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[浅谈] Lab模式与色域
天使小萌@2008-04-27 08:01
本帖在参考关文涛（懵懂斋）老师《选择的艺术—Photoshop CS图层通道深度剖析》一书上作成。
Photoshop的“图像 - 模式”菜单下有几种颜色模式（色彩系统），如RGB、CMYK、Lab等。
这里我们就介绍一下Lab模式，以及相关的一些基础知识。
· Lab模式下的通道
下面我们先打开一幅格式为jpg的东方同人图，将其转换为Lab模式。
先看看这幅图的通道：
可以发现，与RGB的通道不同，Lab是由明度和a、b三个通道构成。
· 明度，顾名思义，就是表示图像明暗细节的通道。
· a通道，它表示了图像中从红到灰再到绿的颜色。其中越亮的区域表示红色越多，越暗的区域表示绿色越多； （红→绿）
· b通道，它表示了图像中从黄到灰再到蓝的颜色。其中越亮的区域表示黄色越多，越暗的区域表示蓝色越多。 （黄→蓝）
如下图，蘿莉们黄色的头发在b通道中都偏亮，而偏蓝色的诸如八云紫的衣服、氷結娘的裙子、幽幽子的反魂蝶，在b通道中都偏暗。
· Lab模式的“红绿黄蓝”
在RGB模式下，基本色有：红、黄、绿、青、蓝、品（洋红）六种。
而看完上面你可能会奇怪，为什么Lab则采用了红绿黄蓝四种颜色来作为基本色？
在这里，我们可以用一种通俗的说法来解释：
Lab是一种基于人眼视觉原理创立的颜色模式，它理论上概括了人眼所能看到的所有颜色。
在长期的观察和研究中，人们发现人眼对6种颜色不会混淆，那就是红对绿、黄对蓝、黑对白。
于是，有人提出，人的视觉系统是由3条“颜色通道”构成，分别是感知颜色的红绿通道、黄蓝通道和感知明暗的明度通道。
这种理论已经得到了现代科学的证实。
而色盲，它包括的正是：无法感知红绿的红（或）绿色盲、无法感知黄蓝的黄蓝色盲，以及眼中只有黑白的全色盲。
红、绿、黄、蓝，这种特殊的颜色组合，生活中你是否注意到了呢？
· Lab模式下的色阶
我们知道，在RGB模式下，色阶从左到右划分为256等，数值范围表示为【0~255】。
而在Lab模式下，色阶从左到右仍然分为256等，但数值范围表示却是【-128~127】。
原来RGB下的色阶128位置在Lab模式下则成了色阶0。（要注意的是，Photoshop在这里显示的色阶数值仍是128，见下图）
注意观察a、b通道的直方图：
a通道直方图从右到左对应从红到绿；b通道直方图从右到左对应从黄到蓝；
越靠近两端，表示相应色彩的饱和度越高。
可以看到，b通道直方图中，右边黄色区间有一堆像素聚集（有一黑色谷峰），
这表示图中有部分区域（像素）比较黄，且这部分像素还不少（因为都堆集成“峰”了）---- 那也就是蘿莉们的头发。
· Lab模式下的色彩调整
利用Lab模式下a、b通道的特性，我们用曲线进行色彩调节，有时会非常方便。
以下图为例，我们在调整前，先在中心确定一个锚点，这样可以防止图像整体偏色。
a通道里，中心锚点右上方控制红色的饱和度，左下方控制绿色的饱和度；
b通道里，中心锚点右上方控制黄色的饱和度，左下方控制蓝色的饱和度。
按下图移动锚点，则会增加绿色的饱和度，比如妖梦裙子的颜色更鲜艳了；
（注意，不是更亮了。因为Lab模式明度通道与颜色通道分离，调整a通道不会影响到亮度）
为了防止红色区域跟着绿色一起变，我们在红色区域增加了一个锚点，使红色的像素保持不变。
知道了这点，对于我们调整图片偏色有好处。
比如一副扫描的图片偏红，那我们只要把图片转为Lab模式后，打开曲线、a通道，改变右上方曲线即可消除红色的偏色了。
天使小萌@2008-04-27 08:08
· 色域
什么是色域？
所谓“域”，就是空间、范围。
色域也就是色彩空间，通俗地说，就是一个特定的范围里能包容多少种色彩，这种包容的“量”，就是色域。
“量”越大，也就意味着色域越广。
这里的“特定的范围”就是指颜色模式，也就是色彩系统，如RGB、CMYK、Lab等。
在所有颜色模式中，Lab模式是色域最广的颜色模式。理论上，它包括了人眼所能看到的所有颜色。
那我们能否在显示器上看到所有的颜色呢？
至少在目前还不能。
这时因为我们的显示器工作在RGB模式下，RGB的色域要小于Lab模式；
尽管我们可以在Photoshop里工作在Lab模式下并处理Lab的数据，但我们并不能看到超出RGB色域的颜色。
（在RGB色域里，涉及到一些更复杂的分类，我们后面再谈。）
下面，让我们先对色域有个更形象、生动的理解。
· 色彩系统间的转换与色域变化
我们先新建一个640x480的空白文档。
注意下图中红圈的地方，为了叙述方便，我们这里先选择“不要对此文档进行颜色管理”。
然后按“G”调用渐变工具，选择“色谱”渐变，填充画布。
“色谱”渐变囊括了RGB模式下所能看到的所有最鲜艳的颜色，直方图也显示了这点（左右两端高耸）。
现在我们将这个RGB色谱图转为Lab模式，看看Lab下的直方图。
可以发现，a、b通道的直方图，像素并未布满整个色阶，左右两边均有一段“空白”没像素的色阶带。
这说明，Lab的色域的确要大于RGB的，Lab可以“完全包容”下最鲜艳的RGB颜色。
打开色相/饱和度对话框，将饱和度滑杆右移，让a、b通道的像素布满整个色阶。
在移动滑杆的时候，我们在图像上看到的只是色相范围的收缩和扩展，这意味有些混合色接近了六种纯色，
然而最鲜艳的颜色的饱和度却看不到增加，这是因为它们已经超过了显示器所能显示的色域，显示器无法显示了。
之后将Lab转回RGB，再马上转回Lab。
我们发现此时a、b通道的直方图，与之前第一次转为Lab时的直方图相比，虽然整体有些不一样，但其左右两端位置几乎一样。
这说明了什么？
在第一次转为Lab时，我们通过调整色相/饱和度，已让像素布满了整个色阶，这表示我们在原来RGB的基础上增加了新的、Lab下的色彩（当然，我们的显示器看不出来）；
在转回RGB，又马上转为Lab（第二次转为Lab）时，我们发现这时的直方图和第一次时的几乎一样。
那么，那些新增的Lab下的色彩呢，它们怎么又没了？
这就说明，在我们将Lab转回RGB时，那些新增的Lab下的色彩丢失了。
为什么会丢失？因为RGB无法“接纳”那些新增的色彩，它们是专属于Lab的，它们太鲜艳了，超出了RGB的“接纳力”。
这就告诉我们一个道理：在广色域向窄色域转变时，颜色损失不可避免。
上面我们已经看到了RGB第一次转为Lab后的直方图（往上数第三张）。
而如果我们使用的是CMYK模式，将其转为Lab后，色域将更窄。
· sRGB、Adobe RGB 和 NTSC
之前我们说到“在RGB色域里，涉及到一些更复杂的分类”，还多次说到，我们的显示器无法显示更加鲜艳的颜色，这又是指什么？
我们已经知道，RGB、CMYK、Lab等色彩系统各自有自己的色域（色彩空间）；
但是，你知道吗，在RGB里面，又细化出了多种色彩空间。
在“另存为”对话框里，我们总是看到一条关于“ICC配置文件”的东东；在“新建”对话框里，我们在“颜色配置文件”下拉菜单中发现了很多东东...
这些东东就是RGB模式下细化出来的色彩空间（颜色配置文件）。
现在，我们主要了解一下sRGB、Adobe RGB，以及NTSC这三个色彩空间。其中，前两个色彩空间在数码相机里经常看到。
所谓“了解一下”，其实也就是对它们三个的色域大小进行一翻比较。
首先，我们同样是新建一副不含颜色配置文件的RGB模式空白文档，按之前这幅图；
然后，我们对文档进行“色谱”渐变，接着打开菜单“图像 - 模式 - 指定配置文件”。
在这个对话框里，我们可以指定RGB模式下的任一色彩空间（颜色配置文件），并将其应用于当前图（当然，新建文档的时候选择好颜色配置文件也可以）：
我们先指定“sRGB IEC61966-2.1”，确定之后，将其转为Lab模式；
同理再依次指定“Adobe RGB(1998）”和“NTSC(1953)”两种色彩空间，并转为Lab模式。
下面看看对比结果吧：
从上图可以明显地看出，sRGB的色域最小，Adobe RGB则要稍大于NTSC。
那么，我们的显示器到底是使用的哪种色彩空间呢？
现在的LCD，大多数是工作在sRGB下；而在显示器评测中，对一款显示器色彩饱和度的评测，通常是使用NTSC标准。
在显示器评测中，使用了一种叫作“CIE1931色度坐标图”的东东来衡量显示器所能达到的色域：
sRGB在色度图上的三角形面积相当于NTSC的70.3％，所以大多数消费级显示器达到“NTSC 70.3％”标准就是合格的；
而超过NTSC 74％、75％时，一般就把它叫作“广色域显示器”。
在《微型计算机》今年3月份进行的多款22寸LCD评测中，大多数22寸LCD均在70％~73％之间，
虽然也有诸如LG的一款达到95％的广色域显示器，但可以说，22寸LCD色彩饱和度普遍不如19寸。
另外，有几点要说的是：
同一个色彩值在sRGB和Adobe RGB两种色彩空间下所代表的颜色是不一样的；
使用广色域的显示器欣赏窄色域的图像，虽然会感觉图像艳丽了很多，但实际上是错误的色彩；
窄色域的图像显示在广色域的显示器上需要色彩空间转换；
广色域的图像显示在窄色域的显示器上则会被压缩，看起来色彩暗淡。
至于如何让屏幕上显示的图与打出来的图色彩一样，这里涉及太多知识，不是此贴讨论的范围了。
今天，就到这里吧~
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