計算機圖形學概念/輸出空間/顏色
顏色是我們日常生活中最自然的元素之一,但很難描述。我們識別並命名某些廣泛的顏色類別,比如“藍色”和“黃色”,但很難將顏色的概念形式化,這樣你就可以觀察到一件特定顏色的襯衫,然後把它描述給你的朋友,讓他們對顏色有完全相同的理解。
然而,要使計算機圖形學工作,我們必須能夠提出這樣的描述。事實上,我們必須更進一步,為顏色建立一種編碼,以便我們能夠以數字形式用數字表示它們。幸運的是,光本身就適合這種編碼。目前,對顏色的完整處理,包括它所代表的光的特性、眼睛感知它的方式以及它不同表示的範圍並不重要(有關更詳細的資訊,請參閱下面的有用連結)。
就我們的目的而言,足以注意到,我們大多數需要處理的顏色可以表示為紅、綠、藍強度的組合。也就是說,我們將用三個值來表示一種顏色:給定顏色中紅光的強度、給定顏色中藍光的強度以及給定顏色中綠光的強度。我們將每個組成顏色稱為通道,並將這種顏色表示系統稱為RGB顏色空間(或簡稱為RGB)。
如果我們為每種顏色分配一個位元組,那麼我們可以為每個組成顏色表示 256 個不同的強度級別。在這個方案中,當給定值達到最大值(255)時,這是我們可以表示的最亮、最強的顏色,而當它達到最小值(0)時,這是我們可以擁有的最低顏色,它有助於形成最終顏色。
不是組成顏色的顏色可以透過組成顏色的正確組合來表示。例如,我們可以透過將紅色和藍色分量設定為高水平,同時保持綠色分量較低或等於零來表示紫色。
在計算機圖形學中,要理解的一件非常重要的事情是,當所有三個顏色分量都等於同一個值時,產生的顏色是灰色。具體來說,當所有三個分量都處於最大級別(255,255,255)時,我們感知到的組合顏色是白色,而當所有三個分量都處於最小級別(0,0,0)時,我們感知到的組合顏色是黑色。
還值得注意的是,我們選擇每個顏色通道一個位元組是相當隨意的。其他表示系統使用每個顏色通道更少或更多的可能值。每個顏色通道有三個顏色通道,每個通道有 256 個可能值,這將產生大約 1670 萬種顏色,但實際上我們感知到的顏色要多得多。例如,如果我們必須表示從黑色到亮紅色的平滑過渡(例如,由於陰影),我們會發現,如果我們真的關心影像質量,只有 256 種離散顏色,兩種顏色之間的顏色會有明顯的“條帶”。因此,電影製作中的計算機圖形學專業人員通常允許每個三個顏色通道有數萬個可能的值。在頻譜的另一端,為了讓老式計算機更有效地執行,程式設計師有時只允許紅色、綠色和藍色分量有 32 個可能的值。即使只有幾千種顏色可供選擇,也能產生令人驚訝的逼真的影像。