{企业管理运营}色彩管理原理

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1、第九章 色彩管理,存在问题： 在屏幕上看来漂亮的色彩，在印刷后却晦暗混浑浊，黯然失色，与屏幕所见到的却是两回事。 原因：在印刷时，印刷颜色(CMYK)本身的色彩所产生的色偏以及印刷品复制原稿所用的颜色多为二次色即通过四色的相互叠加而成，对印刷出的颜色有影响，各相关设备的成色机理的相异性，会对印刷颜色造成影响。 一幅图用彩色打印机打印时颜色令人满意，而印刷时则颜色灰暗。 同样的数据在不同的设备上得不到同样的颜色。,9.1 色彩管理的原理,色彩管理来自于印刷行业对色彩管理的要求。 输入手段多样化：如扫描仪有平台CCD型、滚筒PMT型以及数字照相机、视频捕捉卡、Photo CD等。 排版与处理显示器

2、与显示器各不相同 输出材料多样化：输出材料有传统的反转片、负片、打印纸等，由于各种彩色输出设备的出现，如彩色喷墨、热升华、数字打样机、直接制版机、国际互联网，选择的机会日益增多，所涉及设备已远远超出了传统的彩色复制。 各种设备对色彩的千差万别，造成了彩色复制的不一致性，使得色彩管理成为迫切的需要。,9.1.1 色彩管理,色彩管理是运用软、硬件结合的方法在生产系统中自动统一地管理和调整颜色，以保证在整个过程中颜色的一致性。 色彩管理的意义： 1、由传统彩色复制的基本要求所决定的，即按纸张、油墨及其他印刷条件进行基本的操作，包括阶调复制、灰平衡及色彩校正等内容； 2、特定于桌面出版系统的自动色彩管

3、理，即以软件的方式来进行校准，对不同色彩空间进行特性化，针对不同的输入、输出设备传递颜色以取得最佳的色彩匹配。,色彩管理的目标：,1、实现不同输入设备间的色彩匹配，包括各种扫描仪、数字照相机、Photo CD等； 2、实现不同输出设备间的色彩匹配，包括彩色打印机、数字打样机、数字印刷机、常规印刷机等； 3、实现不同显示器显示颜色的一致性，并使显示器能够准确预示输出的成品颜色；最终实现从扫描到输出的高质量色彩匹配。,9.1.2 色彩管理的原理,设备状况：各种设备都有自己的颜色空间，设备的颜色空间是与设备相关的。 工作要求：各种设备之间要交换数据，颜色要在各个设备的颜色空间之间转换。 颜色转换的基

4、本原则：同一颜色要在不同设备上保证仍然是同一个颜色。 解决方法：选用一个与设备无关的颜色系统来衡量在各设备上的颜色，这就需要采用CIE Lab颜色空间。 任何一个与设备有关的颜色空间都可以在CIE Lab颜色空间中测量、标定。如果不同的设备与相关颜色都能对应到CIE Lab颜色空间的同一点，那么，它们之间的转换就一定是准确的。,色彩管理的三个要素：校准、特性化、转换,校准是按照设备的工作参数对设备进行调整； 特性化是确定校准后设备的色彩空间，建立相应的特性参数文件； 转换是在经校准并特性化后的设备之间进行色彩转换以达到最佳色彩匹配。 在整个过程中，不同的彩色设备具有不同的颜色空间。这个颜色空间

5、由该设备的特征参数文件(Profile)来描述。设备的特征参数文件中记录了该设备颜色空间与L*a*b*颜色系统之间的转换关系，通常由生产厂商提供，也可用测色仪器来确定。在进行颜色转换时，颜色数据通过设备特征参数描述文件先转换L*a*b*颜色，再根据需要转换成其他设备的颜色。,9.2 特征参数描述文件的创建,色彩管理系统(CMS)是通过建立标准的“颜色语言”并执行这些标准，进行颜色的传递与通信。现代的色彩管理系统是开放式的，系统的兼容性高，色彩的标准统一，是连接输入与输出的桥梁。 彩色管理系统需要管理桌面系统的扫描仪、显示器、打印机等设备的颜色，因而需要得到各种设备特征的标准信息。设备的特征和信

6、息有些是设备给予的标准配置，更多的却是需要调整以获得标准的特征信息，即在一个稳定的工作环境和可靠的设备稳定性下创建设备的特征参数描述文件。,国际颜色联盟ICC 标准,ICC标准是采用CIE颜色空间，建立一套可以包含各种色彩模型、与设备无关的色彩翻译系统。这个标准系统是以L*a*b*为模型的Profile色彩描述文件。ICC Profile 是一个标准格式文件，描述了一个设备在CIE颜色空间中的位置。 色彩管理软件通过Profile文件完成颜色的转换、显示和管理工作。简单地说，色彩管理系统根据输入设备的ICC Profile 将数据文件转移到Profile 的颜色空间，再根据输出设备的ICC P

7、rofile把数据文件的色彩信息转移到输出设备的颜色空间，从而保证工作流程中色彩还原的一致性。,ICC Profile文件的创建,在彩色桌面出版系统中最重要的设备： 输入设备(扫描仪、数码相机)、 制作设备(显示器)和 输出设备(打印机、激光照排机) 。 1、平面扫描仪 ICC Profile 的创建 平面扫描仪标准色标：目前常用的色标系列是Koda、Fuji、Agfa的IT8系列，色标由264个色块组成，代表了整个CIE LAB颜色空间的采样，底部为23级中性灰梯尺。 创建扫描仪的Profile：先由扫描仪在测试状态下进行扫描，将扫描仪产生的色标上的每一块的RGB值与原标准色标测量的 L*a

8、*b* 值进行比较。,1、平面扫描仪 Profile文件的创建,彩色管理软件：就在于建立一个扫描仪的转换表。转换表是一个速查表，可用来将扫描仪上生成的RGB文件的某一点对照到L*a*b* 参照颜色空间中。RGB文件与转换表一起用于色彩管理软件，赋予来自扫描仪的图像实际意义。平面扫描仪的CCD光电耦合器灵敏度、滤色片的透光率及光源都会随着时间的推移而有所降低，因此，扫描仪的Profile文件要定期创建一次，以保证文件的正确性。,2、显示器Profile文件的创建,首先要确定操作者使用的显示器类型、工作室光照条件等。 然后用精密的测色仪对显示屏的RGB色光进行测定，并将测量的色度值准确输入到转换表

9、中或对三发射极进行硬件调整，就可创建新的显示器Profile文件。 同时还要考虑印刷使用的油墨、纸张的使用情况，测出它们相应的色度值，反馈给显示器，再作适当的调整，以保证打样、印刷时颜色与显示器上所看到的颜色一致性。,3、输出设备的Profile文件的创建,按原定标准打样，用已经矫正过的扫描仪或测色仪读入打样稿的RGB值，与标准原稿相比较，输入新的参数到输出转换表中，然后进行校准，多次重复，得到准确的色彩信息，生成输出设备的Profile文件。 彩色管理系统在编辑和使用这些设备特征化文件时，均会按照源目标RGBCMYK图像文件到目标显示器RGB形式来表现。显示RGB源目标到目标彩色打印机CMY

10、K之间，均以CIE Lab 形式来进行颜色管理。因此，这些设备特征文件的正确性和稳定性，直接影响彩色管理系统的工作质量。,色彩管理举例,其目的是制作一个合理的互联网的艺术品图像，特别是绘画。彩色成像体系包括可控照明、数码相机和典型的用户计算机系统，它们不过是制造原件的同色异谱匹配。由于观察者的同色异谱，我们是在匹配不相似的介质，所以色彩管理进行的仅是色表的匹配。 为简化数学方法，对此例做了几个假设。 1、假设绘画和显示器环境在照明水平上的差别是可以忽略的。这样就可以使用所述的用于计算色觉无常指数的色度适应转换。 2、假设大多数情况下，显示器的色域大于大多数绘图的色域。因此我们删除了信道“0”和

11、“1”以外的任何值而不是色域绘图。做了这些假设，我们就不再需要完整的色表模型了，由于其复杂性，未考虑颜色技术中这个方面的内容。,色彩管理流程图,大多数数码相机的光度学响应（数码计数与照明因数关系）都是非线性的。 基于标准化的数字计数和照明因数Y/Yn关系的拟合，得到了转换函数f(x). 相机红色信号的转换函数： R相机 = f ( dr / dmax) (9-1) 式中，0 R相机 1。对于绿色和黄色的相机信号可以写出相似的表达式。当使用解析方法或多项式方法，或者建立由经校准的灰度尺的分段线性插值或三次插值得到的一维查询表格时，此转移函数通常是合适的。,相机信号转换成三刺激值,将经线性化的相机

12、信号转换成三刺激值。最简单的是(33)矩阵转换： (9-2) 由于大多数三色图像记录装置，例如数码相机，它们的光谱灵敏度与配色函数不是线性关系，此时所做的转换就是基于对参照色靶的色度和数字测量的经验转换。,矩阵系数的获得,矩阵系数可采用线性回归式获得。 = QPT(PPT)-1 (9-3) 式中P 是由 k 种参照色靶的相机信号组成的(3k)矩阵，Q 是相应的三刺激值组成的(3k)矩阵。实质上，我们得到的是颜色校正矩阵以及主转换矩阵。,相机信号转换成三刺激值的改进,当光谱灵敏度与配色函数有显著差别时，利用式(9-2)估计的三刺激值会有相当大的误差。 改进性能的技术是加入平方和、协方差项：,对那

13、些使测试失去意义的系数，应把它们从模型中删去，并重复优化步骤。减小非零矩阵系数的数目可以减小噪声。值得注意的是当成像材料的光谱性质相似时，例如，对扫描照片或本例中艺术家所用颜料的色度表征，使用更高次幂的矩阵效果最好。,颜色校正矩阵系数的优化或限制,有时使用颜色校正矩阵会使无彩色略微有色，称作灰度平衡误差。可在对颜色校正矩阵的系数进行优化或限制的时候，对明度尺度进行加权来避免。 限制：1, 1 + 1, 2 + 1, 3 = Xn 2, 1 + 2, 2 + 2, 3 = Yn 3, 1 + 3, 2 + 3, 3 = Zn 1, 4 + 1, 5 + + 1, 9 = 0.0 2, 4 + 2

14、, 5 + + 2, 9 = 0.0 3, 4 + 3, 5 + + 3, 9 = 0.0 (9-5) 式(9-5)的限制所基于的假设是对于中性刺激，相机信号经式(9-1) 转换变得相等，即R相机 = G相机 = B相机。,线性回归计算的另一个局限性是有关平方和三刺激值误差的最小化。因为三刺激值差与视觉差别是非线性关系，所以颜色校正矩阵可能不会产生最好的视觉准确性。如果可能的话，使用CIE 94或CIE 2000色差公式进行优化应该能够使平均色差达到最小。 从相机信号到三刺激值的转换定义了相机的色度表征。下一步是使用勃莱福色度适应转换将三刺激值从绘图照明下的三刺激值转化成显示器白场。,由于绘画

15、和显示环境的色度值是匹配的，所以相机和显示器的三刺激值变得相等。,使用CRT色度表征把三刺激值转换成数字计数： (9-7) (9-8) 对于绿色和蓝色信道使用与式(9-8)相似的表达式。,其中， 是考虑了色度适应之后的三刺激值 (使用下标c表示)。,色彩管理的具体计算,首先定义艺术品的照明条件。艺术家所用的典型颜料(材料)的色表会根据它们被自然的白昼光（例如透过窗户的光或白热光，典型的昼光）照明而发生变化。 关键问题是艺术家想要在什么样的条件下使他的绘画作品被观察? 例如，印象主义者能够敏锐地意识到照明对色表的影响。但是，他们是否关心他们的画将怎样被观看，或者是否关心他们的画在工作室里看上去如

16、何呢? 因为要回答这个问题是不可能的，所以我们使用相关色温为5000K的白昼光，作为白热光和工作室里的自然照明的折中。,相机色度表征,我们将使用色靶得到经验的相机色度表征。 理想的情况是色靶应该包含无光谱选择性的明度尺度及均匀分布在色空间的大量彩色样品，反射率尽可能为0100。色靶的彩色样品应当与待成像的艺术品具有相同的光谱性质。 对于此例，使用了Gretag Macbeth颜色方格色再现图。尽管此色靶所含的彩色样品数很少，但是它对于这种应用是非常有效的。使用光谱光度计对色靶中每一小块彩色样品进行测量，然后算出它们在照明体D50和1931标准观察者下的色度坐标（使用排除了镜反射成分且具有大的测量孔的积分球）。,接着，使用好的成像方法 (如对非均匀照明的校正，使信噪比达到最大，使光斑、镜反射最小化等) 对颜色方格进行成像。只要图画中不含荧光着色剂，照明的光谱性质就不重要。如果可能的话，优选使用氙闪光灯，因为氙的光谱功率分布与D50很接近，这样就会潜在地导致色度表征更加准确。