关于颜色模式、色域和色彩空间配置文件

一、 颜色模式
颜色模式,是将某种颜色表现为数字形式的模型,或者说是一种记录图像颜色的方式。当我们需要将大自然的颜色用屏幕或者印刷品表示出来时,就需要一套模型来对这些颜色进行表示。

人的自然语言可以说是最早出现的颜色模式了,虽然严格意义上它并不能算是一种颜色模式。当我们需要印制一张浅绿色的彩纸时,我们直接跟印刷店说老板我要印一张浅绿色的彩纸。在这个过程中,老板心中的浅绿色和你觉得的浅绿色可能不一样,所以最后可能印出来的结果不会让你满意。这就是由于标准不同所导致的色差,在后面我们会详细讲。

当前主流的颜色模式主要有RGB、CMYK、lab、HSB。

  1. RGB

RGB是色光三原色(红、绿、蓝)的简称。红、绿、蓝三束光按照不同的比例混合,可以覆盖人眼能看到的绝大多数颜色。比如红光和绿光混合可以产生黄色光,红绿蓝全部以相等的最大光度混合,可以产生理论上的白光。(* 在这里的“产生”是不严格的说法,两种波长不同的光的混合并不能生成另一种波长的光,而是给人眼睛中感光细胞一种错觉,使人“感受”到另一种颜色的光。)

依照这个原理,凡是使用光束、发光体来显示颜色的设备,比如电脑屏幕、手机屏幕、投影仪等等,基本都采用RGB模式来表示颜色。某一种颜色被表示成“x%的红光 + y%的绿光 + z%的蓝光”这样的形式。因此当x、y、z都是100时表示白色,x、y、z都是0时表示黑色(没有光就是黑色)。

  1. CMYK

CMYK是用于印刷品的色彩模式。有点类似我们小时候学过的红色颜料和蓝色颜料混合出紫色这样的常识。和RGB色光混合出颜色不同,颜料混合出颜色依靠的是颜料对光线反射的阻碍作用。RGB模型的原理是,没有光的时候就是黑色,加什么颜色的光就可以混合出什么颜色,是一种加法。而CMYK则像是减法。白纸可以反射白光,当我们在白纸上增加红色颜料时,一部分光线的反射被阻碍,所以我们看到了红色,当我们再往上面增加蓝色时,又有一部分光线的反射被阻碍,于是变成了(更暗的)紫色。当我们加上各种颜色的颜料(不包括白色颜料)之后,因为所有光线的反射都被阻碍了,所以我们最后会得到黑色。

如上图,CMYK的三原色是青(Cyan)、品红(Magenta)、黄(Yellow)。100%的青+100%的品红+100%的黄可以得到黑色,但是在工业实践中,使用三种颜色来混出黑色太浪费颜料了,因此在需要使用黑色或者灰色的时候,就直接用黑色颜料(blacK)。这就是CMYK的由来。

  1. HSB

HSB是一种直观的颜色模型,它用色相(色调)、饱和度、明度(亮度)三个值来表达一种颜色。HSB也称HSV。

色相(H,hue):在0~360°的标准色轮上,色相是按位置度量的。在通常的使用中,色相是由颜色名称标识的,比如红、绿或橙色。黑色和白色无色相。

饱和度(S,saturation):表示色彩的纯度,为0时为灰色。白、黑和其他灰色色彩都没有饱和度的。在最大饱和度时,每一色相具有最纯的色光。取值范围0~100%。

亮度(B,brightness或V,value):是色彩的明亮度。为0时即为黑色。最大亮度是色彩最鲜明的状态。取值范围0~100%。

  1. lab

lab是一种理想的颜色模型,它基于人眼对颜色的感觉,而不考虑产生颜色的方式和设备。lab模型的表示方式是:l代表亮度,值从0到100,0是最暗,100是最亮;a代表红色至绿色的范围(又称色调),b代表黄色至蓝色的范围(又称色温)。

lab不考虑颜色产生的方式,也就是说,在显示器上显示lab颜色时,要先转换成RGB,而印刷品印刷lab颜色时,要先转换成CMYK。并且,lab包含了许多RGB和CMYK不能表示的颜色,这个将在下一节讨论。

二、 色域
色域是指某个颜色模式可以表达的所有颜色的范围。以前我们常常说,用红绿蓝三种色光或者用红蓝黄三种颜料可以混合出“所有颜色”,这在现实中是不准确的。某种颜色模式能表达的颜色都具有一个范围,超出这个范围的颜色都表示不了,而只能用最接近的颜色来代替。并且不同的颜色模式往往具有不同的色域。

以上图为例,lab的色彩范围一般是最广的,因为它涵盖了所有人眼可以看到的颜色。(当然还有许多人眼看不到的颜色比如红外线紫外线等等,这些颜色连lab都不能涵盖。)RGB只占lab的一部分,而CMYK覆盖的范围更小。请注意这张图只是抽象地表达颜色范围,并不是真正的颜色,如果你是在电脑屏幕上阅读本文,显然你不可能在图片上看到超出RGB表达范围的颜色。

一般来说采用加法混色的颜色模式的色域在xy色度图中是一个多边形(RGB使用三种色光混色,因此是三角形区域),采用减法混色的颜色模式则一般是不规则的区域。

在工业上我们只会用到RGB和CMYK。当我们使用RGB的方式(Photoshop默认)来绘制海报、编辑数码照片时,大多数人并不会去留意这些照片中是否包含了一些CMYK不能印刷出来的颜色。结果就是,印刷出来的结果差强人意,甚至导致偏色。差强人意可能是必然的因为CMYK的色域小,印出来的图片一般都偏暗。

偏色的原因是,如果图片包含了CMYK不能印刷的颜色,打印机就会尽可能选择最接近的颜色去代替它,不同打印机选择接近颜色的算法多种多样,比较差的打印机可能会选择一种绿色去代替明亮的黄色,其结果就是图片印出来偏绿了。在下面一节中我将介绍尽可能避免图片印刷偏色的方法。

三、 色彩空间配置文件
上文所讲的颜色模式,如RGB、CMYK等只是一个理论上的模型。在实际应用中,不同的厂家、设备都有不同的实现方式。为了能够协同工作,这些厂家对自己的颜色模式确定了一个标准,不同的厂家用同一个标准表示颜色,就不会因为色域不同产生问题。于是,颜色模式又再一次被细分。

如上图,RGB模式的标准有ProPhoto RGB、Adobe RGB、sRGB,当我们使用这些标准来工作时,我们使用的颜色就被局限在这一个色域中,因此将这个工作的色域称为色彩空间。确定色彩空间的最便捷方法是使用配置文件。在Photoshop中,指定色彩空间的选项在“编辑-颜色设置”中:

在Photoshop中新建文件时,将颜色模式选择为CMYK有助于从一开始就避免产生CMYK不能表示的颜色。

这种方法的缺点是,有一些滤镜和功能只在RGB空间下才能使用,下图我们可以看出某些菜单项呈灰色:

当然,另一种方法是新建文档的时候用RGB,做完再转成CMYK,转换的方法是“图像-模式-CMYK颜色”。改变模式的瞬间你很可能马上感觉到图像变暗了,但这其实是最接近印刷出来的效果的图像。如果在RGB模式下你想要预先了解当前哪些颜色是超出CMYK色域的,可以在“视图-色域警告”开启色域警告,这样印刷不出来的颜色将会用大面积的灰色显示:

不管在CMYK还是在RGB模式下,Photoshop拾色器选择的颜色都是新建文档时的工作颜色空间可以表示的所有颜色。当你选择了一个超出CMYK色域的颜色时,在拾色器上会有感叹号的色域警告,并显示最接近该颜色的CMYK颜色。

如果你不顾警告继续选择这种颜色,在RGB模式下不会有任何问题,而CMYK模式下则会画出最接近它的颜色。

最后保存的时候最简单的可以是JPG,也可以用印刷业推荐的TIFF格式。TIFF格式不进行压缩,因此文件会在几十Mb左右,但是可以保证图像质量。

以上是使用Photoshop制作印刷产品的过程中尽量避免偏色的方法。

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