墨的数值。以打印在纸上的油墨的光线吸收特性为基础。当白光照射到半透明油墨上时，某些可见光波长被吸收（减去），而其他波长则被反射回眼睛。这些颜色因此称为减色。
cmyk颜色空间
理论上，青色(c)、品红(m) 和黄色(y) 色素在合成后可以吸收所有光线并产生黑色。由于所有的打印油墨都存在一些杂质，这三种油墨实际会产生土棕色。因此，在四色打印中除了使用青色、品红和黄色油墨外，还会使用黑色油墨(k)。且cmyk颜色空间与rgb颜色空间一样，均是与设备有关的色彩空间。[next]
●hsb颜色空间
hsb（或称为hsv）颜色空间在某种程度上与蒙赛尔的色相、值和色度系统类似，它也是使用类似的三个轴来定义颜色。hsb源自rgb颜色空间，并且是设备相关的色彩空间。hsb 中三个基本的颜色特征如下：
h：色相是从物体反射或透过物体传播的颜色。在0到360度的标准色轮上，按位置度量色相。在通常的使用中，色相由颜色名称标识，如红色、橙色或绿色。
s：饱和度（有时称为色度）是指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中灰色分量所占的比例，它使用从0%（灰色）至100%（完全饱和）的百分比来度量。在标准色轮上，饱和度从中心到边缘递增。
b：亮度是颜色的相对明暗程度，通常使用从 0%（黑色）至 100%（白色）的百分比来度量。
hsb颜色空间
由于hsb模型能直接体现色彩之间的关系，所以非常适合于色彩设计，绝大部分的设计软件都提供了这种色彩模型，包括windows的系统调色板也是采用这种色彩模型。
●lab颜色空间
lab颜色空间（也称为cie lab）是当前最通用的测量物体颜色的色空间之一，可广泛应用于所有领域。它是均匀色空间之一，是由cie在1976年制定的。在这一色空间中，l是亮度，a和b是色度坐标。
lab颜色空间
上图所示的为a,b色度图。在这个图上，a和b表示色方向：+a为红色方向，-a为绿色方向，+b为黄色方向，-b为蓝色方向。中央为消色区；当a和b值增大时，色点远离中心，色饱和度增大。
cielab这一匀色空间的优点是：当颜色的色差大于视觉的识别阈值（恰可察觉）而又小于孟塞尔系统中相邻两极的色差值时，能较好地反映物体色的心理感受效果。而且，cielab表色直观，能直观的评价颜色。又因为cielab是与设备无关的色彩空间，在色彩管理中，利用此特性，可沟通和推算出原稿色、屏幕色和印刷色在色空间的对应关系，达到颜色在视觉上的一致，实现不同设备之间的色彩转换。[next]
●xyz颜色空间
由于“标准色度观察者”用来标定光谱色时出现负刺激值，计算不便，也不易理解，因此1931年cie在rgb系统基础上，改用三个假想的原色x、y、z建立了一个新的色度系统。将它匹配等能光谱的三刺激值，定名为“cie1931标准色度观察者光谱三刺激值”，简称为“cie1931标准色度观察者”。这一系统叫做“cie1931标准色度系统”或称为“2°视场xyz色度系统”。
xyz颜色空间
ciexyz颜色空间稍加变换就可得到yxy色彩空间，其中y取三刺激值中y的值，表示亮度，x、y反映颜色的色度特性。xyz三刺激值和相关联的yxy色空间构成了当前的cie色空间的基础。xyz三刺激值的概念是以色视觉的三元理论为根据的，它说明人眼具有接收三原色（红、绿、蓝）的接收器，而所有的颜色均被视作该三原色的混合色。xyz三刺激值是利用这些标准观察者配色函数计算得来的，是与设备无关的颜色空间。
总结：我们都知道，对一个颜色的度量可以有多种方法，而每一种方法都是放在一个被称之为颜色空间的坐标系当中来进行度量的。而以上几种颜色空间是在色彩管理中最常见的颜色转换空间，且色彩管理就是要解决各种设备间的颜色转换匹配问题，因此对它们以及它们之间的关系的理解是非常重要的。
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