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顏色知識(shí)，RGB顯色系統(tǒng)詳解（中）(4)

來(lái)源：站酷作者：endlessring 學(xué)習(xí)：3156人次

顏色知識(shí)，RGB顯色系統(tǒng)詳解（上）

繼續(xù)上次遺留的問(wèn)題：24位色從人眼的顏色識(shí)別極限來(lái)說(shuō)，已經(jīng)夠用了。那么32位色是用來(lái)來(lái)干什么的呢？

要講明白這個(gè)問(wèn)題，首先要理解“通道”這個(gè)概念。

5. 前方高能預(yù)警——PS里的RGB通道到底該如何理解？

通道，一直是PS學(xué)習(xí)過(guò)程中的傳統(tǒng)疑難雜癥。其實(shí)樓主也不敢說(shuō)完全理解了通道，現(xiàn)在拋出自己的理解，跟大家一起探討。

我們先來(lái)看一下，一幅分辨率為7×7的圖像，在PS里面（RGB模式下）是如何被存儲(chǔ)的。

看明白了嗎？在計(jì)算機(jī)里面，一幅圖像是以數(shù)據(jù)表的形式保存下來(lái)的！

來(lái)，跟樓主一起默念，一幅畫(huà)有三個(gè)表。。。

第一個(gè)表存儲(chǔ)所有像素的紅色信息（R通道），第二個(gè)表存儲(chǔ)綠色的信息（G通道），最后一個(gè)表存儲(chǔ)藍(lán)色的信息（B通道）。

所以，通道，就是數(shù)據(jù)表！

這個(gè)表的橫軸和縱軸，以像素為單位，其單元格和畫(huà)布上的每一個(gè)像素一一對(duì)應(yīng)。

R通道，表里的每一個(gè)單元格，存儲(chǔ)了所對(duì)應(yīng)的像素里的R的信號(hào)的大小。

G通道和B通道同理。

這個(gè)信號(hào)大小并不像Excel一樣，顯示成數(shù)據(jù)，而是更加直觀的顯示成了灰階圖像：

——0代表無(wú)，黑色；

——255代表信號(hào)滿格，白色；

——0～255之間，灰色。

因此也可以說(shuō)，通道就是一副灰階圖像。

舉個(gè)例子，一幅白底紫紅色的A的花體字。我們來(lái)看一下它在PS里通道界面下的圖像：

單色通道（比如R通道）圖像的意義是，黑色代表沒(méi)有（0），白色代表信號(hào)滿格（255），灰色的數(shù)據(jù)則介于兩者之間。

而從計(jì)算機(jī)來(lái)看，這個(gè)圖像就是一個(gè)0到255之間的數(shù)據(jù)的陣列。

這個(gè)陣列的每一個(gè)數(shù)據(jù)的大小，代表了一幅圖像的每一個(gè)像素的某一個(gè)特性的大小。

一幅圖像可以有很多種特性，比如顏色特性，比如灰階特性。所以，這個(gè)特征值可以是RGB，也可以是CMYK，也可以是灰階，也可以只有ON/OFF兩種狀態(tài)代表是否被選中（選區(qū)），還可以是進(jìn)行圖像處理的權(quán)重值（Alpha通道）。

因此，一幅圖像的數(shù)據(jù)，可以按照RGB來(lái)提取特征值拆分?jǐn)?shù)據(jù)，也可以按照其他方式來(lái)拆分。如果切換成CMYK模式，那么一幅畫(huà)就存儲(chǔ)為CMYK四個(gè)表。打開(kāi)C通道，同樣可以看到：由每個(gè)像素的C信號(hào)的大小，按像素順序排列組成的數(shù)據(jù)陣列。

這就意味著，計(jì)算機(jī)可以非常方便的根據(jù)圖像的某一個(gè)特征（比如RGB，比如明度），提取每一個(gè)像素的、該特征的信號(hào)強(qiáng)度，然后生成一個(gè)和該圖像的像素排列一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表。

改變這個(gè)數(shù)據(jù)表里的數(shù)據(jù)，就可以隨心所欲的改變圖像上某一個(gè)像素的某一個(gè)特征！這簡(jiǎn)直太強(qiáng)大了有木有？！PS里神乎其技的修圖功能，就建立在這個(gè)基礎(chǔ)上。

舉個(gè)例子。

現(xiàn)在我想把這個(gè)花體的A字改成純度最高的紅色。原色是紫紅色（R 204，G 0，B 204），除了R還有B分量，怪不得不是很紅。那么需要把B的分量去掉？簡(jiǎn)單，把B通道里面的數(shù)據(jù)都變成0不就行了？

。。。這是什么鬼？為什么背景變成了黃色？——噢，原來(lái)背景是白色的（R 255，G 255，B 255），背景處的B分量還需要保留嘛！把B通道的數(shù)據(jù)全部都變成0，背景部分就變成了（R 255，G 255，B 0），于是整片都變成了黃色。。。

所以，參照G通道，需要做的應(yīng)該是把B通道的白色保留，灰色的變成黑色。那么可以用曲線工具來(lái)調(diào)整�？纯催@是不是簡(jiǎn)單粗暴有效？

當(dāng)然，修圖是門大學(xué)問(wèn)，需要不斷的學(xué)習(xí)和總結(jié)。但從起點(diǎn)上，搞明白了通道的概念，才不會(huì)每次都胡亂碰運(yùn)氣，將大大幫助你邁向高手之路。

6. 32位色

回到我們的問(wèn)題，既然24位色對(duì)顯示顏色的精度已經(jīng)夠用，我們?yōu)槭裁催€需要32位色？

24位色，是RGB的信號(hào)變化精細(xì)度為2^8=256級(jí)，也就是RGB通道分別有8位數(shù)據(jù)深度。32位色，新增加的8位數(shù)據(jù)，如果分給RGB三個(gè)通道，是不是沒(méi)法平分？

這也從側(cè)面說(shuō)明，新增加的這個(gè)8位的數(shù)據(jù)，其實(shí)并不是分給RGB通道的，而是分配給了一個(gè)新的通道——Alpha通道。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，Alpha通道保存的不是顏色信息，而是透明度信息。

（一般而言，了解到這一步就夠了，可以直接前往下一小節(jié)。。。對(duì)Alpha通道來(lái)龍去脈感興趣的同學(xué)請(qǐng)繼續(xù)往下看。。。）

之前樓主也提到，Alpha通道是由匠白光大叔等人發(fā)明的。并且他們還因此被授予了1996年的奧斯卡獎(jiǎng)（依然是科學(xué)與技術(shù)獎(jiǎng)）。

從左至右，匠白光大叔，Tom Duff （不認(rèn)識(shí)），Ed Catmull（皮克斯動(dòng)畫(huà)另一位創(chuàng)始人），Tom Porter（1998年和大叔一起再次獲獎(jiǎng)）。

看來(lái)這個(gè)Alpha通道還是很拉風(fēng)的。那它到底是干嘛用、怎么用的呢？

一句話，Alpha通道，天生為特效而生！

要知道，任何一項(xiàng)新技術(shù)，往往都是為了解決舊技術(shù)的某一個(gè)難題而誕生的。如果能很好的解決這個(gè)難題，那么就能得到迅速的推廣。

當(dāng)時(shí)Ed大神正在開(kāi)發(fā)一種計(jì)算機(jī)算法，具體的說(shuō)，是數(shù)字圖像合成相關(guān)的算法，通常用在電影特效上。比如這樣的：要讓喬丹跑進(jìn)動(dòng)畫(huà)片里，和兔巴哥待在一起。。。

這涉及到兩幅圖像的合成，前景圖A（喬丹）+背景圖B（兔巴哥）。按照電影業(yè)的傳統(tǒng)方法，兩幅圖的合成，需要直接修改圖A和圖B，從而生成新的圖像C。

Ed的算法（sub-pixel hidden surface algorithm），是用隱藏圖A某些像素的辦法，實(shí)現(xiàn)圖像的合成。為了給這個(gè)算法寫(xiě)論文，Ed用統(tǒng)一的前景圖A和各種不同的背景圖B合成來(lái)做實(shí)驗(yàn)，匠白光大叔呢，因?yàn)閷?duì)Ed操作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)很熟悉，就在旁邊給他幫忙。

按照傳統(tǒng)的做法，每換一次圖B，計(jì)算機(jī)就需要對(duì)圖A和圖B做合成渲染，并且這個(gè)計(jì)算是一整幀的計(jì)算。也就是說(shuō)，如果是一個(gè)320×420像素的圖，合成計(jì)算一次要完成的是整個(gè)320×420的數(shù)據(jù)范圍。想一想四十年前的計(jì)算機(jī)，那個(gè)內(nèi)存條件，那個(gè)CPU速度。。。所以這個(gè)合成辦法是很慢很慢的。。。

Ed大神作為一個(gè)頂尖高手，很快意識(shí)到：這么干也太傻了！

——圖A是不變的，那么圖A哪些部分是透明的，哪些部分不是，也就是固定的。

所以完全可以把每個(gè)像素的透明度值（α，希臘字母，念A(yù)lpha），和這個(gè)像素的RGB信息并排放在一起，形成一個(gè)新的文件。

這樣，合成渲染的計(jì)算，就可以以像素為單位來(lái)完成。計(jì)算機(jī)每讀出一個(gè)圖A的像素，就可以和圖B的對(duì)應(yīng)像素，按照αA + (1-α) B的合成公式，生成新的圖C的對(duì)應(yīng)像素值。

這樣，新算法將使得合成渲染速度大大加快，基本可以和讀取像素的速度同步。

計(jì)算機(jī)專業(yè)出身的匠白光大叔聽(tīng)了Ed的想法，立刻認(rèn)識(shí)到，這個(gè)和RGB信息并列的透明度信息，其實(shí)就是一個(gè)新的通道。這樣，新算法只需要把原來(lái)的24位色，拓展為32位色，就可以在軟件上非常容易的實(shí)現(xiàn)。于是大叔立馬響應(yīng)了Ed的號(hào)召，花了一晚上就寫(xiě)出了新程序！新算法實(shí)現(xiàn)了！新概念也誕生了！

——這個(gè)增加的新通道，以αA + (1-α) B公式中的系數(shù)α命名，這就是Alpha通道的來(lái)歷。RGB+Alpha，也被稱為RGBA，這四個(gè)通道每一個(gè)都分配8位數(shù)據(jù)深度，就被稱為32位色。

用過(guò)Win7的同志們想必已經(jīng)注意到，Win7新界面添加了很多半透明+陰影的渲染效果。

如果沒(méi)有32位色的幫助，這么復(fù)雜的渲染哪怕在今天的硬件條件下，速度也會(huì)慢到你完全無(wú)法忍受。

不管是電腦上的windows/Mac OS系統(tǒng)，還是手機(jī)上的iOS /Android系統(tǒng)，現(xiàn)在的UI界面都越來(lái)越華麗麗了。因此，方便計(jì)算機(jī)做渲染效果處理的Alpha通道已經(jīng)成為各個(gè)系統(tǒng)必備（32位色是windows系統(tǒng)采用的標(biāo)準(zhǔn)，其他系統(tǒng)不明）。

大家也不妨這么理解，32位色，只有前面3個(gè)通道（RGB），才是圖像的“實(shí)物”。Alpha通道保存的數(shù)據(jù)，則完全是方便計(jì)算機(jī)做數(shù)據(jù)運(yùn)算用的。

也因此，改變Alpha通道里的數(shù)據(jù)，對(duì)圖像本身并沒(méi)有損害。所以對(duì)Alpha通道的編輯，可以比直接編輯圖像本身隨心所欲得多。利用這一點(diǎn)，可以很方便的實(shí)現(xiàn)很多魔術(shù)般的PS效果。

7. PS中的Alpha通道

在相機(jī)的膠片時(shí)代，有的攝影師偏愛(ài)用濾鏡。它可以實(shí)現(xiàn)一些特殊的效果，比如通過(guò)加中灰漸變?yōu)V鏡，讓藍(lán)天顏色更加濃郁。

但是在數(shù)碼時(shí)代，用PS修圖可以輕易實(shí)現(xiàn)這樣的效果（再不需要額外花錢買濾鏡啦～～～）

上面的例子可以視為漸變灰色的前景圖A和背景圖B的合成（圖A的白色代表透明）。

如果利用Alpha通道的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)，則圖A原圖是全灰的圖像，Alpha通道是一個(gè)透明度從上到下、從1到0漸變的數(shù)據(jù)表（示意圖已大大簡(jiǎn)化，不然眼睛都要花了）。計(jì)算機(jī)再根據(jù)每一個(gè)像素的值，用αA + (1-α)B計(jì)算出新的合成圖像。