了解数字图像中的色彩空间

颜色模型是使用数值（如 RGB 或 CMYK）表示颜色的理论框架，而颜色空间是具有定义参数的颜色模型的具体实现。例如，RGB是一种颜色模型，而sRGB和Adobe RGB是基于RGB模型的特定颜色空间，各自具有不同的色域和特性。将颜色模型视为通用系统（例如使用纬度/经度描述位置），将颜色空间视为该系统的特定映射（例如具有精确坐标的特定区域的详细地图）。

有几个因素导致了这种差异：显示器使用 RGB（加色）颜色，而打印机使用 CMYK（减色）颜色；显示器通常比打印输出具有更宽的色域；屏幕发光，而印刷品则反射光；如果没有适当的色彩管理，这些不同的色彩空间之间就无法进行转换。此外，纸张类型会显着影响打印中颜色的显示方式，无涂层纸通常产生的颜色饱和度低于光面纸。校准显示器并针对特定的打印机和纸张组合使用 ICC 配置文件可以显着减少这些差异，但由于发光显示器和光反射打印件之间的基本物理差异，一些差异将始终存在。

这取决于您的工作流程和输出需求。 sRGB 最适合用于网络或在屏幕上进行一般查看的图像。 Adobe RGB 非常适合打印工作，提供更广泛的色域，更好地匹配打印功能。 ProPhoto RGB 非常适合专业工作流程，其中最大限度地保留颜色信息至关重要，特别是在 16 位模式下处理 RAW 文件时。许多摄影师使用混合方法：在 ProPhoto RGB 或 Adob​​e RGB 中进行编辑，然后转换为 sRGB 以进行网络共享。如果您在相机内以 JPEG 格式进行拍摄，如果您的相机支持 Adob​​e RGB，那么 Adob​​e RGB 通常是比 sRGB 更好的选择，因为它可以保留更多颜色信息以供以后编辑。但是，如果您拍摄 RAW（建议获得最佳质量），则相机的色彩空间设置仅影响 JPEG 预览，而不影响实际的 RAW 数据。

在颜色空间之间进行转换时，必须使用称为色域映射的过程重新映射落在目标空间色域之外的颜色。这是由渲染意图控制的：感知渲染通过压缩整个色域来保留颜色之间的视觉关系；相对色度保持两个色域内的颜色，并将色域外的颜色剪裁为最接近的可再现颜色；绝对比色法类似，但也针对纸白色进行调整；饱和度优先考虑保持鲜艳的色彩而不是准确性。渲染意图的选择取决于内容和您的优先级。对于照片来说，感知通常会产生最自然的结果。对于具有特定品牌颜色的图形，相对色度通常可以更好地保留尽可能准确的颜色。现代色彩管理系统可以在转换之前向您显示哪些颜色超出色域，从而使您能够对关键颜色进行调整。

显示器校准是任何色彩管理系统的基础。如果没有校准的显示器，您将根据不准确的颜色信息做出编辑决策。校准通过设置白点（通常为 D65/6500K）、伽马（通常为 2.2）和亮度（通常为 80-120 cd/m²）将显示器调整到已知的标准状态，并创建色彩管理应用程序用于准确显示颜色的 ICC 配置文件。对于专业工作来说，硬件校准设备是必不可少的，并且应每月进行一次重新校准。与未校准的显示器相比，即使是消费级色度计也可以显着提高色彩准确性。除了校准之外，您的工作环境也很重要 – 中性灰色墙壁、受控照明以及避免屏幕上的直射光都有助于更准确的色彩感知。对于关键的色彩工作，请考虑购买具有宽色域覆盖范围、硬件校准功能和遮挡环境光的遮光罩的专业级显示器。

sRGB 仍然是网页内容的标准，因为它可确保在不同设备和浏览器上提供最一致的体验。尽管现代浏览器越来越多地支持色彩管理和更宽的色域，但许多设备和浏览器仍然不支持。对于前瞻性项目，您可以通过使用 sRGB 作为基准来实现渐进增强，同时为支持它们的设备提供广色域资源（使用 CSS 颜色模块级别 4 功能或标记图像）。 CSS 颜色模块级别 4 通过 color(display-p3 1 0.5 0) 等函数引入了对 display-p3、prophoto-rgb 和其他颜色空间的支持，使 Web 设计人员能够在不牺牲兼容性的情况下瞄准更宽色域的显示。为了最大程度地兼容旧版浏览器，请维护所有资源的 sRGB 版本，并使用功能检测仅向兼容设备提供广色域内容。始终在多个设备和浏览器上测试您的设计，以确保所有用户都能接受外观。

色彩空间显着影响图像压缩和文件大小。从 RGB 转换为 YCbCr（在 JPEG 压缩中）可实现色度二次采样，通过以低于亮度信息的分辨率存储颜色信息来减小文件大小，从而利用人眼对亮度细节的更高敏感性。像 ProPhoto RGB 这样的广色域空间需要更高的位深度（16 位与 8 位）以避免条带，从而导致文件更大。当以不使用色度二次采样的 PNG 等格式保存时，颜色空间本身不会显着影响文件大小，但较高的位深度会显着影响文件大小。在相同质量设置下，以 Adob​​e RGB 或 ProPhoto RGB 格式保存的 JPEG 文件本质上不会比 sRGB 版本使用更多的存储空间，但它们必须包含嵌入的颜色配置文件才能正确显示，从而稍微增加文件大小。为了最大程度地提高交付格式的压缩效率，通过适当的子采样转换为 8 位 sRGB 或 YCbCr 通常可以提供文件大小和可见质量的最佳平衡。

位深度和色彩空间是影响图像质量的相互关联的概念。位深度是指用于表示每个颜色通道的位数，决定可以表示多少个不同的颜色值。虽然颜色空间定义了颜色范围（色域），但位深度决定了该范围的划分程度。 ProPhoto RGB 等更宽色域的色彩空间通常需要更高的位深度以避免条带和色调分离。这是因为相同数量的不同值必须延伸到更大的颜色范围，从而在相邻颜色之间创建更大的“台阶”。例如，8 位编码为每个通道提供 256 个级别，这通常对于 sRGB 来说足够了，但对于 ProPhoto RGB 来说却不够。这就是为什么专业工作流程在广色域空间中工作时通常使用每通道 16 位（65,536 个级别）。同样，HDR 内容需要更高的位深度（10 位或 12 位）才能平滑地表示其扩展的亮度范围。颜色空间和位深度的组合共同决定了图像中可以表示的不同颜色的总数。