通道 (数字图像)

彩色数字图像是由像素构成的，而像素又是由一系列代码所代表的原色组合而成的。 在这种情况下，通道是与彩色图像大小相同的灰度图像，仅由这些原色中的一种构成。 例如，来自标准数码相机的图像将具有红色、绿色和蓝色通道。 灰度图像只有一个通道。

在地理信息系统中，通道通常被称为光栅带。 另一个密切相关的概念是特征映射，它用于卷积神经网络。

在数字领域，可以有任意数量的常规原色构成图像； 在这种情况下，通道被扩展为基于任何此类传统原色的灰度图像。 通过扩展，通道是与原始图像具有相同维度并与之关联的任何灰度图像。

通道是用于指代图像的特定组件的常规术语。 实际上，任何图像格式都可以在内部使用任何算法来存储图像。 例如，GIF图像实际上通过索引号来引用每个像素中的颜色，索引号指的是存储三个颜色分量的表。 然而，无论特定格式如何存储图像，只要能够渲染出最终的彩色图像，离散的颜色通道总是可以确定的。

通道的概念在多光谱和高光谱成像中扩展到可见光谱之外。 在这种情况下，每个通道对应一个波长范围并包含光谱信息。 通道可以有多个宽度和范围。

存在三种主要通道类型（或颜色模型），并且各有优缺点。

RGB 图像具有三个通道：红色、绿色和蓝色。 RGB 通道大致遵循人眼中的颜色感受器，用于计算机显示器和图像扫描仪。

如果 RGB 图像是 24 位（2005 年的行业标准），每个通道有 8 位，分别用于红色、绿色和蓝色——换句话说，图像由三幅图像组成（每个通道一个），其中 每个图像可以存储常规亮度强度在 0 到 255 之间的离散像素。如果 RGB 图像是 48 位（非常高的颜色深度），则每个通道每个像素有 16 位颜色，即 16 位红色、绿色、 和每个像素的蓝色。

• 24 位 RGB 图像
• 红色通道，显示为灰度
• 绿色通道，显示为灰度
• 蓝色通道，显示为灰度

请注意灰色树木在所有通道中的亮度相似，红色连衣裙在红色通道中比其他两个通道亮得多，图片的绿色部分在绿色通道中显示得更亮。

YUV 图像是 RGB 色彩空间的仿射变换，起源于广播。 Y 通道与感知强度大致相关，而 U 和 V 通道提供颜色信息。

CMYK 图像有四个通道：青色、品红色、黄色和键（黑色）。 CMYK 是印刷标准，其中使用减色法。

一张 32 位 CMYK 图像（2005 年的行业标准）由四个 8 位通道组成，一个用于青色，一个用于洋红色，一个用于黄色，一个用于主色（通常为黑色）。 CMYK 图像的 64 位存储（每通道 16 位）并不常见，因为 CMYK 通常与设备相关，而 RGB 是与设备无关存储的通用标准。

• 示例 32 位 CMYK 图像
• 青色通道
• 洋红色通道
• 黄色通道
• 关键（黑色）通道

HSV，即色调饱和度值，与RGB一样，在三个通道中存储颜色信息，但一个通道专门用于亮度（值），另外两个通道传递颜色信息。 值通道类似于（但不完全相同）CMYK 黑色通道，或其底片。

HSV 在有损视频压缩中特别有用，在这种情况下，人眼不太容易注意到颜色信息的丢失。

Alpha 通道存储透明度信息——值越高，像素越不透明。 没有照相机或扫描仪测量透明度，虽然物理对象当然可以具有透明度，但 alpha 通道对于将数字图像合成在一起非常有用。

蓝屏技术涉及在原色背景前拍摄演员，然后将该颜色设置为透明，并将其与背景合成。

GIF 和 PNG 图像格式使用万维网上的 alpha 通道来合并网页上的图像，因此即使在不均匀的背景上它们也看起来具有任意形状。

在 3D 计算机图形中，多个通道用于对材质渲染进行额外控制。