前言

既然是数字图像处理，那么最离不开的除了采样，就是量化了吧！量化就是给采样点赋值，但，怎么赋值，赋什么值是值得思考的问题。一般而言，我们赋值的内容都是色彩的值，而决定色彩的值又需要考虑赋值的规则和逻辑。说了这么一堆，其实就是为了引出决定量化值的东西——色彩模型。

一、什么是色彩模型？

什么是色彩模型？色彩模型简单来说就是描述和复现图像色彩的东西。

好像解释的有点简单，但是简单明了即真理！（不得不说，我真的好爱可以把概念解释地简单明了的老师！！！）

二、面向设备的色彩模型

1、RGB——面向输出显示设备的色彩模型

RGB是基于仿生学原理的色彩模型。什么仿生学呢？还记得三棱镜把阳光折射出七彩的那个实验吧？对的，就是利用了自然光的原理，即发光体的原理，还记得光的三原色是什么吗？以及它们的波长是多少呢？

光的三原色：红绿蓝。波长：红色:700nm，绿色:546.1nm，蓝色:435.8nm
RGB这个名字里指的就是光的三原色：Red红色，Gleen绿色，Blue蓝色。
其他的颜色，就由光的三原色叠加而成，发光体越多，色彩越亮。
值得记忆的叠加色彩：（我还贴心地标了字体颜色一一对应）

        红色+绿色=黄色

        红色+蓝色=紫色

        绿色+蓝色=青色

RGB模型在哪里会应用到呢？例如你现在在看的显示屏就是典型的RGB模型啦~还有摄影爱好者常用的数码相机，或者手机相机，以及P图软件（什么三通道啊）其实都是应用的RGB模型。包括以后的笔记会讲到各种的图像操作，都是基于RGB色彩模型的。

题外话：数码相机是通过三色滤片来读取光的强弱（一个像素点只读取一个色彩的光的强度值），从而进一步合成的，但是对于物体边缘的色彩，数码相机往往展现出来的是不真实的，因为是完全靠算法“猜”出来的。例如有一次拿手机拍夕阳，结果阳台墙面边缘处是暗红色的，很细但是看得出来🤣。

下面浅浅拓展一下由RGB引申出来的彩色电视模型吧~（过一眼就行，咱们的重点还是RGB）

YIQ——北美电视系统
- Y亮度分量，I橙色青色过渡色，Q绿色紫色过渡色
YUV——欧洲电视系统（国内也采用）
- Y亮度分量，U和V代表色度分量
YCbCr——DVD等消费类视频产品
- Y亮度分量，Cb和Cr是将U和V做少量调整而得到的

上面的模型和RGB都有公式可以互换，但是有点复杂，这里就不贴出来啦~

2、CMYK——面向输出印刷设备的色彩模型

会不会被“输出显示”和“输出印刷”两个词整迷糊啦？其实大可忽略“输出”一词，只看“显示”和“印刷”是不是就很明了呀？输出主要是指的设备功能吧。

CMYK，典型的印刷色彩模型！它是基于反光体的原理，即折射光线的物体的原理而成的。

反光体的基础色是：青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）和黑（Black）

（不要问我为什么不是CMYB，我也不知道🤔）

其他色彩是由以上基础色相减而成，反光体越多色彩越暗（这里和RGB相反哦~）。

三、面向色彩感知的色彩模型

1、什么是视觉感知？

对于人们来说，描述一个颜色的RGB分别是多少是困难的，也不符合人们观察颜色的方法逻辑。相信大家描述一种颜色一般是深红色、浅红色之类的，主要从色调（光的颜色），色饱和度（与白光的比例，饱和度越高颜色越鲜艳）和亮度（即明暗程度）来描述看到的颜色

这就是视觉感知，从生物的视觉感知出发去描述色彩。

亮度
明暗程度，它由光的强度（能量）决定
色调
光的颜色，它由光的波长决定
饱和度（比例值）
颜色的纯度（鲜艳程度），它由主波长的纯光谱色与白光的比例决定

越接近光谱色、白光比例越小，则饱和度越高，色彩越鲜艳醒目；距离光谱色越远、白光比例越大，饱和度越低，色彩越平淡晦暗，越不鲜艳

白光的色饱和度为0

2、HSI

HSI来自于色调（Hue），色饱和度（Saturation），亮度（Intensity）

HSL和RGB可以完全互换

其中亮度 I 和RGB的三个色彩分量（R,G,B）的关系公式如下：

$I=\frac{R+B+G}{3}$

色饱和度S和RGB的关系如下：

$S=1-I*min(R,G,B)$

其中min(R,G,B)的意思是取R,G,B中最小的数值。

而色调H是一个0~360的角度值，这主要是为了符合色彩工程学的应用习惯，就一直保持下来了，我找了比较贴合的图片贴出来：

但HSI独立于设备，即上面说的印刷、显示等设备做不到用HSI表示，只存在于软件中（适合拿来P图）。

3、LAB

这里L表示亮度，A表示从红色到绿色的所有过渡色彩，B表示从黄色到蓝色的所有过渡色彩。

LAB涵盖了可见光的所有色彩，色域是所有模型中最大的，但它同样独立于设备，只存在软件和数学中，最适合拿来做细腻的颜色调整。

各模型色域范围如下图（其中HSI和RGB色域范围完全相同）

总结

色彩模型就是描述和复现图像色彩的东西
RGB是基于仿生学原理的色彩模型
光的三原色：红绿蓝
CMYK——青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）和黑（Black）
HSI：色调（Hue），色饱和度（Saturation），亮度（Intensity）
LAB：L表示亮度，A表示从红色到绿色的所有过渡色彩，B表示从黄色到蓝色的所有过渡色彩