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  • 常见的图像色彩模式
    2019-09-21 23:02:09
    1) RGB彩色模式:又叫加色模式,是屏幕显示的最佳颜色,由红、绿、蓝三种颜色组成,每一种颜色可以有0-255的亮度变化。 2) CMYK彩色模式:由品蓝,品红,品黄和黑色组成,又叫减色模式。一般打印输出及印刷都是这种模式,所以打印图片一般都采用CMYK模式。 3) HSB彩色模式:是将色彩分解为色调,饱和度及亮度通过调整色调,饱和度及亮度得到颜色和变化。 4) Lab彩色模式:这种模式通过一个光强和两个色调来描述一个色调叫a,另一个色调叫b。它主要影响着色调的明暗。一般RGB转换成CMYK都先经Lab的转换。 5) 索引颜色:这种颜色下图像像素用一个字节表示它最多包含有256色的色表储存并索引其所用的颜色,它图像质量不高,占空间较少。 6) 灰度模式:即只用黑色和白色显示图像,像素0值为黑色,像素255为白色。 7) 位图模式:像素不是由字节表示,而是由二进制表示,即黑色和白色由二进制表示,从而占磁盘空间最小。

    转载于:https://www.cnblogs.com/sankeshu/archive/2010/10/15/2785843.html

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    RGB模式

    RGB是色光的色彩模式。R代表红色,G代表绿色,B代表蓝色,三种色彩叠加形成了其它的色彩。因为三种颜色都有256个亮度水平级,所以三种色彩叠加就形成1670万种颜色了。也就是真彩色,通过它们足以在现绚丽的世界。在RGB模式中,由红、绿、蓝相叠加可以产生其它颜色,因此该模式也叫加色模式。所有显示器、投影设备以及电视机等等许多设备都依赖于这种加色模式来实现的。就编辑图象而言,RGB色彩模式也是最佳的色彩模式,因为它可以提供全屏幕的24bit的色彩范围,即真彩色显示。但是,如果将RGB模式用于打印就不是最佳的了,因为RGB模式所提供的有些色彩已经超出了打印的范围之外,因此在打印一幅真彩色的图象时,就必然会损失一部分亮度,并且比较鲜艳的色彩肯定会失真的。。这主要因为打印所用的是CMYK模式,而CMYK模式所定义的色彩要比RGB模式定义的色彩少很多,因此打印时,系统自动将RGB模式转换为CMYK模式,这样就难免损失一部分颜色,出现打印后失真的现象。

    CMYK模式

    当阳光照射到一个物体上时,这个物体将吸收一部分光线,并将剩下的光线进行反射,反射的光线就是我们所看见的物体颜色。这是一种减色色彩模式,同时也是与RGB模式的根本不同之处。不但我们看物体的颜色时用到了这种减色模式,而且在纸上印刷时应用的也是这种减色模式。按照这种减色模式,就衍变出了适合印刷的CMYK色彩模式。CMYK代表印刷上用的四种颜色,C代表青色,M代表洋红色,Y代表黄色,K代表黑色。因为在实际引用中,青色、洋红色和黄色很难叠加形成真正的黑色,最多不过是褐色而已。因此才引入了K——黑色。黑色的作用是强化暗调,加深暗部色彩。CMYK模式是最佳的打印模式,RGB模式尽管色彩多,但不能完全打印出来。那么是不是在编辑的时候就采用CMYK模式呢?不是,原因如下:用CMYK模式编辑虽然能够避免色彩的损失,但运算速度很慢。主要因为:1、即使在CMYK模式下工作,Photoshop也必须将CMYK模式转变为显示器所使用的RGB模式。2、对于同样的图象,RGB模式只需要处理三个通道即可,而CMYK模式则需要处理四个 馈?/p>由于用户所使用的扫描仪和显示器都是RGB设备,所以无论什么时候使用CMYK模式工作都有把RGB模式转换为CMYK模式这样一个过程。因此,是否应用CMYK模式进行编辑都成在RGB模式和CMYK模式转换的问题。这里给个建议,也算是我的一点经验吧。先用RGB模式进行编辑工作,再用CMYK模式进行打印工作,在打印前才进行转换,然后加入必要的色彩校正,锐化和休整。这样虽然使Photoshop在CMYK模式下速度慢一些,但可节省大部分编辑时间。为了快速预览CMYK模式下图象的显示效果,而不转换模式可以使用View菜单下的CMYK Preview(CMYK 预览)命令。这种打印前的模式转换,并不是避免图象损失最佳的途径,最佳方法是将Lab模式和CMYK模式相结合使用,这样可以最大程度的减少图象失真。

     LAB模式

    Lab模式是有国际照明委员会(CIE)于1976年(哇,好遥远呀。)公布的一种色彩模式。你已经明白了:RGB模式是一种发光屏幕的加色模式,CMYK模式是一种颜色反光的印刷减色模式。那么,Lab有是什么处理模式呢?Lab模式既不依赖光线,也不依赖于颜料,它是CIE组织确定的一个理论上包括了人眼可以看见的所有色彩的色彩模式。Lab模式弥补了RGB和CMYK两种色彩模式的不足。Lab模式由三个通道组成,但不是R、G、B通道。它的一个通道是亮度,即L。另外两个是色彩通道,用A和B来表示。A通道包括的颜色是从深绿色(底亮度值)到灰色(中亮度值)再到亮粉红色(高亮度值);B通道则是从亮蓝色(底亮度值)到灰色(中亮度值)再到黄色(高亮度值)。因此,这种色彩混合后将产生明亮的色彩。Lab模式所定义的色彩最多,且与光线及设备无关并且处理速度与RGB模式同样快,比CMYK模式快很多。因此,可以放心大胆的在图象编辑中使用Lab模式。而且,Lab模式在转换成CMYK模式时色彩没有丢失或被替换。因此,最佳避免色彩损失的方法是:应用Lab模式编辑图象,再转换为CMYK模式打印输出。当你将RGB模式转换成CMYK模式时,Photoshop将自动将RGB模式转换为Lab模式,再转换为CMYK模式。在表达色彩范围上,处于第一位的是Lab模式,第二位的是RGB模式,第三位是CMYK模式。

    HSB模式

    在介绍完三种主要的色彩模式后,现在介绍另一种色彩模式——HSB色彩模式,它在色彩汲取窗口中才会出现。在HSB模式中,H表示色相,S表示饱和度,B表示亮度。色相:是纯色,即组成可见光谱的单色。红色在0度,绿色在120度,蓝色在240度。它基本上是RGB模式全色度的饼状图。饱和度:表示色彩的纯度,为0时为会色。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。亮度:是色彩的明亮读。为0时即为黑色。最大亮度是色彩最鲜明的状态专色通道专色通道,可以保存专色信息的通道——即可以作为一个专色版应用到图像和印刷当中,这是它区别于Alpha通道的明显之处。同时,专色通道具有Alpha通道的一切特点:保存选区信息、透明度信息。每个专色通道只是一个以灰度图形式存储相应专色信息,与其在屏幕上的彩色显示无关。专色及其特点专色油墨是指一种预先混合好的特定彩色油墨(或叫特殊的预混油墨),用来替代或补充印刷色(CMYK)油墨,如明亮的橙色、绿色、荧光色、金属金银色油墨等,或者可以是烫金版、凹凸版等,还可以作为局部光油版等等,它不是靠CMYK四色混合出来的,每种专色在付印时要求专用的印版 (可以简单理解为一付专色胶片、印刷时为专色单独晒版),专色意味着准确的颜色。专色有以下几个特点:1.准确性。每一种专色都有其本身固定的色相,所以它解决了印刷中颜色传递准确性的问题;2.实地性。专色一般用实地色定义颜色,而无论这种颜色有多浅。当然,也可以给专色加网,以呈现专色的任意深浅色调;3.不透明性和透明性。蜡笔色(含有不透明的白色)、黑色阴影(含有黑色)和金属色是相对不透明的,纯色和漆色是相对透明的;4.表现色域宽。专色色域很宽,超过了 RGB、CMYK的表现色域,所以,大部分颜色是用CMYK四色印刷油墨无法呈现的。我们在使用专色和专色通道之前,要清楚专色图像是否需要镂空;专色油墨叠印在其它油墨上时,如何防止龟纹的出现;如果要把专色图像导入排版软件或矢量软件,又如何把专色图像文件保存为DCS 2.0 EPS文件等问题都需要清楚。

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    在数字图像处理过程中,常见的几种色彩模式有RGB, HSL\HSV和YCbCr
    
    
    RGB: 通过对红(R), 绿(G), 蓝(B)三个颜色通道的变化和叠加来得到其它颜色,三个分量的范围都是[0, 255]
    HSL\HSV: 将RGB色彩模式中的点在圆柱坐标系中进行表述,分为色相(Hue), 饱和度(Saturation), 亮度(Lightness)\明度(Value)三个通道。
    
    • 色相(H):色彩的基本属性,就是日常所说的颜色名称,如红色、黄色等,取值范围为[0, 360);

    • 饱和度(S):色彩的纯度,越高色彩越纯,低则逐渐变灰,取值范围[0, 100%];

    • 明度(V),亮度(L):像素灰度值的强度,亮度越高则图像越发白,否则图像越黑,取值范围[0, 100%];

    YCbCr: 一般我们所说的YUV都是指YCbCr,YCbCr 有许多取样格式,如 444,422,420等

    • Y:明亮度,像素灰度值的强度;

    • Cb:蓝色色度分量;

    • Cr:红色色度分量;

    Cb和Cr代表的是色度,描述影像色彩和饱和度,用于指定像素的颜色

    在数字图像处理中,选择合适的色彩模式往往能达到事半功倍的效果

    此处以Android平台上操作图像的亮度,对比度和饱和度来进行说明,首先了解下三者的概念:

    • 亮度:像素灰度值的强度,亮度越高则图像越发白,否则图像越黑;

    • 饱和度:色彩的纯度,越高色彩越纯越亮,低则逐渐变灰变暗;

    • 对比度:图像中像素之间的差异,对比度越高图像细节越突出,反之细节不明显;

    从上面的概念上来看,如果要操作图像的亮度和饱和度,在HSL\HSV色彩空间中进行是最方便的,直接操作相应的分量即可;而对比度的操作可以直接在RGB色彩空间中进行

    在Android中,我们用ImageView显示一张图片

    然后拿到ImageView内部的bitmap对象

    (imageView.drawable as BitmapDrawable).bitmap
    
    从bitmap中获取RGB数据
    fun fetchRgbaFromBitmap(bitmap: Bitmap): IntArray {    val buffer = ByteBuffer.allocate(bitmap.byteCount).order(ByteOrder.nativeOrder())    bitmap.copyPixelsToBuffer(buffer)    val rgbaBytes = buffer.array()    val rgba = IntArray(rgbaBytes.size)    val count = rgbaBytes.size / 4    for (i in 0 until count) {        rgba[i * 4] = rgbaBytes[i * 4].toInt() and 0xff           // R        rgba[i * 4 + 1] = rgbaBytes[i * 4 + 1].toInt() and 0xff   // G        rgba[i * 4 + 2] = rgbaBytes[i * 4 + 2].toInt() and 0xff   // B        rgba[i * 4 + 3] = rgbaBytes[i * 4 + 3].toInt() and 0xff   // A    }    return rgba}
    RGB色彩空间中调整对比度算法(调整对比度的算法很多,此处只是一个简单实现):
    R,G,B分量除255做归一化处理;
    ((归一化的分量 -  0.5)  *  饱和度系数  +  0.5)  *  255;
    核心代码:
     val count = originBitmapRgba!!.size / 4 for (i in 0 until count) {      var r = originBitmapRgba!![i * 4]      var g = originBitmapRgba!![i * 4 + 1]      var b = originBitmapRgba!![i * 4 + 2]      val a = originBitmapRgba!![i * 4 + 3]
          val cr = ((r / 255f) - 0.5f) * CONTRACT_RATIO      val cg = ((g / 255f) - 0.5f) * CONTRACT_RATIO      val cb = ((b / 255f) - 0.5f) * CONTRACT_RATIO
          r = ((cr + 0.5f) * 255f).toInt()      g = ((cg + 0.5f) * 255f).toInt()      b = ((cb + 0.5f) * 255f).toInt()      val newColor = Color.rgb(Util.clamp(r, 0, 255),                Util.clamp(g, 0, 255),  Util.clamp(b, 0, 255))      ColorUtils.setAlphaComponent(newColor, a)      tmpBitmapPixels!![i] = newColor}
    对比度系数CONTRACT_RATIO为1.5的效果
    
    对比度系数CONTRACT_RATIO为3的效果,可以看到图像细节更突出,画面更有层次感
    
    亮度和饱和度的调节也可以在RGB色彩空间中应用相关算法进行,此处先将RGB转化到HSL色彩空间,然后根据系数对S分量和L分量进行增益即可
    从RGB到HSL\HSV的转换算法如下(摘自百度百科):
    
    从HSL\HSV到RGB的转化算法,详情查看百度百科...
    
    Android中RGB和HSL的相互转化,SDK已经帮我们实现好了, 
    ColorUtils#RGBToHSL:
    
    /**
    * Convert RGB components to HSL (hue-saturation-lightness).
    * <ul>
    * <li>outHsl[0] is Hue [0 .. 360)</li>
    * <li>outHsl[1] is Saturation [0...1]</li>
    * <li>outHsl[2] is Lightness [0...1]</li>
    * </ul>
    *
    * @param r      red component value [0..255]
    * @param g      green component value [0..255]
    * @param b      blue component value [0..255]
    * @param outHsl 3-element array which holds the resulting HSL components
    */
    public static void RGBToHSL(@IntRange(from = 0x0, to = 0xFF) int r,
                @IntRange(from = 0x0, to = 0xFF) int g, @IntRange(from = 0x0, to = 0xFF) int b,
                @NonNull float[] outHsl)
    
    ColorUtils#HSLToColor:
    
    /**
    * Convert HSL (hue-saturation-lightness) components to a RGB color.
    * <ul>
    * <li>hsl[0] is Hue [0 .. 360)</li>
    * <li>hsl[1] is Saturation [0...1]</li>
    * <li>hsl[2] is Lightness [0...1]</li>
    * </ul>
    * If hsv values are out of range, they are pinned.
    * @param hsl 3-element array which holds the input HSL components
    * @return the resulting RGB color
    */
    @ColorInt
    public static int HSLToColor(@NonNull float[] hsl)
    
    调整饱和度核心代码:
    
    val count = originBitmapRgba!!.size / 4
    for (i in 0 until count) {
       val r = originBitmapRgba!![i * 4]
       val g = originBitmapRgba!![i * 4 + 1]
       val b = originBitmapRgba!![i * 4 + 2]
       val a = originBitmapRgba!![i * 4 + 3]
       ColorUtils.RGBToHSL(r, g, b, hsl)
       val s = hsl[1]  * SATURATION_RATIO
       hsl[1] = Util.clamp(s,0f, 1f)
       val newColor = ColorUtils.HSLToColor(hsl)
       ColorUtils.setAlphaComponent(newColor, a)
       tmpBitmapPixels!![i] = newColor
    }
    
    饱和度系数SATURATION_RATIO为1.5的效果, 可以看到图像变亮变纯
    
    饱和度系数SATURATION_RATIO为0.5的效果,可以看到图像变暗变灰
    
    调整亮度核心代码:
    
    val count = originBitmapRgba!!.size / 4
    for (i in 0 until count) {
       val r = originBitmapRgba!![i * 4]
       val g = originBitmapRgba!![i * 4 + 1]
       val b = originBitmapRgba!![i * 4 + 2]
       val a = originBitmapRgba!![i * 4 + 3]
       ColorUtils.RGBToHSL(r, g, b, hsl)
       hsl[2] = hsl[2] * LIGHTNESS_RATIO
       val newColor = ColorUtils.HSLToColor(hsl)
       ColorUtils.setAlphaComponent(newColor, a)
       tmpBitmapPixels!![i] = newColor
    }
    
    亮度系数LIGHTNESS_RATIO为1.5的效果, 可以看到图像整体发白
    
    亮度系数LIGHTNESS_RATIO为0.5的效果,可以看到图像整体变黑了
    

    DEMO

    代码传送门:

    https://github.com/sifutang/ImageProcess.git 


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    2015年计算机一级PS知识点辅导:图像的色彩模式

    1)RGB彩色模式:

    f3f772236360716a154a95ece24993c3.png

    又叫加色模式,是屏幕显示的最佳颜色,由红、绿、蓝三种颜色组成,每一种颜色可以有0-255的亮度变化。

    2)CMYK彩色模式:

    由品蓝,品红,品黄和黄色组成,又叫减色模式。一般打印输出及印刷都是这种模式,所以打印图片一般都采用CMYK模式。

    3)HSB彩色模式:

    是将色彩分解为色调,饱和度及亮度通过调整色调,饱和度及亮度得到颜色和变化。

    4)Lab彩色模式:

    这种模式通过一个光强和两个色调来描述一个色调叫a,另一个色调叫b。它主要影响着色调的明暗。一般RGB转换成CMYK都先经Lab的转换。

    5)索引颜色:

    这种颜色下图像像素用一个字节表示它最多包含有256色的色表储存并索引其所用的颜色,它图像质量不高,占空间较少。

    6)灰度模式:

    即只用黑色和白色显示图像,像素0值为黑色,像素255为白色。

    7)位图模式:

    像素不是由字节表示,而是由二进制表示,即黑色和白色由二进制表示,从而占磁盘空间最小。

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