2.5.2 颜料三原色色彩空间(CMY / CMYK Color Space)

颜料三原色色彩空间,根据其是否包含对黑色(Black)的描述,被分为 印刷三分色模型(CMY Color Space)CMY 色彩空间,和 印刷四分色模型(CMYK Color Space)CMYK 色彩空间。其中,CMY 即指代颜料三原色,K 则为 Black 取尾字母,以和纯蓝色(Blue)作为区分。 颜料三原色色彩空间,是对颜色的减法混合论的直接应用。

图 2.5.2-1 颜料三原色色彩空间(CMY/CMYK Color Space)坐标系

对于 CMY 色彩空间,如果记目标颜色为 CCMYC_{CMY} ,那么 配色函数 为:

CCMY=CCyan+MMagenta+YYellow=Vector[C,M,Y] C_{CMY} = C \cdot Cyan + M \cdot Magenta + Y \cdot Yellow = Vector[C, M, Y]

可以发现 CMY 色彩空间与 RGB 色彩空间,恰好以立方体质心堆成。因此存在转换:

CCMY=1CRGB C_{CMY} = 1 - C_{RGB}

印刷三分色模型最早被应用于人们于绘画中。通过对颜料三原色的调色板混合,可以形成不同的颜色。由于 CMY 色彩空间在人类历史长河中,已被应用于绘画创作许久,因此这个颜色空间较难追溯最初的提出者了。不过真正对颜料三原色进行色彩空间的标准化工作,还是在打印机被发明后。

无论是喷墨打印机、照相打印机,还是激光打印机。打印出的结果都是依靠反射光被人们观察到的。这决定了此类型工程和绘画基本一致。早期打印机采用 CMY 色彩空间,并用红、青、黄三色混合,来实现黑色的显示。但是,这样混合出的黑色在显示上偏红黑。为了应对这种现象,人们在工程上引入了独立的黑色墨盒,以求解决黑色的打印问题。因此,为了描述被独立引入的黑色在颜色还原上的转换,提出了 CMYK 色彩空间。

CMYK 色彩空间,对黑色进行了重设。如果记目标颜色为 CCMYKC_{CMYK} ,那么配色函数为:

CCMYK=CCyan+MMagenta+YYellow+KBlack=Vector[C,M,Y,K] C_{CMYK} = C \cdot Cyan + M \cdot Magenta + Y \cdot Yellow + K \cdot Black = Vector[C, M, Y, K]

由于 CMYK 比 CMY 多一维度K,从 CMY 到 CMYK 的映射就需要进行升维。

K=1K = 1 时, CCMYK=Vector[0, 0, 0, 1]C_{CMYK} = Vector[0,\ 0,\ 0,\ 1] ,那么 K1K \neq 1 时就有:

[CMYK]=[(CK)/(1K)(MK)/(1K)(YK)/(1K)K]    [K=min(C,M,Y),  K1] {\begin{bmatrix} C \\ M \\ Y \\K \end{bmatrix}} = {\begin{bmatrix} (C^{\prime} - K) / (1-K) \\ (M^{\prime} -K ) / (1-K) \\ (Y^{\prime} - K) / (1-K) \\K \end{bmatrix}} \ \ | \ \ [K = min(C^{\prime}, M^{\prime}, Y^{\prime}),\ \ K \neq 1]

而从 CMYK 到 CMY 的映射,就简单了:

[CMY]=[(1K)C+K(1K)M+K(1K)Y+K] {\begin{bmatrix} C^{\prime} \\ M^{\prime} \\ Y^{\prime} \end{bmatrix}} = {\begin{bmatrix} (1-K) \cdot C + K \\ (1-K) \cdot M + K \\ (1-K) \cdot Y + K \end{bmatrix}}

而对于 CYMK 色彩空间和 RGB 色彩空间互转,就有需要以 CMY 色彩空间作为桥梁。先根据转换方向,通过 CMY 色彩空间进行 CRGBCCMYC_{RGB} \rightarrow C_{CMY} 或者 CCMYKCCMY C_{CMYK} \rightarrow C_{CMY} ,再通过 CMY 与 RGB 与 CMYK 的关系,进行间接转换。

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