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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 2-20 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 $$C_{CMY}$$ ,那么 配色函数 为:

$$ C_{CMY} = C \cdot Cyan + M \cdot Magenta + Y \cdot Yellow = Vector[C, M, Y] $$

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:

$$ C_{CMY} = 1 - C_{RGB} $$

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 $$C_{CMYK}$$ ,那么配色函数为:

$$ C_{CMYK} = C \cdot Cyan + M \cdot Magenta + Y \cdot Yellow + K \cdot Black = Vector[C, M, Y, K] $$

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

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

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

而从 CMYK 到 CMY 的映射,就简单了:

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

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 $$C_{RGB} \rightarrow C_{CMY}$$ 或者 $$ C_{CMYK} \rightarrow C_{CMY}$$ ,再通过 CMY 与 RGB 与 CMYK 的关系,进行间接转换。