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1、精品名师归纳总结Photoshop 通道在图像处理中的应用假如问“什么是 photoshop 中最重要、最不行缺少的功能？”信任很多人的回答是“图层”。其实，在 photoshop3.0 之前，根本没有图层的功能。在图像处理中，最重要的功能是 选区范畴。只有正确的运用选区范畴，才能够进行精确的合成。假如无法选区，也就无法作出相 应的操作或 处理。为了记录选区范畴，可以通过黑与白的形式将其储存 为单独的图像，进而制作各 种成效。人们将这种独立并依附于原 图的、用以储存挑选区域的黑白 图像称为“通道”（channel ）。换言之，通道才是 图像处理中最重要的部分。然而，真正懂得 Photoshop
2、 通道的人并不多。 对基本概念的一知半解，造成了技术上的断层，以致某些难点无法突破，这是由学习上的本末倒置所造成的。本文 试图通过常用的图像处理方法，来探讨 Photoshop 通道的本 质、运算及其特殊形式， 帮忙读者从中获得启示，懂得本质，把握应用。一、通道起源传统照相合成技 术及其数字化1 遮板的应用我们知道，照相排版行业的全面数字化不 过是最近几年的事情。在此之前， 图像合成工作者的工作量之大，内容之枯燥令人难以想象。他们必需将自己关在暗房 里，在放大机下面作遮板，以便在底片曝光 时有所挑选。这种遮板其 实就是有挑选的在一张透亮底片的不同部位涂上黑色染料， 让光线不能透过。在曝光时，使
3、遮板与底片重叠放置， 这样，遮板上黑色区域下面的底片 图像就由于被不透亮的黑色遮住而不能被曝光，而只剩下透亮部分 对应的图像，也就是说完成了对比片的挑选曝光。在进行了反复擞恼诎逋瓿筛吣讯鹊恼铣闪恕.通道的概念，便是由遮板演 变而来的。在通道中，以白色代替透亮表示要 处理的部分（挑选区域）。以黑色表示不需处理的部分（非挑选区域）。因此，通道也与遮板一样，没有其独立的意义，而只有在依附于其他 图像（或模型）存在时，才能表达其功用。而通道与遮板的最大区 别，也是通道最大的优越之处，在于通道可以完全由运算机来进行处理，也就是说，它是完全数字化的。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 通道
4、传统技术的数字化运算机可以不知疲惫的 24 小时工作，而且效率极高。因此，人们不遗余力的将一切可能的信息交由 运算机处理，数字化的浪潮席卷全球， 图像处理行业也不例外。如何将一 张鲜活的照片 变成我们硬盘上的“ 0 ”与“1 ”了？在此之前，让我们来看看数字化信息的特点。第一， 顾名思义，数字化信息最大的特点就是任何形式的信息都可以用数字完整、精确的表达出来，无 论它是一条 记录、一通电话、仍是一段录影。数字化的这个特点是很简洁懂得的，我 们称之为“解读”。其次，受到储备及运算等方面的限制，数字化信息的容量必 须是有限的。也就是说，要将原先瞬息万变、细致入微的模 拟信号解读开来，就必需有所取舍
5、用一个个足够小的，可解读的“信息元”取代原先的“信息流”。们我看到，这样的“采样”过程必定缺失掉了部分元与元之 间的原始数据。所以我 们必需以某种指标来判定数字化信息与模 拟信息的切近程度。 明显，在有限长度的“信息流”中，所取的“信息元”越多，这种转 化就越为精确，反之，所取的“信息元”越少，切近的程度就越为粗糙。所以，我们用“单位信息流”中“信息元”的数目多寡，来衡量数字化信息的逼真程度。在数字化音频中，这个指标称之为“采样率”与“量化精度”。在数视字频中， 称之为“帧频”。在数字化图像中，就称之为“辨论率”。只要这个指标足够大，就足以困惑人 们的感官，让我们的耳朵、眼睛误以为这是一幅 连
6、贯的画面，或是一段流畅的音乐，而丝毫察觉不到停 顿感或颗粒感。相对于模拟信息的“连续”性质而言， 数字信息所具有的 这种特点称为“间断”，或者称为“非连续”。现在，将一张图像用很多等距的水平 线与竖直线分割开来，每一个小方格都成为一个像素（ pixel ），也就是一个独立的信息元，数字化的工作就完成一半了。接下来，我们要做的，就是记录每 个像素的 颜色信息。由于我们要争论的是黑白 图像，因此只需记录黑、白、灰的信息（在黑白图像中，它与“亮度”、“灰度”的概念都是等价的），而不用虑考它的色相。但不要忘了， 灰度也是有不同 级别的，像“深灰”、浅“灰”或“中灰”。但仅仅用语言描述物体的亮度是 远远
7、不够的。上面提到，数字信息具有“间断” 的特点，所以有人提出，用 0 到 100 之间的整数表示灰度的 级别：比如用 0 表示纯黑色，用 100 表示纯白色，而 50 就表示将黑白匀称等量混合后所得的 颜色。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结众所周知，在运算机中，是以位（ bit ）储备数据的。每一个位只能存 储“0 ”或“1 ”的信息，用以对应二进制的位。让我们看看要表示一个 0 到 100 之间的任一整数，需要多少个二 进制位： log 2 101=6.6582也就是说，我们用了 7 位的储备空间，储备了仅用 6.6 位便可存 储数据。莫非这不是一种铺张么？而这种铺张的根源就
8、在于，我们把黑与白之 间的灰阶，人为的划分为 101 段，而不是其他数目。所以，为了物尽其用，人们通常用 2 的整数次 幂来划分灰度 级别。通常，人们 将灰阶划分为 256 级（用0 255 表示），而这也将正好占据8 个储备位（一字节）的空间。而 8 这个数字的由来，完全是 为了使人的肉眼在任一相 邻两级的变化中，没有丝毫的察 觉。经受了上述两个 步骤，我们将每个像素的灰度信息根据划分好的网格，从上到下，从左到右的次序依次写入硬 盘，数字化的工作就最终完成了。而当我们体验着运算机处理选区疾驰的感觉时，就会明白这一系列且 纷繁复杂的转化与操作 绝非白费了。二、几种特殊通道 类型由上一节内容可以
9、看到，最早的通道概念是 传统照相工艺中的遮板演 变而来， 用以表示 挑选范畴的特殊图像。在这之后，运算机图像处理技术快速进展，通道的概念又有了大幅度的拓展， 进而涵盖了矢量 绘图、三维建模、材质、渲染等诸多领域，而不再仅仅局限于平面 设计中“选区范畴”的原始意义。这些形形色色的“通道” 都有着各自不同的名称、用途与 运算方法，但又都与原始的通道概念有着本 质上的相像：他们都是依附于其他 图像而存在的， 单一色相的灰 阶图。1 原色通道、 Alpha 通道与专色通道在前面的描述中，我 们已经细致的明白了通道，即 单色图像的数字化 过程。那么，运算机又是如何用 这些数字表示彩色 图像的了？第一，我
10、们来明白一下原色的概念与加减法混合原理。在学校美 术课上，我们就明白了 红黄蓝三原色的概念。这里的红、黄、蓝精确的说应当是洋红（Magenta ）、黄（Yellow ）与青（Cyan ）。将这三种颜色按不同的比例混合，可以得到其他的任意 颜色。而这三种颜色最大程度的混合，就会使其范可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结围内全部波 长的可见光全部被吸取而 显示出黑色。我们将这三种元色称为“光源三原色”，而将这种在混合 过程中颜色亮度不断降低的混合方法称 为减法混合。通常，在印刷中，应用的就是 这种减法混合原理：在白色的 纸张上通过光源三原色油墨的混合，得到各 种颜色及其 组合而成的 图
11、像。但在实际操作中，通过混合得到的黑色成本高、 质量差，所以通常人为的添加一 种成本较低的黑色油墨（blacK ），与品、黄、青共同印制。因此这，种印刷的 过程也被称 为“四色印刷”，而其颜色体系被称 为“ CMYK 颜色体系”。对应于印刷中减法混合原理的，是 显示元件所遵循的加法混合原理。 红（Red ）、绿（Green ）、蓝（Blue ）三个颜色被称 为“物体三原色”，三种颜色光的混合，可以得出其它任意颜色，而其最大混合将得到亮度最高的颜色白色。我们知道，我们身边的绝大多数 显示设备（如CRT 阴极射线显像管、 LCD 液晶面板等）都应用了加法混合原理。因此， 这些设备在未启动时，底色越
12、黑、亮度越低，其成像成效就越好。 显示颜色体系也被称 为 RGB 颜色体系。自然法就是如此的 简洁而美丽，千变万化的颜色 仅仅是三种简洁原色的有机 组合。因此，任意一张彩色图像都可以看作三 张不同原色 图像的叠加。既然任意的 单色灰阶图都可以被 视为通道，那么，我们就完全可以用3 4 个通道来 记录一张彩色照片。每一个通道 记录一个对应原色在彩色 图像上的分布信息，故我 们称其为“原色通道”。用于显示用途的 图片（例如网站彩页）可以被分解为 R 、 G 、 B 三个原色通道，而需要 输出的图片（例如海报、杂志封面、包装纸等）就被分解 为 C 、M 、 Y 三个原色通道与一个 K 通道。既然每个
13、通道的 单一像素需要 8 个二进制位的存 储空间，那么在三色通道中， 每一个像素都由三个 单色像素混合而成，也就需要 8 3=24 个二进制位来进行储备。这样，在数据量变为原先的三倍 时，可以表达的颜色数目就 变为 2 24 1.6 10 7 种。我们通常将由 这 1600 万个颜色所组成的色域称 为“24bit 真彩色”。2 Alpha 通道Alpha 通道是为储存挑选区域而特的设计 的通道。在生成一个 图像文件时，并不必需产生 Alpha 通道。通常它是由人 们在图像处理过程中人为生成，并从中读取挑选区域信息的。因此在 输出制版时， Alpha 通道会因 为与最终生成的图像无关而被删除。但
14、也有时，比如在三维软件最终渲染输出的时候，会附带生成一 张Alpha 通道，用以在平面 处理软件中作后期合成。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结除了 photoshop 的文件格式 PSD 外， GIF 与 TIFF 格式的文件都可以储存Alpha 通道。而 GIF 文件仍可以用 Alpha 通道作图像的去背景 处理。因此，我们可以利用 GIF 文件的这一特性制作任意外形的 图形。3 专色通道为了让自己的印刷作品与众不同，往往要做一些特殊 处理。如增加荧光油墨或夜光油墨，套版印制无色系（如烫金）等，这些特殊 颜色的油墨（我们称其为“专色”）都无法用三原色油墨混合而成， 这时就要用
15、到 专色通道与 专色印刷了。在图像处理软件中，都存有完备的专色油墨列表。我们只须挑选需要的专色油墨，就会生成与其相 应的专色通道。但在处理时，专色通道与原色通道恰好相反， 用黑色代表 选取（即喷绘油墨），用白色代表不选取（不喷绘油墨）。这一点是需要特殊留意的。专色印刷可以 让作品在视觉成效上更具 质感与震动力，但由于大多数 专色无法在显示器上出现成效，所以其制作过程也带有相当大的 体会成分。4 蒙板与贴图混合通道蒙板又被称 为“遮罩”，可以说是最能体 现“遮板”意义的通道 应用了。在一张图像（或一个图层）上添加一张黑白灰 阶图，黑色部分的图像将被隐去（而不是删除），变为透亮。白色部分将被完全
16、显现。而灰阶部分将 处于半透亮状 态。蒙板无论在图像合成仍是在特效制作方面，都有不行取代的功用。蒙板也可以应用到三维模型的贴图上面。金属上的斑斑 锈迹，玻璃上的贴花图案，这些外形不 规章的图形，往往要用矩形贴图加蒙板的方式加以 处理。这种类 型的蒙板由于需要 调整它们在三维表面的坐 标位置，所以经常被视为一种特殊形式的 贴图，称为“透亮度贴图”。蒙板不仅可以在简洁的贴图中使用，更可以在复杂得多维材质中使用。当两种材质在同一表面交 错混合时，人们同样需要用通道来 处理他们的分布。而与一般蒙板不同的是，这样的“混合通道”是直接应用在两 张图像上的：黑色的部分显示 A 图像。白色部分显示 B 图像。
17、灰阶部分就兼而有之。可见，混合通道是由蒙板概念衍生而来，用于掌握两 张图像叠盖关系的一种简化应用。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5 置换贴图 与凹凸贴图在三维软件中，通道并不仅限于处理平面贴图，他也被用于表现更为复杂的材质，甚至用来建立模型。试想，我们要对一枚硬 币建模：其表面纷繁复杂的图案与花纹肯定会 给我们的工作带来不少麻 烦，用通常的建模手段，几乎无法完成。也 许有人会问：我们能不能用一张平面图像来表示三 维物体表面的凹凸起伏（就像一 张海拔的图那样），而让运算机自动完成繁琐的建模工作了？答案是：能，而且这张关键 的平面图就是通道。将一张通道用所 谓“置换贴图 ”的方式
18、贴到物体的表面， 这时，运算机就会如是运作： 将贴图表面上的 节点，根据贴图通道上像素的亮度信息，沿曲面在 该点的法线方向进行不同程度的 牵引拉伸，要么凹下去，要么凸起来：就像比对着一张用颜色描画海拔的的 图，在泥巴上捏出高山与峡谷一 样。现在，我们只要用平面 绘图工具绘制一张二维图像，然后将其转化为置换贴图并给予物体，一枚极具质感的硬币就跃然纸上了。置换贴图虽 然可以大大 节约建模工作量，但由于 这样生成的模型不 够优化，多边形数目过于繁多，会造成渲染 时间的大幅攀升。为此，人们想出一个折中的好 方法。在不增加模型复杂度的前提下，使物体表面的凹凸成效近似于置 换贴图中生成的真实模型，这就是凹
19、凸 贴图算法。凹凸贴图同样以通道为信息源，通过特殊的表面贴图与光影处理，表现出物体的高光与 阴影，使其光影成效在大多数情形下能 够达到令人信服的程度。现在，我们再使用凹凸通道 贴图建立一枚硬 币模型，并与前面的置 换模型进行渲染比对。我们会发觉：在“正视”所处理的平面（视线垂直于平面）时，后者与前者有着同样杰出的表 现，但渲染时间大大优于前者。而在“侧视”（视线垂直于 该平面的法线）对比时，置换贴图 照旧表现出物体表面真 实的起伏形 态，而用凹凸贴图处理的平面 就平整如初。这也使凹凸 贴图的缺点暴露无 遗。以上两种算法各有 优劣， 而在最终打算到底使用哪一 种算法使通道与模型相 结合，以达到所
20、需成效 时，视角便成为打算性的因素。6 矢量通道可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结为了减小数据量，人们将逐点描 绘的数字图像再一次解 读，运用复杂的运算方法将其上的点、线、面与颜色信息 转化为简捷的数学公式。这种公式化的 图形被称为“矢量图形”。而公式化的通道，就被称为“矢量通道”。矢量图形虽然能够成百上千倍的压缩图像信息量，但其运算方法过于复杂，转化成效也往往不尽人意。因此，他只 有在表现轮廓简洁、色块鲜明的几何 图形时才有用武之的。而在处理真实成效（如照片）时，就很少派上用 场。 Photoshop 中的“路径”，3DS 中的几种预置贴图， illustrator、 flash 等矢量绘图软件中的蒙板，都是属于 这一类型的通道。古人云：“勿在沙的筑高台”。想拥有过人的技 术就必需努力学好基 础学问。通道的应用是从事美工行 业人员从入门到熟知的必 经之路，也是这门课程的华彩乐章。期望大家能 够从这里一点一滴的学起，在不 远的将来，让自己的作品散 发出艺术刺眼的光线。可编辑资料 - - - 欢迎下载