色彩管理基礎(chǔ)知識:LAB色彩模式的編碼系統(tǒng)

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Lab,是所有拾色器里最讓人發(fā)暈的??雌饋砗酶叽笊习。恢涝撛趺聪伦彀∮心居??!很!正!常!
Lab是一種完全不直觀的顏色空間!并且,Lab還很年輕,1976年才誕生,進入大眾視野的時間就更加短暫。
前一篇我們已經(jīng)介紹了,Lab是建立在人眼對顏色的二次編碼原理上的,即:
1. 第一階段:人眼里的RGB視覺細胞識別RGB信號;
2. 第二階段:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對RGB信號重新編碼,形成黑-白,紅-綠,黃-藍三個新通道的信號,供大腦進行顏色識別;
3. 其中,黑-白通道被命名為L通道,取值范圍:0~255;
4. 紅-綠通道命名為a通道,取值范圍-127~128;
5. 黃-藍通道命名為b通道,取值范圍-127~128;
直觀一點看,Lab顏色空間是一個球形,見下圖。
為了方便描述,把它視為一個地球儀。那么南極點就是最暗的黑色,北極點就是最亮的白色。亮度L沿著南極到北極的軸心線,從暗到亮變化。
沿著赤道把地球儀切開,切出來的圓就是色域最大、飽和度最高的顏色。
a軸和b軸分別是紅-綠色和黃-藍色。
A為正值的時候,是紅色。B為正值的時候為黃色。
這樣,一個圓形就被分為四個象限。第一象限是紅色和黃色的過渡,第二象限是黃色和綠色的過渡。以此類推。
如果用極坐標的角度來看的話,色調(diào)就隨著極角H的變化而變化,飽和度就隨著極徑C的變大而變大(這就是在Lab的基礎(chǔ)上演變來的LCH色空間)。
當a和b為0的時候,就是理論上的中性灰。所謂中性灰,就意味著這個灰色既不偏黃,也不偏藍,既不偏紅,也不偏綠。
從圖上可以看到,a、b通道的絕對值越大,顏色的飽和度就越大。越靠近中點,顏色飽和度越小,越接近灰色。并且,真正的中性灰其實范圍是很小的,大量的灰色都是所謂的暖灰、冷灰等非中性灰(帶一點顏色的灰色)。
在PS里,Lab色空間還有一些有趣的特點。
比如,在PS里用Lab的通道來觀察圖像,一幅圖像如果是黑白的,那么a,b通道的數(shù)值就全是0。在通道界面里面,就完全是一片干干凈凈的灰色,沒有內(nèi)容。只有L通道是有圖像的。
圖片來自網(wǎng)絡(luò)。處理了一下,原圖是彩色的。
在a通道下查看,圖像"消失"了。
同時,在a通道界面下,紅色越鮮艷,圖像越白。綠色越鮮艷,圖像越黑。b通道以此類推。
這個特性很有意思,它可以有助于我們對圖像的顏色進行觀察和分析,方便我們修色。
而這也是上一章提到的一鍵"秋天變夏天"的秘密,因為簡單的"反相"操作就可以使紅色變綠色,讓金黃色的葉子變成綠色。
另外需要特別注意的是,RGB的純紅色和純綠色,并不完全等同于a通道的紅色和綠色。Lab里面的紅色更接近洋紅,綠色更接近青色。也就是說,Lab里面的紅色和綠色不是特別"正"。Lab里面的黃色和藍色倒是比較"正"的,但它的"純藍色"(a: 0, b: -128)也不完全等同于RGB里的純藍色(R: 0, G:0, B: 255)。
b為0,而a為127和-128的時候的顏色
并且,L為0的時候,也不完全等同于黑色,一些紅色和綠色也可以L為0。
這一點跟HSB略有不同。在HSB色空間里,B為0的時候就一定是黑色了。這是由它們各自不同的坐標算法決定的。
好了,以上,教科書上有的內(nèi)容都講完了。
納尼?!是不是還是沒感覺???沒感覺就對了,有感覺之前,需要有感受。
以下講講樓主的個人感受。
Lab色大部分人很陌生。要想不陌生,就得經(jīng)常用。
怎么用?用來修色,不要用來取色。
實話說,樓主自己從來不用Lab來取色。。。PS取色器里面的Lab色,取色的時候用來參考一下還行,真正用來取色就太不直觀了(有沒有大神直接用Lab取色的,教教我竅門。。。。
那為什么PS要采用這么樣一個不直觀的Lab色空間?
個人意見,Lab用來給照片修色、校色(顏色管理)有它獨特的優(yōu)勢。
1.關(guān)于照片修色:
1)校準色溫(b黃-藍通道);
2)改變季節(jié)(a紅-綠通道);
3)增加a、b通道的對比度,給一些顏色比較平淡的照片增添"活力"(在Lab模式下修改曲線,可以輕松實現(xiàn)讓藍天更藍,綠樹更綠,紅花更紅);
更多細節(jié)推薦《Photoshop Lab 修色圣典》,很厚很厚一本。。。好吧,我也沒看完╮(╯_╰)╭
2.關(guān)于校色,也就是所謂的顏色管理。它的目的主要是控制色差。
這個一定要多說兩句!里面的玄機一兩句話講不清楚。
Lab作為RGB和CMYK之間的中轉(zhuǎn)站,在顏色管理中起著重要的作用。
要想搞懂顏色管理,就一定要理解Lab的中轉(zhuǎn)站工作原理。因為所謂的顏色管理,落實到具體的操作上,其實就是對Lab色和RGB色、CMYK色之間的映射關(guān)系進行管理。
之前我們說了,PS里把RGB色轉(zhuǎn)換為CMYK色的時候,會先把RGB轉(zhuǎn)換為Lab色,再從Lab色轉(zhuǎn)換為CMYK色。反過來,CMYK色轉(zhuǎn)換為RGB色的時候,也會在lab這里過一遍。Lab像一個中間橋梁一樣,連接著兩個不同的顏色空間。
為啥不直接轉(zhuǎn)?為啥要搞得這么麻煩?
——好了,本篇的重頭戲來了!
首先,RGB和CMYK色的色號,其實是一系列對物理系統(tǒng)的操作指令,只對"機器該怎么動"負責(zé),并不對最后的顏色負責(zé)。
該怎么理解這句話?
舉個極端點的例子,CMYK的(100,0,0,0),意思是青色印滿,其他顏色不印,所以應(yīng)該是飽和度最高的青色。但如果印刷機的油墨上錯了,該用C的時候用成了K,那么實際印刷出來的(100,0,0,0)就是黑色而不是青色。而這樣的錯誤,光靠檢查CMYK色的色號是檢查不出來的。
所以,光知道CMYK的色號,并不能確定最后印出來的顏色是什么樣,還取決于印刷機、紙張的狀態(tài)。RGB色同理。
打個比方,RGB、CMYK色僅僅是菜譜。最后炒出來的菜什么味道,其實跟很多其他因素相關(guān)。Lab色,則是給最后端上桌的菜進行評判,按"酸甜苦辣軟糯香酥"等等不同方面用儀器進行嚴格的打分。如果Lab評分一致,菜的味道就一定是一樣的。
有時候我開玩笑,把RGB和CMYK色稱為"虛"的顏色。而Lab色,則是實實在在的顏色,跟實現(xiàn)的設(shè)備無關(guān)。它針對自然界所有存在的顏色進行的編碼,1就是1,2就是2。知道Lab色的色坐標,就一定能確定到底是什么顏色。
"虛"的顏色,必須落到"實"處,才能進行相互轉(zhuǎn)換。也就是先確定印刷機的狀態(tài),把CMYK色在Lab色空間中標注出來。再確定顯示器的狀態(tài),把RGB色在Lab色空間中標注出來,它們才能相互轉(zhuǎn)換。顏色管理里后綴為ICC的文件,就是規(guī)定這個轉(zhuǎn)換關(guān)系的特性文件。
當我要發(fā)海報給印廠印刷的時候,先要根據(jù)我的顯示器的狀態(tài)(色域、Gamma曲線、白點坐標),把我的電腦上的RGB色轉(zhuǎn)換到Lab空間里。再根據(jù)印廠的具體情況,確定Lab色和印廠的CMYK色的對應(yīng)關(guān)系,從而找到適合印刷海報的CMYK色。
如果事先沒有準備好ICC文件,PS就會找一個默認的標準來用,比如RGB色就采用sRGB標準,CMYK色就采用Japan Color 2001 Coated。
用錢來打個比方!
我們兌換人民幣和日元,但是它們自身的購買力是變動的,不同的情況下能買的東西不一樣。于是采用購買力固定的美元作為結(jié)算中介(嗯,這只是一個比喻!比喻?。眩ㄔ谔囟ㄇ闆r下的)人民幣和日元和美元的匯率分別算好,就可以實現(xiàn)人民幣和日元的結(jié)算了。你可以根據(jù)自身設(shè)備的情況來定匯率,如果你不定,那就按官方匯率來算。我講清楚了嗎?
那么為什么需要一個Lab這樣的中間橋梁呢?
之前介紹顯示器色域的時候我說了,嚴格說來,根本沒有色域一模一樣的顯示器。
不是同一個型號的就更別提了。CMYK也同理,換印廠換紙張調(diào)設(shè)備,印出來的顏色都不一樣。
假設(shè)RGB和Lab的對應(yīng)關(guān)系有M種,Lab和CMYK的對應(yīng)關(guān)系有N種。如果RGB和CMYK直接轉(zhuǎn)換,就會產(chǎn)生M*N種組合!計算機表示心好累。。。而如果采用Lab作為中介進行轉(zhuǎn)換,就只需要處理M+N種情況,大大減輕了計算量。
不是很容易理解是吧?吼吼。來舉個栗子。
我手上有手機、pad,還有一臺筆記本,一臺臺式機,一共四個不同的顯示屏。仔細一看,他們的顏色表現(xiàn)都是不一樣的!那么這里M=4。
當我要發(fā)圖給4個不同的印廠印刷的時候(比如是在報紙上做廣告,不同的報紙用的印廠一般都不一樣),N=4。
如果RGB和CMYK直接轉(zhuǎn)換,理論上需要用到4*4=16個特性文件。但如果中途用Lab轉(zhuǎn)換一次,就只需要4+4=8個特性文件了。
M和N的數(shù)量越大,節(jié)約的工作量就越大。
進一步。
當我出廣告圖給報社,報社跟我交接工作的人很有可能是廣告部的,都不知道印廠的門朝哪邊開啊!而印廠跟報社交接工作的人,有可能是銷售部的,你問他"你家印廠的顏色特性怎么樣啊",他大概會蒙圈。。。所以整個信息傳遞的鏈條有可能是相當長的,如果直接RGB轉(zhuǎn)CMYK,需要收集信息的時間和精力成本其實比一般預(yù)想的要高。
如果中間加一層Lab中轉(zhuǎn),工作就輕松多了。因為我并不需要知道印廠的工作狀態(tài),只需要干好我自己的事,把RGB到Lab的特性文件準備好就可以了。從Lab到CMYK這一步工作可以由印廠自己管控,理論上哪怕中途換印廠換設(shè)備也無所謂。當然,國內(nèi)目前顏色管理的實際情況是。。。你懂的。。。還是去廠里蹲點靠譜?。▽嶋H上,哪怕是不存在色差問題的黑白稿,也最好能蹲點。。。印過同人本的各位大大肯定知道我想吐槽什么。。。)
此其一。
其次,Lab可以標注的顏色,比RGB和CMYK多很多很多很多!
這個"顏色多",包含兩個方面,一是色域大,二是精細度高。
關(guān)于色域大。
RGB和CMYK色空間有重疊的部分,也有不重疊的部分。它們相互轉(zhuǎn)換用的中轉(zhuǎn)站,必須比這兩個空間都大,才能把它們都裝下對不對?
實際上,Lab色空間基于CIE1931XYZ,包括了所有物理上能實現(xiàn)的所有顏色。我們可以把RGB和CMYK的顏色在Lab色空間中標注出來,兩者的差異看起來就更直觀了:
罕見的3D動圖,不知道能不能正常瀏覽。。。
紅色部分是sRGB,小一點的是SWOP(U.S.Web Coated,美式膠印標準),藍色的點點點是需要校正的顏色。
從圖上可以看到,光討論2維方向的色差是不準確的。2維投影位置一致,不代表明度也一致。
圖片來源:顏色管理軟件CHROMiX官方網(wǎng)站。
關(guān)于精細度高。
Lab色是以實數(shù)為坐標的,可以簡單的理解為坐標可以精確到無限小數(shù)。所以精細度特別高。Lab取色器里取整數(shù)的做法,是一種簡化。一般來說,Lab色的計算會保留到小數(shù)點后兩位(大家可以算算這樣下來可以標定多少種顏色)。
有什么好處?
依然以錢來做比喻(樓主你是多愛錢??。?br />RGB是一個以4毛錢為基本單位的貨幣系統(tǒng)(4毛?這么怪?沒錯就是這樣任性╮(╯_╰)╭,因為它是二進制的)。
而CMYK是一個以1塊錢為基本單位的貨幣系統(tǒng)。
那它們之間怎么兌換呢?怎么樣都不湊整對不對?
Lab系統(tǒng)則是一個以1毛錢為基本單位的貨幣系統(tǒng)。
所以,先把RGB的錢換算成Lab的錢數(shù),然后找一個最接近的CMYK的錢數(shù),就可以把RGB換算成CMYK了。當然,是舍棄了很多誤差的一個近似值,湊合用用也還行。
有學(xué)霸同學(xué)要問了,上面這些CIE XYZ也能做到,那么為什么要舍棄XYZ系統(tǒng)而采用Lab?
這是因為lab 是一個均勻的(相對而言)色空間。Lab誕生的初衷,就是為了解決xyz色差不均勻的問題。
什么叫色差不均勻?
還是以錢來打比方(對,我就是喜歡錢,哼?。?/p>
顏色A和顏色B差了2塊錢,A和C相比也差了2塊錢。但是C看起來差異卻更大。
——色差的數(shù)值一樣,但主觀感受上的差異程度不同,就叫色差不均勻。
這會造成什么問題?
當一個RGB色要往CMYK色轉(zhuǎn)換的時候,如果有兩個顏色可選,色差都是2塊錢,選哪個?
進一步,有兩個CMYK顏色可選,一個差了2塊錢,一個差了3塊錢,哪個色差更大?
——不知道!選哪個?更不知道!
這簡直沒法玩兒了有木有?
為了解決這個問題,CIE在CIE XYZ之后,開發(fā)了一系列傻傻分不清的表色體系:CIE 1960 UCS,CIE 1964 L*u*v*,CIE 1976 L*a*b*,CIE 2000。
為什么它們名字都這么像?因為它們多多少少都還有些問題,所以還在不停的打補丁升級中(類似于Windows XP、Windows 8、Windows 10)。。。實際上,直到現(xiàn)在,這個完善工作都還沒有完全做完!完美的顏色系統(tǒng)還不存在!
PS:以上的功能,用其他的CIE均勻色空間也是可以完成的,比如Luv系統(tǒng)。
那么為什么PS舍棄了Luv而用了Lab?我覺得PS應(yīng)該是從修色的角度考慮的。Luv色相分隔不清楚,又看不出補色關(guān)系,所以在修色功能上跟RGB、CMYK相比并沒有什么優(yōu)勢。
最后的最后,再討論一下為什么Lab系統(tǒng)要叫這個名字。
L好理解,a和b有什么意義呢?
我覺得答案是。。。沒有什么意義!就是隨便選的!
總得要起個名字對吧?對,就是辣么任性?。?/p>
等等,說隨便選的其實也不完全。
按照樓主多年來(不充分不成熟不客觀不中立)的觀察,對于這種成對、成套出現(xiàn)參數(shù),科學(xué)家最愛用一串一串的字母來命名。什么abc啊, mn啊, xyz啊,諸如此類。更何況L和a、b連在一起,還湊成了一個有意義的單詞(Lab,實驗室),比較容易記。
其中的b還能跟blue對應(yīng)上,所以a是紅-綠通道,b是黃-藍通道。
但是呢,這里也有一個問題可能大家會比較困惑。那就是——PS取色器界面里面的b實在太多了!
RGB色空間有個B(Blue,注意是大寫),HSB色空間里也有個B(明度Brightness,也是大寫),現(xiàn)在Lab里面又來個b(黃-藍通道,小寫)。
——每一個的含義都不同!那為什么要用一樣一樣的字母啊摔!
這個問題是這樣的,這些色空間一開始被定義的時候,并沒有想過有一天竟然會被PS拉來排排坐。。。
所以,這些參數(shù),就簡單的采用了和自身概念有點關(guān)聯(lián)的、大家都比較熟悉的字母來命名。
要是選了太有個性的名字,會給初學(xué)者帶來很大的煩惱有木有。。。
當年樓主學(xué)高數(shù)的時候,有一個符號長這樣:ζ。。。
扭來扭去的有木有?!寫的時候不知道該怎么寫有木有?!念的時候不知道該怎么念有木有??。ìF(xiàn)在知道了,念:載塔)
而且還長得像條小蟲子有木有?!每次強迫癥的樓主看到都好想一巴掌拍死它!你說樓主的高數(shù)怎么能學(xué)得好啊啊啊啊~~~
你一定不想在PS里看到這種奇葩的選項,對不對?
實際上,更準確的說,Lab色空間應(yīng)該叫L*a*b*才對,還要帶星號呢。。。呢。。。呢。。。真正的Lab色已經(jīng)很少有人用了,現(xiàn)在提到Lab,一般就是指L*a*b*。
同志們,知足吧,這個已經(jīng)是簡化版的了。。。
(帶星跟不帶星的區(qū)別我就不寫了,你們也一定不想看,嗯哼~)
好了,以上,再見!
教程結(jié)束,以上就是色彩管理基礎(chǔ)知識之LAB色彩模式的編碼系統(tǒng),希望能對大家有所幫助!
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