颜色空间colorspace

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1、颜色空间colorspace颜色空间是颜色集合的数学表示。三种最常用的颜色模型是：RGB（用于计算机图形学中）；YIQ、YUV或YCbCr（用于视频系统中）；CMYK（用于彩色打印）。为了更好的理解颜色模型，先介绍几个基本的颜色概念。亮度(lightnessorintensityorluminance)：亮度是光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉，它与被观察物体的发光强度有关。主要表现光的强和弱。色调(hue)：色调是当人眼看一种或多种波长的光时所产生的色彩感觉，它反映颜色的种类，是决定颜色的基本特征。饱和度(saturation)：饱和度是指颜色

2、的纯度即掺入白光的程度，表示颜色深浅的程度。例如：红色+白色=粉红色饱和度下降，同时色调发生变化需要说明的是，由于上面所提到的三种最常用的颜色模型与亮度、色度、饱和度这些直接概念没有直接的关系。所以又提出了其他的颜色空间模型，比如HSI和HSV，来简化编程和操作。RGB颜色空间由于彩色显示器采用红、绿和蓝来生成目标颜色，所以RGB颜色空间是计算机图形学最通常的选择，这样可以简化系统的构架与设计。可以用三维的笛卡尔坐标系统来表示RGB颜色空间，如图3-1。而表3-1包含的RGB值具有100%的幅度、100%的饱和度，是8个标准的视频测试信号。但是，

3、当处理图像时，使用RGB颜色空间并不是很有效。例如，为了修改给定像素的亮度，必须同时从帧缓冲区中读出RGB三个分量，然后重新计算给定亮度对应的RGB值，执行相应的修改后再写回帧缓冲区。如果我们能够访问到直接以亮度格式存储的图像，那这个处理过程会简单很多。RGB颜色空间的另一个缺点是，要在RGB颜色立方体中生成任何一种颜色，三个RGB分量都需要占用相同的带宽。这就使得每个RGB颜色分量的帧缓冲需要同样的像素深度和现实分辨率。RGB颜色空间存在许多种不同类型的实现，下面只介绍其中三种，即sRGB、AdobeRGB和scRGB，为了方便说明，先引入CI

4、E1931色度图。上面这幅图像，有一个“舌形”色域空间，是人眼能够辨别的色彩空间，它的边缘围绕一道从波长从380到700（毫微米）的光谱，中间就是用红、绿、蓝三种颜色按不同比例调配出来的颜色。这幅图的巧妙之外在于它通过“归一化”，用两维平面来表示三个数据。X轴是红色的比例，Y轴是绿色的比例，而Z轴是蓝色的比例，虽然Z轴没有画出来，但它的比例数据可以很方便地计算出来。比方红是0.2，绿是0.3，那么蓝就是0.5。因为它们三者加起来必须等于1。10年前，微软和惠普推出一个叫standardRGB的色域标准（sRGB），是一个基于32位PC机的标准。从

5、上面的图片看到，它只是人眼能辨别的色彩空间（舌形色域）的一部分，人眼能辨别的好多色彩它都无法显示。但这个标准还是被广泛接受。我们现在在使用的显示器、扫描仪、打印机、数码相机，许多都使用这个标准。大概过了两年，Adobe推出了AdobeRGB标准，色域要比sRGB的范围更宽广，这几年有好多上述设备采用了这一标准，然而它们都无法覆盖人眼可见的色域范围。2003年，微软又推出了scRGB色域标准，它大大拓展了色域范围，不仅全部复盖人眼可见的色域范围，还把空间扩展了很多。其16位的精度也大大超过8位的sRGB，从下面的图片中我们可以看到它们的区别。YUV

6、颜色空间YUV是PAL制式和SECAM制式采用的颜色空间，其中Y代表亮度，UV代表色度。“亮度”是通过RGB输入信号来建立的，方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起。“色度”则定义了颜色的两个方面，色调(hue)与饱和度(saturation)，分别用Cr和Cb来表示。其中，Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异。而Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之同的差异。gamma校准的RGB与YUV颜色空间的转换的公式如下:Y=0.299R+0.587G+0.114BU=-0.147R-0.289G+0.436B=

7、0.492(B-Y)V=0.615R-0.515G-0.100B=0.877(R-Y)R=Y+1.140VG=Y-0.395U-0.581VB=Y+2.032U通常所说的YCbCr颜色空间实际上就是YUV颜色空间的缩放和偏移版本，YCbCr进行了图像子采样。YIQ颜色空间YIQ是NTSC制式采用的颜色空间。在YIQ系统中，Y分量代表图像的亮度信息，I、Q两个分量则携带颜色信息，I分量代表从橙色到青色的颜色变化，而Q分量则代表从紫色到黄绿色的颜色变化。gamma校准的RGB与YIQ颜色空间的转换的公式如下:Y=0.299R+0.587G+0.114

8、BI=0.596R-0.275G-0.321B=0.736(R-Y)-0.268(B-Y)Q=0.212R-0.523G+0.311B=