顏色與空間

有位網友問我：色彩調整需要一定的色彩知識，但在講解ps的有關書籍中都不講解色彩知識（只有簡單的概念介紹），在網上也很難找到這方面的資料，因此不少人只有一個色彩方面的基本概念，真要運用起來，總是感到無從下手，比方說：1、色相、飽合度、亮度與R、G、B值存在什麼關系？換句話說就是R、G 、B值是如何決定色相飽合度與亮度的？2、色輪上的紅、黃、綠、青、藍、品各自的60度范圍是的R、G 、B有什麼特征？如果是在30、60、90、120度等一些特殊的角度是R、G、B的關系又是怎樣？3、如果可能的話，請版主多講一些色彩方面的知識。　
　
　　【一】造成這種現象教材有一定責任，但也不能全怪教材。通常教材在講到 RGB 顏色的階段，匠術的內容還比較淺顯，而 RGB 顏色空間在這時除了講三基色以外，還沒有什麼很具體的內容適合繼續深入，再要講下去就是基色通道，但講解通道還不是時候。於是教材就采取了“偷奸耍滑”的辦法，趁著讀者對於顏色空間還沒有完整的概念，帶著你不知不覺中偷偷轉向，把 RGB 空間“類比”到 HSB 顏色空間，轉來講述顏色的色相、飽和度和亮度屬性。

　　從教學意義上可以說這個偷換概念的做法是成功的，有效的，在學習的初期用糊弄的辦法避開難點，但也讓你不知道受到了糊弄，以為一切順理成章而且嚴謹周密（其實我們的小學課本、中學課本也都是這麼編的）。這是“教學技巧”，無可厚非。但是如果教材能夠在完成自己這一階段後，把真相如實的告訴你，說清楚什麼地方避重就輕的采取了愚民政策，並且指出存在問題那就更好了。如果能再對這些問題回過頭來加以重新認識和講述，那真是比好還好，功德圓滿了。可惜好事難以成雙，或許這種教學方法成了套路，傳統教學培養的後代作者本身在這些地方也比較薄弱，所以就習慣性的回避這些難點。此外越難的東西感興趣的讀者越少，也是原因之一。

　　不過當我們學過了基礎理論之後，就有了條件把以前被糊弄的地方搞清楚。當初是不得已，但現在有了適當的基礎，如果願意是不難做到的。那就言歸正傳從顏色空間說起。
　
　
　　【二】顏色通常用三個相對獨立的屬性來描述，三個獨立變量綜合作用，自然就構成一個空間坐標，這就是顏色空間。而顏色可以由不同的角度，用三個一組的不同屬性加以描述，就產生了不同的顏色空間。但被描述的顏色對象本身是客觀的，不同顏色空間只是從不同的角度去衡量同一個對象。

　　顏色空間按照基本結構可以分兩大類，基色顏色空間和色、亮分離顏色空間。前者的典型是 RGB，還包括 CMY、CMYK、CIE XYZ 等。後者包括 YCC/YUV、Lab、以及一批“色相類顏色空間”。CIE XYZ 是定義一切顏色空間的基准，很奇妙的是，它即屬於基色顏色空間，也屬於色、亮分離顏色空間，是貫穿兩者的樞紐。我們主要要討論的是色、亮分離顏色空間中的子類型“色相類顏色空間”，它是把顏色分成一個表亮屬性，和兩個表色屬性，其中有一個表色屬性是色相。而色相以外的兩個屬性可以選用不同的變量來定義，而色相的概念不變，因此就構成一族共同使用色相屬性，另加表亮屬性和表色屬性各一個組成的顏色空間。它們是顏色空間中的一個家族。暫且統稱為 HSB 顏色空間（但後面要詳細劃分）。

　　因為不同顏色空間描述的相同的客觀對象，所以它們之間必然存在數量的相互轉換關系，但是需要十分明確，RGB 和 HSV 空間，雖然在教材中狐狸糊塗的把他們糾纏在一起，但它們實質上是概念完全不同的顏色空間，它們的共同點是比較常用，也比較容易直觀理解，但這是表面的聯系。

　　只有以 R、G、B 為變量的直角坐標空間才稱為 RGB 顏色空間，在 RGB 空間中，三個獨立屬性變量性質對等，相互加減運算有意義，任何涉及色相、飽和度等等為基本顏色屬性的，還有跟“色輪”一類概念直接關聯的、用角度表示顏色的等等，都是 HSB 顏色空間，絕沒有混淆的余地。在 HSB 顏色空間中，三個顏色屬性性質不同，你不可能把色相和飽和度加在一起，就好比時間不能與面積相加，恐龍不能與螞蟻雜交。

　　我們還記得傳統教材是通過色輪上幾個基色和二級色與色輪角度位置的對應關系在兩個顏色空間之間偷換概念的，但存在對應關系與兩者相等是完全不同的概念。有常識的人都知道，人民幣和美圓有兌換關系，但人民幣是中國人民銀行發祥的，美刀是美國聯邦儲備銀行發行的，各屬各自的金融體系。能兌換並不等於人民幣就是美刀。RGB 與 HSB 顏色空間與此同理。

　　zhangwei5009 朋友提的是個好問題，說明已經清楚的意識到 RGB 與 HSB 顏色空間實質上的區別，也明確了兩者之間必然存在客觀的轉換規律，並思考和探詢兩者之間的定量轉換關系。提出這樣問題的學習者不太多（我記得 zhangwei5009 很早就在短消息裡提過類似問題），傳統 PhotoShop 教材中除了千篇一律的重復六個基色、補色點以外，很少有教材在這個問題上有明確說法。

　　【三】顏色空間中沒一個坐標點對應一種顏色，顏色空間要求顏色與空間坐標一一對應，即不能某一個點對應多種顏色，也不應該一種顏色對應多個坐標點。不過在 PhotoShop 這樣一個實用工具中，在特殊情況下存在多個坐標點對應實質上相同顏色的現象，這是因為某些顏色空間的形狀十分離奇古怪，為使用方便性考慮，做了一些權宜讓步，把奇異的顏色空間形狀虛擬為規矩的形狀。這是一種程序設計技巧，因為這裡主要偏重顏色理論討論，這種應用技巧擱置不談（但我們點明有此一說，而不是假裝它不存在）。

　　關於顏色空間的宏觀概念暫且打住，還是具體來看主要討論的“色相類顏色空間”。前面已經概述過，色相類顏色空間由色相屬性、另一個表色屬性（通常稱為“飽和度”即顏色純度）和一個表亮屬性構成，基本上它的三個屬性是通過 RGB 空間的屬性，即三個基色色階值來定義的。色相的定義總是恆定，而另兩個屬性則有多種定義方式。

　　也就是說，把顏色這樣一個綜合概念拆分成色相和非色相兩部分獨立屬性，這是固定的步驟，再把非色相屬性拆分成另外兩個獨立屬性，——有各種各樣的拆分方式，因此構成一個家族，每種方式都是這個家族中的一個成員。那麼具體到 PhotoShop 中的 HSB 顏色模式，使用是色相和哪兩種屬性呢，如果問題能這麼問，那就謝天謝地了。PhotoShop 中對於飽和度屬性與表亮屬性的使用，與“色相類顏色空間”家族的龐雜關系同樣混亂不堪，涉及 PhotoShop 中表示飽和度的有三種（或者說“兩種半”）不同的“飽和度”屬性，而表亮屬性則有至少有六種，其中一部分相互結合並與色相屬性組合，——據我目前所知——構成了至少三種實質上不同的“HSB 模式”也就是“HSB 顏色空間”。

　　具體說，取色器和“信息”調板上的“HSB”屬於理論上“色相類顏色空間”中稱為“HSB/HSV”的顏色空間；
　　“色相／飽和度”命令中的，是另外一種通常稱為“HSL/HLS”的顏色空間，它的飽和度與“亮”屬性的定義與上面差別頗大；“色相”、“飽和度”等圖層混合模式中涉及的，又是另一種“色相類顏色空間”，這種組合沒有通用名字，可能是 Adobe 系列軟件自行定義和專用的顏色空間。

　　因為“HSB”這個名稱已經給了第一種專用，為區別期間，以後統稱“色相類顏色空間”我們改用“HS*”來表示。理論上的 HS* 顏色空間還有更多種變化，比較大的差別產生在表亮屬性的定義，這不僅是 PhotoShop 中令人頭疼的概念，也是整個顏色理論中亂如一團麻的概念。不僅六種以上的“亮”概念沒有固定的術語將它們嚴格區分，而且它們表示發亮的數值也相互出入很大，例如兩種顏色在某種“亮度”意義下認為亮度相等，而換一種“亮度”概念來看，他們的亮度可能相差九倍。