2.3 色彩空间

不同类型的颜色集合组成不同的色彩空间

颜色的色彩空间或称作色域的表达，来源于英语的CoIor Space，实际上就是各种颜色的集合。色彩的种类越多，色彩空间越大，能够表现的色彩范围（色域）就越广。对于具体的图像设备而言，其色彩空间就是它所能表现的色彩的总和。印前设计经常用到的色彩空间主要有RGB、CMYK、Lab等，RGB色彩空间又有AdobeRGB、AppIeRGB、sRGB等几种，色彩空间的表现方法在具体的设备应用过程中有其对应的色彩模式。下面介绍几种在印刷、平面设计等领域常用的色彩空间。

Tips

将位于色相环中三等分位和四等分的位置上的颜色混合在一起，能产生一种华丽又不失平衡感的色彩。

2.3.1 RGB色彩空间

计算机显示器显示的色彩与彩色电视机一样，都是采用R、G、B相加混色的原理，通过发射出3种不同强度的电子束，使屏幕内侧覆盖的红、绿、蓝磷光材料发光而产生色彩的。这种色彩的表示方法称为RGB色彩空间表示。在多媒体计算机技术中，用得最多的是RGB色彩空间。

根据三基色原理，用基色光单位来表示光的量，则在RGB色彩空间，任意色光F都可以用R、G、B三色不同分量的相加混合而成：

F=r[R]+g[G]+b[B]

可以用一个三维的立方体来描述RGB色空间，如图2-8所示。

自然界中任何一种色光都可由R、G、B三基色按不同的比例相加混合而成，当三基色分量都为0（最弱）时，混合为黑色光；当三基色分量都为k（最强）时，混合为白色光。任一色彩F是这个立方体坐标中的一点，调整三色系数R、G、B中的任一系数，都会改变F的坐标值，也即改变了F的色值。在实际用RGB色空间来表示颜色的时候，使用RGB相对刺激量大小来表示的。如果颜色深度（即计算机表示一个颜色用几个位）为8位，则R、G、B颜色的数值范围是0～255，即28=256。数值大小表示R、G、B不同的刺激数值。R、G、B分别为255、255、255时，代表白色；R、G、B分别为0、0、0时，代表黑色。通常见到的表色方式为RxGyBz形式，其中X,Y,Z为0～255的整数时，如R0H255B255表示青色。有时当某一分量的值为0时，也可以表示为RxGy的形式。RGB色空间所表示的颜色总数为256×256×256=16777216种颜色。所以RGB表达的色彩范围很广，通常表示灯光、显示器等的色彩。RGB色彩空间是与设备相关的颜色空间，如依赖于显示器的色粉特性，图像处理软件Photoshop常用RGB色彩模式来表达色彩空间的颜色。

2.3.2 CMYK色彩空间

CMY（cyan, magenta, yeIIow）颜色空间通过青（C）、品（M）、黄（Y）三原色油墨的不同、网点面积率的叠印来表现丰富多彩的颜色和阶调。在印刷中，一般采用青（C）、品（M）、黄（Y）、黑（BK）四色印刷，在印刷的中间调至暗调增加黑版。原理上CMY混合应该产生黑色，但实际中三原色的油墨不纯，故混合后往往产生深棕色，所以必须加黑色以产生纯黑。CMYK颜色空间是用网点的大小来表示四色混合的，表色方式一般为Cx%My%Yz%Kw%，其中x、y、z、w为0～100之间的整数，如C19%M86%Y84%K13%混合后是一种深红色，其中C19%表示C（青），网点大小占网点空间位置的19%。CMYK具有多值性，也就是说对同一种具有相同绝对色度的颜色，在相同的印刷过程前提下，可以分几种CMYK数字组合来表示和印刷出来。这种特性给颜色管理带来了许多麻烦，同样也给控制带来了很多的灵活性。

CMYK颜色空间是和设备或者是印刷过程相关的，如工艺方法、油墨的特性、纸张的特性等，不同的条件有不同的印刷结果。所以CMYK颜色空间称为与设备有关的表色空间。我们在前面的介绍中知道，CMYK是依赖于色料的呈色方式，它所表示的颜色总数要比RGB色空间的小，而我们处理的色彩往往在显示器上进行时是在RGB色彩模式下进行的，最后要打印或印刷，则必须在CMYK模式下进行，这时我们要特别注意这两种模式之间的转换问题。RGB模式转为CMYK模式时要减少一部分颜色，所以在处理颜色图片时，在打印或印刷之前还应再将RGB模式转换为CMYK模式。

Tips

将色调距离最远的颜色混合在一起的配色方案，是一种鲜明动感的配色组合。

2.3.3 CIEL*a*b色彩空间

诸如RGB、CMYK色彩空间都是依赖于设备的，为了在色彩转换中尽量保持真实性和一致性，必须有一种既不依赖于设备、又能在色彩转换中起到中介作用的理想的内部色空间，那就是CIEL*a*b*色彩空间。

L*表示亮度；a*表示色调从绿到红的变化；b*表示色调从黄到蓝的变化。L*总是为正值；a*为正值时，表示的颜色为红色，a*为负值时，表示的颜色为绿色；b*为正值时，表示的颜色为黄色，b*为负值时，表示的颜色为蓝色。其中L的取值范围是0～100, a*和b*的取值范围均为-120～120。

CIEL*a*b*模式所包含的颜色范围最广，能够包含所有的RGB和CMYK模式中的颜色。CMYK模式所包含的颜色最少，有些在屏幕上看到的颜色在印刷品上却无法实现。CIEL*a*b*表示的色彩空间模型如图2-9所示。

2.3.4 HSB色彩空间

这是一种基于人眼视觉的色彩空间，是用色相、饱和度、亮度3个颜色的属性来描述颜色的。

H代表色相，它表示颜色在色轮图上的位置，如图2-10所示，用以白色为中心的角度代表各个颜色，H从0～360°变化。例如某色的M10%Y100%的H=356°。

S代表饱和度，即表示颜色的纯度和色彩的彩度，在图2-10色轮图上用离色轮边缘的距离来表示，其数值由0%～100%变化。0%表示饱和度最低，100%表示饱和度最高，离中心点越近，颜色饱和度越低。

B代表颜色的相对亮度。不是亮度的绝对值而是相对值，使用百分数表示的，规定0%代表黑色，100%代表白色。亮度值在0%～100%之间变化。

2.3.5 色域

前面介绍了几种常见的色彩空间，了解到各色空间能再现的颜色范围各不相同，这个范围就是我们常说的色域。人眼所见到的颜色比任何一个颜色空间的色域都广。CIEL*a*b色空间的色域最大，它包括RGB和CMYK色域中的所有颜色。其次是RGB色空间，它包含了在计算机显示器或电视机屏幕（他们发出红、绿和蓝光）上显示的颜色的子集。CMYK色空间的色域最小，仅包含使用印刷色能够打印的颜色。当不能打印的颜色显示在屏幕上时，称其为溢色（详见2.3.6节），即超出CMYK色域范围。3种颜色空间的色域比较如图2-11所示，我们就能直观地理解为什么在显示器上看到的颜色和打印出来的颜色有所差别，因为在RGB向CMYK转换时，CMYK色域和RGB色域重叠的区域就能够准确地还原，而落在重叠区域外的颜色就不能准确还原，只能用近似色替代。这就是通常我们见到的屏幕上的图像颜色比较显眼，而打印出来后就比较暗的原因。

2.3.6 色溢

所谓色溢就是某些颜色超出了印刷颜色的色域，致使CMYK油墨无法通过印刷来正确表现所选定的某些颜色。我们需要知道一幅RGB或Lab模式的图片哪些部分的颜色溢色，以便在颜色处理的时候好做调整。应该先看一下在颜色“拾色器”中色溢的信息，如图2-12所示。

在拾色器中，当选择某一颜色（图中箭头所指的部分）后，假如出现符号，则表示该色超出CMYK色域。此时系统就会把所选择的颜色更改为下方小方框内显示的颜色，这个颜色是系统认为最接近所选的颜色。所以，我们在拾色器选择颜色时注意尽量不要在CMYK色域外选择颜色。

图2-13是一张原图，我们可以通过菜单命令来看图像的色溢部分。执行【视图】→【色域警告】命令（或按CtrI+Shift+Y键），如图2-14所示，可以查看到图像的色溢部分，如图2-15所示，其中青色覆盖的部分即为色溢的部分。

色彩模式是指图像处理软件对颜色的表达方式，前面我们学了的几种色彩空间也就对应几种色彩模式RGB、CMYK、Lab和HSB。这几种色彩模式在前面有很详尽的叙述，这些色彩模式在Photoshop软件中都可以选择，如在“新建”文件对话框中或“图像”下拉菜单中都可以看到这些色彩模式，如图2-16和图2-17所示。

当一种色彩的模式改变时，其他的模式参数则随之改变，几种常见的色彩模式是相互关联的，如图2-18所示。