在Photoshop中，恐怕再也沒有比“通道”這個名詞更令人頭痛了，什么是通道？通道概念是什么？通道的本質(zhì)和作用又是什么？這個問題涉及到通道一詞的來源、演繹和發(fā)展。涉及到通道的內(nèi)涵和外延，如果確有對通道理論有研究興趣的朋友。推薦看看這篇文章（這篇文章真是可憐呀，掛在網(wǎng)上幾年了，只有11個人閱讀過，但確實(shí)是好文章）！
通道在圖像處理中的應(yīng)用 —通道起源
如果問“什么是 photoshop 中最重要、最不可缺少的功能？”相信很多人的回答是“圖層”。其實(shí)，在 photoshop3.0 之前，根本沒有圖層的功能。在圖像處理中，最重要的功能是選區(qū)范圍。只有正確地運(yùn)用選區(qū)范圍，才能夠進(jìn)行精確的合成。如果無法選區(qū)，也就無法作出相應(yīng)的操作或處理。
為了記錄選區(qū)范圍，可以通過黑與白的形式將其保存為單獨(dú)的圖像，進(jìn)而制作各種效果。人們將這種獨(dú)立并依附于原圖的、用以保存選擇區(qū)域的黑白圖像稱為“通道”（ channel ）。換言之，通道才是圖像處理中最重要的部分。
然而，真正懂得Photoshop通道的人并不多。對基本概念的一知半解，造成了技術(shù)上的斷層，以致某些難點(diǎn)無法突破，這是由學(xué)習(xí)上的本末倒置所造成的。本文試圖通過常用的圖像處理方法，來探討Photoshop通道的本質(zhì)、運(yùn)算及其特殊形式，幫助讀者從中獲得啟發(fā)，理解本質(zhì)，掌握應(yīng)用。
一、通道起源——傳統(tǒng)照相合成技術(shù)及其數(shù)字化
1 ．遮板的應(yīng)用
我們知道，照相排版行業(yè)的全面數(shù)字化不過是最近幾年的事情。在此之前，圖像合成工作者的工作量之大，內(nèi)容之枯燥令人難以想象。他們必須將自己關(guān)在暗房里，在放大機(jī)下面作遮板，以便在底片曝光時有所選擇。這種遮板其實(shí)就是有選擇地在一張透明底片的不同部位涂上黑色染料，讓光線不能透過。在曝光時，使遮板與底片重疊放置，這樣，遮板上黑色區(qū)域下面的底片圖像就因?yàn)楸徊煌该鞯暮谏谧《荒鼙黄毓?，而只剩下透明部分對?yīng)的圖像，也就是說完成了對照片的選擇曝光。
通道的概念，便是由遮板演變而來的。在通道中，以白色代替透明表示要處理的部分（選擇區(qū)域）；以黑色表示不需處理的部分（非選擇區(qū)域）。因此，通道也與遮板一樣，沒有其獨(dú)立的意義，而只有在依附于其他圖像（或模型）存在時，才能體現(xiàn)其功用。而通道與遮板的最大區(qū)別，也是通道最大的優(yōu)越之處，在于通道可以完全由計(jì)算機(jī)來進(jìn)行處理，也就是說，它是完全數(shù)字化的。
2 ．通道——傳統(tǒng)技術(shù)的數(shù)字化
計(jì)算機(jī)可以不知疲倦的 24 小時工作，而且效率極高。因此，人們不遺余力地將一切可能的信息交由計(jì)算機(jī)處理，數(shù)字化的浪潮席卷全球，圖像處理行業(yè)也不例外。
如何將一張鮮活的照片變成我們硬盤上的“ 0 ”與“ 1 ”呢？在此之前，讓我們來看看數(shù)字化信息的特點(diǎn)。首先，顧名思義，數(shù)字化信息最大的特點(diǎn)就是任何形式的信息都可以用數(shù)字完整、準(zhǔn)確的表達(dá)出來，無論它是一條記錄、一通電話、還是一段錄影。數(shù)字化的這個特點(diǎn)是很容易理解的，我們稱之為“解析”。
其次，受到存儲及計(jì)算等方面的限制，數(shù)字化信息的容量必須是有限的。也就是說，要將原來瞬息萬變、細(xì)致入微的模擬信號解析開來，就必須有所取舍——用一個個足夠小的，可解析的“信息元”取代原先的“信息流”。我們看到，這樣的“采樣”過程必然損失掉了部分元與元之間的原始數(shù)據(jù)。所以我們必須以某種指標(biāo)來判斷數(shù)字化信息與模擬信息的切近程度。顯然，在有限長度的“信息流”中，所取的“信息元”越多，這種轉(zhuǎn)化就越為精確，反之，所取的“信息元”越少，切近的程度就越為粗糙。所以，我們用“單位信息流”中“信息元”的數(shù)目多寡，來衡量數(shù)字化信息的逼真程度。在數(shù)字化音頻中，這個指標(biāo)稱之為“采樣率”與“量化精度”；在數(shù)字視頻中，稱之為“幀頻”；在數(shù)字化圖像中，則稱之為“分辨率”。只要這個指標(biāo)足夠大，就足以迷惑人們的感官，讓我們的耳朵、眼睛誤以為這是一幅連貫的畫面，或是一段流暢的音樂，而絲毫察覺不到停頓感或顆粒感。相對于模擬信息的“連續(xù)”性質(zhì)而言，數(shù)字信息所具有的這種特點(diǎn)稱為“間斷”，或者稱為“非連續(xù)”。
現(xiàn)在，將一張圖像用許多等距的水平線與豎直線分割開來，每一個小方格都成為一個像素（ pixel ），也就是一個獨(dú)立的信息元，數(shù)字化的工作就完成一半了。接下來，我們要做的，就是記錄每個像素的顏色信息。 由于我們要討論的是黑白圖像，因此只需記錄黑、白、灰的信息（在黑白圖像中，它與“亮度”、“灰度”的概念都是等價的），而不用考慮它的色相。但不要忘了，灰度也是有不同級別的，像“深灰”、“ 淺灰”或“中灰”。
但僅僅用語言描述物體的亮度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。上面提到，數(shù)字信息具有“間斷”的特點(diǎn)，所以有人提出，用 0 到 100 之間的整數(shù)表示灰度的級別：比如用 0 表示純黑色，用 100 表示純白色，而 50 則表示將黑白均勻等量混合后所得的顏色。 眾所周知，在計(jì)算機(jī)中，是以位（ bit ）存儲數(shù)據(jù)的。每一個位只能存儲“ 0 ”或“ 1 ”的信息，用以對應(yīng)二進(jìn)制的位。讓我們看看要表示一個 0 到 100 之間的任一整數(shù)，需要多少個二進(jìn)制位： log 2 101=6.6582 也就是說，我們用了 7 位的存儲空間，存儲了僅用 6.6 位便可存儲數(shù)據(jù)。難道這不是一種浪費(fèi)么？而這種浪費(fèi)的根源就在于，我們把黑白之間的灰階，人為的劃分為 101 段，而不是其他數(shù)目。
所以，為了物盡其用，人們通常用 2 的整數(shù)次冪來劃分灰度級別。通常，人們將灰階劃分為 256 級（用 0 ～ 255 表示），而這也將正好占據(jù) 8 個存儲位（一字節(jié)）的空間。而 8 這個數(shù)字的由來，完全是為了使人的肉眼在任一相鄰兩級的變化中，沒有絲毫的察覺。
經(jīng)歷了上述兩個步驟，我們將每個像素的灰度信息按照劃分好的網(wǎng)格，從上到下，從左到右的順序依次寫入硬盤，數(shù)字化的工作就終于完成了。而當(dāng)我們體驗(yàn)著計(jì)算機(jī)處理選區(qū)飛馳的感覺時，就會明白這一系列且紛繁復(fù)雜的轉(zhuǎn)化與操作絕非徒勞了。
二、幾種特殊通道類型
由上一節(jié)內(nèi)容可以看到，最早的通道概念是傳統(tǒng)照相工藝中的遮板演變而來，用以表示選擇范圍的特殊圖像。在這之后，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)迅速發(fā)展，通道的概念又有了大幅度的拓展，進(jìn)而涵蓋了矢量繪圖、三維建模、材質(zhì)、渲染等諸多領(lǐng)域，而不再僅僅局限于平面設(shè)計(jì)中“選區(qū)范圍”的原始意義。這些形形色色的“通道”都有著各自不同的名稱、用途與計(jì)算方法，但又都與原始的通道概念有著本質(zhì)上的相似，從本質(zhì)上看：通道仍然沒有脫離選區(qū)這個大的范圍。
1 ．原色通道、 Alpha 通道與專色通道
在前面的描述中，我們已經(jīng)細(xì)致地了解了通道，即單色圖像的數(shù)字化過程。那么，計(jì)算機(jī)又是如何用這些數(shù)字表示彩色圖像的呢？首先，我們來了解一下原色的概念與加減法混合原理。
在小學(xué)美術(shù)課上，我們就了解了紅黃藍(lán)三原色的概念。這里的紅、黃、藍(lán)準(zhǔn)確地說應(yīng)該是洋紅（ Magenta ）、黃（ Yellow ）與青（ Cyan ）。將這三種顏色按不同的比例混合，可以得到其他的任意顏色；而這三種顏色最大程度的混合，就會使其范圍內(nèi)所有波長的可見光全部被吸收而顯示出黑色。我們將這三種元色稱為“光源三原色”，而將這種在混合過程中顏色亮度不斷降低的混合方法稱為減法混合。
通常，在印刷中，應(yīng)用的就是這種減法混合原理：在白色的紙張上通過光源三原色油墨的混合，得到各種色彩及其組合而成的圖像。但在實(shí)際操作中，通過混合得到的黑色成本高、質(zhì)量差，所以通常人為地添加一種成本較低的黑色油墨（ blacK ），與品、黃、青共同印制。因此，這種印刷的過程也被稱為“四色印刷”，而其顏色體系被稱為“ CMYK 色彩體系”。
對應(yīng)于印刷中減法混合原理的，是顯示元件所遵循的加法混合原理。紅（ Red ）、綠（ Green ）、藍(lán)（ Blue ）三個顏色被稱為“物體三原色”，三種顏色光的混合，可以得出其它任意色彩，而其最大混合將得到亮度最高的顏色——白色。我們知道，我們身邊的絕大多數(shù)顯示設(shè)備（如 CRT 陰極射線顯像管、 LCD 液晶面板等）都應(yīng)用了加法混合原理。因此，這些設(shè)備在未啟動時，底色越黑、亮度越低，其成像效果就越好。顯示顏色體系也被稱為 RGB 顏色體系。
自然法則是如此的簡潔而優(yōu)美，千變?nèi)f化的色彩僅僅是三種簡單原色的有機(jī)組合。因此，任意一張彩色圖像都可以看作三張不同原色圖像的疊加。既然任意的單色灰階圖都可以被視為通道，那么，我們就完全可以用 3 ～ 4 個通道來記錄一張彩色照片。每一個通道記錄一個對應(yīng)原色在彩色圖像上的分布信息，故我們稱其為“原色通道”。用于顯示用途的圖片（例如網(wǎng)站彩頁）可以被分解為 R 、 G 、 B 三個原色通道，而需要輸出的圖片（例如海報、雜志封面、包裝紙等）則被分解為 C 、 M 、 Y 三個原色通道與一個 K 通道。
既然每個通道的單一像素需要 8 個二進(jìn)制位的存儲空間，那么在三色通道中，每一個像素都由三個單色像素混合而成，也就需要 8 × 3=24 個二進(jìn)制位來進(jìn)行存儲。這樣，在數(shù)據(jù)量變?yōu)樵瓉淼娜稌r，可以表達(dá)的色彩數(shù)目就變?yōu)?2 24 ≈ 1.6 × 10 7 種。我們通常將由這 1600 萬個顏色所組成的色域稱為“ 24bit 真彩色”。
2 ． Alpha 通道
Alpha 通道是為保存選擇區(qū)域而專門設(shè)計(jì)的通道。在生成一個圖像文件時，并不必須產(chǎn)生 Alpha 通道。通常它是由人們在圖像處理過程中人為生成，并從中讀取選擇區(qū)域信息的。因此在輸出制版時， Alpha 通道會因?yàn)榕c最終生成的圖像無關(guān)而被刪除。但也有時，比如在三維軟件最終渲染輸出的時候，會附帶生成一張 Alpha 通道，用以在平面處理軟件中作后期合成。
除了 photoshop 的文件格式 PSD 外， GIF 與 TIFF 格式的文件都可以保存 Alpha 通道。而 GIF 文件還可以用 Alpha 通道作圖像的去背景處理。因此，我們可以利用 GIF 文件的這一特性制作任意形狀的圖形。
3 ．專色通道
為了讓自己的印刷作品與眾不同，往往要做一些特殊處理。如增加熒光油墨或夜光油墨，套版印制無色系（如燙金）等，這些特殊顏色的油墨（我們稱其為“專色”）都無法用三原色油墨混合而成，這時就要用到專色通道與專色印刷了。
在圖像處理軟件中，都存有完備的專色油墨列表。我們只須選擇需要的專色油墨，就會生成與其相應(yīng)的專色通道。但在處理時，專色通道與原色通道恰好相反，用黑色代表選取（即噴繪油墨），用白色代表不選?。ú粐娎L油墨）。這一點(diǎn)是需要特別注意的。
專色印刷可以讓作品在視覺效果上更具質(zhì)感與震撼力，但由于大多數(shù)專色無法在顯示器上呈現(xiàn)效果，所以其制作過程也帶有相當(dāng)大的經(jīng)驗(yàn)成分。
4 ．蒙板與貼圖混合通道
蒙板又被稱為“遮罩”，可以說是最能體現(xiàn)“遮板”意義的通道應(yīng)用了。
在一張圖像（或一個圖層）上添加一張黑白灰階圖，黑色部分的圖像將被隱去（而不是刪除），變?yōu)橥该?；白色部分將被完全顯現(xiàn)；而灰階部分將處于半透明狀態(tài)。蒙板無論在圖像合成還是在特效制作方面，都有不可取代的功用。蒙板也可以應(yīng)用到三維模型的貼圖上面。金屬上的斑斑銹跡，玻璃上的貼花圖案，這些形狀不規(guī)則的圖形，往往要用矩形貼圖加蒙板的方式加以處理。這種類型的蒙板由于需要調(diào)整它們在三維表面的坐標(biāo)位置，所以常常被視為一種特殊形式的貼圖，稱為“透明度貼圖”。
蒙板不僅可以在簡單的貼圖中使用，更可以在復(fù)雜得多維材質(zhì)中使用。當(dāng)兩種材質(zhì)在同一表面交錯混合時，人們同樣需要用通道來處理他們的分布。而與普通蒙板不同的是，這樣的“混合通道”是直接應(yīng)用在兩張圖像上的：黑色的部分顯示 A 圖像；白色部分顯示 B 圖像；灰階部分則兼而有之。可見，混合通道是由蒙板概念衍生而來，用于控制兩張圖像疊蓋關(guān)系的一種簡化應(yīng)用。
5 ．置換貼圖與凹凸貼圖
在三維軟件中，通道并不僅限于處理平面貼圖，他也被用于表現(xiàn)更為復(fù)雜的材質(zhì)，甚至用來建立模型。
試想，我們要對一枚硬幣建模：其表面紛繁復(fù)雜的圖案與花紋一定會給我們的工作帶來不少麻煩，用通常的建模手段，幾乎無法完成。也許有人會問：我們能不能用一張平面圖像來表示三維物體表面的凹凸起伏（就像一張海拔地圖那樣），而讓計(jì)算機(jī)自動完成繁瑣的建模工作呢？答案是：能，而且這張關(guān)鍵的平面圖就是通道。
將一張通道用所謂“置換貼圖”的方式貼到物體的表面，這時，計(jì)算機(jī)就會如是運(yùn)作： 將貼圖表面上的節(jié)點(diǎn)，按照貼圖通道上像素的亮度信息，沿曲面在該點(diǎn)的法線方向進(jìn)行不同程度的牽引拉伸，要么凹下去，要么凸起來：就像比對著一張用顏色描繪海拔的地圖，在泥巴上捏出高山與峽谷一樣?，F(xiàn)在，我們只要用平面繪圖工具繪制一張二維圖像，然后將其轉(zhuǎn)化為置換貼圖并賦予物體，一枚極具質(zhì)感的硬幣就躍然紙上了。
置換貼圖雖然可以大大節(jié)省建模工作量，但由于這樣生成的模型不夠優(yōu)化，多邊形數(shù)目過于繁多，會造成渲染時間的大幅攀升。為此，人們想出一個折中的好辦法。在不增加模型復(fù)雜度的前提下，使物體表面的凹凸效果近似于置換貼圖中生成的真實(shí)模型，這就是凹凸貼圖算法。凹凸貼圖同樣以通道為信息源，通過特殊的表面貼圖與光影處理，表現(xiàn)出物體的高光與陰影，使其光影效果在大多數(shù)情況下能夠達(dá)到令人信服的程度。
現(xiàn)在，我們再使用凹凸通道貼圖建立一枚硬幣模型，并與前面的置換模型進(jìn)行渲染比對。我們會發(fā)現(xiàn)：在“正視”所處理的平面（視線垂直于平面）時，后者與前者有著同樣出色的表現(xiàn)，但渲染時間大大優(yōu)于前者；而在“側(cè)視”（視線垂直于該平面的法線）對比時，置換貼圖依舊表現(xiàn)出物體表面真實(shí)的起伏形態(tài)，而用凹凸貼圖處理的平面則平整如初。這也使凹凸貼圖的缺點(diǎn)暴露無遺。以上兩種算法各有優(yōu)劣，而在最終決定究竟使用哪一種算法使通道與模型相結(jié)合，以達(dá)到所需效果時，視角便成為決定性的因素。
6 ．矢量通道
為了減小數(shù)據(jù)量，人們將逐點(diǎn)描繪的數(shù)字圖像再一次解析，運(yùn)用復(fù)雜的計(jì)算方法將其上的點(diǎn)、線、面與顏色信息轉(zhuǎn)化為簡捷的數(shù)學(xué)公式；這種公式化的圖形被稱為“矢量圖形”；而公式化的通道，則被稱為“矢量通道”。矢量圖形雖然能夠成百上千倍地壓縮圖像信息量，但其計(jì)算方法過于復(fù)雜，轉(zhuǎn)化效果也往往不盡人意。因此，他只有在表現(xiàn)輪廓簡潔、色塊鮮明的幾何圖形時才有用武之地；而在處理真實(shí)效果（如照片）時，則很少派上用場。 Photoshop 中的“路徑”， 3DS 中的幾種預(yù)置貼圖， illustrator 、 flash 等矢量繪圖軟件中的蒙板，都是屬于這一類型的通道。
古人云：“勿在沙地筑高臺”。想擁有過人的技術(shù)就必須努力學(xué)好基礎(chǔ)知識。通道的應(yīng)用是從事美工行業(yè)人員從入門到精通的必經(jīng)之路，也是這門課程的華彩樂章。希望大家能夠從這里一點(diǎn)一滴地學(xué)起，在不遠(yuǎn)的將來，讓自己的作品散發(fā)出藝術(shù)耀眼的光芒。
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