颜色的前世今生21·Lab编码系统

Lab，是所有拾色器里最让人发晕的。

看起来好高大上啊，不知道该怎么下嘴啊有木有？！

 

很！正！常！

Lab是一种完全不直观的颜色空间！并且，Lab还很年轻，1976年才诞生，进入大众视野的时间就更加短暂。

前一篇我们已经介绍了，Lab是建立在人眼对颜色的二次编码原理上的，即：

1.       第一阶段：人眼里的RGB视觉细胞识别RGB信号；

2.       第二阶段：神经网络对RGB信号重新编码，形成黑-白，红-绿，黄-蓝三个新通道的信号，供大脑进行颜色识别；

3.       其中，黑-白通道被命名为L通道，取值范围：0~255；

4.       红-绿通道命名为a通道，取值范围-127~128；

5.       黄-蓝通道命名为b通道，取值范围-127~128；

 

直观一点看，Lab颜色空间是一个球形，见下图。

为了方便描述，把它视为一个地球仪。那么南极点就是最暗的黑色，北极点就是最亮的白色。亮度L沿着南极到北极的轴心线，从暗到亮变化。

沿着赤道把地球仪切开，切出来的圆就是色域最大、饱和度最高的颜色。

a轴和b轴分别是红-绿色和黄-蓝色。

A为正值的时候，是红色。B为正值的时候为黄色。

这样，一个圆形就被分为四个象限。第一象限是红色和黄色的过渡，第二象限是黄色和绿色的过渡。以此类推。

如果用极坐标的角度来看的话，色调就随着极角H的变化而变化，饱和度就随着极径C的变大而变大（这就是在Lab的基础上演变来的LCH色空间）。

 

当a和b为0的时候，就是理论上的中性灰。所谓中性灰，就意味着这个灰色既不偏黄，也不偏蓝，既不偏红，也不偏绿。

从图上可以看到，a、b通道的绝对值越大，颜色的饱和度就越大。越靠近中点，颜色饱和度越小，越接近灰色。并且，真正的中性灰其实范围是很小的，大量的灰色都是所谓的暖灰、冷灰等非中性灰（带一点颜色的灰色）。

 

在PS里，Lab色空间还有一些有趣的特点。

比如，在PS里用Lab的通道来观察图像，一幅图像如果是黑白的，那么a，b通道的数值就全是0。在通道界面里面，就完全是一片干干净净的灰色，没有内容。只有L通道是有图像的。

图片来自网络。处理了一下，原图是彩色的。

在a通道下查看，图像“消失”了。

 

同时，在a通道界面下，红色越鲜艳，图像越白。绿色越鲜艳，图像越黑。b通道以此类推。

这个特性很有意思，它可以有助于我们对图像的颜色进行观察和分析，方便我们修色。

而这也是上一章提到的一键“秋天变夏天”的秘密，因为简单的“反相”操作就可以使红色变绿色，让金黄色的叶子变成绿色。

 

另外需要特别注意的是，RGB的纯红色和纯绿色，并不完全等同于a通道的红色和绿色。Lab里面的红色更接近洋红，绿色更接近青色。也就是说，Lab里面的红色和绿色不是特别“正”。Lab里面的黄色和蓝色倒是比较“正”的，但它的“纯蓝色”（a: 0, b: -128）也不完全等同于RGB里的纯蓝色（R: 0, G:0, B: 255）。

b为0，而a为127和-128的时候的颜色

 

并且，L为0的时候，也不完全等同于黑色，一些红色和绿色也可以L为0。

这一点跟HSB略有不同。在HSB色空间里，B为0的时候就一定是黑色了。这是由它们各自不同的坐标算法决定的。

 

好了，以上，教科书上有的内容都讲完了。

纳尼？！是不是还是没感觉啊？没感觉就对了，有感觉之前，需要有感受。

以下讲讲楼主的个人感受。

 

Lab色大部分人很陌生。要想不陌生，就得经常用。

怎么用？用来修色，不要用来取色。

实话说，楼主自己从来不用Lab来取色。。。PS取色器里面的Lab色，取色的时候用来参考一下还行，真正用来取色就太不直观了（有没有大神直接用Lab取色的，教教我窍门。。。。

 

那为什么PS要采用这么样一个不直观的Lab色空间？

个人意见，Lab用来给照片修色、校色（颜色管理）有它独特的优势。

 

1.关于照片修色：

 1)校准色温（b黄-蓝通道）；

 2)改变季节（a红-绿通道）；

 3)增加a、b通道的对比度，给一些颜色比较平淡的照片增添“活力”（在Lab模式下修改曲线，可以轻松实现让蓝天更蓝，绿树更绿，红花更红）；

更多细节推荐《Photoshop Lab 修色圣典》，很厚很厚一本。。。好吧，我也没看完╮(╯_╰)╭

 

2.关于校色，也就是所谓的颜色管理。它的目的主要是控制色差。

这个一定要多说两句！里面的玄机一两句话讲不清楚。

 

Lab作为RGB和CMYK之间的中转站，在颜色管理中起着重要的作用。

要想搞懂颜色管理，就一定要理解Lab的中转站工作原理。因为所谓的颜色管理，落实到具体的操作上，其实就是对Lab色和RGB色、CMYK色之间的映射关系进行管理。

之前我们说了，PS里把RGB色转换为CMYK色的时候，会先把RGB转换为Lab色，再从Lab色转换为CMYK色。反过来，CMYK色转换为RGB色的时候，也会在lab这里过一遍。Lab像一个中间桥梁一样，连接着两个不同的颜色空间。

为啥不直接转？为啥要搞得这么麻烦？

——好了，本篇的重头戏来了！

 

首先，RGB和CMYK色的色号，其实是一系列对物理系统的操作指令，只对“机器该怎么动”负责，并不对最后的颜色负责。

该怎么理解这句话？

举个极端点的例子，CMYK的（100,0,0,0），意思是青色印满，其他颜色不印，所以应该是饱和度最高的青色。但如果印刷机的油墨上错了，该用C的时候用成了K，那么实际印刷出来的（100,0,0,0）就是黑色而不是青色。而这样的错误，光靠检查CMYK色的色号是检查不出来的。

所以，光知道CMYK的色号，并不能确定最后印出来的颜色是什么样，还取决于印刷机、纸张的状态。RGB色同理。

 

打个比方，RGB、CMYK色仅仅是菜谱。最后炒出来的菜什么味道，其实跟很多其他因素相关。Lab色，则是给最后端上桌的菜进行评判，按“酸甜苦辣软糯香酥”等等不同方面用仪器进行严格的打分。如果Lab评分一致，菜的味道就一定是一样的。

 

有时候我开玩笑，把RGB和CMYK色称为“虚”的颜色。而Lab色，则是实实在在的颜色，跟实现的设备无关。它针对自然界所有存在的颜色进行的编码，1就是1，2就是2。知道Lab色的色坐标，就一定能确定到底是什么颜色。

 “虚”的颜色，必须落到“实”处，才能进行相互转换。也就是先确定印刷机的状态，把CMYK色在Lab色空间中标注出来。再确定显示器的状态，把RGB色在Lab色空间中标注出来，它们才能相互转换。颜色管理里后缀为ICC的文件，就是规定这个转换关系的特性文件。

当我要发海报给印厂印刷的时候，先要根据我的显示器的状态（色域、Gamma曲线、白点坐标），把我的电脑上的RGB色转换到Lab空间里。再根据印厂的具体情况，确定Lab色和印厂的CMYK色的对应关系，从而找到适合印刷海报的CMYK色。

如果事先没有准备好ICC文件，PS就会找一个默认的标准来用，比如RGB色就采用sRGB标准，CMYK色就采用Japan Color 2001 Coated。

 

用钱来打个比方！

我们兑换人民币和日元，但是它们自身的购买力是变动的，不同的情况下能买的东西不一样。于是采用购买力固定的美元作为结算中介（嗯，这只是一个比喻！比喻！），把（在特定情况下的）人民币和日元和美元的汇率分别算好，就可以实现人民币和日元的结算了。你可以根据自身设备的情况来定汇率，如果你不定，那就按官方汇率来算。我讲清楚了吗？

 

那么为什么需要一个Lab这样的中间桥梁呢？

之前介绍显示器色域的时候我说了，严格说来，根本没有色域一模一样的显示器。

不是同一个型号的就更别提了。CMYK也同理，换印厂换纸张调设备，印出来的颜色都不一样。

假设RGB和Lab的对应关系有M种，Lab和CMYK的对应关系有N种。如果RGB和CMYK直接转换，就会产生M*N种组合！计算机表示心好累。。。而如果采用Lab作为中介进行转换，就只需要处理M+N种情况，大大减轻了计算量。

 

不是很容易理解是吧？吼吼。来举个栗子。

我手上有手机、pad，还有一台笔记本，一台台式机，一共四个不同的显示屏。仔细一看，他们的颜色表现都是不一样的！那么这里M=4。

当我要发图给4个不同的印厂印刷的时候（比如是在报纸上做广告，不同的报纸用的印厂一般都不一样），N=4。

如果RGB和CMYK直接转换，理论上需要用到4*4=16个特性文件。但如果中途用Lab转换一次，就只需要4+4=8个特性文件了。

M和N的数量越大，节约的工作量就越大。

 

进一步。

当我出广告图给报社，报社跟我交接工作的人很有可能是广告部的，都不知道印厂的门朝哪边开啊！而印厂跟报社交接工作的人，有可能是销售部的，你问他“你家印厂的颜色特性怎么样啊”，他大概会蒙圈。。。所以整个信息传递的链条有可能是相当长的，如果直接RGB转CMYK，需要收集信息的时间和精力成本其实比一般预想的要高。

如果中间加一层Lab中转，工作就轻松多了。因为我并不需要知道印厂的工作状态，只需要干好我自己的事，把RGB到Lab的特性文件准备好就可以了。从Lab到CMYK这一步工作可以由印厂自己管控，理论上哪怕中途换印厂换设备也无所谓。当然，国内目前颜色管理的实际情况是。。。你懂的。。。还是去厂里蹲点靠谱！（实际上，哪怕是不存在色差问题的黑白稿，也最好能蹲点。。。印过同人本的各位大大肯定知道我想吐槽什么。。。）

此其一。

 

其次，Lab可以标注的颜色，比RGB和CMYK多很多很多很多！

这个“颜色多”，包含两个方面，一是色域大，二是精细度高。

关于色域大。

RGB和CMYK色空间有重叠的部分，也有不重叠的部分。它们相互转换用的中转站，必须比这两个空间都大，才能把它们都装下对不对？

实际上，Lab色空间基于CIE1931XYZ，包括了所有物理上能实现的所有颜色。我们可以把RGB和CMYK的颜色在Lab色空间中标注出来，两者的差异看起来就更直观了：

罕见的3D动图，不知道能不能正常浏览。。。

红色部分是sRGB，小一点的是SWOP（U.S.Web Coated，美式胶印标准），蓝色的点点点是需要校正的颜色。

从图上可以看到，光讨论2维方向的色差是不准确的。2维投影位置一致，不代表明度也一致。

图片来源：颜色管理软件CHROMiX官方网站。

 

关于精细度高。

Lab色是以实数为坐标的，可以简单的理解为坐标可以精确到无限小数。所以精细度特别高。Lab取色器里取整数的做法，是一种简化。一般来说，Lab色的计算会保留到小数点后两位（大家可以算算这样下来可以标定多少种颜色）。

有什么好处？

依然以钱来做比喻（楼主你是多爱钱？！）：
RGB是一个以4毛钱为基本单位的货币系统（4毛？这么怪？没错就是这样任性╮(╯_╰)╭，因为它是二进制的）。

而CMYK是一个以1块钱为基本单位的货币系统。

那它们之间怎么兑换呢？怎么样都不凑整对不对？
Lab系统则是一个以1毛钱为基本单位的货币系统。
所以，先把RGB的钱换算成Lab的钱数，然后找一个最接近的CMYK的钱数，就可以把RGB换算成CMYK了。当然，是舍弃了很多误差的一个近似值，凑合用用也还行。

 

有学霸同学要问了，上面这些CIE XYZ也能做到，那么为什么要舍弃XYZ系统而采用Lab？

这是因为lab 是一个均匀的（相对而言）色空间。Lab诞生的初衷，就是为了解决xyz色差不均匀的问题。

 

什么叫色差不均匀？

还是以钱来打比方（对，我就是喜欢钱，哼！）：

颜色A和颜色B差了2块钱，A和C相比也差了2块钱。但是C看起来差异却更大。

——色差的数值一样，但主观感受上的差异程度不同，就叫色差不均匀。

 

这会造成什么问题？

当一个RGB色要往CMYK色转换的时候，如果有两个颜色可选，色差都是2块钱，选哪个？

进一步，有两个CMYK颜色可选，一个差了2块钱，一个差了3块钱，哪个色差更大？

——不知道！选哪个？更不知道！

 

这简直没法玩儿了有木有？

为了解决这个问题，CIE在CIE XYZ之后，开发了一系列傻傻分不清的表色体系：CIE 1960 UCS，CIE 1964 L*u*v*，CIE 1976 L*a*b*，CIE 2000。

为什么它们名字都这么像？因为它们多多少少都还有些问题，所以还在不停的打补丁升级中（类似于Windows XP、Windows 8、Windows 10）。。。实际上，直到现在，这个完善工作都还没有完全做完！完美的颜色系统还不存在！

PS：以上的功能，用其他的CIE均匀色空间也是可以完成的，比如Luv系统。

那么为什么PS舍弃了Luv而用了Lab？我觉得PS应该是从修色的角度考虑的。Luv色相分隔不清楚，又看不出补色关系，所以在修色功能上跟RGB、CMYK相比并没有什么优势。

 

最后的最后，再讨论一下为什么Lab系统要叫这个名字。

L好理解，a和b有什么意义呢？

我觉得答案是。。。没有什么意义！就是随便选的！

总得要起个名字对吧？对，就是辣么任性！！

 

等等，说随便选的其实也不完全。

按照楼主多年来（不充分不成熟不客观不中立）的观察，对于这种成对、成套出现参数，科学家最爱用一串一串的字母来命名。什么abc啊, mn啊, xyz啊，诸如此类。更何况L和a、b连在一起，还凑成了一个有意义的单词（Lab，实验室），比较容易记。

其中的b还能跟blue对应上，所以a是红-绿通道，b是黄-蓝通道。

 

但是呢，这里也有一个问题可能大家会比较困惑。那就是——PS取色器界面里面的b实在太多了！

RGB色空间有个B（Blue，注意是大写），HSB色空间里也有个B（明度Brightness，也是大写），现在Lab里面又来个b（黄-蓝通道，小写）。

——每一个的含义都不同！那为什么要用一样一样的字母啊摔！

 

这个问题是这样的，这些色空间一开始被定义的时候，并没有想过有一天竟然会被PS拉来排排坐。。。

所以，这些参数，就简单的采用了和自身概念有点关联的、大家都比较熟悉的字母来命名。

要是选了太有个性的名字，会给初学者带来很大的烦恼有木有。。。

 

当年楼主学高数的时候，有一个符号长这样：ζ。。。

扭来扭去的有木有？！写的时候不知道该怎么写有木有？！念的时候不知道该怎么念有木有？！（现在知道了，念：载塔）

而且还长得像条小虫子有木有？！每次强迫症的楼主看到都好想一巴掌拍死它！你说楼主的高数怎么能学得好啊啊啊啊~~~

你一定不想在PS里看到这种奇葩的选项，对不对？

 

实际上，更准确的说，Lab色空间应该叫L*a*b*才对，还要带星号呢。。。呢。。。呢。。。真正的Lab色已经很少有人用了，现在提到Lab，一般就是指L*a*b*。

同志们，知足吧，这个已经是简化版的了。。。

（带星跟不带星的区别我就不写了，你们也一定不想看，嗯哼~）

 

好了，以上，再见！

标签：PS,今生,颜色,21,Lab,CMYK,RGB,通道
来源： https://blog.csdn.net/xiaoyafang123/article/details/117291934