RGB显色系统详解（中）

as595626169

       
颜色知识，RGB显色系统详解（上）


        继续上次遗留的问题：24位色从人眼的颜色识别极限来说，已经够用了。那么32位色是用来来干什么的呢？

        要讲明白这个问题，首先要理解“通道”这个概念。

        5. 前方高能预警——PS里的RGB通道到底该如何理解？

        通道，一直是PS学习过程中的传统疑难杂症。其实楼主也不敢说完全理解了通道，现在抛出自己的理解，跟大家一起探讨。

        我们先来看一下，一幅分辨率为7×7的图像，在PS里面（RGB模式下）是如何被存储的。

       



        看明白了吗？在计算机里面，一幅图像是以数据表的形式保存下来的！

        来，跟楼主一起默念，一幅画有三个表。。。

        第一个表存储所有像素的红色信息（R通道），第二个表存储绿色的信息（G通道），最后一个表存储蓝色的信息（B通道）。

        所以，通道，就是数据表！

        ?

        这个表的横轴和纵轴，以像素为单位，其单元格和画布上的每一个像素一一对应。

        R通道，表里的每一个单元格，存储了所对应的像素里的R的信号的大小。

        G通道和B通道同理。

        ?

        这个信号大小并不像Excel一样，显示成数据，而是更加直观的显示成了灰阶图像：

        ——0代表无，黑色；

        ——255代表信号满格，白色；

        ——0～255之间，灰色。

        因此也可以说，通道就是一副灰阶图像。

        ?

        举个例子，一幅白底紫红色的A的花体字。我们来看一下它在PS里通道界面下的图像：

       



        单色通道（比如R通道）图像的意义是，黑色代表没有（0），白色代表信号满格（255），灰色的数据则介于两者之间。

        ?

        而从计算机来看，这个图像就是一个0到255之间的数据的阵列。

        这个阵列的每一个数据的大小，代表了一幅图像的每一个像素的某一个特性的大小。

        一幅图像可以有很多种特性，比如颜色特性，比如灰阶特性。所以，这个特征值可以是RGB，也可以是CMYK，也可以是灰阶，也可以只有ON/OFF两种状态代表是否被选中（选区），还可以是进行图像处理的权重值（Alpha通道）。

        因此，一幅图像的数据，可以按照RGB来提取特征值拆分数据，也可以按照其他方式来拆分。如果切换成CMYK模式，那么一幅画就存储为CMYK四个表。打开C通道，同样可以看到：由每个像素的C信号的大小，按像素顺序排列组成的数据阵列。

       



        这就意味着，计算机可以非常方便的根据图像的某一个特征（比如RGB，比如明度），提取每一个像素的、该特征的信号强度，然后生成一个和该图像的像素排列一一对应的数据表。

        改变这个数据表里的数据，就可以随心所欲的改变图像上某一个像素的某一个特征！这简直太强大了有木有？！PS里神乎其技的修图功能，就建立在这个基础上。

        ?

        举个例子。

        现在我想把这个花体的A字改成纯度最高的红色。原色是紫红色（R 204，G 0，B 204），除了R还有B分量，怪不得不是很红。那么需要把B的分量去掉？简单，把B通道里面的数据都变成0不就行了？

       



        。。。这是什么鬼？为什么背景变成了黄色？——噢，原来背景是白色的（R 255，G 255，B 255），背景处的B分量还需要保留嘛！把B通道的数据全部都变成0，背景部分就变成了（R 255，G 255，B 0），于是整片都变成了黄色。。。

        ?

        所以，参照G通道，需要做的应该是把B通道的白色保留，灰色的变成黑色。那么可以用曲线工具来调整。看看这是不是简单粗暴有效？

       



        当然，修图是门大学问，需要不断的学习和总结。但从起点上，搞明白了通道的概念，才不会每次都胡乱碰运气，将大大帮助你迈向高手之路。

        ?

        6. 32位色

        ?

        回到我们的问题，既然24位色对显示颜色的精度已经够用，我们为什么还需要32位色？

        ?

        24位色，是RGB的信号变化精细度为2^8=256级，也就是RGB通道分别有8位数据深度。32位色，新增加的8位数据，如果分给RGB三个通道，是不是没法平分？

        这也从侧面说明，新增加的这个8位的数据，其实并不是分给RGB通道的，而是分配给了一个新的通道——Alpha通道。

        ?

        简单的说，Alpha通道保存的不是颜色信息，而是透明度信息。

        （一般而言，了解到这一步就够了，可以直接前往下一小节。。。对Alpha通道来龙去脉感兴趣的同学请继续往下看。。。）

        ?

        之前楼主也提到，Alpha通道是由匠白光大叔等人发明的。并且他们还因此被授予了1996年的奥斯卡奖（依然是科学与技术奖）。

       



        从左至右，匠白光大叔，Tom Duff （不认识），Ed Catmull（皮克斯动画另一位创始人），Tom Porter（1998年和大叔一起再次获奖）。

        ?

        看来这个Alpha通道还是很拉风的。那它到底是干嘛用、怎么用的呢？

        一句话，Alpha通道，天生为特效而生！

        ?

        要知道，任何一项新技术，往往都是为了解决旧技术的某一个难题而诞生的。如果能很好的解决这个难题，那么就能得到迅速的推广。

        当时Ed大神正在开发一种计算机算法，具体的说，是数字图像合成相关的算法，通常用在电影特效上。比如这样的：要让乔丹跑进动画片里，和兔巴哥待在一起。。。

       



        这涉及到两幅图像的合成，前景图A（乔丹）+背景图B（兔巴哥）。按照电影业的传统方法，两幅图的合成，需要直接修改图A和图B，从而生成新的图像C。

        ?

        Ed的算法（sub-pixel hidden surface algorithm），是用隐藏图A某些像素的办法，实现图像的合成。为了给这个算法写论文，Ed用统一的前景图A和各种不同的背景图B合成来做实验，匠白光大叔呢，因为对Ed操作的计算机系统很熟悉，就在旁边给他帮忙。

        ?

        按照传统的做法，每换一次图B，计算机就需要对图A和图B做合成渲染，并且这个计算是一整帧的计算。也就是说，如果是一个320×420像素的图，合成计算一次要完成的是整个320×420的数据范围。想一想四十年前的计算机，那个内存条件，那个CPU速度。。。所以这个合成办法是很慢很慢的。。。

        ?

        Ed大神作为一个顶尖高手，很快意识到：这么干也太傻了！

        ?

        ——图A是不变的，那么图A哪些部分是透明的，哪些部分不是，也就是固定的。

        所以完全可以把每个像素的透明度值（α，希腊字母，念Alpha），和这个像素的RGB信息并排放在一起，形成一个新的文件。

        这样，合成渲染的计算，就可以以像素为单位来完成。计算机每读出一个图A的像素，就可以和图B的对应像素，按照αA + (1-α) B的合成公式，生成新的图C的对应像素值。

        这样，新算法将使得合成渲染速度大大加快，基本可以和读取像素的速度同步。

        ?

        计算机专业出身的匠白光大叔听了Ed的想法，立刻认识到，这个和RGB信息并列的透明度信息，其实就是一个新的通道。这样，新算法只需要把原来的24位色，拓展为32位色，就可以在软件上非常容易的实现。于是大叔立马响应了Ed的号召，花了一晚上就写出了新程序！新算法实现了！新概念也诞生了！

        ——这个增加的新通道，以αA + (1-α) B公式中的系数α命名，这就是Alpha通道的来历。RGB+Alpha，也被称为RGBA，这四个通道每一个都分配8位数据深度，就被称为32位色。

       





        用过Win7的同志们想必已经注意到，Win7新界面添加了很多半透明+阴影的渲染效果。

        如果没有32位色的帮助，这么复杂的渲染哪怕在今天的硬件条件下，速度也会慢到你完全无法忍受。

        不管是电脑上的windows/Mac OS系统，还是手机上的iOS /Android系统，现在的UI界面都越来越华丽丽了。因此，方便计算机做渲染效果处理的Alpha通道已经成为各个系统必备（32位色是windows系统采用的标准，其他系统不明）。

        ?

        大家也不妨这么理解，32位色，只有前面3个通道（RGB），才是图像的“实物”。Alpha通道保存的数据，则完全是方便计算机做数据运算用的。

        也因此，改变Alpha通道里的数据，对图像本身并没有损害。所以对Alpha通道的编辑，可以比直接编辑图像本身随心所欲得多。利用这一点，可以很方便的实现很多魔术般的PS效果。

        ?

        7. PS中的Alpha通道

        ?

        在相机的胶片时代，有的摄影师偏爱用滤镜。它可以实现一些特殊的效果，比如通过加中灰渐变滤镜，让蓝天颜色更加浓郁。

       



        但是在数码时代，用PS修图可以轻易实现这样的效果（再不需要额外花钱买滤镜啦～～～）

        ?

        上面的例子可以视为渐变灰色的前景图A和背景图B的合成（图A的白色代表透明）。

       



        如果利用Alpha通道的办法来实现，则图A原图是全灰的图像，Alpha通道是一个透明度从上到下、从1到0渐变的数据表（示意图已大大简化，不然眼睛都要花了）。计算机再根据每一个像素的值，用αA + (1-α)B计算出新的合成图像。

       



        这样的办法是不是太绕远了？对于如此简单的应用，的确如此。

        ?

        但是，如果我们可以在Alpha通道里随意涂抹编辑呢？Alpha通道本身，也可以视为一个灰阶图像，可以应用羽化、高斯模糊，也可以用画笔橡皮擦编辑。反过来，也可以由一幅灰阶图像生成Alpha通道。

        这就相当于在PS里模拟出了可以叠加任意颜色、任意图形的滤镜。于是，PS里的特效，不再局限于单调的渐变，很多过去想都不能想的特效都能相对容易的得以实现。

        ?

        进一步，如果Alpha通道不再是唯一的，而是可以像图层一样无限次增加，并且可以像图层一样相互之间进行数据的相加、相减、合成，那么我们就可以在不同的效果之间反复比较、修改、切换、叠加。

        ?

        当当当当当当，从此以后，限制特效应用的就不再是技术，而是人类的想象力！欢迎来到Alpha通道开拓的自由世界！

        ?

        总结一下，将Alpha通道和RGB通道平列放在同一个文件里，就是32位色（适合前景图固定的UI特效处理）。

        在PS里，又不再局限于单个Alpha通道，多个Alpha通道以单独的文件（不再和RGB通道并列）存储在PS里，便于实现前所未有的复杂特效。

        ?

        呼～这次都是烧脑内容，写得好累～

        字数也大大超标了。。。希望大家都看懂了。。。

        ?

        下面！是高能思考题！32位色和下面的32位/通道设置，是不是有点傻傻分不清？区别在哪里？

       



        休息一下，下次详细破解PS里的8位/通道、16位/通道、32位/通道设置～

        再见～

        ?

教程编号:136414 作者：endlessring 出处：站酷