RGB、CMY、CMYK、YUV、HSV、HSI、LAB颜色空间详解

Posted 2023-04-12

参考技术A

RGB颜色模型即红绿蓝颜色模型。由模仿生物视网膜三种视锥细胞产生，之后通过三原色叠加来进行彩色图像显示。通过在黑色上不断叠加三原色来显示不同的颜色。在RGB颜色空间中，分别将RGB作为笛卡尔坐标系中XYZ坐标系产生。每一个颜色取值范围为[0,256)

RGB与CMYK相互转换为：

YUV(亦称YCrCb)是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法。采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V信号分量，那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接收彩色电视信号。其中“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰阶值；而“U”和“V” 表示的则是色度（Chrominance或Chroma，作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。“亮度”是透过RGB输入信号来建立的，方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起。“色度”则定义了颜色的两个方面─色调与饱和度，分别用Cr和Cb来表示。其中，Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异。而Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之同的差异。YUV和RGB互相转换的公式如下:

RGB可以方便的进行计算机存储和读取，但对人进行颜色判断十分不友好，因此有了HSV，HSI颜色空间。HSV即色相(Hue)、饱和度(Saturation)、明度(Value)，又称HSB(B即Brightness)。
H色相是色彩的基本属性，就是平常说的颜色的名称，如红色、黄色等。饱和度，用角度度量，取值范围为0°～360°，从红色开始按逆时针方向计算，红色为0°，绿色为120°,蓝色为240°。它们的补色是：黄色为60°，青色为180°,品红为300°；
S是指色彩的纯度，越高色彩越纯，低则逐渐变灰，取0-100%的数值。饱和度S表示颜色接近光谱色的程度。一种颜色，可以看成是某种光谱色与白色混合的结果。其中光谱色所占的比例愈大，颜色接近光谱色的程度就愈高，颜色的饱和度也就愈高。饱和度高，颜色则深而艳。光谱色的白光成分为0，饱和度达到最高。通常取值范围为0%～100%，值越大，颜色越饱和。

HSI与HSL使用相同的模型，仅在亮度的描述上不同。

Lab色彩空间 （Lab color space）是颜色-对立空间，带有维度 L 表示亮度， a 和 b 表示颜色对立维度，基于了非线性压缩的CIE XYZ色彩空间。Lab颜色被设计来接近人类视觉。它致力于感知均匀性，它的L分量密切匹配人类亮度感知。因此可以被用来通过修改a和b分量的输出色阶来做精确的颜色平衡，或使用L分量来调整亮度对比。这些变换在RGB或CMYK中是困难或不可能的——它们建模于物理设备的输出，而不是人类的视觉感知。因为Lab空间比电脑萤幕、印表机甚至比人类视觉的色域都要大，表示为Lab的位图比RGB或CMYK位图获得同样的精度要求更多的每像素数据。
Lab颜色空间中的L分量用于表示像素的亮度，取值范围是[0,100],表示从纯黑到纯白；a表示从红色到绿色的范围，取值范围是[127,-128]；b表示从黄色到蓝色的范围，取值范围是[127,-128]。

颜色空间

常用的颜色空间：

RGB（红绿蓝）是依据人眼识别的颜色定义出的空间，可表示大部分颜色。它将色调，亮度，饱和度三个量放在一起表示，很难分开。用于彩色监视器和一大类彩色视频摄像。

CMY是工业印刷采用的颜色空间，与RGB对应。RGB来源于物体发光，而CMY是依据反射光得到的。具体应用如打印机：一般采用四色墨盒，即CMY加黑色墨盒。

HSV,HSI：H是色调，S是饱和度，I是强度。

L*a*b颜色空间用于计算机色调调整和彩色校正。它独立于设备的彩色模型实现。这一方法用来把设备映射到模型及模型本社的彩色分布质量变化。

YUV是通过亮度-色差来描述颜色的颜色空间。