Photoshop通道在图像处理中的应用详解

二、几种特殊通道类型

　　由上一节内容可以看到，最早的通道概念是传统照相工艺中的遮板演变而来，用以表示选择范围的特殊图像。在这之后，计算机图像处理技术迅速发展，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“选区范围”的原始意义。这些形形色色的“通道”都有着各自不同的名称、用途与计算方法，但又都与原始的通道概念有着本质上的相似：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，我们已经细致地了解了通道，即单色图像的数字化过程。那么，计算机又是如何用这些数字表示彩色图像的呢？首先，我们来了解一下原色的概念与加减法混合原理。

　　在小学美术课上，我们就了解了红黄蓝三原色的概念。这里的红、黄、蓝准确地说应该是洋红（ 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，就会使其范围内所有波长的可见光全部被吸收而显示出黑色。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，得到各种色彩及其组合而成的图像。但在实际操作中，通过混合得到的黑色成本高、质量差，所以通常人为地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 色彩体系”。

　　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，可以得出其它任意色彩，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，底色越黑、亮度越低，其成像效果就越好。显示颜色体系也被称为 RGB 颜色体系。

　　自然法则是如此的简洁而优美，千变万化的色彩仅仅是三种简单原色的有机组合。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）则被分解为 C 、 M 、 Y 三个原色通道与一个 K 通道。

　　既然每个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 个二进制位来进行存储。这样，在数据量变为原来的三倍时，可以表达的色彩数目就变为 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 通道是为保存选择区域而专门设计的通道。在生成一个图像文件时，并不必须产生 Alpha 通道。通常它是由人们在图像处理过程中人为生成，并从中读取选择区域信息的。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。

　　除了 photoshop 的文件格式 PSD 外， GIF 与 TIFF 格式的文件都可以保存 Alpha 通道。而 GIF 文件还可以用 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形状的图形。

　　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。我们只须选择需要的专色油墨，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）。这一点是需要特别注意的。

　　专色印刷可以让作品在视觉效果上更具质感与震撼力，但由于大多数专色无法在显示器上呈现效果，所以其制作过程也带有相当大的经验成分。

　　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），变为透明；白色部分将被完全显现；而灰阶部分将处于半透明状态。蒙板无论在图像合成还是在特效制作方面，都有不可取代的功用。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，这些形状不规则的图形，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，所以常常被视为一种特殊形式的贴图，称为“透明度贴图”。

　　蒙板不仅可以在简单的贴图中使用，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。而与普通蒙板不同的是，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；灰阶部分则兼而有之。可见，混合通道是由蒙板概念衍生而来，用于控制两张图像叠盖关系的一种简化应用。

　　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一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（就像一张海拔地图那样），而让计算机自动完成繁琐的建模工作呢？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”的方式贴到物体的表面，这时，计算机就会如是运作： 将贴图表面上的节点，按照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绘海拔的地图，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赋予物体，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省建模工作量，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办法。在不增加模型复杂度的前提下，使物体表面的凹凸效果近似于置换贴图中生成的真实模型，这就是凹凸贴图算法。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，使其光影效果在大多数情况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。我们会发现：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出色的表现，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，置换贴图依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则平整如初。这也使凹凸贴图的缺点暴露无遗。以上两种算法各有优劣，而在最终决定究竟使用哪一种算法使通道与模型相结合，以达到所需效果时，视角便成为决定性的因素。

　　6 ．矢量通道

　　为了减小数据量，人们将逐点描绘的数字图像再一次解析，运用复杂的计算方法将其上的点、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，则被称为“矢量通道”。矢量图形虽然能够成百上千倍地压缩图像信息量，但其计算方法过于复杂，转化效果也往往不尽人意。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地；而在处理真实效果（如照片）时，则很少派上用场。 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：“勿在沙地筑高台”。想拥有过人的技术就必须努力学好基础知识。通道的应用是从事美工行业人员从入门到精通的必经之路，也是这门课程的华彩乐章。希望大家能够从这里一点一滴地学起，在不远的将来，让自己的作品散发出艺术耀眼的光芒。