概述
每幅圖像都可以以某種顏色模式來顯示和存儲。比如說：可以告訴別人“這幅圖像是RGB的”或者“那幅圖是按CMYK模式存儲的”。當(dāng)談到RGB和CMYK時，必須要涉及合適的、客觀的模式來描述人眼所看到的顏色。這些顏色模式也稱為顏色空間。
RGB和CMYK色空間
RGB模式是一種光源直接發(fā)射光線的顏色空間。CMY色空間用三種減色原色C、M、Y來描述從物體反射出來的光。RGB和CMY是兩種本質(zhì)的模式。這就是為什么前面的章節(jié)做了那么多鋪墊的原因。實際上，對于色彩管理來說兩種都有缺陷。當(dāng)需要以一種標(biāo)準(zhǔn)方式來決定顏色時，兩種都不能用，因為它們?nèi)鄙倏芍貜?fù)性。
實際上，像人眼、顯示器、掃描儀等這些都是RGB色空間的。它們都是設(shè)備相關(guān)的。CMY空間也是一樣。為了使用同樣的語言，我們必須在一個標(biāo)準(zhǔn)色空間下定義顏色。因此在本章里，我們會探討HSL色空間以及CIE標(biāo)準(zhǔn)色空間。最后，會介紹CIEL*a*b構(gòu)成所有色彩管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
HSL色空間
什么是HSL?
視覺系統(tǒng)中引用了三種主要的顏色區(qū)域(紅、綠、藍(lán))來簡化可見光譜中復(fù)雜的波長信息。對于CMY，同樣把顏色空間分為三種獨立的顏色組分：青、品紅、黃。如果要更加客觀的定義顏色，僅僅定義這些原色是不夠的。
需要用三種屬性或三維來描述一個顏色。
HSL就是應(yīng)用在圖形學(xué)和印刷領(lǐng)域的這樣一種模式。它直接源于RGB色空間，并使用它的感知性來描述顏色：色相、飽和度、明度。
色相
色相是顏色的一種屬性，由來自物體光線的波長決定。當(dāng)我們?yōu)轭伾热纾杭t、藍(lán)、紫色時，會提到這個屬性。
兩種不同色相的顏色，例：紅和藍(lán)
飽和度(也叫色度、純度、強度、鮮艷度)
飽和度是顏色的透明度;長度上顏色是灰色的。它的值從0%(不飽和或灰)-100%(完全飽和)變化。
同種顏色，不同飽和度，例：紅色和粉色
明度
明度(也叫照度、亮度)明度表示顏色的光亮或黑暗程度，即與黑或白的接近程度。它的范圍為：0%(黑)-100%(白)。
同種顏色，不同明度，例：紅色和深酒紅色
HSL或HSV，HSC?
有時也會用其它方式來表示這三種屬性：
HSV(hue，saturation，value)
HSC(hue，saturation，chroma)
HSL模式：在顏色空間的表象
HSL模式的色相、飽和度、明度提供了三種可以在顏色空間里用來“匹配”可見顏色的屬性。這三種特性可以用一個三維的“圓盤”模型來表示：
圍繞著圓面變化的是色相。赤道周圍的是純正的色相。
沿著豎直方向變化的是明度。因此，在色空間的最中心是中性灰，兩頭是最白和最黑。所有的色相都圍繞著這根軸聚集并混合在一起。
沿著圓面中心向外幅射方向增長的是飽和度。這個模型的外表并不規(guī)則，國內(nèi)人眼對些顏色的反映比對另一些顏色要靈敏些。
HSL模式立體圖
左側(cè)：可見光譜右側(cè)：色相
左側(cè)：亮度右側(cè)：飽和度
HSL模式：最合適的感知
將一種波長的每一個組分都提取出來得到一個圖表，通過這種方式，一條彩色光譜顯示了特定光線、錐體等的顏色特性。
仔細(xì)看下圖。左邊的柱形圖表示人眼能夠感知的三原色理想的光譜(藍(lán)、綠、紅)。中間的圖表示由顯示器產(chǎn)生的三原色的光譜。右圖所示為膠印中產(chǎn)生顏色的光譜。
藍(lán)、綠、紅的光譜：理想光譜(左)，顯示器產(chǎn)生的RGB光譜(中)，膠印產(chǎn)生的CMYK光譜(右)
顯示器得到的顏色
顯示器產(chǎn)生的原色光譜有更高而且更一致的波峰。人類的視覺系統(tǒng)在光譜中先探測到一個小的、飽和得多的波峰，然后是一個寬而平坦的區(qū)域。這就是為什么顯示器得到的顏色要比膠印得到的顏色更飽和的原因。
膠印得到的顏色
至于膠印中的顏色，更暗而且飽和度更差些。具體地說，意味著：
飽和度較差是因為一些不屬于印刷色的受體也會產(chǎn)生細(xì)微的刺激。
我們感覺到較暗的顏色是因為在印刷時達(dá)不到理想的顏色。
HSL模式：人眼的參照
上面所提到的只有一部分是正確的，因為我們的視覺系統(tǒng)要復(fù)雜得多。
不同的顏色范圍靈敏度
我們的三種受體的靈敏度的顏色范圍有些不確定。事實上，會有一些重疊。每個受體也有一個最大的靈敏度，但是它沒有理想的顏色感知系統(tǒng)產(chǎn)生的靈敏度曲線高。
錐體細(xì)胞對顏色范圍的靈敏度以及對藍(lán)、綠、紅的刺激
不同的明度靈敏度
每一個獨立的光譜在明度的靈敏度上也有所不同。人眼對于綠色范圍內(nèi)的顏色的感知比對紅和藍(lán)色范圍要更亮一些。這種現(xiàn)象和顏色的靈敏度現(xiàn)象一起導(dǎo)致了不同的彩色光譜可以對人眼帶來同樣的顏色感覺的結(jié)果。
結(jié)論
在HSL模式下，不同的彩色光譜可以得到相同的HSL值。這就是為什么在描述顏色感覺時，HSL是一個最好的模式。
HSL模式：色序
HSL模式的另一個重要的特性是彩色光譜都轉(zhuǎn)換為它們的屬性值(色相、飽和度、明度)而不是任何一個原色。這樣就可以將HSL模式作為一個參考模式，尤其是如果我們想查看一個原色是它本來的顏色或者是混合色的時候，更有用了。
HSL彩色環(huán)以及RGB-CMY位置
HSL模式的彩色輪沿用了可見光譜的顏色次序：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。
要點
當(dāng)顯示器的原色與膠印的原色放置在一樣的HSL色輪上時，要注意色相和飽和度的重大不同。明度的區(qū)別沒有在這張圖上顯示，但是和飽和度一樣，顯示器的明度比印刷的要亮得多。
三刺激顏色描述
當(dāng)我們看到RGB、CMY和HSL時，我們的視覺系統(tǒng)的視錐有什么共同點?它們都被描述為：
“條件”
“屬性”
“顏色”或者”刺激”.
其實我們的視覺系統(tǒng)，以及所有的顏色空間，都是三刺激值。顏色空間用三個刺激值來描述，并可以三維圖中視覺顯示出來。因此，色彩空間是描述和建模我們眼睛的三刺激的有效方法。
CIEXYZ-Yxy顏色模型
顏色空間：視覺與數(shù)學(xué)模型
顏色空間不僅僅是命名和描述顏色的模型，也是一個三維立體空間。例如HSL，非常方便地比較兩種或更多的顏色，每種顏色代表了顏色空間中的一個獨立的點（由三種刺激的值決定）。
所以，只要知道顏色的坐標(biāo)值，就能輕易地將其從顏色空間中標(biāo)記出來。雖然，通過與其他顏色的關(guān)系可能知道它在色空間的位置，但是用三個數(shù)值來描述顏色，還不足以決定兩種顏色的視覺差異。
我們將在這一章中探索用三維的、數(shù)學(xué)上定義的坐標(biāo)來描述顏色的模型，而不是三個主觀的值。
顏色空間：設(shè)備相關(guān)與設(shè)備無關(guān)
我們一直在討論的顏色空間(RGB、CMY和HSL)是依賴于設(shè)備的，這意味著不同設(shè)備在顏色空間中顏色坐標(biāo)是不同的（盡管坐標(biāo)的名稱是相同的）。
匹配顏色的最佳方法是使用一個穩(wěn)定的、邏輯的、設(shè)備無關(guān)的數(shù)學(xué)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是由“國際委員會”于1931年開發(fā)的，通常以其縮寫為CIE。CIE空間是與設(shè)備無關(guān)的，這意味著在這顏色空間中可以找到的顏色范圍并不局限于特定設(shè)備的呈現(xiàn)能力。
CIEXYZ顏色模型
CIE發(fā)布此顏色模型為了確定人眼感知顏色的平均狀況，在1931年，他們使用三種原色定義了一個數(shù)學(xué)模型（或者三種刺激值(X(紅色)，Y(綠色)和Z(藍(lán)色))，從這個模型中可以看到所有的顏色都可以被一個“標(biāo)準(zhǔn)”觀察者看到，此數(shù)學(xué)模型被稱為“CIEXYZ模型”。CIEXYZ模型中測量了標(biāo)準(zhǔn)光源下的每一種顏色，以及嚴(yán)格定義了標(biāo)準(zhǔn)觀察者所看到的觀察條件。
一個不均勻的XYZ顏色模型
CIEXYZ模型其實很少被使用，盡管它是所有其他顏色模型派生的參考顏色空間。
CIEYxy顏色模型
由于XYZ三維的顏色模型不太容易解釋和理解，所以CIE開發(fā)出了Yxy顏色模型，也稱為色度圖，它可以將顏色可視化，而不考慮明度坐標(biāo)。
這個模型根據(jù)兩個色度坐標(biāo)來定義顏色：
其中一個顯示了色調(diào)的主導(dǎo)波長(x)，
另一個顯示它的飽和度(y)。
Y軸表示顏色的明度，只能在Yxy模型的三維視圖中顯示。在這個模型中，所有具有相同Y亮度的顏色都在同一個三角平面上。
一些基本色域的色度圖
x和y坐標(biāo)的可視化如下：
從色度圖的中心到邊緣的顏色會越加飽和，最飽和的顏色在圖表的邊緣。
色相的改變是根據(jù)其在馬蹄形的邊緣的位置。
所有的顏色都在由馬蹄鐵所包圍的空間內(nèi)（及紅色和藍(lán)色波長之間的直線）。色度圖之所以這樣的形狀，是因為我們對紫色和紅色之間的細(xì)微變化更敏感，而不是綠色和黃色之間的變化。直線上的顏色是人為假設(shè)的，因為這些顏色沒有特定的波長。
雖然在這個模型中顏色之間的差異不符合視覺差異，但它能夠指出RGB顯示器的相對色域和印刷色塊的不同。
CIEL*a*b*顏色模型
一個視覺一致的顏色模型
正如我們所看到的，CIEXYZ和CIEYxy顏色模型并不能精確地表示所感知到的顏色。而且，在這些顏色模型中感知到的顏色和實際的顏色之間是存在差異的。
在1976年，CIE通過修改和重命名Yxy模型來糾正這些視覺扭曲，并將其命名為“CIEL*A*B*”或“CIELAB”。CIEL*a*b*模型中的顏色差異更接近于實際感知的顏色差異。
CIEL*a*b*顏色模型
相同明度(L)的所有顏色，都是垂直在由a*和b*軸組成的同一個圓形平面上：
a*值正-紅色，
a*值負(fù)-綠色，
b*值正-黃色，
b*值負(fù)-藍(lán)色。
CIEL*a*b*顏色模型基于“對立的顏色”理論
為什么CIEL*a*b*顏色模型是表達(dá)人眼所能感知到的顏色范圍的最佳方法?
我們知道我們的眼睛有三種顏色的光刺激，紅色，綠色和藍(lán)色。實際上，這個復(fù)雜的系統(tǒng)背后有更多的信息。在進(jìn)一步的處理階段，我們也會產(chǎn)生三種感覺：
紅/綠感覺,
黃/藍(lán)感覺,
白/黑感覺.
TheCIEL*a*b*顏色模型符合這三種視覺感覺：
紅/綠與a*相關(guān)
黃/藍(lán)與b*相關(guān)
白/黑與L*相關(guān)
CIEL*a*b*顏色模型不僅在定量上，而且以定性的方式，將明度和顏色信息區(qū)分開來。這就是我們識別顏色的方式。
DeltaE(?E)色差
我們使用顏色距離表示CIEL*a*b*顏色模型中表達(dá)兩個顏色之間差異，那如何表示此距離呢？即DeltaE(?E)色差。
使用如下的計算公式來計算DeltaE(?E)色差：
?E*L*A*b*=sqrt((L*2–L*1)^2+(a*2–a*1)^2+(b*2–b*1)^2)
CIEL*a*b*顏色模型中?E色差計算
?E色差值越小，說明兩個顏色視覺差異越小。典型的工業(yè)色差范圍2到6之間。使用L*a*b*及色差能大大提高效率，但是也建議你在看顏色的時候更多依賴你的眼睛。一個色差小于4的顏色一般認(rèn)為不錯了，但是也可以產(chǎn)生你意想不到的結(jié)果。