通过成像设备的感光元件可以将大自然的光影信息尤其是各种颜色转变为数字信息记录下来，不同厂家记录和存储光影信息的方法并不相同，所以这个时候获得的图像具有不同的源文件格式。如果玩摄影就会很清楚这个现象，不同品牌的相机生成的RAW格式不一样，比如佳能的CR2格式、尼康的NEF格式以及索尼ARW格式。
图1 佳能相机上的RAW设置界面
但记录和存储光影信息不是最终目的，我们还需要将记录的光影信息用屏幕或者印刷品再次展示出来。这就需要对这些光影信息的原始数据进行转换或者解释，换成一种大家都喜闻乐见的图像形式。这个过程同时也消除了不同厂家不同的记录方式所造成的障碍，更容易流通，比如相机如果不开RAW格式都会默认生成最常见的JPEG格式。
光影信息的记录和再次展示，是一个非常复杂的图像数字化的过程。其中最核心的一个问题就是对颜色进行拆解记录和再次呈现，这需要用到颜色模式的概念。简单地说，颜色模式是将某种颜色表现为数字形式的模型，或者说是数字图像世界中表示颜色的一种算法。不同颜色模式是对真实颜色尽量模拟的不同算法，这些算法依据的理论和实现方式并不相同。常见的颜色模式有RGB模式、CMYK模式、HSB模式、Lab颜色模式、灰度模式、索引颜色模式等。在科研图片处理中最常见的颜色模式就是RGB模式和CMYK模式。
图2 色光三原色（RGB）和色料三原色（CMY）
1、RGB模式
R代表Red（红色），G代表Green（绿色），B代表Blue（蓝色）。自然界中肉眼所能看到的任何色彩都可以由这三种色彩混合叠加而成（三基色原理），因此也称为加色模式。它需要物体本身发光，比如电子显示屏上面的最小发光单元被电流激发发出三色光线，混合成我们看到的各种颜色，电视机、计算机、手机显示屏、幻灯片等都是利用这种模式来呈色。这种颜色模式在应用的时候有个工艺问题，就是发光的电子元器件由于制作工艺所限，发出来的三原色不会百分百纯正，当然最后混合成的颜色也未必百分百准确。一个非常直观的例子就是同样分辨率的电脑显示屏存在偏色的问题，而且不同厂商的产品之间差异更大。在科研投稿中，如果杂志只有电子版，比如一些OA期刊，就只要求RGB模式的图片。
2、CMYK模式
如果光线照射到一个物体上，这个物体吸收一部分光线，并将剩下的光线反射到肉眼，也可以让我们看到物体的色彩。这种颜色呈现模式也因此称为减色模式，也是与RGB模式的根本不同之处。按照这种减色模式，就衍变出了适合印刷的CMYK色彩模式。CMYK代表印刷上用的四种颜色，C代表青色（Cyan），M代表洋红色（Magenta），Y代表黄色（Yellow），K代表黑色（Black）。理论上来讲，C（青色）、M（洋红色）、Y（黄色）三种颜色就可以混合出各种色彩来，但在实际应用中，难以获得高纯度的青色、洋红色和黄色颜料，也就不能通过这三种颜色叠加形成真正的黑色，最多不过是褐色而已，所以直接引入了黑色（Black）来表示。
在科研投稿中，如果杂志有纸质版，往往要求提供CMYK模式的图片；但并不绝对，有些期刊虽然有纸质版，也只要求RGB色彩模式，毕竟在把颜色记录成了数字信息之后，RGB模式转CMYK模式是非常简单的操作。
灰度模式
用单一色调表现图像的颜色模式，适用于黑白图片或者灰度图片。在这种颜色模式里，把黑→灰→白的颜色分为256阶，最黑的颜色编号为0，最白的颜色编号为255，这256阶颜色变化其实就是256种不同明度的灰色，总共是8位色彩深度。科研图片里面的电镜图片、电泳图片等一般就采用这种色彩模式。
在Photoshop中将RGB颜色模式更换成灰度模式，可以很方便地将将彩色图像转为高品质的黑白图像（有亮度效果）。将彩色图像转换为灰度模式时，所有的颜色信息都将被删除。虽然photoshop允许将灰度模式的图像再转换为彩色模式，但是原来已经丢失的颜色信息不能再返回。所以，对于黑白转化的时候要注意保存好原始图片，以免发生不可逆转的意外。
此外，由于灰度模式只有8位色彩深度，比起RGB的24位（或32位）色彩深度要更简单，把RGB模式改成灰度模式，将会导致图片大小缩小。在科研图片处理中，可以用于缩小黑白图片的大小。如图3所示，同样内容、分辨率、压缩方式的TIFF图片，RGB模式下文件大小为4.92 MB，而灰度模式则只有3.77 MB。
图3 RGB模式和灰度模式下图像的色彩深度和文件大小
在Photoshop中更改图片色彩模式的方法非常简单：点击图像-模式，选择RGB模式、灰度模式或者CMYK模式（图4）。
图4 在Photoshop里更改图像模式
另外还有一个与色彩模式密切相关的概念叫作色域，这个概念在学术图表稿约中是用不到，但是可以解释一些必然会遇到的现象。色域是指某个色彩模式可以表达的所有颜色的范围。以前我们常常说，用红、绿、蓝三种色光或者用红、蓝、黄三种颜料可以混合出“所有颜色”，这其实是不准确的。某种色彩模式能表达的颜色都具有一个范围，超出这个范围的颜色就表示不了，而只能用最接近的颜色来代替。
以图5为例，Lab模式的色彩范围一般是最广的，因为它涵盖了所有人眼可以看到的颜色——当然还有许多人眼看不到的颜色比如红外线、紫外线等等，这些颜色连Lab模式都不能涵盖。RGB模式只占Lab模式的一部分，而CMYK模式覆盖的范围更小。请注意这张图只是抽象地表达颜色范围，并不是真正的颜色。
图5 各种色彩模式的色域示意图
RGB模式的色域小于Lab模式，这说明不是什么肉眼可见的颜色都能够在显示器上表现出来的，比如金色、某些荧光色等等。
而CMYK模式和RGB模式色域中相当大的部分是重合的，但是CMYK中的某些颜色在RGB之外。这也就告诉我们，某些印刷的颜色在显示器上也不能正确反映。
在实际工作中，你可能在屏幕上选择了某非常满意的颜色，这个颜色肯定在RGB之内，但恰好在CMYK之外。当实际打印输出这张图像的时候，由于所有的打印机都是CMYK的，打印机会自动将RGB的颜色值替换为最接近的CMYK值，这一替换就造成了打印颜色与显示颜色的明显色差。但如果你在制作图片的时候，选择了CMYK模式或者通过软件模拟显示CMYK模式，然后根据屏幕显示进行色彩调整，最后打印出来的颜色就会比较接近你看到的颜色。科研插图一般不用太讲究这两种色彩模式的色域区分，但如果是为封面文章设计封面大图，则要注意在制作图像的时候要按照输出的要求，正确地选择色彩模式。
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