六篇文章徹底掌握直方圖（一）：基礎色彩原理

直方圖是後期中十分重要的一個工具，它就像汽車的各種儀錶，能夠幫助我們了解一張照片各方面的狀況，因此學會閱讀直方圖是任何一個攝影人都必須具備的技能。近期我們為潑辣修圖加入了查看通道直方圖的功能，那麼，到底什麼是直方圖？直方圖是如何繪製的？什麼是通道直方圖？什麼又是RGB直方圖？如何去閱讀直方圖？直方圖是如何反映一張照片的亮度與色彩趨勢的？直方圖在後期修圖中又有哪些實際應用？我將用六篇文章給大家簡單的介紹一下這些知識。

第一期：認識色彩與RGB模型

1、為什麼人能看見色彩

我們之所以能夠看到這個世界，是因為有光的存在，而我們之所以能區分不同的顏色，正是因為光的波長和強度可以有很大的區別。

光作為一種電磁波，其波長範圍很大，但人眼可以看到的波長範圍卻很有限，這部分能夠被人眼所觀察到的波長範圍被稱為可見光，人眼可以感受到的波長範圍一般是落在390 納米到 700納米。

人眼之所以能夠區分不同的色彩，正是因為人眼中的視錐細胞對波長有著不同的敏感範圍，一般人眼中有三種不同的視錐細胞：第一種主要感受紅色，它的最敏感點在565納米左右；第二種主要感受綠色，它的最敏感點在535納米左右；第三種主要感受藍色，其最敏感點在420納米左右。

例如現在有一束光光進入人眼睛，S視錐細胞的反應最強烈，另外兩種視錐細胞的幾乎沒有反應，那麼大腦就知道進入我們眼睛的光線是藍色，正是基於此，我們才能區分各種各樣的色彩。

也正是基於人眼這樣一個生理特徵，我們才將紅綠藍確定為三原色。雖然眼球中的椎狀細胞並非對紅、綠、藍三色的感受度最強，但是因為椎狀細胞所能感受的光的帶寬很大，紅、綠、藍也能夠獨立刺激這三種顏色的受光體，並且這三種顏色的區分度更大，因此這三色被視為原色。

因此，三原色並不是光的物理性質，而是基於人眼的獨特生理特徵確定下來的。

通過以上知識，我們可以知道：色相從本質上來說是不同波長的光線進入人眼睛之後，人對此產生的不同視覺感受的一種描述。藍色和綠色之所以能夠被我們區分，正是因為藍色和綠色對應的光線具有不同的波長。

2、計算機是如何表示顏色的

我們人類在認識顏色的時候經常會從這三個角度出發：這是什麼顏色？它鮮不鮮艷？它明不明亮？例如我們看到今天小明戴了一頂帽子，我們會說：你今天這個綠色的帽子看起來真不錯！很鮮艷，亮堂堂的！

但對於機器而言，這種描述它們是無法理解的，就像你對機器說：把這頂帽子的顏色顯示為綠色，這時候機器會十分困惑，到底什麼是綠色？純綠色？青綠色？草綠色？水綠色？因此它根本無法去執行你的指令。

這時候我們就需要為機器專門設計一種模型去輔助它們理解，這就是RGB色彩模型。前面我們提到光的三原色是紅綠藍，將這三種顏色按照不同比例、不同強度進行混合就可以得到各種各樣的其他顏色。如果我們需要讓顯示器顯示出對應的色彩，我們只需要告訴它們對應的R（紅）、G（綠）、B（藍）含量即可。

例如我們需要讓電腦顯示純綠色，我們就告訴它：綠色的發光強度達到最大（255），紅色和藍色不發光，表示出來就是RGB（0,255,0），這個顏色就表示純綠色。

同理，我們也可以用RGB（255,0,0）來表示純紅色，RGB（0,0,255）來表示純藍色，電腦就是喜歡理解精確化的數字語言，而不喜歡指意模糊的自然語言 。

現在電腦已經可以顯示純正的紅、綠、藍三種顏色了，那它如何來顯示黑、白、灰三種顏色呢？黑色的顯示應該非常簡單，我們讓紅、綠、藍都不發光了不就是黑色嗎？因此我們用RGB（0,0,0）來表示黑色。如果我們想要顯示白色呢？我們就讓紅、綠、藍同時發出最強的光線，這時候三種視錐細胞同時受到刺激，給人的感覺就是白色。如果我們想要顯示灰色呢？這時候只要讓R值=G值=B值，也就是紅色、綠色、藍色發出同等輕度的光線時就為灰色，這時候我們可以發現，黑、白、灰這三種色彩的R、G、B值都是相等的，只是強度有區別而已，強度最低的就是黑色，強度最高的就是白色，中間的就是灰色。

這時候我們已經掌握了黑、白、灰的表示方法，如果我們想要表達其他混合色呢？這就涉及到一些基礎的色彩變化原理，即：

我們知道，光的三原色是紅、綠、藍，當這三種色彩以同等比例混合的時候，最後呈現出來的就是白色（中性色），其中任意兩種三原色相加得到另外一種三原色的補色，即：

紅色+綠色+藍色=白色，

紅色+綠色=黃色，為藍色的補色

紅色+藍色=洋紅色，為綠色的補色

綠色+藍色=青色，為紅色的補色

因此，如果一個像素值是RGB（255,255,0）時，它的顏色就是黃色（藍色的補色）；如果一個像素值是RGB（255,0,255）時，它的顏色就是洋紅色（綠色的補色）；如果一個像素值是RGB（0,255,255）時，它的顏色就是青色（紅色的補色）。

那如果一個像素是RGB（255,255,100）呢？這時候這個像素依舊是黃色，因為紅色和綠色的發光強度更大，所以還是會以這兩種光線的混合色為主，但是因為藍色也發出了100強度的光線，因此黃色就不再是那麼純了，因此這個像素的顏色就是飽和度比較低的黃色。

那如果一個像素是RGB（50,100,200）呢？這時候這個像素的顏色就位於最大發光強度的色彩和最大發光強度色彩與次發光強度色彩的混合色之間，例如這個像素的最大發光強度的色彩是藍色，最大發光強度色彩與次大發光強度色彩的混合色為藍色和綠色的混合色也就是青色，因此這個顏色位於藍色和青色之間，是一個冷色系的色彩。

這就是RGB的色彩表示方法，這對於我們掌握之後的直方圖繪製原理有著十分重要的作用。

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過今天的學習，我們要掌握如下知識點：

1、 色彩是如何形成的

2、 如何用RGB表示色彩

3、 如何通過一個RGB值來判斷色彩

4、 基礎的色彩混合規律

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