色彩模型，色彩空間，色域的關係？

色彩模型就是用一定規則來描述（排列）顏色的方法

在一個色彩模型下可以有不同的色彩空間，它們根據排列的條件的不同會有不同的色域（所能表示色彩的範圍）和含義，色彩模型只有具體到一種色彩空間上才有實用性。

色域只是指某個對象能表示色彩範圍，而不同色彩空間的色域大多是根據色彩空間設計者的具體需求和應用場景，人為決定的。

比如某顯示器能顯示的色彩範圍是 xxx ，就可以設計一個剛好包含包含這個範圍的色彩空間。比如用於數字電影的 ACES 系統的色域完全包括並超出了人類可見色域：

色彩空間和色彩模型是容易混淆的概念，色彩模型是把色彩按規則排列的模型，而色彩空間是其在一定條件下排列的結果，在一個色彩模型下可以有不同的色彩空間，它們根據排列的條件的不同會有不同的色域（所能表示色彩的範圍）和含義，色彩模型只有具體到一種色彩空間上才有實用性。

Adobe RGB、sRGB、Apple RGB 就是同在 RGB 色彩模型下的不同色彩空間。

常見色彩模型：

  1. RGB

  1. YUV,YCbCr,YIQ

YUV 是一種目的為把顏色的視覺亮度分離來建立的色彩空間，Y (Luminance) 代表顏色的視覺亮度，U、V 則是剩餘的色彩分量。

與 HSB、HSL 的亮度或明度不同，視覺亮度代表的是顏色在人實際感受的亮度，之所以不同是因為不同色相的顏色的視覺亮度是不同的，比如純綠色和純藍色，HSB 和 HSL 的模型里他們的亮度是一致的，但是在人眼中純綠色明顯要亮很多。

一般的 YUV 模型中紅綠藍的視覺亮度比是：0.299：0.587：0.114

YUV 模型是在 1938 年法國工程師 Georges Valensi 為彩色電視制定的模型，為的是在彩色電視信號傳輸中用 Y 視覺亮度通道能與黑白電視共用一個信號通道，達到既向下兼容黑白電視信號，又節約信號帶寬的目的。

YCbCr 通常被當做 YUV 的另一種形式，相比 YUV， Cb 和 Cr 通道分別更向紅、藍偏移，而且通常進行壓縮。YCbCr 常用在圖像壓縮領域，JPEG 圖片內部的色彩空間就使用 YCbCr 模型。

DVD 用的色拆分介面也是 YCrCb 的應用。

YIQ

YIQ 是另一種視覺亮度拆分模型，與 YUV 很相似，是 NTSC 彩色電視的標準，國內不太常見，因為國內用的是 PAL 標準,PAL 標準使用的是 YUV。

YUV, YCbCr, YIQ差別

  1. CMY ，CMYK

印刷色彩模式。C是青色Cyan、M是品紅色Magenta、Y是黃色 Yellow，而K是Black最後一個字母。印刷色大多是根據這CMY三種顏色的油墨按照不同比例調出的。

CMY 是與 RGB 相對應的顏色，青、洋紅、黃分別是紅、綠、藍的補色，也就是說顏色中青色成分越多代表紅色成分越少，洋紅、黃與藍、綠也是這個關係，CMY 實際上相相當於在 RGB 都為 100% 的基礎上減少顏色，比如 20%的 C 相當於 100% – 20% 的藍。這就是根據反射光的減色原理制度的模型，用於顏料。

在現實中由於顏料的純度達不到理想的純度，所以用 CMY 混合無色彩的灰、黑是很困難的，所以就增加了一個專門的黑色通道：K，（之所以不用 B （Black）來表示黑是為了不與藍色（Bule）混淆），印刷界使用的色彩模型就 CMYK，所以它又被稱為 印刷四分色模型。

  1. HSB/HSV,HSL

HSB 與 HSL 是很相似的 2 個色彩空間，都是把色相與飽和度、亮度分離，不同的是 HSB 和 HSL 對亮度、飽和度拆分不同， HSB 的 B 明度（Brightness）是從黑色到色相顏色，而 HSL 的 L 亮度（Lightness）是從最暗到色相顏色再到白色，這意味著 HSL 取最大亮度時不管飽和度和色相如何都是白色，而 HSB 最大明度時是色相顏色，要達到白色還需要飽和度最小。

也就是說 HSB 的飽和度代表顏色遠離白的程度，明度代表顏色遠離黑的程度。而 HSL 的飽和度是顏色遠離灰色的程度，亮度則代表了顏色在最暗到最亮之間的位置。

HSB 和 HSL 那種更方便一直是一場爭論，PhotoShop 中拾色器使用的是 HSL 模型，而「色相飽和度」命令用的是 HSB 模型，在 W3C 制定的網頁標準中支持了 HSL 。

另外，HSL 實際上視覺亮度分布也很不均勻（同亮度值的顏色看起來實際亮度可能相差很大），所以有 HUSL 等對 HSL 改進的模型，它們視覺亮度分布更加均衡，對人類選擇色彩更加直觀（同亮度值顏色看起來亮度更加相等），不過由於計算更加複雜，並沒有被廣泛使用。

  1. HWB

HWB 是另一種根據色相的色彩模型，與 HSL 或者 HSV 不同，HWB 沒有飽和度或者亮度的概念，取之代替的是 W：白色的的程度，B：黑色的程度，支持 HWB 的人認為，這比飽和度和亮度更容易讓人理解。 W3C 在 2014 年制定的網頁標準（CSS Color Module Level 4）中支持了 HWB 。

  1. photoYCC

柯達發明的顏色模型，由於PhotoCd在存儲圖像的時候要經過一種模式壓縮，所以 PhotoCd採用了 Ycc顏色模型，Ycc空間將亮度作由它的主要組件，具有兩個 單獨的顏色通道，採用Ycc顏色模型 來保存圖像，可以節約存儲空間。

  1. Lab

Lab顏色模型是由CIE(國際照明委員會)制定的一種色彩模式。自然界中任何一點色都可以在Lab空間中表達出來，它的色彩空間比RGB空間還要大。另外，這種模式是以數字化方式來描述人的視覺感應，與設備無關，所以它彌補了RGB和CMYK模式必須依賴於設備色彩特性的不足；再有，Lab色彩模型的絕妙之處還在於它彌補了RGB色彩模型色彩分布不均的不足，因為RGB模型在藍色到綠色之間的過渡色彩過多，而在綠色到紅色之間又缺少黃色和其他色彩。

Lab色彩空間是顏色-對立空間，帶有維度L表示亮度，a和b表示顏色對立維度

Lab顏色模型取坐標（L，a，b），三分量L（Luminosity）亮度L的值域由0到100，L=50時，就相當於50%的黑；a是有關色彩的+127代表紅色，-128代表綠色；b是有關色彩+127代表黃色，-128代表藍色。

它由顏色軸所構成的平面上的環形線來表示顏色的變化，其中徑向表示色飽和度的變化，自內向外，飽和度逐漸增高；圓周方向表示色調的變化，每個圓周形成一個色環；而不同的發光率表示不同的亮度並對應不同環形顏色變化線。其中A.亮度＝100%（白）B.從綠到紅C.從藍到黃D.亮度＝-100%（黑）。

色彩空間：

RGB模型色彩空間：

sRGB

Adobe RGB

Apple RGB

Prophoto RGB

ScRGB

CMYK模型色彩空間

Japan color 2001coated

US web coated(SWOP)

NTCS(1953)色彩空間

CIE 標準色彩空間

CIE1931 RGB

CIE RGB空間可以被用來以常規方式定義色度：色度坐標是r和g（就是坐標為r,g,1-r-g）

{displaystyle r={frac {R}{R+G+B}},}

在CIE rg色度圖中展示規定CIE XYZ色彩空間的三角形構造。三角形Cb-Cg-Cr就是在CIE xy色度空間中的xy=(0,0),(0,1),(1,0)三角形。連接Cb和Cr的直線是alychne。注意光譜軌跡通過rg=(0,0)於435.8 nm，通過rg=(0,1)於546.1 nm，通過rg=(1,0)於700 nm。還有，均等能量點（E）位於rg=xy=(1/3,1/3)。

CIE1931 XYZ

這個圖的坐標是x,y,z

在CIE XYZ色彩空間中，三色刺激值並不是指人類眼睛對短、中和長波（S、M和L）的反應，而是一組稱為X、Y和Z的值，約略對應於紅色、綠色和藍色（但要留意X、Y和Z值並不是真的看起來是紅、綠和藍色，而是從紅色、綠色和藍色導出來的參數）

如下關係式可以表示RGBXYZxyz關係

x = y = z = 1/3時，表現為灰（24色卡最底下那一排色塊）

更詳細內容請參考：

zh.wikipedia.org/zh-cn/

CIE1931 Yxy

CIE1976 Lab

CIE1976 USC

  1. Gamma校正：Gamma源於CRT（顯示器/電視機）的響應曲線，即其亮度與輸入電壓的非線性關係。在視頻系統，線性光Intensity通過Gamma校正轉換為非線性的視頻信號，通常在攝像過程內完成。一個理想的Gamma校正通過相反的非線性轉換把該轉換反轉輸出來。

gamma校正存在的本質原因是：是受限於有限存儲空間及渲染帶寬，需要在整個圖像的流轉各級轉換中儘可能保留暗部細節，以滿足人眼對暗部敏感的需求。人最終看到顯示器顯示圖像和最初從自然界捕獲的圖像大體是無差別的，只是暗部細節損失少，亮部細節損失多罷了

  1. 麥克亞當橢圓理論

A). 人眼對光譜顏色的差別感受性為非均勻性；

B). 根據人眼對顏色的識別度不同，麥克亞當橢圓在不同區域大小也是不一致的。


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