如何快速的掌握Photoshop各個圖層混合模式的用途?


瀉藥!總結了好久。
其實我在初學ps的時候也有相同的困惑,因為這塊確實是PS的難點。
混合模式雖有固定的計算公式,但是一幅圖中色彩的數據十分龐大,如果靠計算得出現最終效果,是不切實際的,所以平時只能用經驗法來運用混合模式。

正常和溶解很好理解,其中溶解要配合調整圖層不透明度來實現效果。
此外剩下的混合模式歸納為「加深效果」、「減淡效果」、「對比比較」、「色彩效果」
加深效果裡面包含以下:(其實從字面就很容易分辨他的效果)

  1. 變暗 用下層暗色替換上層亮色。
  2. 正片疊底 除了白色之外的區域都會變暗。
  3. 顏色加深 加強深色區域。
  4. 線性加深 和正片疊底相同,但變得更暗更深。
  5. 深色 同變暗,但是能清楚的找出2層替換的區域。

這五種都能產生變暗變深的效果,但究竟是上面圖層變暗加深還是下面圖層變暗加深就不一定了,這得看兩個圖層的色值大小,也就是HSB里H值的大小。
減淡效果裡面包含以下:(特點就是替換深色,所以能輕鬆去掉黑色)

  1. 變亮 與變暗完全相反
  2. 濾色 與正片疊底完全相反(產生提亮效果)
  3. 顏色減淡 與顏色加深完全相反(提亮後對比度效果好)
  4. 線性減淡 與線性加深完全相反,與濾色相似(比濾色對比度效果好)
  5. 淺色 與深色完全相反,和變亮相似,能清楚找出顏色變化區域。

總結一下,認真看的同學會發現上面兩種效果其實是一一對應的,每一種加深就對應一種相同原理的減淡。

對比比較裡面包含以下:(演算法中增加與50%的灰度進行比較)

  1. 疊加 在底層像素上疊加,保留上層對比度。
  2. 柔光 可能變亮也可能變暗,如果混合色比50%灰度亮就變亮,反之亦 然。
  3. 強光 可以添加高光也可以添加暗調(達到正片疊底和濾色 的效果),取決於上層顏色。
  4. 亮光 飽和度更飽和,增強對比(達到顏色加深和顏色減淡的效果)
  5. 線性光 可以提高和減淡亮度來改變顏色深淺,可以是很多區域產生純黑 白。 (相當於線性減淡和線性加深)
  6. 點光 會產生50%的灰度(相當於變亮和變暗的組合)
  7. 實色混合 增加顏色的飽和度,使圖像產生色調分離的效果
  8. 差值 混合色中白色產生反相,黑色接近底層色,原理是從上層減去混合 色。
  9. 排除 與差值相似,但更柔和。
  10. 減去 混合色與上層色相同,顯示為黑色,混合色為白色也顯示黑色,混合 色為黑色,顯示上層原色。
  11. 劃分 如果混合色與基色相同則結果色為白色,如混合色為白色則結果色為 基色不變,如混合色為黑色則結果色為白色。(顏色對比十分強烈)

色彩效果包含以下:

  1. 色相 用混合色替換上層顏色,上層輪廓不變,達到換色的效果。
  2. 飽和度 用上層圖像的飽和度替換下層,下層的色相和明度不變。
  3. 顏色 用上層的色相和飽和度替換下層,下層的明度不變。常用於著色
  4. 明度 用上層的明度替換下層,下層的色相和飽和度不變。

總結,其實翻過來複工去就是上下兩層HSB值的交替。


實在不行,就挨個點點試試看看效果,有一點千萬要記住,要加深效果,就不用去嘗試減淡效果和其他效果里的模式了。


說明:本答案純粹是自己胡編亂造,不敢保證正確性,本人不是什麼設計師,沒有系統學過色彩理論,也不是數字圖像處理相關專業,只是PS初學者,對PS和顏色比較感興趣,所以並不是肚子里有貨直接掏出來,而只是摸一步算一步。但是本人在這個過程中刷新了自己對圖層混合、RGB、HSB、色相飽和度明度的認知觀,自己玩得開心就好~
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註:我準備將這個答案作為我對色彩及PS的探索彙報地,主要是自勉~每次更新寫日期,大家慎點贊,我希望希望更多人行動起來跟咱一起玩啊~內容涉及本人對顏色模式、顏色空間、PS圖層混合模式(包括亮度和色彩兩部分)、PS部分小工具(拾色器、色相飽和度、亮度對比度,後期可能更多)的本質探索和學習。本人也是邊搜集資料邊理解和整理,出現錯誤或者不專業的地方很正常,但是本人對自己的要求是,以通俗易懂的方式去觸摸深層次的東西。

注2:本答案也將是狂轟亂炸式貼圖片- -因為,只有圖片是通俗易懂的~順便附帶我對圖片的簡單理解,可能包含一些基礎的數學運算。

2016.1.21
- - - - - - - - - - - -後續補充- - - - - - - - - - - -

個人還是認為一圖勝千言,為了探知原理還是得有圖像,不過應用的話就另當別論了(應用方面本人也沒有發言權,這麼說來這個答案似乎是答非所問了- -)。本質上圖層混合是個二元函數,底層像素值和上層像素值是2個自變數,混合結果則是因變數。為了更好地控制顯示效果,,matlab很渣的我還是決定一試,得到的三維圖像如下。

PART I 圖層混合模式之亮度篇

實驗0:漸變灰度圖混合的三維圖、平面圖亮度結果

僅以RGB模式為例,且不考慮不透明度的問題。z=f (x,y ), 其中 z 為混合結果, x 為底層像素值, y 為上層像素值。x、y、z的範圍均為[0,255],在x軸和y軸的128像素值位置表明了「底層」、「上層」(128對於某些圖層混合模式來說是特殊位置) 。為了顯示混合結果z,使用不同灰度代表不同的z值,z值從0到255,灰度由黑變為白。每個圖像均截下三維圖及其俯視平面圖。

參考鏈接如下:
http://dunnbypaul.net/blends/(就是因為看這個平面圖不帶感所以才想畫三維的- -)

本人還沒有驗證這些圖的準確性,我儘可能保證了這些圖與該鏈接的圖相近,也希望大家指出錯誤。(由於剛畫出圖,所有分析都只是數學上和圖形直觀上的,沒有用實例進行驗證,本人之後如果發現錯誤也會進一步更新)
- - - - - - - - - - 補充 - - - - - - - - -
後來一想,在PS裡邊看平面圖可能更直觀,可交互,可以直接拉一個水平黑白漸變+一個豎直黑白漸變,這個時候就可以隨意改變圖層混合模式,甚至可以交換圖層上下位置看看結果咋樣(這個回答的後邊也有關於疊加強光柔光的在PS裡邊的小實驗, plus自混合和強光計算結果實驗,精彩在後頭~)。如下:

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如果有知友想進一步分析,觀察全三維具體圖,可以私信。我把這些圖存成了matlab的fig文件,需要安裝matlab才能看。

下面是我的一點想法:

1)關於上下圖層交換是否會改變混合結果:如果圖像關於y=x平面對稱(或平面圖中關於y=x直線對稱),則交換上下圖層混合結果不變。
交換位置混合結果不變的混合模式:變暗、正片疊底、線性加深;變亮、濾色、線性減淡;差值、減去、相加。
交換位置混合結果改變的混合模式:顏色加深;顏色減淡;疊加、柔光、強光、點光、線性光、亮光、實色混合。
2)關於像素值相同時的混合,即y=x,比如把一個圖層複製後再與原圖層混合,其大致結果可觀察平面圖中的y=x直線
3)關於關於不同灰階範圍的混合變化程度或速度,可觀察圖中的等高線,與地理裡邊山的等高線一樣,等高線越密的地方變化越快,等高線越疏的地方變化越慢。每個圖中有接近60條等高線,等高距(即每2個線之間的像素值變化量)為4或5,絕大部分為4.
4)關於」三維曲線工具(曲面工具)「的幻想,在看了很多次這些圖之後,開了下腦洞,我想以後PS會不會出現一個三維的曲線工具,與現有的曲線工具相比,三維曲線工具有兩個輸入(上層像素,下層像素),一個輸出,此時編輯的不再是曲線,而是曲面,想想都覺得很刺激。估計是由於有點複雜,所以現在還只是做成分好類的一些固定的演算法給咱用。不過太複雜的工具似乎也沒啥意義。

底色

即假設沒有上層圖層,此時z=x,圖像相當於一條條平行於y軸的直線。
給出底色圖主要目的是作為對比,分析上層圖像到底如何改變下層的圖像,通常按分為高光、中間調和陰影三個部分分析。

darken:
1、變暗

1) min(底層像素,上層像素),即上下層哪個暗就顯示哪個,以y=x為分界線,左上方為平行於y軸的直線,右下方為平行於x軸的直線;
2) 如果y&>x恆成立,即所有上層像素都比底層像素亮,那麼下層像素不會有任何改變(高光、中間調、陰影)。

2、正片疊底

簡述:z=x*y/255. 相當於非線性變暗(下面的1)和2)可以用偏導數理解,x和y越接近255,梯度越大,改變程度越大)
1)、可以看成x(底層像素) 乘上y(上層像素)佔255的百分比,那麼y越暗,x變暗越多
2)、同理,可以看成y 乘上x佔255的百分比,那麼x越暗,y變暗越多,可以認為是相互變暗。
3)、不論那哪個層有黑色都無法繼續變暗,結果為黑。只有2層均為255結果才是純白。
4)、高光、陰影、中間調一視同仁變暗,並不偏向於調整哪個調,並不會保護哪個調。
5)、從等高線的疏密來看,陰影變暗速度慢,高光變暗速度快,這樣,整體不至於有大片死黑,又能達到快速變暗的效果,恐怕是正片疊底用的最多的原因之一

3、顏色加深

1)左下部分:x+y&<=255,直接拉黑,說明顏色加深主要針對陰影,較暗部分會變黑。
2)不關於y=x對稱,說明交換上下層結果會不一樣。
3)下層高光和白色幾乎不隨上層像素的變化而變化,說明對下方圖層的高光和白色有保護,上層越暗保護範圍越小。


4、線性加深

1)只要x+y值一樣,無論順序,混合結果都一樣,x+y&<255,直接拉黑,與顏色加深最大差別是不存在高光保護
2)除了直接拉黑部分外,剩下的範圍變暗速度基本一致。

lighten:
變亮和變暗相互對應,不重複解釋。

1、變亮

2、濾色

高、中、低全部變亮,原本越亮的地方變亮速度越慢,原本暗的地方則變亮速度快,效果明顯

3、顏色減淡

可以保護下層的陰影部分,保護範圍由上層像素亮暗決定。

4、線性減淡

contrast

對比度模式基本趨勢都是亮的地方越亮,暗的地方越暗,細微差別如下。

1、疊加

1)仔細觀察便會發現,圖像在x=128處一分為二,關於疊加強光柔光見後邊詳細分析。

2、強光

3、柔光

4、亮光

5、線性光

6、點光

7、實色混合

others

這部分確實沒用過,以後有想法再更

1、差值

2、排除

3、減去

4、相加

2016.1.10

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實驗1:疊加強光柔光PS小實驗

總共18張圖(每個模式6張圖),說實話自己看著都亂了,我只能嘗試著為每個模式找找規律解釋每張圖,受中性灰+柔光修圖法影響,最終用如下規律說服自己,如果錯誤歡迎指出。
關鍵詞解釋
1)修飾:如果A修飾B,則A是修飾控制變數,B是被修飾變數
若A&>128,則表示把B提亮;
若A=128,則B不變化;
若A&<128,則表示把B變暗。
2)強勢修飾:A強勢修飾B,則最終結果把B變得比較極端,換句話說,把B修飾過頭,最終結果反而由A來決定;
3)弱勢修飾:A弱勢勢修飾B,A只對B進行微調,最終結果由B來決定;
先上結論:
1、疊加為下層修飾上層,且為強勢修飾
2、強光為上層修飾下層,且為強勢修飾
3、柔光為上層修飾下層,且為弱勢修飾
4、強光=交換上下層後的疊加

說明:總共有四個圖層,底層像素為0-255的從左到右的漸變,其他3個圖層為中部一條矩形的50像素值灰、128灰、200灰(50和200隻是隨意選取的),我們要看的是在這3種模式的混合之下,分別交換其他3個灰度值圖層與漸變層的位置,看看結果如何變化。(抱歉的是不知何時那個漸變的黑色部分參雜了一點紅色,將就著看吧。。(再就是圖中黃色數字標明的像素值都是近似值,且表示的都是混合部分的像素值,像素值用信息面板大致觀察)

疊加

50上漸變層下

修飾關係:疊加為下層修飾上層,上圖中即漸變層修飾50灰度值,漸變層128處的混合結果保持為50不變,漸變層128右邊的結果大於50,漸變層128左邊結果小於50.
強制修飾關係:你看,人家上層原來明明都是50灰,卻被你下層硬生生拉到0-255,憑啥最終結果幾乎都是你下層說了算的- -

128上漸變層下

這個圖比較奇葩,也是強制修飾例證,被修飾的上層128灰完全就變成你下層的漸變了嘛,所以看不出任何圖層混合的痕迹。

200上漸變層下

也是下層把原本的上層200變成了0-255,跟上邊差不多

接下來就好玩啦,看到這裡,你能不能猜到調換上下圖層會發生什麼?

漸變層上50下

其實還是很難猜的- -
還是先看修飾關係:下層修飾上層,要注意這個時候下層是個定值50,永遠小於128,所以它的效果就永遠是變暗,看圖也能驗證這一點。
強制修飾關係:人家上層本是完好的0-255大滿貫,現在被你個下層小50給拖到0-100,變得這麼黑了- - 果然還是在你50的勢力範圍之內啊。

漸變層上128下

這個本來沒啥好說的,人家下層128根本就懶得鳥你上層,所以這次居然被你上層鹹魚翻身了么:)
然而,看起來似乎是上層決定結果了啊,最開始我就是這個地方裹不清楚,以為強制修飾關係解釋不通了,然而我只想說,修飾關係才是王道,是本質上的東西,你個強勢修飾關係只不過是個表象,必須先服從於修飾關係。

漸變層上200下

沒什麼好說的,上層0-255被你個下層200強修到145-255

終於可以換一個模式了~

強光
強光和疊加除了上下關係顛倒,上層強制修飾下層,其餘都一樣,我只貼圖,不解釋,不過大家可以看圖心裡默默解釋一哈,順便檢驗下這個圖對不對~

50上漸變層下

128上漸變層下

200上漸變層下

漸變層上50下

漸變層上128下

漸變層上200下

柔光
柔光就比較有意思啦,其實寫這個小實驗最初的想法就是想搞清楚中性灰+柔光模式修圖法的原理,沒想到一下搞了這麼多。。
前邊說了,柔光跟強光一樣,也是上層修飾上層,只不過是弱勢修飾,也就是說,只是微調下邊的圖層,最終混合樣子跟下邊圖層的差不多,果然是溫柔啊,下邊看她是怎麼柔的~

50上漸變層下

按老規矩來,
修飾關係:上修飾下,上層為50定值,修飾效果永遠是變暗,你以從圖中也可以看到原漸變的128線右移,意味著暗區增加,所以整體效果是變暗
弱勢修飾關係:被修飾的下邊原本是0-255,而上邊主動修飾的是50,由於是弱修,下方的0-255最終還是0-255,只不過暗區增加一些而已,這就是說最終結果由下方決定,即弱修。

128上漸變層下

這就是傳說中的中性灰+柔光嘍,上方的128灰跟沒有一個樣,沒什麼多說的。

200上漸變層下

上方200,效果變亮,下方漸變128線左移,亮區擴大

漸變層上50下

上方0-255,說明修飾效果漸變,0-128變暗。128-255變亮;
上方0處也只是把下方50弱修成10,不像強光強修粗暴地直接把你拉黑,右方255處也只是把你50變112

漸變層上128下

這個圖必須說一下,最開始得到這18張圖的時候,最不理解的就是這張圖,強光疊加模式有一個特點,只要你有個128,不管在上面還是下面,結果都是一個死樣子(0-255的漸變),然後上邊那個上128+下漸變也好理解,畢竟就是中性灰修圖的基礎。然後我**,這個圖怎麼連128都給變了,人生觀都顛覆了!我想原因是最初腦子裡只有修飾這個概念,並沒有強制修飾概念。現在回想一下強光的上層漸變+下層128灰,同樣也是上層修飾下層啊,只不過人家是強修,比較猛,上層255(最刁的變白級別)位置直接把下層最右頭變白,上層0(高端黑)位置直接把你下頭最左邊的128拉黑,奇蹟出現了,你下邊原本都是128,現在左邊變成0,右邊變成255,中間128不變,再經過一個均勻修飾,直接變成個漸變死樣子了啊- -所以就是上邊強了下邊,最終結果就變成了上邊。這個圖裡邊的柔光就溫柔得多啦,高端黑也只是把你的128變成65,高冷白也只把你128拉到180,所以你128就變成了65到180的漸變,基本還算是在你自己的128的控制範圍之內,即最終結果由你下層主導,本來是上修下,最終結果卻是下優先,這就是弱修!

漸變層上200下

0-255把200弱修成157-226,over.

2016.1.14
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繼續更~

實驗2:圖層自混合計算

從修圖的角度來看,平時用的最多的反而不是不同像素值的混合,而是自己跟自己混合,比如把現有圖像某一塊摳出來複製為新圖層再修改混合模式,這個時候就屬於自混合。最開始的地方提到自己跟自己混合可以看三維圖像中的一條曲線,不過這說了等於沒說,一條線根本出不出任何變化,所以更直觀的方法是在PS裡邊直接讓2個水平方向的漸變自己跟自己混合,我們要觀察的便是一個像素值自己跟自己干一架之後變成什麼死樣子了。

另外一個就是計算,很多時候也是自己跟自己計算,比如用強光or疊加加強反差,這個時候有一個計算次數問題,所以這場戲我們要看的是一個像素跟自己干2架變成啥樣,干3架干4架呢?

現階段僅以正片疊底,濾色,強光(自混合中強光跟疊加完全一樣)、柔光四個來做實驗,其他模式以後再更。

說明:

如圖所示的漸變,為了後期看戲方便,只設置5個觀察點,分別是50、100、128、150、200,這些標尺的位置在實驗中始終不變,唯一改變的是上層漸變的圖層混合模式,看看改變模式後相同標尺的位置像素值變為多少。

分析:看看各條線往哪個方向移,大致移了多少;以及,可以把最左邊小於50的區看成陰影,50-200看成中間調,200以上為高光,看看這些區域的面積怎麼變。

正片疊底

混合前(50,100,128,150,200)
混合後(10,38,63,88,155)
1)所有觀察值均減小,似乎原本的陰影和高光變化幅度較小,中間像素值幾乎減半了
2)原本陰影部分幾乎全黑了(小於10),原本中間調部分50-200變成了10-155,絕大部分都拖到小於128了吧,變暗程度很明顯

濾色

混合前(50,100,128,150,200)
混合後(89,162,191,213,243)
1)所有觀察值均變大,與正片疊底一樣,中間變化幅度大,高光陰影變化幅度相對小
2)200以上直接變白了,中間調大部分都跑到128以上了

小結:看來正片疊底和濾色主要還是把占普通圖片大部分的中間調變暗或變亮,所以效果驚人,立竿見影,改變混合模式像換了張圖一樣。而對比度那一組裡邊的就相反,中間調不動,把兩邊的黑場和白場往中間移,圖片中純黑和純白面積就增加不少。

強光

混合前(50,100,128,150,200)
混合後(19, 78,128, 170,230)
基本上一次就把50以下拉黑200以上變白,強!幾乎跟你用色階定義黑場白場差不多了~

柔光

混合前(50,100,128,150,200)
混合後(25,85,128,160,213)
想要稍微加點對比度的話柔光還是不錯的,整體變化都比較均勻柔和

計算:僅以強光的6次計算結果作為展示
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後來一想,我用計算這個詞是有問題的,PS裡邊的計算貌似是一次計算得到Alpha1,接著Alpha1再跟自己計算(2個Alpha1之間的計算),這可是指數級增長啊。。而我這裡應該用多次混合來表述,而且每次都是用原始漸變去混合,所以增長速度奇慢。一個是1*2=2,2*2=4,4*4=16,另一個則是1*2=2,2*2=4,4*2=8.
所以都把下邊的「計算「替換成」多次混合」會更好
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先放出所有計算結果
原像素值:(50,100,128,150,200)
一次計算:(19, 78,128, 170,230)
二次計算:( 7, 61,128, 183,245)
三次計算:( 3, 48,128, 198,251)
四次計算:( 1, 38,128, 205,253)
五次計算:( 0, 32,128, 216,254)
六次計算:( 0, 24,128, 223,255)

當然是越算到後面變化幅度越小啦,當然算這麼多也沒什麼卵用,應用的時候算幾次還是得看具體圖像啊。只是個小實驗,看看就好~

1次計算

原像素值:(50,100,128,150,200)
一次計算:(19, 78,128, 170,230)

2次計算

原像素值:(50,100,128,150,200)
二次計算:( 7, 61,128, 183,245)

3次計算

原像素值:(50,100,128,150,200)
三次計算:( 3, 48,128, 198,251)

4次計算

原像素值:(50,100,128,150,200)
四次計算:( 1, 38,128, 205,253)

5次計算

原像素值:(50,100,128,150,200)
五次計算:( 0, 32,128, 216,254)

6次計算

原像素值:(50,100,128,150,200)
六次計算:( 0, 24,128, 223,255)

2015.1.15
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繼續更~

- - - - - - - - - - - -後續改寫補充 - - - - - - - - - - - - - - - -

PART II 色彩模式、色彩空間與色彩屬性的關係

下面展示了我從認識一個色彩屬性飽和度,到探索色彩三個屬性,到最後回到根本即色彩空間的過程,我大概看了一下知乎裡邊的色彩空間話題,似乎並沒有多少乾貨,所以我想自己尋找乾貨。

實驗3:自混合後飽和度的改變(原實驗名)


注(重要):但是本實驗的實質內容卻是RGB模式轉換到HSB模式的計算公式理解,真正的自混合後飽和度的改變可能要在很久以後才能涉及到。


實驗3:RGB轉HSB的理解(更新後實驗名)


以及,後面將會出現是個更為直觀的實驗展示它們的差別~


2016.1.21


- - - - - - - - - - - -後續改寫補充 - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - -後續改寫補充 - - - - - - - - - - - - - - - -
現在意識到,把色彩3要素之一的飽和度單獨拿出來討論不妥,應該綜合討論。所以把實驗三更名為:圖層自混合之彩色篇
要知道圖層混合是RGB值的計算,如果要知道一個彩色通過RGB計算後變成了什麼樣子,這不是扯淡么,如果只知道RGB值,我連他原本是啥樣都不清楚,還要搞清楚它計算後變成啥樣- -所以我們第一個要解決的問題就是通過RGB認顏色。講真,我對此一無所知,但是下面是我的一些摸索。

2016.1.19
- - - - - - - - - - - -後續改寫補充 - - - - - - - - - - - - - - - -


前邊幾乎所有內容都針對亮度的,所以用的圖都是灰度漸變,更容易讓人看清楚,似乎亮度也是咱們用圖層混合時的最關心的內容。然而實際圖片大多為彩色,我們對色彩的直觀印象用HSB來看比較方便,B已經談到,H一般不會大變,我們主要關注一下S的改變情況。圖層混合涉及RGB三個數值的計算,或多或少都會改變飽和度,至於這種飽和度的改變是不是我們所期望的另當別論,好歹留個印象知道它變了不是~為簡化問題,我們只是看看平時用的較多的自混合後飽和度的改變。

所以,我們主要討論的是,由圖層混合模式導致的像素值的改變如何影響色彩的飽和度,那麼我們首先要搞清楚RGB色彩模式和HSB色彩模式之間的關係,即怎樣根據RGB數值大致判斷一個顏色的屬性(色相、飽和度、亮度),這是我第二次思考這個問題,第一次只是看了看它們之間的轉換公式,覺得好複雜就沒管了,第二次再看那個公式的時候有了新的認識,下面談談我的認識。

在談HSB之前,讓我們先來看個RGB例子,(200,128,50),之所以選這3個數字,是因為在上一個實驗中,這3個像素值在不同混合模式下的自混合結果咱是給出過的。

在我眼中:一個RGB色彩=一個純灰色+一個純二級色+一個純原色
(對不對不知道,這又不是理論,只是我自己瞎掰的,幫助自己理解)

用上圖說這3種色(圖片來自網路)
純原色:紅色(R&>0,G=B=0),綠色(G&>0,R=B=0),藍色(B&>0,R=G=0);
純二級色:黃色(R=G&>0,B=0),青色(G=B&>0,R=0),洋紅色(B=R&>0,G=0);
純灰色:R=G=B(可看成是等量的 純紅+純青 or 純綠+純洋紅 or 純藍+純黃,補色混合成灰色 )
所以(200,128,50)=(50,50,50)+(78,78,0)+(72,0,0)
即 :(200,128,50)= 50灰 + 78黃 + 72紅

這是一場紅綠藍之間的戰鬥。紅軍200個,綠軍128個,藍軍50個。戰鬥情況如何?誰讓你藍軍最弱,紅綠軍各派50個幹掉藍軍(得到50個中性君灰色,灰色不就是沒色么)。那麼還剩下150個紅軍,78個綠軍,一山豈能容二虎,紅軍馬上派78個掃蕩綠軍(得到78個皇軍)。紅軍勝利了?是的,但不是完勝,自己也遍體鱗傷,而且50個中性君和78黃皇軍副作用可不小。戰鬥結局如下圖:

(看起來就是3個比較暗的色加起來變成一個亮色,最後其實就是差不多等量的紅+黃,結果自然是橙色啦)

在這裡我使用了「+」號連接三個色彩,意指RGB像素值的加法關係。那麼HSB是不是加法關係?顯然不是,明顯的,4個色的H值都不一樣,飽和度第二個色和第三個色明顯比其他更飽和,最後面的混合結果亮度比其他3個色要高。於是,這幾個色的HSB是什麼關係?


所以是時候上公式了(個人認為這個公式用文字描述最好理解):

一個RGB色彩有R/G/B三個數值,先排個序,有最大值max、中間值mid、最小值min。
以及最大像素所在顏色(紅綠藍3個之一)的色相度數d:
最大像素在紅色,則d=0;
最大像素在綠色,則d=120;
最大像素在紅色,則d=240
比如對於(200,128,50),d=0
就用這4個變數來寫公式。

1、亮度B=(max/255) * 100%

亮度很好理解,RGB為加色,自然是像素值越大越亮,且亮度由最大的那個像素值決定。

2、飽和度S=[(max - min)/max] * 100%

怎麼理解這個公式?我們說一個顏色很飽和,是在說他很純粹(比如72,0,0,純紅色,飽和度100%紅色不摻雜任何藍和紅),很通透,不會摻雜其他亂七八糟的顏色,一旦摻雜很多顏色,就有向灰色變化的趨勢,尤其是摻雜了它的補色的時候,飽和度會明顯降低。那麼這種怎麼描述這種摻雜雜色的程度。如果給我們一個機會定義飽和度,我們想怎麼定義?

以上只是籠統的印象,根據這個公式,下面我擅自將飽和度定義如下:

飽和度(即飽和程度)就是 主色中摻雜該主色的補色的程度,摻雜量越多,飽和度越低。

解釋:
1)當我們說摻雜,一定存在一主一次,比如我們會說一鍋粥里摻雜了一顆老鼠屎,我們潛台詞是,粥是主要的,而老鼠屎是次要的,我們不會說一顆老鼠屎里摻雜了鍋粥。那麼我所謂的顏色摻雜,主色就是RGB三者中數值最大的那個所對應的顏色,只可能是紅綠藍3種,摻雜色就是各自的補色,依次為青品黃;
2)值得一提的是,這裡的摻雜色是嚴格的補色。現在問一個問題,在純紅色裡邊加純綠色,算不算加了摻雜色,答案是不算。因為紅色的補色是嚴格的青色,青色是由綠色+藍色構成的,然而這裡邊沒有任何藍色,所以完全沒有青色,在紅色是主色的前提下,飽和度不會有任何改變。舉個栗子,還是用上面分解的得來的數據,在純紅色(78,0,0)中,飽和度=(78-0)/78=1,即100%,現在在其中加入純綠色(0,70,0),最好別加超過78的純綠色,因為我這裡討論的是紅色為主色的情況,得到(78,70,0),再次計算飽和度(78-0)/78=1,還是100%,沒有變,原因就是主色紅色中沒有摻雜任何其補色青色。
3)為什麼說這個飽和度公式反映了補色在主色中的摻雜程度?(max-min)/max,其中max就是主色啦,min則是最弱的那個色,等量min色+mid色混合結果就是max色的補色,現在把max,mid,min混合,總共會生成多少max色的補色?答案是min,補色摻雜的數量就是min,那麼主色max色參雜後還剩下多少純正的補色?答案是max-min,所以飽和度公式含義就是主色被摻雜後剩下的純主色占摻雜之前的主色的比例,如果這個比例為100%,說明沒有任何比例的摻雜。

3、色相
色相公式相對複雜,它相當於在數值最大顏色的色相度數 d 的基礎上進行一個修正,這很好理解,因為看到(200,128,50),我們一眼就能看出最終顏色肯定偏向紅色(紅色為0度或360度),此時d=0,然後0度應該向左(藍色)修正還是向右(綠色)修正?即這個紅是偏藍的紅還是偏綠的紅,128&>50,不用說也知道是偏綠,綠色是120度,所以這個顏色的色相度數必然介於0到120度之間,具體是多少就看怎麼修正啦,總之應該是0加上一個不超過120的數。但是如果是(200,50,128)呢,這個時候最大值(基色)還是紅200,所以應當在d=0或360基礎上修正,且128&>50,應該向藍色方向修正,結果應該介於240到360之間,此時應該是360減掉修正值得到色相的度數。

公式如下

色相(度)= d pm 60	imes (mid - min)/(max-min)

解釋:
1)可以看出,後一項即為修正向,即中間像素與最小像素之差 占 最大像素與最小像素之差的比例,乘上60,乘60也很好理解,比如紅和綠之間夾著120度,紅色和綠色各管轄60度作為自己的勢力範圍,如果紅色是主色且向右(綠)修正超過60度,那說明主色不是紅而是綠,應該用綠向左修正才對,正負號表示的就是修正方向。
2)為什麼修正項是60*(mid-max)/(max-min)? 我們再次看看max,mid,min的混合。以(200,128,50)為例,主色為紅色,d=0,max=200,mid=128,min=50.注意到灰色是沒有色相的,所以我們先去掉混合結果中的灰色(50,50,50),也就是把藍色先幹掉,藍色離開後,還剩下(150,78,0)來創造色相,注意,公式中的max-min就是150,mid-min就是78。此時有必要搬出這張圖

現在主色是紅色,d=0或360,所以,最終結果只能是在300~360以及0-60,藍色退出競爭意味著最終結果只能在0-60.現在的情況是紅綠競爭。150紅對78綠,它們的競爭目標是0~60度這一塊地盤,綠色(排除min後的綠色,即mid-min)越多意味著最終色相偏向60越多,紅色(排除min後的紅色,即max-min)越多意味著紅色越能鞏固自己的地位,即接近0.怎麼一較高下?用比值唄,mid-min佔max-min比例乘60就是d需要向右偏移的量,即修正項。

RGB
ightarrow HSB計算例

下面是例子,例子就是前邊的(200,128,50)分解出來的3個色,依次如下:
數據均由PS測得

R ,G ,B- - - - - - - - - -H ,S ,B
50,50,50- - - - - - - - - 0, 0 ,20
78,78, 0 - - - -- - - - - 60,100,31
72, 0, 0 - - - - - - - - - -0, 100,28
200,28,50 - - - -- - - -31 ,75 ,78

50灰:沒有色相,H=0;(50-50)/50=0,故S=0;50/255approx 0.2,故B=20%
78黃:取d=0,向綠修正,H=0+60*78/78=60;(78-0)/78=1,S=100;78/255=0.305,故B=31%
72紅:純紅色,H=0;S=100;(72/255)=0.282,B=28%;
原始RGB色(200,128,50):
H=0+60*(128-50)/(200-50)=31.2,取為31;
S=(200-50)/200=0.75,取為75%;
B=200/255=0.784,取為78%

所以下次,人家給你報一個RGB,你是不是可以大概口算一下H(好)S(傻)B(逼),這酸爽~

現場裝個B,我說下面內容是我口算的,信不信由你,反正我是信了。
(21,89,222)
B=222/255=0.9+
S=(222-21)/222=0.9+
H=240-60*(89-21)/(222-21)=220左右
我說這是一個比較飽和還比較亮的藍色(220畢竟距離青色180很遠嘛~)
貼圖如下:

好吧,這B被我裝過頭了,居然估成0.9+,我數學渣不行么- -但本人H值那估的,杠杠的!

- - - - - - - - - - - -後續改寫補充 - - - - - - - - - - - - - - - -

後期補充,將下面的內容命名為,實驗4:PS飽和度工具的猜想與驗證


2016.1.21
- - - - - - - - - - - -後續改寫補充 - - - - - - - - - - - - - - - -

既然本實驗是討論飽和度,下面對飽和度開一下腦洞

如果我是PS的程序設計員,現在要求我設計一個叫做飽和度的工具,我該做些什麼呢?一張照片並不是以HSB構建的,雖然用HSB來理解顏色是最直觀的,但是照片使用RGB通道0-255來記錄的,為了操縱飽和度我們最終必然要去操作RGB值。

以我現在對RGB模式的理解,我做出如下猜想:一張圖片有成千上萬的像素,但是每次像素都應該遵循一定的規則去增加各自的飽和度。那我至少應該先分析一下每個像素現有的特徵吧,我指的是應當先分析出這個像素的主色,再評估它的飽和度,最後增加或減少飽和度。就拿這個答案中研究的(200,128,50)來說吧,紅色為主色,為了增加它的飽和度,我應當減少青色是吧。又考慮到這只是個調飽和度的工具,總不能讓色相和亮度大變吧,所以這是個很複雜的問題。繼續猜想,為了不改變亮度,根據上邊的公式,我是不是最好保持最大值200不變比較好?所以,我猜200不會變。200不變的另外一個好處是可以保持主色紅色不變,根據上面對色相值的分析,紅色為主色,所以d=0,接下來要保持保持為了保持色相值不變,也就是要保證修正值大致不變,在色相的公式中,d、max不變,現在我要調節的就是mid和min,下面把(mid-min)/(max-min)做個簡單變形為1-(max-mid)/(max-min),後面一項,分子為最大值和中間值的差值,分子為最大值和最小值的差值,所以現在要保持這個差值不變,現在最大值已經不變,也就是說只需要保持Mid和Min的變化同步即可。

飽和度工具猜想小結:

  • 為了保持明度不變,讓RGB中的最大值保持不變;
  • 為了保持色相不變,讓RGB的中間值和最小值的變化同步,變化量方向和變化量都一樣;
  • 為了調節飽和度,比如減小飽和度,先確定某個像素的主色,其實就是RGB三者中的最大值,再設法增加它的補色,如果主色為紅色,就同時把綠色和藍色增加,且增加的數值一樣。若要增加飽和度,則同時以相同的量減小綠色和藍色。

OK,現在是時候驗證了。還是拿咱親愛的(200,128,50)來實驗吧。
若要增加該像素的飽和度,則保持200不變,同時以相同量減小128和50,飽和度調到100是什麼情況?我猜是(200,78,0),S=(200-0)/200=1,飽和度已經是1了。如果把飽和度調到0呢?128和50還是同時增加,現在問題來了,當綠色增加到200就不能再往上了吧,此時顏色為(200,200,122),看來這個時候不能保全明度和色相不變啊,如果要讓飽和度為0,必須讓R=G=B,是讓三者都為200?還是都為122?還是取一個相對摺中的值?讓我們拭目以待!

實驗結果:只貼5張圖,分別對應飽和度調整(-100,-50,0,+50,+100),其餘部分以數字形式展示

調整-100

調整-50

調整0

調整+50

調整+100

剩餘數據以10為間隔,展示如下,開頭為飽和度的調整數值,第一個括弧為RGB,第二個括弧為RGB所對應的HSB,

-100:(125,125,125),(0,0,49)
-90 :(132,125,117) ,(32,11,52)
-80 :(140,126,110),(32,21,55)
-70 :(147,125,102),(31,31,58)
-60 :(155,126,95),(31,39,61)
-50 :(162,126,87),(31,46,64)
-40 :(170,127,80),(31,53,67)
-30 :(177,127,72),(31,59,69)
-20 :(185,127,65),(31,65,73)
-10 :(192,127,57),(31,70,75)
0 :(200,128,50), (31,75,78)
+10:(208,128,42),(31,80,82)
+20:(218,129,32),(31,85,85)
+30:(231,129,18),(31,92,91)
+40:(249,130,1),(31,99,98)
+50:(250,130,0),(31,100,98)
+60:(250,130,0),(31,100,98)
+70:(250,130,0),(31,100,98)
+80:(250,130,0),(31,100,98)
+90:(250,130,0),(31,100,98)
+100:(250,130,0),(31,100,98)

再回頭看看咱的猜想,很不幸都猜錯了,從第一個假設就開始出錯,即像素的最大值部分是改變的。那麼像素的最大值改變的時候又應該遵循什麼規律去改變飽和度呢?大家可以先找找規律,我找找資料明日再更~

2015.1.18

第二天,繼續。。
昨天寫到這裡就停下來,是因為我忽略了很重要的一點,以至於我最終我的猜想錯的比較離譜,這個問題待會兒再談~
還是先對上面的實驗數據做個簡單分析,規律如下(註:這些規律是實驗了多個顏色得到的):
再次聲明,本人不保證這些規律的正確性,有錯誤大家直接指出就好~
1)關於HSB的變化。既然是是飽和度工具,當然先看飽和度啦,調整-100時飽和度變為0,+100時飽和度變100,中間也是一次變化,看來飽和度還是算名副其實的。那剩下的HB情況如何?可以看到H基本保持在31度橙色不變(試了其他顏色也是不變,除了在變成灰色時突變為0),這是必須的呀,要是你個飽和度工具把咱的紅色變成了綠色,PS你特么當我眼瞎啊- -剩下B了,B原本是78,飽和度-100後變成了49,加100後變成了98,這個變化算不算大?會造成怎樣的視覺變化?這個咱們後頭再說。
2)關於RGB數值的改變。在這個例子中,128中間值幾乎沒有改變,但這並不是一個普遍的規律(試試其他顏色就知道),雖然看起來很誘惑- - 另外一個發現是原RGB中max繼續保持為max,雖然跟別個的差距減小了,這個很重要,意味著色相公式中的d值,即主色對應的度數保持不變。還有一個很重要的規律屢試不爽,雖然max和min各自都在變,但max+min之和一直都不變!可以看到,當調高飽和度時,max增大,但是增大的極限是250,與此同時min以同樣速度減小,減小極限是0。一般來說,決定最終結果的應該是min,因為它減小到0就不能再小了,一旦Min變為0,由飽和度公式計算一下便知飽和度已經達到100,即(max-0)/max。
3)下面咱再看看為什麼RGB這麼變化可以改變飽和度,以及他是怎麼保持色相始終不變的。沒辦法,要解釋現象只能回去看公式,好在公式不算太複雜,再貼一遍公式:
亮度B=(max/255) * 100%
飽和度S=[(max - min)/max] * 100%
色相(度)= d pm 60	imes (mid - min)/(max-min)

以增加飽和度為例,我在變化的時候要滿足的約束條件是:
約束X:max+min=定值;
約束Y:max保持為max,即d保持不變;
約束Z:(mid-min)/(max-min)保持不變
結合我個人對飽和度的隨便定義,由約束Y推出紅色主色不變,要增加飽和度就必須減小其補色青色的摻雜,青色由mid和min等量混合而成,最終青色的量由min決定,所以min必須減小,再結合約束X,max會增大(副作用是亮度B會增大)。接下來關鍵就是約束Z了,我首先就有一個疑問,mid到底變不變(前邊的數據不是看起來mid保持不變么)?好了這個時候我已經無法用文字解釋了,得動用一點簡單的數學式子。
設max+min=c為定值,同時設(mid-min)/(max-min)=p為定值,假設min為已知,這是一個關於max和min的二元一次方程組,可以解出:mid=(1-2p)min+pc
代入本例子中的數據,c=200+50=250,p=(128-50)/(200-50)=0.52,所以mid= - 0.04 min+130,
好,現在我們得出了改變飽和度時mid和min應該滿足的關係式,請再回到之前的數據看看是不是符合這個關係式?太巧了,剛好全部符合!

所以,以後咱眼中的PS飽和度工具就是:
1)對某個像素增加飽和度,就把它的RGB最大值增大,最小值減小,且變化量一樣,中間值取為(1-2p)min+pc,最終效果是該顏色色相不變,飽和度增加,亮度B增加,最終變到Min=0,S=100;
2)對某個像素減小飽和度,就把它的RGB最大值減小,最小值增大,且變化量一樣,中間值取為(1-2p)min+pc,最終效果是該顏色色相不變,飽和度減小,亮度B減小,最終變為灰色,S=0.

於是到這裡就應該結束了?
不,我還是一直對那個飽和度工具猜想耿耿於懷,還記得之前我說過的猜想錯誤是因為我忽略了一個重要的東西了么?下面我要摸索的就是這個東西。


2016.1.19

2天後 ;
這2天我寢食難安,吃飯睡覺都在想色彩,考完試以後終於可以慢慢玩了~瀏覽器長期都在二三十個標籤,下載了N張圖,若干PDF,收穫頗豐~下面談談我的新認識。

接上
這裡提出幾個疑點:
其一:我在嘗試理解RGB到HSB的轉換公式中,對B的轉換公式亮度B=max/255隻用了一句話「亮度很好理解,RGB為加色,自然是像素值越大越亮,且亮度由最大的那個像素值決定。」真的是很好理解所以只用一句話?現在來看,H和S反而相對簡單,而B卻是最複雜的東西。

其二:我在進行飽和度工具猜想的時候,提到一個概念,就是希望亮度不變,所以才會推出RGB值的max不變的假設,因為亮度B=max/255.之後的一個地方我再次想表達同樣的意思,卻是用的明度這個詞,筆誤?並不是,其實我並不明白明度和亮度有什麼區別,在我的想像中,反正明度亮度大概就是表示視覺上亮暗罷了。在英文中,似乎有3個詞:Brightness,Lightness,Luminance?各自是什麼意思?經過一番糾結(在Google分別搜「明度亮度「和」lightness brightness「之後,順便吐槽下,像色彩這種全人類都在研究的基礎性東西,還是用英文搜吧,得到的資源來自全世界啊! ),我決定不再用中文的什麼亮度和明度,本答案從這裡開始,在HSB、HSV、HSL、Lab表示明暗的東西一律使用英文,HSB(brightness)、HSV(Value)、HSL(Lightness)、Lab(Lightness),其中Brightness=value,但是後面2個Lightness含義不盡相同,至少是計算方法不同,Luminance這個詞是唯一度量光強度的(cd/m2),似乎一般不用在顏色裡邊(看過不少連接後的個人意見,不過Lr裡邊似乎是luminance,可能跟攝影用光有關?),另外,附上wiki百科上:lightness(Lightness),brightness(Brightness),
我找到的一個鏈接:Why Luminance Is The Key Component Of Color,該鏈接似乎是一個網頁設計師對顏色的摸索(可靠性就自行判斷嘍,裡面還是有不少乾貨的,因為他也搜集了不少資料,可以當做索引用~),還有不少有用的鏈接大家自行谷歌- -必須承認的是,我至今仍無無法通俗地理解Brightness和Lightness的真正差別,因為我舉不出一個直觀的例子闡述自己的理解。在我看到的大部分鏈接中,都會說Brightness是對反映光的強度(亮度?)的感知,而LIghtness則反應的是白色多少,加白色就是加Lightness,然而HSL和LAB裡邊都有Lightness,具體差別又如何,我不能明白。還有一些說法是Lightness差不多反應的是物體的固有明度,與光照的多少沒關係,https://www.youtube.com/watch?v=tq2y2BseUaE,而Brightness則是光照越強越大。

我不是很理解這個,如果有人理解了,求解惑~

其三:我在這裡貼一個鏈接,https://www.youtube.com/watch?v=YIDrGT07GBA。鏈接里主要一個認為畫面明暗很重要的畫家(或設計師?)是對PS裡邊的Brightness的吐槽,也就是HSB裡邊的B,她認為HSB裡邊的B在視覺上是不可靠的。下面在PS裡邊做個簡單的小實驗演示視頻索要表達的意思:
首先讓HSB裡邊的B值保持不變,使用紅綠藍、青品紅6種顏色,並用黑色的字在顏色上邊顯示其RGB、Lab、HSB值,並觀察黑色字的清晰程度。

所有文字都是黑色,黑色的B值都是0,而各個彩色的B值都是100,也就是說B的差值都是100,那視覺效果是否一樣?似乎以前看過的一些色彩書裡邊也講過,不同的顏色(色相)也是有不同的亮度的,應該說的就是這個意思。
然而,Lab中不是也有Lightness么,觀察上圖中各個色彩的L值,從低到高依次是藍(30)、紅(54)、洋紅(60)、綠色(88)、青(91)、黃(98)。黑色的L值也是0,所以圖中字體與色彩的L值差距是改變的,且似乎差距越大字體越清晰,這是不是能夠說明Lab中的L要比HSB中的B更可靠?
接下來我再做一個對比試驗,首先在拾色器中找到上圖6種顏色,然後保持其他值不變,只改變Lab中的L值,並且讓他們強行等於50,也就是說咱們保持L值不變看看效果如何,如下圖:

這次我同樣用黑色字體,從圖中可以看到,所有顏色的B值都不一樣,但L值一樣,都為50,與黑色的L值0之差保持為50不變,總體來說,這次字體的清晰程度是不是差不多(至少比上邊差距小吧)?
值得一提的是,當我把L值強行改為50的時候,藍色的H值由240變255,S值由100變72,而其他顏色的H值和S值保持不變或者大致不變。這個的原因是什麼(我也不知道。。)?
所以,總體來說,PS工具裡邊2個大概表示亮度的值,Lab是比HSB要可靠的。
後邊提到顏色空間的時候咱們再來回顧這個問題。

2016.1.21
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顏色模式和顏色空間

下面開始我對色彩模式和顏色空間的摸索,在摸索之前我一直以為色彩模式所有需要學習的就是下面這張圖(最近一段時間這張圖也是咱的桌面):

即理解RGB的加色模式和CYMK減色模式,這樣在調色的時候就有方向了,所以必須深刻理解這張圖,要把它印在腦海里。我不否認這張圖的重要性,但我認為這並不是認識顏色模式最直觀的和易懂方法。因為就算講完這些,RGB在我眼裡也只能是一些數字,我說不出更多的什麼東西來,如果連一個數字大致代表什麼顏色都不知道就先去講他們是怎麼混合的真的合適么?我認為在學習加色模式和減色模式之前有一些更基礎的障礙需要掃除。在進行一番摸索後我的看法如下:

在理解顏色模式的時候不上一張顏色空間圖(3D)就是耍流氓行為!
我的理由如下:
1)數字是呆板的,空間是生動的更易想像的,容易記。這似乎就有點初高中時的數形結合的味道,拿均值不等式的四個式子比大小來說,有人只會記公式,而我更佩服另一些用一張圖中線段長短(直角三角形中斜邊大於直角邊)來比大小的人。能用圖說清楚的就別用大段文字,人們當然是對圖片的記憶更清楚啦。
2)在顏色空間3D圖中能看到顏色屬性(色相、飽和度、明度)的直觀漸變,這絕對是數字做不到的。
3)PS的拾色器就是顏色空間的平面截圖。這個在後邊會說。

關於顏色模式的概述,這個鏈接還不錯:Color Theory Part II

RGB模式

一個立方體可以表示RGB模式的所有色彩。
google RGB cube 的圖片(有些GIF圖片挺好,不過無法上傳):

RGB Cube特點:
1)直角坐標系R軸、G軸、B軸範圍均為0-255(或標準化為0-1),一組RGB值就是立方體中的一個點,比如(200,128,50)可以想像大概在哪兒,儘管現在還不知道是個什麼色彩。
2)8個頂點:(0,0,0)為黑,(255,255,255)為白,其餘6個分別就是紅綠藍、青、洋紅、黃,RGB、CMYK、7個色基本佔全了。
3)一條從黑漸變到白的對角線,這條線段上R=G=B,所以都是灰色的漸變,所有顏色沒有色相,飽和度均為0。
4)另外3條體對角線分別是(紅、青)、(綠、洋紅)、(黃、藍)3對互補色,而每條體對角線的正中心就是灰色,也能說明互補色疊加再一平均得灰色。
5)每一個面4個色(除黑白外)具有一定關聯(在色相環上相鄰)。其中一個是黑或白,另外3個彩色。如果把黑色或白色的對角線色作為主色,那麼另外一條對角線上的2個色就是這個主色的支持色,可作為調色參考。比如,紅黃白洋紅,紅色為主色,所以為了讓某一選區更紅,我可以增加黃色和洋紅
6)一對明暗對比面。還記得前邊試過8個頂點的顏色的Lab的L值,可分為較暗和較亮的2組。黑(L=0)、藍(30)、紅(54)、洋紅(60)。綠(88)、青(91)、黃(98)、白(100)。暗的一組共一個面,亮的一組也共面。
7)一對冷暖對比面。暖面(紅、黃、洋紅),冷麵(綠、藍、青)。

以上都是概括性的結論,然而我們希望的效果是任給一個RGB顏色,要大致判斷它的屬性(色相,飽和度,明亮程度)。為了形象化這3樣東西,同樣我們把他們轉化為幾何空間要素去理解。私以為下面這個鏈接講的比較好,第一眼看到它時真有點小激動!http://ie.technion.ac.il/CC/Gimp/node52.html(這部分的圖片也均來自該鏈接)

註:這裡談及的色相飽和度明亮程度與HSB/HSL/Lab都沒有關係,只能說是RGB立方體裡邊這3個屬性的幾何化解釋。

RGB顏色的明亮程度

以立方體對角線黑到白的漸變作為標尺衡量任一RGB色彩的明亮程度。

簡單來說,我的理解是,向量(R,G,B)在對角線上的投影長度占對角線總長可以大致看作是那個RGB顏色的明亮程度。投影長度越短,越靠近黑色,越暗;反之則亮。

鏈接中提到只要RGB3個個值之和保持不變,不管RGB分別怎麼變,其明亮程度保持不變。即R+G+B=CONST,滿足這種條件的所有RGB空間點都在一個平面上,姑且稱之為「等亮面」。那麼,憑什麼是R+G+B之和保持不變就等亮?用直覺來理解的話,反正RGB加色嘛,所以隨便那個分量加個1總會變得更亮一點吧?我後來想了一下,如果用上面明亮程度的定義「向量(R,G,B)在對角線上的投影長度占對角線總長可以大致看作是那個RGB顏色的明亮程度」,還真的是R+G+B不變就行了。我們求一下那個投影長度,再除以對角線長度就行了吧~

還是用向量計算吧,這裡還是假設RGB立方體歸一化為邊長為1的立方體,255就是1.
所以體對角線向量是 a =(1,1,1),長度為sqrt{3} ,任意一個RGB顏色是向量 b =(r,g,b),所以b在a上的投影長度就是frac{a*b}{|a|} =frac{r+g+b}{sqrt{3} } 再除以一個體對角線長度sqrt{3} ,最終結果就是:


明亮程度=frac{R+G+B}{3}

2016.1.23

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。。。接上
邏輯上來講,應該是先得出明亮程度=frac{R+G+B}{3} ,然後R+G+B=CONST,再得到「等亮面」,下面,我來好好看一下這個等亮面(我又把該鏈接的圖直接盜過來了- -這種圖應該很難畫吧。。)。

1)等亮面與黑白對角線(灰度線)垂直。可以有2種理解方式:其一,R+G+B=CONST這個平面方程的法向量之一就是(1,1,1),就是灰度線向量;其二,從平面是怎麼到的的角度去想像,這個平面上的點的所有特點是在灰度對角線的投影相等(當然,嚴格講是那個向量的投影),那麼我們可以先再對角線上選定一個特定長度,再過那個點作無數條平行於灰度線的直線構成等亮面。

2)等亮面的截面形狀變化情況。R+G+B=CONST&<255時,等亮面與R軸、G軸、B軸各有一個交點,截距均為CONST,由此構成一個邊長為sqrt{2} CONST的等邊三角形(開下腦洞。。這個三角形會不會就與我們在那張經典的比較各大色彩模式的色域圖中RGB模式的三角形色域有關?);由於對稱性,510&(CONST-255),另外3條邊長為sqrt{2} (510-CONST),6條邊分兩類交錯排開。特別的,當CONST=128*3=384,也就是剛好50%等亮面的時候,6條邊都相等,構成一個正六邊形。小結一下就是明亮程度由0%(黑)變化到100%(白)時,等亮面由一個點開始,變成一個邊長逐漸增大的等邊三角形,到某個時候這個等邊三角形的3個頂點逐漸也變成3條邊,與原有的3條邊構成六邊形,新生成的3條邊長度逐漸增大,原有的3條邊逐漸減小,在50%時二者以相同長度擦肩而過,然後逆轉,知道原有3條邊變為0,重新成為一個等邊三角形,其邊長逐漸減小,最終坍縮為一個點。了解它的等亮面形狀有什麼卵用?等咱們了解完飽和度和色相再回頭整體重新認識RGB的時候,有用。

2016.1.24

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。。。接上

RGB顏色的飽和度


某RGB空間點到黑白對角線的距離,可以看作是飽和度的衡量。

所以到一條線的距離相等的點,會構成一個個圓錐體,可以稱之為等飽和度面。

似乎飽和度需要在同一個等亮面觀察:
1)對於同一個等亮面,黑白對角線大致穿過等亮面的中間,中間點處R=G=B,飽和度為0,然後距離中間點越遠的飽和度大。我也試過算一下一個點到黑白體對角線的距離不過不太必要,因為飽和度為100%的地方我也不知道在哪兒,而且每個等亮面的最大飽和度也不一樣- -
2)對於不同的等亮面,其形狀大小都會改變,所以到中間點的最大距離會改變,這意味著,在不同明亮程度的情況下,最大飽和度大小不一。越接近兩端(黑或白),在那個明亮程度下的最大飽和度越小,因為咱的等亮面本來就那麼小呀。所以估計能達到最大飽和度的地方就是50%等亮面(正六邊形)的邊緣吧。舉個栗子,在接近(0,0,0)黑色處,等亮面非常小,所以它飽和度最大值也就那麼點,要想得到較為飽和的顏色就不太可能嘍~私以為這也是調色當中不可忽略的一個細節,有時候飽和度半天提不上來是不是就是因為太亮了或太暗了呢?

RGB顏色的色相

某RGB空間點的色相由這個點與黑白對角線構成的平面的取向來衡量。

3個點,任一(R,G,B),黑點,白點。一連接就是個面,這個面就是等色相面

簡單來說,以黑白對角線為對稱軸,可以將一個平面旋轉360度。就想地球的經度一樣,需要人為地規定一個0度經線,所以這裡也將純紅色(255,0,0)與對角線構成的那個面稱為0度色相面。那麼,站在純白色看純黑色,將紅色面逆時針旋轉360就可以看完所有色相。對於某一個特定的RGB點,將它分別與黑點和白點相連,構成一個平面,這個平面順時針旋轉到0度色相位置所轉的角度就是該顏色的RGB色相度數。公式的話應該是個二面角的計算,實在懶得算了。。

這個時候紅色還是0度,青色還是180度,但黃色和綠色就不是60度和120度啦,大概是70左右和110左右吧,當然,只能說這是RGB裡邊的色相啦。

好的,說完RGB顏色3種顏色的在立方體中的幾何意義後,接下來做一件事:把RGB Cube立起來。怎麼立?假設有一個地面,現在把黑色這個點放在地面上,然後擺到黑白對角線與地面垂直的位置,也就是說,最高點是白色,最低點是黑色~
放幾張圖吧,可能還是不太準確,將就著看吧。。有那個感覺就行了

把這個圖立起來以後不知大家有沒有什麼聯想。。反正我是馬上想到了HSB和HSL了。。

HSB/HSL模式

這個時候不上圖就是耍流氓嘍~

注意:HSB=HSV
e HSL,PS裡邊是HSB,不是HSL,Windows(比如OFFICE)裡邊是HSL。

好了,上面就是常見的HSB和HSL顏色空間。關於RGB和HSB/HSL的關係,有些鏈接上說,它們都是RGB空間的一個線性變換,就是把一個立方體坐標線性變換為極坐標吧,因為不是特別理解它的過程,所以不管辣,但是據說從數學上來說,HSB和HSL的顏色空間確實就是上邊的圓柱形。但是,有一個問題可以問問,HSB和HSL到底有啥差別?開始我本來也不懂,所以找到這個鏈接https://zh.wikipedia.org/wiki/HSL%E5%92%8CHSV%E8%89%B2%E5%BD%A9%E7%A9%BA%E9%97%B4
看完之後。。。。。。還是不懂
不過這個公式倒是確實挺有用:

好吧,我承認理解能力不咋地,但我確實認為圓柱體並不是理解HSB和HSL的正確打開方式。。正確打開方式是什麼?我又要上圖了(圖片都是網上的- -)

我感覺正確的打開方式應該是圓錐。

HSB是單圓錐,黑下白上。
HSL是雙圓錐,也是黑下白上。

圓柱和圓錐在表現色相,也就是旋轉360度上無差別。但是圓柱沒有形象地把最大飽和度隨明亮程度的變化體現出來,而圓錐就做到了這一點,而這恰恰是HSB和HSL的最大差別之處。這個之後再說。

2016.1.28

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續。。

HSB(或HSV)

等色相面:就類似上圖中的那個三角形嘍,總共360個等色相面
等亮面:拿一把刀橫切一下就是等亮面,是一個圓形,從下往上B值逐漸增大,圓大小也逐漸增大
等飽和度面:頂點在黑點處的一個個圓錐面,從中間的0到最外圍的100%

再用一張圖強調一下HSB中B的變化對一個顏色的飽和度的影響:

當我們把B值設置的比較小的時候,再怎麼調飽和度都飽和不到哪裡去
當我們把B值設置到100%時,咱的飽和度具有最大的調整範圍,雖然在PS可調數值同樣是0-100,但這個時候把飽和度調到100絕對跟咱把B值設置到50的時候絕對不一樣。

來個具體的問題:
怎麼用HSB調出黑色?
只需一步:把B值設為0即可,其他值多少無所謂;
怎麼用HSB調出白色?
需要2步:首先把B值設為100%,第二步必須把飽和度設為0,其他無所謂

要注意:通常我們用黑白表示明亮程度,黑色最暗,白色最亮。所以一般直觀上我們把表示明亮程度的東西(L啊,B啊什麼的)調到最大的話,表示最亮,所以應該是白色。然而HSB中把表示明亮程度的東西調到100依然不一定是白色,這就是HSB的缺陷(如果你還記得之前那個設計師對PS的HSB的吐槽。。。)。

那麼,下次再看到一個HSB,既然B值不可靠,那怎麼看明亮亮度?

我覺得也不用那麼精確吧。。知道個大概趨勢就行了,在B值很大的情況下(比如接近100),我們再來看一看S值,如果S值很大的話,那麼這個顏色不一定很亮,如果S值很小的話,那它一定很亮(幾乎白色),變化趨勢一定是飽和度越小越亮。注意上面用了一個「不一定」,這個不一定是因為還有一種東西在作用:H,前邊已經說過,飽和度為100%的紅綠藍青品紅的明亮程度都不一樣,姑且用Lab的L值代表明亮程度吧,再COPY過來,藍(30)、紅(54)、洋紅(60)。綠(88)、青(91)、黃(98)、白(100)。白色的L值就是100,所以當B=100,是,再來調飽和度(100調到0),會讓不同顏色的L值由原值變為100。拿紅色來說,就算B=100,S=100,它的明亮程度也只能是54,並沒有那麼亮,那麼我把飽和度由100調到0,它的L值會由54變為100。

說到這裡,我好像重新好好看看PS的飽和度工具。。。之前那個結論對明亮程度這一塊說的含混不清。。anyway,還是先說完顏色模式再說吧(貌似給自己挖了太多坑,日後慢慢填吧。。)。

2016.1.29

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上面比較啰嗦,下面是我又往深入想了一下的結論:

前面說了,要看亮度恐怕還是Lab的L更可靠(後面會說L更可靠的原因)吧。。。然而B和L差別這麼大,他們之間有沒有關係,我覺得還是有個大概趨勢的:B和L之間的差別要看S究竟是多少。我在PS裡邊試驗過:
當S=0時:B幾乎與L無差別

隨著S增大,B和L的差距也在增大,S=100時,B和L之間差距最大

寫到這裡,似乎導致B和L的差別的本質原因就是色相!

S=0時,沒有色相,所以色相對亮度影響忽略不計,B約等於L,B也比較可靠
S=100時,色相的影響最強,B、L差距最大,B最不可靠。

所以,當飽和度很小的時候,看B值還是很可靠的!

寫到這裡,我想起了曾經在某個鏈接裡面見過這樣一種針對HSB的說法:

實際上HSB三個值的設定都會影響一個該HSB顏色的明亮程度,也就是,H值會影響一個HSB顏色的明亮程度,S值會影響一個HSB顏色的明亮程度,V值會影響一個HSB顏色的明亮程度。

用下面一段話解釋上面一句話:

再回頭看這個HSB圓錐,現在有一條垂直線V(或B),這個V的作用呢就是決定這個顏色的基底明亮度,所有在這條線的顏色沒有色相和飽和度,所謂的基底明亮程度就是說沒有受到色相和飽和度的明亮程度。基底明亮程度確定以後生成一個圓盤,接下來色相和飽和度在這個圓盤上肆意玩耍,他們不只是在玩,同時還會改變明亮程度,而且是在基底明亮程度上疊加的明亮程度。色相怎麼影響明亮度?因為每個色相都有它的固有明亮度(不再贅述)。飽和度怎麼影響明亮度?因為它決定著一個色相對明亮程度的影響程度(比較拗口- -)。固定V值(固定基底明亮程度)給H和S的玩耍空間(圓盤大小)越大,一個顏色的明亮程度就和它的基底明亮程度差距越大,因為H和S疊加的明亮程度很多!V=0時,H和S都沒得玩,這個時候V值具有絕對掌控權,一手遮天由他決定明亮程度。V=100時,H和S在V上肆意踐踏,V就落寞了,把明亮程度決定權交給H和S了。。

我猜這就是HSB的B不可靠的根本原因。


那麼Lab的L為什麼可靠?我斗膽猜測,Lab裡邊L具有絕對的控制權,也就是說L值確定以後馮管你ab值(決定改變色相和飽和度)怎麼玩,一個顏色的明亮程度不會變。或者說一旦L值確定,在明亮程度這一點上ab的玩耍空間為0。只有這樣才能真正做到把明亮程度與色相飽和度分開。回想了一下,我們在做銳化時,有一種方法是不是要切換到Lab模式然後利用L通道進行銳化避免產生顏色噪點?

好吧,這麼多黑體字。。。好吧,我承認我超級關心明亮程度,因為一幅繪畫作品或攝影作品可以沒有色相飽和度,但一定不能沒有明亮度。事實上好的作品就算把他們轉換為黑白一樣可以稱之為作品,不然以前那麼多黑白攝影作品怎麼產生呢~所以即便是在用彩色創作,一樣不能忘了最重要的明亮度!貼個鏈接blogspot.com 的頁面。

我覺得有必要再次聲明一下,本答案純屬自己(非專業人士)瞎扯淡+猜想,希望不要誤導人了。。但願能引起大家的思考。。

光猜不驗證可不行,來試試對Lab測驗~

2016.1.30

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一個月後又回來了。。
前面說到要對Lab進行測試,看看L不變的情形下只改變ab值明亮程度是否會變。要完成這個實驗,我想還得先看看PS的拾色器,實驗可以在拾色器上完成。

實驗5:PS拾色器


拾色器就是把三維顏色空間切成一個個平面給我們挑選顏色。

拾色器當然是挑選顏色的啦,不過每個顏色空間是三維的,要去三維空間挑顏色想想都覺得刺激,然而PS只讓在平面裡邊選,也就是然三維顏色空間呈現,三維空間有3個坐標分量,那麼我們自然必須固定其中一個才能得到平面。比如HSB固定H如下圖,藍色激活點就是固定的意思:

上圖的意思就是在HSB圓柱空間中,用H=31這個平面截取得到的平面(在左邊的正方形顯示),在這個正方形中,水平軸就是S,縱軸就是B,而白色圓圈自然就代表目前的顏色在這個平面中的位置。就像下圖這樣

下面還是以(200,128,50)為例貼出RGB、HSB、lab的截圖,看看這個固定的顏色在各個色平面中究竟在何方~

HSB
HSB似乎是平常見得和用的最多的吧。。

H:

在這個橙色平面,S值從左往右增加,B值從下往上增加

S:

在這個75飽和度平面,色相從左往右360度依次展開,B值從下往上增加

B:

在這個78B值平面,色相從左往右360度依次展開,飽和度從下往上增加

RGB
RGB色平面就開始有點費解了,平常見得比較少嘛。。

R:

在這個R=200平面,G值從下往上增加0-255(最終靠近黃色),B值從左往右增加0-255(最終靠近洋紅)。
還能看出什麼?我們找一找灰色在哪裡。。前面提到過,灰色應該是從黑色到白色的對角線,那麼在這個平面中,灰色(R=G=B)自然就是該對角線與這個平面的交點,也就是(200,200),即綠色和藍色都為200的地方

G:

在這個G=128平面,R值從下往上增加0-255(最終靠近橙色),B值從左往右增加0-255(最終靠近藍青)。灰色在正中心(128,128)處。

B:

在這個B=50平面,G值從下往上增加0-255(最終靠近綠色),R值從左往右增加0-255(最終靠近紅色)。灰色在(50,50)處。

Lab
強大而神秘的Lab,此刻要見識廬山真面目了么。。
看完了,我**,別說我認得你,還不如不看呢= =

L:

在這個L=60平面,正中心為坐標(0,0),從左到右為a,從-128~127,從下到上為b,-128~127。看得出色相變化規律么?呵呵。。飽和度呢?據說到原點距離越遠飽和度越大,好像有點道理

a:

在這個a=24平面,L值從下往上增加0~100,b值從左往右增加,-128~127.似乎從左到右由藍變黃,b確實控制對比色黃藍啊

b:

在這個b=52平面,L值從下往上增加0~100,a值從左往右增加,-128~127.似乎從左到右由綠變紅

比較奇怪的是,L值為0是並不全黑,L為100時並不全白,那就看一看這兩個吧~

L=0

似乎L=0除了黑色外還有2個比較暗的色系,藍色系和紅色系。

L=100

除了白色外還有,,呵呵。。

果然是神一樣的Lab,太奇葩了

然而,主角當然不是這些圖,而是那個,對,小白圈~

2016.2.25

未完待續。。。

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說了這麼多,根本就沒什麼卵用(純屬滿足自己的好奇心吧),最後用的時候還是得試吧- -不過,再怎麼說,了解完這些基礎性的東西,再去學習大牛設計師們的高端技巧心裡也會踏實些吧~


有想法再更~


謝邀。

樓上說的好像我哈哈哈

其實是有跡可循的。你看混合模式是分欄的對不對?

第一欄是正常和溶解。這個很好理解就是覆蓋關係。
第二欄和第三欄分別是變亮軍團和變暗軍團。具體的自己試試看。
第四欄就是變亮X變暗,比如說我們最常用的柔光。比色階128亮的像素提亮,比128暗的地方壓暗。所以就有複製圖層選柔光可以增加對比度。
第五欄就是具體調顏色的色相,亮度之類的,很好理解
最後一欄就是計算。基本上要配合計算工具使用的。


其實實際用起來也就是試 ( ̄▽ ̄)


我能告訴你我老師每次作圖都是一個一個的試嘛


有意思,這個問題當時我也很困惑,後來學到lynda一對一教程advanced階段,這裡面有非常詳細的講解,我也漸漸理解了一些。我這裡只說自己的理解能力吧,網上還有說法教程,大家可以更詳細的了解它的演算法等。
混合模式真的很好玩!
混合模式真的很好玩!
混合模式真的很好玩!

我這裡記了一些,這些混合模式共分為六組
第一組:.正常與溶解我就不說了....當時deke mcclelland說這個用的少,我也沒啥印象.....

第二組:是變暗深影(shadow)這一組,整體上主要是將圖像變暗了。在這種模式下,白色的部分(比如純白色到灰白色)會變得透明甚至消失減弱,黑色以及暗色深色的部分會保存下來進行混合。
如圖:

它上層會有一層白色層,如果把眼睛打開顯示圖層,正常混合模式下,該圖像會是純白色,可是換成變暗這一組的任何混合模式,白色圖層不會影響下一層。
假如我在白色圖層上應用漸變,並且是正常模式下,大家看:
應用漸變,正常混合模式下:

倘若將混合模式轉變為第二組,也就是變暗這一組,那麼結果會是這樣:

這裡的純白色部分透明了,黑色暗色信息保存下來進行和下一圖層混合變暗。
事實上,變暗這一組中:整體上都是將白色變透明,其他信息保存下來混合下一層,使得圖像變暗。
只不過,正片疊底、線性加深分別具有平緩效果,不會像變暗、顏色加深對比很明顯強烈,是採用羽化般的去除白色信息,使得圖像整體顯得更加緩和,不會在去除白色到灰度暗度信息時顯得很生硬尖銳。但是線性加深、顏色加深具有色相位飽和度的調整。

該組主要用途:用在去除該層的白色亮度信息,將其變得透明,使得圖像整體上變暗,加深。

第三組:變數glow這一組

與第二組結果完全對應相反:
此組主要是是將暗度黑色信息變亮甚至透明,白色保存下來進行混合,使得圖像整體上變亮。與上面一組完全相反的理解就行。

選擇變亮這組混合模式後:

黑色暗部會變得透明了,只保留下來了亮度白色信息。

第四組contrast對比這一組:

overlay:疊加、soft light:柔光、hard light:強光
這三組是根據正片疊底和濾色模式結合而來。這組是通過調整對比度計算的。
一般用途是:白色亮度信息使得圖像整體上上變亮,黑色暗部信息會使得圖像整體上變暗。
白色導致亮了;黑色導致暗了。嗯,可以這樣理解。

這一組....不好玩,我不清楚這個混合模式了..不好意思

最後一組:component組成混合模式,

這個嘛....我還說不出個啥,不好意思了。

我下面說些就是一般用途:

1.在畫筆工具下,常常採用柔光模式,來修飾遮罩邊緣,因為遮罩邊緣會有一些灰度,我們希望將它變黑或者變白,可以將畫筆調整為這種模式,設置好前景背景色,在邊緣刷吧,效果很贊!

2.柔光和疊加一般用來去灰度,增加對比度。因為黑色導致更更暗,白色導致更亮嘛。 柔光與疊加相比,黑白亮度與暗度邊緣處要緩和羽化一些。

恩,就是這樣,我是這樣理解的,歡迎批評指正,幫我改正或者補充以下。


遇到這種問題我一律推薦:《選擇的藝術:Photoshop CS圖層通道深度剖析》這本書。


試。


排名第一的答案還算比較全面了。
我就做一下補充吧,首先,混合模式是什麼?混合模式是上層圖層和下面圖層的一個計算結果。兩個圖層沒有順序性,誰上誰下都行。只要上層的圖層設置混合模式就行了。
不知道大家發現沒有,如果只有一個圖層,或者下面圖層全部隱藏,你不管設置什麼模式都是沒意義的。

(上傳之後竟然有點色差-__-!)

所以可能 @賀青林的答案有些地方不太準確,就拿正片疊底來說,我們把純色圖層放在上層,但是純色圖層是沒有白色的。或者就像之前說的,就一個單圖層或者下層圖層為隱藏的話也是沒意義的

所以可能在定義的時候,還是要從「計算」的方向上去講比較合適。
就比如變暗 就解釋得比較好,下層暗色替換上層亮色。這其實就是一個計算、比較的過程。所以我覺得還可以解釋地更具體一點,比如:通過計算上下兩層的明暗,用下層顏色替換上層中比它亮的部分(上圖中天空等就比棕色亮,所以被替換掉了)

但是計算的原理就真不明白了。所以最好的方法 還是慢慢試


大概效果:

留黑不留白、留白不留黑、留黑留白不留灰、負片


具體效果試過才知道


點上後方向鍵往下按一個個試過去看效果- -


我覺得:正片疊底、疊加、柔光、濾色,這個四個就夠了。


每次都是不停試~說也不能說太清楚,說清楚了還是要試過才知道效果


其實沒反應搞的那麼清楚 知道 知道 第一個組是 加色模式 第二個 組是減色模式 一個個看實際效果就行(當然應該要了解下 正片疊底跟濾色的原理


圖層模式_百度百科


23333333333負責任地告訴樓主,要掌握這玩意最方便的辦法就是啪啪啪啪不停地試下去。
試多了自然能領會原理,死背什麼的對大多數人來說基本記不住噠。


這個真沒法給你說明清楚,不一樣的圖效果是不一樣的,根據自己需要嘗試更換不用的模式。用多了就基本清楚了。


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