9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 。
99.1 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 。
99.1.1 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 。
9?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 。
99.1.2 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 。
9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 。
99.2 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 。
9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 Profile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 。
9ICC 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*b* 值进行比较 。
91,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 。
92,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 。
93,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 RGB／ CMYK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 CMYK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 。
9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,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 。
9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 。
9相机信号转换成三刺激值将经线性化的相机信号转换成三刺激值 。 最简单的是 (3× 3)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 。
B
G
R
Z?
Y?
X?
332313
322212
312111
相机相机相机
，，，
，，，
，，，
相机相机相机
9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 (3× k)
矩阵,Q 是相应的三刺激值组成的 (3× k)矩阵 。
实质上,我们得到的是颜色校正矩阵以及主转换矩阵 。
Z?,Z?Z?
Y?,Y?Y?
X?,X?X?
Q
B,BB
G,GG
R,RR
P
k21
k21
k21
k21
k21
k21
332313
322212
312111
，，
，，
，，
，
，，
，，
，，
，
，，，
，，，
，，，
9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,
BG
BR
GR
B
G
R
B
G
R
Z
Y
X
2
2
2
9,38,27,36,35,34,33,32,31,3
9,28,27,26,25,24,23,22,21,2
9,18,17,16,15,14,13,12,11,1
相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机
9
对那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 。
BG
BR
GR
B
G
R
B
G
R
Z
Y
X
2
2
2
9,38,27,36,35,34,33,32,31,3
9,28,27,26,25,24,23,22,21,2
9,18,17,16,15,14,13,12,11,1
相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机
9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 +?2,5 + … +?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 。
9
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 。
9由于绘画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 。
Z?
Y?
X?
Z
Y
X
,c
,c
,c
相机相机相机显示器显示器显示器相机相机相机,，,c,c,c Z?Y?X?
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 )。
Z
Y
X
ZZZ
YYY
XXX
B
G
R
1
m a xbm a xgm a xr
m a xbm a xgm a xr
m a xbm a xgm a xr
显示器显示器显示器
，，，
，，，
，，，
显示器显示器显示器
1R0 kRkdd ro/1
rg
m a x
r
r
显示器，显示器
，
，
9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。
9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 0～ 100％ 。 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 ） 。
9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 。
此例中使用了每信道 12位的 IBM Pro／ 3000，
3000× 4000像素的数码相机 。 照明采用相关色温接近 3200K的钨卤素灯 。 对于这种使用线性检测器配置以及扫描和三个连续的图像记录仪 (每个颜色信号一个 )的相机来说,用闪光光源是不可能的 。
9色度和相机数据样 品 X Y Z dr dg db
暗皮肤 11.63 10.06 4.84 373 295 87
亮皮肤 38.27 34.59 18.84 1088 899 284
蓝天空 16.83 18.08 25.58 420 490 378
叶纹 10.60 13.23 5.70 367 411 108
蓝花 24.14 22.84 32.85 570 581 470
蓝绿 30.67 41.79 35.14 883 1179 520
橙 39.62 31.03 4.85 1153 777 90
略带紫色的蓝 11.90 10.98 26.95 308 342 425
9色度和相机数据样 品 X Y Z dr dg db
中等红 30.80 20.43 10.72 828 501 185
紫色 8.48 6.48 10.52 257 207 159
黄绿 33.28 42.38 8.62 1132 1232 147
橙黄 48.90 43.62 6.25 1526 1203 122
蓝 7.20 5.66 21.24 189 212 351
绿 14.22 22.31 7.54 557 721 147
红 22.98 13.35 4.51 673 365 107
黄绿 59.66 60.53 8.15 1826 1611 143
9色度和相机数据样 品 X Y Z dr dg db
深红 30.29 19.71 22.09 791 503 341
青 12.92 17.82 29.16 350 542 461
白 85.56 88.73 73.20 2380 2375 1096
中性 8 54.44 56.46 46.57 1525 1522 702
中性 6.5 33.97 35.24 29.07 968 966 446
中性 5 18.97 19.68 16.23 562 561 259
中性 3.5 8.54 8.86 7.31 281 280 129
黑 3.03 3.15 2.59 132 132 61
9相机灰度平衡的评价相机灰度平衡评价是非常重要的。由于特殊的校准，
相机具有特别好的中性 (所有样品都有相等的色度坐标 )，
相机的色度可用灰度平衡来评价：
r相机 = dr / (dr+ dg + db),g相机 = dg / (dr+ dg + db)
下表表明相机具有特别好的灰度平衡样 品 x y r相机 g相机白 0.346 0.359 0.410 0.410
中性 8 0.346 0.359 0.410 0.410
中性 6.5 0.346 0.359 0.410 0.410
中性 5 0.346 0.359 0.410 0.410
中性 3.5 0.346 0.359 0.410 0.410
黑 0.346 0.359 0.410 0.410
9将相机信号转换成近似的比色信号的转换矩阵，
如果可能的话，这应该与光度性质和定标是无关的。 首先将比色数据除以 D50和 1931年观察者的照明体三刺激值 (Xn = 96.42,Yn = 100.,Zn = 82.49)
进行标准化。 对于中性样品，各样品经标准化的比色数据几乎是相同的。
证实了该相机具有良好的灰度平衡之后，我们得到了能把数字计数转化为标量 (实质上是相机的三刺激值 )的线性方程，它具有与标准化的比色数据相同的数据范围，式 (9-10)：
Y／ Yn =?o +?1 dr (9-10)
式中,?o是补偿项；?1是斜率。对于绿色和蓝色信号可以写出相似的表达式。
9用黑色和白色样品来解联立方程：
R相机 = 3.81× 10-4 dr – 1.86× 10-2
G相机 = 3.82× 10-4 dg – 1.89× 10-2
B相机 = 3.27× 10-4 db – 1.89× 10-2 (9-11)
对于中性样品，由式 (9-11)得到的相机信号与标准化的三刺激值相等。
样品标准化的色度数据与每一个样品几乎是一样的样 品 X / Xn Y / Yn Z / Zn
白 0.8874 0.8873 0.8874
中性 8 0.5646 0.5646 0.5646
中性 6.5 0.3523 0.3524 0.3524
中性 5 0.1967 0.1968 0.1968
中性 3.5 0.0886 0.0886 0.0886
黑 0.0314 0.0315 0.0314
9颜色方格样品的标准化三刺激值和相机信号样 品 X/Xn Y/Yn Z/Zn R相机 G相机 B相机暗皮肤 0.12 0.10 0.06 0.12 0.09 0.05
亮皮肤 0.40 0.35 0.23 0.40 0.32 0.22
蓝天空 0.17 0.18 0.31 0.14 0.17 0.29
叶纹 0.11 0.13 0.07 0.12 0.14 0.07
蓝花 0.25 0.23 0.40 0.20 0.20 0.37
蓝绿 0.32 0.42 0.43 0.32 0.43 0.41
橙 0.41 0.31 0.06 0.42 0.28 0.06
略带紫色的蓝 0.12 0.11 0.33 0.10 0.11 0.33
9颜色方格样品的标准化三刺激值和相机信号样 品 X/Xn Y/Yn Z/Zn R相机 G相机 B相机中等红 0.32 0.20 0.13 0.30 0.17 0.13
紫色 0.09 0.06 0.13 0.08 0.06 0.11
黄绿 0.35 0.42 0.10 0.41 0.45 0.10
橙黄 0.51 0.44 0.08 0.56 0.44 0.08
蓝 0.07 0.06 0.26 0.05 0.06 0.27
绿 0.15 0.22 0.09 0.19 0.26 0.10
红 0.24 0.13 0.05 0.24 0.12 0.07
黄绿 0.62 0.61 0.10 0.68 0.60 0.10
9颜色方格样品的标准化三刺激值和相机信号样 品 X/Xn Y/Yn Z/Zn R相机 G相机 B相机深红 0.31 0.20 0.27 0.28 0.17 0.26
青 0.13 0.18 0.35 0.11 0.19 0.36
白 0.89 0.89 0.89 0.89 0.89 0.89
中性 8 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56
中性 6.5 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
中性 5 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
中性 3.5 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09
黑 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
9R
相机,G相机,B相机 和 X／ Xn,Y／ Yn,Z／ Zn
之间的转换使用了 四种不同的优化方法 。
优化 1,使平方和三刺激值误差达到最小的典型的逆计算是由式 (9-3)得到的 (3× 3)的转换矩阵。
优化 2,也是典型的逆计算，但是增加了式 (9-5)
的限制 [定标的描述见公式 (9-10)]，其中?1,1 +?1,2
+?1,3不等于 Xn 而改为 0。
优化 3,也产生了一个被限制的 (3× 3)转换矩阵，
但使平均 CIE 94色差达到最小。
优化 4,转换产生了如式 (9-4)所示被限制的 (3× 9)
转换矩阵，该矩阵也是基于 CIE 94色差的最小化而得到的。
9
通过用灰度尺的亮度因数对数字计数作图，得到这种相机的光度特性图。中性样品的亮度因数对绿色信道的数字计数具有线性的光度响应，对于红色和蓝色信道也发现具有线性关系,说明这种特殊的相机具有线性良好的光度响应 。
相机的光度特性图
9四种优化方法的比色性能样 品 Opt.1 Opt.2 Opt.3 Opt.4
暗皮肤 1.3 1.3 1.3 0.6
亮皮肤 1.0 1.0 0.9 0.9
蓝天空 1.7 2.2 2.5 2.4
叶纹 1.0 1.1 0.6 0.6
蓝花 2.1 2.5 3.0 3.3
蓝绿 1.3 1.7 1.3 0.7
橙 1.1 1.2 0.6 0.1
略带紫色的蓝 1.9 1.5 0.6 0.5
中等红 1.3 1.4 1.5 1.4
紫色 3.1 3.1 2.6 2.3
黄绿 0.6 0.5 1.3 0.0
橙黄 1.2 1.2 1.8 1.8
9样 品 Opt.1 Opt.2 Opt.3 Opt.4
蓝 3.4 3.1 1.9 0.5
绿 1.6 1.4 2.0 2.0
红 2.2 2.3 2.3 3.1
黄绿 0.6 0.7 0.1 0.9
深红 1.1 1.0 0.9 0.7
青 0.6 0.6 0.8 0.0
白 0.7 0.0 0.0 0.0
中性 8 0.5 0.2 0.2 0.2
中性 6.5 0.5 0.2 0.2 0.2
中性 5 0.4 0.2 0.2 0.2
中性 3.5 0.4 0.2 0.2 0.2
黑 0.3 0.1 0.1 0.1
平均值 1.2 1.2 1.1 1.0
最大值 3.4 3.1 3.0 3.3
9
四种优化方法的比色性能存在着 两个倾向 。
1、为了保持灰度平衡，限制矩阵是很重要的。
2、这四种优化方法所得到的性能是相似的 。
该相机的设计使其光谱灵敏度与配色函数非常接近，所得到的优良性能说明该设计是成功的。
对于光谱灵敏度与配色函数有显著差异的相机，
优化方法的选择对平均误差和最大误差有显著影响。这个比色准确度水平将会产生与原图像无法区别的复制图。但是，要正确地表明相机的准确度需要独立的证实 ——即使用色靶而不是颜色方程来评价准确度。
9为了用比色法表征数码相机、扫描仪以及高幂矩阵转换对图像噪声的影响，基于此类优化方面的经验，这里选择了第三种优化方法。式 (9-12)
给出了经验矩阵：
(9-12)
在估测 Z时，只有 B具有统计意义；因此，此转换的最后一行的前两个系数被设为 0。
B
G
R
0 0 0 0.10 0 0 0.00 0 0 0.0
0 1 6 2.07 7 5 9.02 0 7 9.0
1 3 7 9.04 6 8.21 1 0 6.1
Z/Z
Y/Y
X/X
n
n
n
相机相机相机
9
建立相机的色度表征方法的最后一步是使用照明体 D50和 1931年标准观察者的三刺激值重新测量被估计的三刺激值：
(9-13)
根据等式 (9.13),R,G,B的值为 1,1,1的图像具有完全反射漫射体的色度坐标，而 R,G,B
的值为 0,0,0的图像具有全黑的色度坐标。
)X/X(42.96X? n?
)Y/Y(100Y? n?
)Z/Z(49.82Z? n?
9建立了对于照明体 D
50和 1931年标准观察者的相机色度表征方法之后,需要定义一个典型的客户计算机系统、显示器和观察环境,
选择显示器的白场 等于照明体 D65的色度。
在一个 使用与 D65没有较大差异的照明体的全照明房间 对其进行观察。
显示器、周围照明和观察者之间的物理关系是使得从 显示器的面板上反射出来的、射向观察者的光很少 。
绘画和显示环境 (周围和显示器 )的 照明水平的不同并不影响色感知 。表明环境完全符合色度适应，
其色度与照明体 D65的色度相等。
9使用勃莱福色度适应转换，把相机的三刺激值从照明体 D50转换成 D65。具体式子为：
(9-14)
Rc = 0.94 R勃莱福
Gc = 1.02 G勃莱福 (9-15)
Bc = 1.33︱ B勃莱福 ︱ 0.98
(9-16)
注意：如果 B为负值，则 Bc也要为负值。
10 0/Z?
10 0/Y?
10 0/X?
00 00.106 85.003 89.0
03 67.071 35.175 02.0
16 14.026 64.089 51.0
B
G
R
勃莱福勃莱福勃莱福
B
G
R
96 849.004 004.000 853.0
04 929.051 836.043 231.0
15 996.014 705.098 699.0
Z?
Y?
X?
c
c
c
c
c
c
9最后，我们使用 sRGB (IEC 61966-2-1)的显示系统。显示器采用标准化等色度的荧光粉，其白场与照明体 D65的色度相等。
sRGB显示器荧光粉 (ITU-RBT,709-2)
从 到显示 R,G,B的转换矩阵：ccc Z?Y?X?,、
Z?
Y?
X?
1006.11004.21056.5
1016.41088.11069.9
1099.41054.11024.3
B
G
R
c
c
c
1
234
423
322
显示器显示器显示器信 道 x y 信 道 x y
红 0.6400 0.3300 蓝 0.1500 0.0600
绿 0.3000 0.6000 白 0.3127 0.3290
9对于 1931标准观察者，高清晰度彩色电视机的色度标准 (ITU-RBT,709-2)，假设白色信道的光亮度 (Y)是其他信道的光度的总和，高彩色的三刺激值可能会超过显示器的色域。此时，显示器的 R,G,B的值可能大于定值或小于 0。式 (9-18)是一种“色域绘图”的粗略方法。
如果 R显像 ＞ l,则 R显像 ＝ 1
如果 R显像 ＜ 0,则 R显像 ＝ 0 (9-18)
相似的表达适用于绿色和蓝色信道。
计算机的影像查询表、数字到类比转换器、影像信号发生器、显示器电子枪放大器的增益和补偿以及真空管内在的非线性，这些性质的综合结果等价于下式：
如果 R显像 ≤ 0.00304,dr =255× 12.92 R显像否则 R显像 ＞ 0.00304,dr =255× (1.055R显像 1/2.4 – 0.055 )
相似的表达适用于绿色和蓝色信道。
9颜色方格样品的数字计数样 品 dr dg db 样 品 dr dg db
暗皮肤 119 78 64 蓝 41 68 152
亮皮肤 194 145 126 绿 76 150 80
蓝天空 79 118 154 红 183 60 74
叶纹 84 109 71 黄 238 198 44
蓝花 117 123 171 深红 186 87 147
蓝绿 82 189 172 青 0 131 169
橙 220 122 46 白 240 242 243
略带紫色的蓝 68 93 165 中性 8 196 198 199
中等红 195 86 104 中性 6.5 159 160 162
紫色 94 60 100 中性 5 121 122 124
黄绿 159 187 63 中性 3.5 83 84 86
橙黄 234 165 50 黑 49 50 52
9在 CRT比色法方面你将会认识到关于观测条件的 假设方面存在谬误,其中 假设从显示器反射出来的周围闪光的量是可以忽略的 。 但是,图像记录和图像显示系统都是无闪光系统 。 IBM Pro／
300数码相机使用复制品代替照明,而且,相机周围的所有表面都用黑色毛毡覆盖,因此,图像记录系统几乎是无闪光的 。 当在画廊或工作室观看绘画时,会发生闪光；光线不是高度平行的,
因此,实际上是在存在闪光的条件下观察图画以及 CRT显示作品的 。 计算中假设两个环境中的闪光量是相同的 。
9
这个简化的例子仍然分了好多步 。 当我们考虑更为复杂的显示器观察环境时,其中显示器和周围照明是不匹配的,就会由于周围闪光的不同导致需要更复杂的色度表征,以及需要进行色域绘图,这样就容易理解为什么数码彩色成像方法需要比本书内容更加深入的信息 。 最后告诫同学,
这个例子要比用于记录自然景物的数码相机的颜色管理简单得多,这也超出了本书讨论的范围 。
99.3 色彩管理系统
9.3.1 ColorSync
20世纪 90年代苹果电脑推出了 ColorSync l.0色彩管理软件,但仅局限于苹果设备之间的色彩控制 。
ColorSync采用 ICC标准,以 CIE Lab色空间模式作为色彩参照标准,是在 Macintosh操作系统下应用的系统级色彩管理软件,能够为图像,
出版和印刷行业提供快速,一致和精确的桌面色彩校准,检验与复制基本工具 。 CIE Lab是国际通用的色彩标准模式,其定义与设备无关,因此,
ColorSync在实现色彩管理及描述时更具开放性,
得到了广大软,硬件开发商的大力支持 。
9ColorSync 的结构主要部分,
1,ColorSync Manager (API)
API即是 Application Programming Interface，
中文译作 编写程序界面 。 ColorSync 是一个编程界面,让软,硬件开发商利用它编写 ColorSync
支持或色彩管理的应用软件及驱动器 （ Device
driver） 。 利用 ColorSync Manager可进行色彩转换,色彩配对,色域检视,特征文件管理等,甚至可制作 色彩管理模块 (CMM),由它提供色彩管理服务 。
92,ColorSync System Profile 控制台
ColorSync System Profile 控制台在苹果系统的
Control Panels 内,只让用户设定系统色彩
(System Profile)。 新版 ColorSync 系统的
ColorSync 控制台除了可以设定系统色彩外,还让用户选择预设 CMM,选择 RGB及 CMYK等预设色彩,提供更完整的设定 。 新版 ColorSync 还有一个名为 Monitors ＆ Sound 的控制台,内有 —个 Calibrate 按钮,可以让用户校准屏幕色彩及在调准后储存为 ColorSync 屏幕特征文件 。
3,ColorSync Preferences设定档
ColorSync Preferences设定档记录色彩管理系统内的各种设定。
94,ColorSync 文件夹
ColorSync Profiles文件夹储存了各种屏幕,
输入,输出特征文件,也有非仪器特征文件,如色彩空间特征文件 。 仪器特征文件记录某一仪器在某个时候及某个环境下所表现的色彩特性 。 时间久了或环境有变,仪器特征文件也必须更新 。
色彩空间特征文件属非仪器特征文件,不受时间及环境影响,不需要更新 。 它记录了重要资料,
让 CMM作色彩配对,例如由 LAB转为 RGB或由
RGB转为 LAB。 特征文件在色彩管理中扮演最重要的角色,是色彩转换或配对准确性的关键 。
ColorSync特征文件 2.0版或之后完全支持国际标准 ICC规格,支持开放式色彩管理 。
95,色彩管理模块 (CMM)
ColorSync 2.0 版及后来加入 LinoColor CMM
( 即现时苹果系统及微软 WIN98 的预设 CMM) 是色彩管理系统的核心，由 Linotype-Hell设计。
CMM是一个电脑程序，提供各种色彩管理服务。用户可利用它进行各种色彩转换或配对、修辑特征文件及在屏幕预视打印或输出效果。
ColorSync 架构也让用户自选其他的 CMM，如
Light Source 公司的 CMM 或 Agfa 公司的
ColorTune CMM 等。
96,ColorSync 2.5 色彩管理系统
ColorSync 2.5色彩管理系统在全面继续原版本优势功能的基础上,增添了许多新的工具和插入功能 。 利用 ColorSync 2.5可以得到从屏幕显示,
打样印刷到多媒体,网络等过程中重复的,始终如一的色彩效果,能够出色完成各种桌面出版工作 。 它有三个组成部分 。
(1) ICC标准色彩描述文件 (ColorSync Profile)
设备在出厂时,根据 ICC标准为每一台设备提供 Profile,以此来表现输入设备,输出设备等的色彩特性 。 有了标准的 Profile,ColorSync就可进行不同设备间的色彩转换计算了 。
9(2) 色彩匹配方式 (Color Matching Method)
CMM 是 ColorSync 的核心部分,集成于
Macintosh操作系统的控制板中,使所有的色彩匹配计算都可在 Macintosh系统上完成 。 通过
ColorSync Profile计算,CMM实现了不同色彩空间的转换 。
(3) 应用软件界面 (Application Program Interface)
为了工作中能够掌握准确色彩,就需要将这些应用软件有效地进行色彩匹配 。 CMM可以通过 ColorSync API对支持 ColorSync的应用软件进行色彩匹配,从而达到色彩一致的目的 。
97,ColorSync 工作原理
(1) 建立 ColorSync Profile
ColorSync Profile通常是由支持 ColorSync的厂商在设备出厂时提供的,有时也可借助一定的工具及相应的色彩管理软件自行建立文件 。
建立文件时应使用标准色样对设备进行测试 。
对输入设备的测试方式首先是扫描一个标准原稿,
然后通过软件进行计算,对输出设备产生的色样通过分光光度计进行测试,将所得结果与标准数据进行比较,建立符合 ICC标准的扫描仪,显示器,印刷机及其他输出设备的 ColorSync Profile。
9(2) 色空间转换
ColorSync采用与设备无关的 CIE Lab色彩空间作为中间的转换色空间,将色彩复制过程中的所有设备联系起来 。
ColorSync首先把从扫描仪获得的 RGB色彩信息转换为与设备无关的 CIE Lab色空间,然后根据下一设备的 ICC Profile将 CIE Lab色空间转换为设备自身的色空间 。 CIE Lab颜色测量系统允许 ColorSync在不同设备间进行色彩计算及转换,
CIE Lab具有包含其他色空间的广泛色域,不会损失色彩品质 。
9(3) 色彩压缩从图像扫描到显示器显示一般以 RGB方式进行,而在印刷输出时是以 CMYK方式完成的 。
RGB的色域比 CMYK宽得多,因此,颜色空间转换不仅是一个单纯的数据计算问题,还涉及颜色转换过程中的准确显现 。 所以,有效地进行色彩压缩也是衡量色彩管理系统是否完善的重要方面 。
ColorSync色彩管理系统能够做到在色空间转换运算的同时,对色彩进行符合人眼视觉特性的压缩,保持色彩相对的细微差别,尽可能地减少色彩的损失,在原稿到最终复制品之间的全部工艺流程中保证色彩品质 。
9(3) 色彩压缩色彩包含在 Lab颜色空间以内,扫描仪的颜色就可以被校正到最好水平,显示器可以修正到最佳显示,最终设备也可以很好地进行复制,使得整个系统在统一的方式下进行工作,完成从扫描到输出整个过程的颜色一致性 。
(4) ColorSync对 Photoshop的支持
Photoshop可由 ColorSync Profile建立一个相应的分色表 。 这样,在 Photoshop中通过模式菜单转换产生的分色文件,其效果与 ColorSync
Profile分色是一致的 。 由于 ColorSync Profile是针对不同的输出设备而定的,这样的分色更具有实用价值 。
99.3.2 Windows 的色彩管理
1993年国际色彩联盟成立后,制定了开放式色彩管理规则 ——ICC,令色彩在不同的电脑输出,输入设备能互相沟通,产生理想,一致的彩色制作 。 之后苹果电脑系统,微软视窗系统等相继支持 ICC法规,使一个数码彩色文件不单在不同设备输出一致的色彩,甚至在不同的电脑系统也获得相同的效果 。 ICC框架使色彩管理能兼容不同设备及电脑系统,消除从前桌面出版的色彩管理的困难 。
Win95操作系统利用 ICM l.0提供色彩管理服务应用软件,现在 WIN98 (2000,XP) 是采用 ICM 2.0,而色彩管理模块则改用了连诺海尔的 LinoColor。
9Windows 的 ICM 技术
Windows的 ICM技术是利用 ICC设备特征文件
(Profile) 作 色 彩 转 换,方 法 与 苹 果 系 统 的
ColorSync相同 。 微软建议制造能为他们推出的彩色输入 (例如扫描仪 ) 或输出设备 (例如打印机 )
的特征文件,使电脑系统能辨别设备的色彩表现,
让用户有效地进行色彩管理 。 特征文件被指定为独立档案在 INF文件中,如制造商提供安装程序 。
该程序须要求 Win32 APIs在系统内安装特征文件,
程序通常会拷贝特征文件到 C盘,这样设备间便可进行色彩转换 。
9微软给发展商的指引微软给发展商的指引是输入／输出设备应尽量利用操作系统去处理色彩,尤其是当设备并不支持 ICM情况下,操作系统会自动更改图像色彩 。
这些是根据输入／输出设备的色彩空间而自动产生的,经系统处理色彩后才交给驱动器 (Device
driver)。 例如当打印机的驱动软件并不支持色彩管理,系统根据打印机的特征文件而做出图像色彩校正,然后将修正后的图像资料交给打印机进行打印,这样输出色彩与屏幕或原稿色彩的相似度会大大提高 。
99.3.3 FotoTune
FotoTune 2.0版是 Agfa公司的一个较好的色彩管理系统，既可用于 Macintosh 平台，又可用于
Windows平台，它的若干功能适用于 Photoshop
和 QuarkXPress的服务中心、广告机构和印刷厂等。 FotoTune带有 3个样本 (一个用于反射型介质、
一个用于透明介质、一个用于 35 mm幻灯片 ) 和大量配置颜色特性文件 (称为 ColorTags)。这些预置特性文件分别用于显示器、彩色打印机、照排机和选定的胶印机等。如果这一切还不能满足用户的需求，还可以使用所提供的颜色特性功能为用户的设备生成定制的特性文件。
9对于 扫描仪预置特性文件 的支持只限于 Agfa
型号,不过可以很方便地表征其他型号的特性 。
在扫描了一幅所提供的 IT8样本后,FotoTune就可将扫描的图像值与 Agfa颜色参考文件中的值进行比较,并且将其差值信息作为一个定制文件记录到磁盘上 。
为了 表征显示器的特性,FotoTune 首先用
Knol1 Gaman 实用程序或硬件校准设备进行校准，
然后从 Photoshop的 Monitor Setup对话柜中拷贝灰度系数、白点和显示器磷层等信息，并且将这些设置作为新的特性文件保存。
9在颜色变换和分色方面,FotoTune不仅支持彩色校样打印机，还支持高档的校样印刷机和胶印机。 FotoTune 提供了 4种标准的 SWOP，以及 4
个 Euro-Ink特性文件和多个用于数字校样设备的
ColorTag。
用户可以定制任何胶印机的特性文件，在某种程度上甚至可以修改色域、分色曲线、总体油墨和黑色油墨限制、网点扩大等的设置。另外还可以选择地使用 ColorSync 2.0和 Windows 9x所支持的 ICC格式保存显示器、扫描仪、打印机等的特性文件。
9
FotoTune还允许灵活地改变工作流程中的步骤。用户为了在显示器上显示一幅扫描图像，可以利用 Photoshop对图像编辑，然后利用一个输出特性文件生成 CMYK分色文件。如果用户打算将扫描图像直接排版，那么可从 RGB扫描仪的颜色空间直接变换成最终的胶印机颜色空间，还可以用 Adobe Photoshop或 QuarkXPress生成 —个屏幕上的软校样。为了提高生产率,FotoTune允许直接的设备到设备的变换，绕过了 CIE颜色空间的中间变换，从而减少变换次数和加速了颜色变换过程。
99.3.4 BESTColor
BESTC010r是德国 BEST GmbH公司推向市场的，旨在取代传统胶印打样的一种数码打样的色彩管理软件。它建立在诸如 EPSON,CANON、
HP,KODAK,ROLAND等众多通用彩色打印机或彩色激光打印机的基础上，加上 ICC色彩管理技术和 RIP技术，使这些打印机的打印品质大幅提高、色彩调整更加科学和灵活，最终使这些打印机打印出的样张完全能够模拟胶印机印刷样张。
9
首先用户 需要一个含有标准色彩信息的 IT8文件,可以用传统的方法打印或印刷出这个 IT8文件，通过 分光光度计和软件的测试获得 一个反映印刷工艺特征的 Reference Profile文件 。同样使用这个 IT8文件，通过 BESTColor软件和彩色打印机打印出 —张 IT8文件的数码打样品，通过分光光度计和软件的测试可以获得一个反映彩色打印机和打印纸张特征的 Paper Profile文件 。
这 2个 Profile文件置入 BESTColor软件中，经过编译进行自动校正，就可以在彩色打印机上打印出与胶印印刷品十分逼近的样张。
9
为了精确地 模拟胶印印刷品,在 BESTColor
中 考虑了两个因素,
1,Profi1e文件包含了与之有关的所有参数的定义，这些参数包括油墨的色彩、纸张、网线数、
网点的油墨扩张，甚至于印后的涂布和复膜；
2、尽可能详细地模拟印刷机的色彩范围，即模拟的彩色打印机的色彩范围要比印刷机的色彩范围要宽，这种色彩范围是由油墨、纸张等因素决定的。
9BESTColor 软件的具体功能：
1、预视,BESTColor提供预视功能，使用户能在打印前在计算机屏幕上检查作业的正确与否。
2、控制信号条,BESTColor能够在每个作业上自动添加一打印控制信号条，并能打印作业的详细信息。
3、专业拼大版,为了最佳使用纸张的宽度，可将众多的作业组合在一起输出，以尽可能的减少裁切造成的损失。
4、一边 RIP一边打印,BESTColor可以一边进行作业的 RIP运算，一边进行打印，提高了打印的效率。
9BESTColor 软件的具体功能：
5、多重拼贴,使用 BESTColor 4.0时，用户能按照需要的重复次数在同一面内进行多重拼贴。这个功能特别适用于按需印刷的市场。
6、大图输出,可以打印超越打印幅面的陈列品和图片。
图片的位置将按照打印通道的设置自动设定。所有与作业相关的数据包括裁切线与重复位都可以在一个菜单下设定。
7、专色,分色文档可以用专色来打样,BESTColor 4.0
的颜色编辑器可以创建并处理专色。
8、多通道设计,BESTColor 4.0允许至少建立 15个打印通道。这些打印通道能够设置适用不同纸张特性和打印条件的参数。每个打印通道将以一个独立的网络打印机形式出现在用户的工作站上。
9BESTColor 软件的具体功能：
9,ICC色彩管理,所有的颜色通过计算机生成的两个
ICC文件能进行自动校正，并用 6个颜色调整曲线来实现最佳打印输出。这样可得到更好的淡色调颜色阶调，并尽可能用较大的颜色空间来模拟专色。
10、超高精度打印,运用最新算法得到更好的打印质量，
特别是提高打印的层次感。
11、分色文档,BESTColor 4.0能够处理输出单色及混合色的 PS任务。
12、打印机线性化,新的打印机线性化工具能够校正同种打印机之间的差别，使它们的输出结果达到标准状态。
这样避免了因打印机的区别造成的色彩差别。
99.3.5 方正彩色管理系统北大方正从 1999年 9月正式推出了方正彩色管理系统,其采用 Kodak公司的 ColorFlow软件进行 ICC文件的生成及校正工作,关键的颜色匹配工作在方正世纪 RIP中实现,确保打样和印刷的一致 。
方正彩色管理系统的工作流程如下 。
1,获取印刷设备的 ICC文件按正常的工艺流程得到 —张印刷品,通过分光光度计将该印刷品上色块的三刺激值输入到
ColorFlow 中,通过计算机的运算得到当前油墨,
纸张,印刷条件下的 ICC文件 。
92,获取打样设备的 ICC文件在方正世纪 RIP下打开连接打样机的 ICC文件,按照正常的工艺以一定的分辨率得到一张打样稿 。 通过分光光度计将该印刷品上色块的三刺激值输入到 ColorFlow
中,得到当前打样机下墨水,纸张,分辨率条件下的
ICC文件 。
3,使用 ICC校色启动方正世纪 RIP,进入 ICC 校色,在 RGB源,
CMYK源和设备中选择对应的 ICC文件,再根据不同的输出要求在呈色意向中选择所需的选项 。 Perceptual项适合图像的颜色转换,Relative Colormetre和 Absolute
Colormetre项适合颜色的准确复制,Saturation项适合颜色鲜艳图像的复制 。
94,打样修正完成设置后通过数字打样机进行输出 。 一般情况下,第一次输出的打样稿与印刷品之间有一定的差异,这可通过 ColorFlow软件对设备 ICC文件进行适当的校正,以获取最终的与印刷品色彩 —致的打样稿 。
方正彩色管理系统对打样与印刷采用同一套
RIP,可保证颜色的一致性,并与众多数字打样设备兼容,输出 A3到 A0幅面的打样稿 。
99.3.6 Printopen
Printopen是德国海德堡公司开发的色彩管理软件 。 Printopen程序能为各种打印机,数字打样机和平印,凸印,凹印等印刷方法创建一个输出的 ICC特征文件,并根据 ICC Profile来控制印刷过程中颜色的一致性 。
创建一个 ICC输出特征文件的步骤如下,
1,选择一个含有标准色彩信息的适合打印和印刷的四色色块或含有 928种颜色色块的 ANSI IT8
作为标准测试信号,并把它进行扫描,照排输出或在数字打样机上打印,成为欲测试的颜色信号 。
92,用色差计或色度计测量照排输出的或打印的每一种颜色色块,然后输入到 Printopen程序的一个数据库中,Printopen参照标准颜色信号会自动分析计算所有被测试的颜色色块的色度值,用户可修改并编辑被测量的颜色数据,形成一个数据表存储起来 。
3,根据计算得到颜色色度值,Printopen自动地创建 —个 ICC输出的特征文件,其实际上是一个包含了纸张油墨信息,网点扩大率,灰平衡值和印刷方式特征等传递函数数据表,最终通过这个
ICC输出的特征文件照排输出或模拟各种印刷机的印刷,输出一幅与标准测试图案颜色一致的样张 。
99.3.7 ColorTuner
ORIS CTuner色彩管理与 EPSON高超的 Microdot技术相结合,共同建立了一个桌面的,色彩管理和数码条样系统,标准 。 其对色彩的调整要优于其他单纯依赖于
ICC原理进行校色的色彩管理系统 。
ORIS CTuner基于 ICC的标准色彩管理方案,结合自身的整体色调调整特点,为用户提供了色调调整工具的操作界面,它不仅可处理印刷色,又可处理图像的专色和底色,可对图像中不同层次阶调分别进行调换 。
CTuner支持多种图像格式,如 PostScript Level 1,Level
2,Level 3,EPS,TIFF,JPEG,PDF,DCS,SCT等格式 。
CTuner在处理图像色彩时可实行批处理方式,把
EPSON打印机作为 CTuner的输出设备,可享受 EPSON
先进的微压电喷墨技术 。
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 。
99.1 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 。
99.1.1 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 。
9?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 。
99.1.2 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 。
9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 。
99.2 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 。
9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 Profile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 。
9ICC 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*b* 值进行比较 。
91,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 。
92,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 。
93,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 RGB／ CMYK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 CMYK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 。
9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,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 。
9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 。
9相机信号转换成三刺激值将经线性化的相机信号转换成三刺激值 。 最简单的是 (3× 3)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 。
B
G
R
Z?
Y?
X?
332313
322212
312111
相机相机相机
，，，
，，，
，，，
相机相机相机
9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 (3× k)
矩阵,Q 是相应的三刺激值组成的 (3× k)矩阵 。
实质上,我们得到的是颜色校正矩阵以及主转换矩阵 。
Z?,Z?Z?
Y?,Y?Y?
X?,X?X?
Q
B,BB
G,GG
R,RR
P
k21
k21
k21
k21
k21
k21
332313
322212
312111
，，
，，
，，
，
，，
，，
，，
，
，，，
，，，
，，，
9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,
BG
BR
GR
B
G
R
B
G
R
Z
Y
X
2
2
2
9,38,27,36,35,34,33,32,31,3
9,28,27,26,25,24,23,22,21,2
9,18,17,16,15,14,13,12,11,1
相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机
9
对那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 。
BG
BR
GR
B
G
R
B
G
R
Z
Y
X
2
2
2
9,38,27,36,35,34,33,32,31,3
9,28,27,26,25,24,23,22,21,2
9,18,17,16,15,14,13,12,11,1
相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机相机
9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 +?2,5 + … +?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 。
9
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 。
9由于绘画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 。
Z?
Y?
X?
Z
Y
X
,c
,c
,c
相机相机相机显示器显示器显示器相机相机相机,，,c,c,c Z?Y?X?
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 )。
Z
Y
X
ZZZ
YYY
XXX
B
G
R
1
m a xbm a xgm a xr
m a xbm a xgm a xr
m a xbm a xgm a xr
显示器显示器显示器
，，，
，，，
，，，
显示器显示器显示器
1R0 kRkdd ro/1
rg
m a x
r
r
显示器，显示器
，
，
9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。
9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 0～ 100％ 。 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 ） 。
9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 。
此例中使用了每信道 12位的 IBM Pro／ 3000，
3000× 4000像素的数码相机 。 照明采用相关色温接近 3200K的钨卤素灯 。 对于这种使用线性检测器配置以及扫描和三个连续的图像记录仪 (每个颜色信号一个 )的相机来说,用闪光光源是不可能的 。
9色度和相机数据样 品 X Y Z dr dg db
暗皮肤 11.63 10.06 4.84 373 295 87
亮皮肤 38.27 34.59 18.84 1088 899 284
蓝天空 16.83 18.08 25.58 420 490 378
叶纹 10.60 13.23 5.70 367 411 108
蓝花 24.14 22.84 32.85 570 581 470
蓝绿 30.67 41.79 35.14 883 1179 520
橙 39.62 31.03 4.85 1153 777 90
略带紫色的蓝 11.90 10.98 26.95 308 342 425
9色度和相机数据样 品 X Y Z dr dg db
中等红 30.80 20.43 10.72 828 501 185
紫色 8.48 6.48 10.52 257 207 159
黄绿 33.28 42.38 8.62 1132 1232 147
橙黄 48.90 43.62 6.25 1526 1203 122
蓝 7.20 5.66 21.24 189 212 351
绿 14.22 22.31 7.54 557 721 147
红 22.98 13.35 4.51 673 365 107
黄绿 59.66 60.53 8.15 1826 1611 143
9色度和相机数据样 品 X Y Z dr dg db
深红 30.29 19.71 22.09 791 503 341
青 12.92 17.82 29.16 350 542 461
白 85.56 88.73 73.20 2380 2375 1096
中性 8 54.44 56.46 46.57 1525 1522 702
中性 6.5 33.97 35.24 29.07 968 966 446
中性 5 18.97 19.68 16.23 562 561 259
中性 3.5 8.54 8.86 7.31 281 280 129
黑 3.03 3.15 2.59 132 132 61
9相机灰度平衡的评价相机灰度平衡评价是非常重要的。由于特殊的校准，
相机具有特别好的中性 (所有样品都有相等的色度坐标 )，
相机的色度可用灰度平衡来评价：
r相机 = dr / (dr+ dg + db),g相机 = dg / (dr+ dg + db)
下表表明相机具有特别好的灰度平衡样 品 x y r相机 g相机白 0.346 0.359 0.410 0.410
中性 8 0.346 0.359 0.410 0.410
中性 6.5 0.346 0.359 0.410 0.410
中性 5 0.346 0.359 0.410 0.410
中性 3.5 0.346 0.359 0.410 0.410
黑 0.346 0.359 0.410 0.410
9将相机信号转换成近似的比色信号的转换矩阵，
如果可能的话，这应该与光度性质和定标是无关的。 首先将比色数据除以 D50和 1931年观察者的照明体三刺激值 (Xn = 96.42,Yn = 100.,Zn = 82.49)
进行标准化。 对于中性样品，各样品经标准化的比色数据几乎是相同的。
证实了该相机具有良好的灰度平衡之后，我们得到了能把数字计数转化为标量 (实质上是相机的三刺激值 )的线性方程，它具有与标准化的比色数据相同的数据范围，式 (9-10)：
Y／ Yn =?o +?1 dr (9-10)
式中,?o是补偿项；?1是斜率。对于绿色和蓝色信号可以写出相似的表达式。
9用黑色和白色样品来解联立方程：
R相机 = 3.81× 10-4 dr – 1.86× 10-2
G相机 = 3.82× 10-4 dg – 1.89× 10-2
B相机 = 3.27× 10-4 db – 1.89× 10-2 (9-11)
对于中性样品，由式 (9-11)得到的相机信号与标准化的三刺激值相等。
样品标准化的色度数据与每一个样品几乎是一样的样 品 X / Xn Y / Yn Z / Zn
白 0.8874 0.8873 0.8874
中性 8 0.5646 0.5646 0.5646
中性 6.5 0.3523 0.3524 0.3524
中性 5 0.1967 0.1968 0.1968
中性 3.5 0.0886 0.0886 0.0886
黑 0.0314 0.0315 0.0314
9颜色方格样品的标准化三刺激值和相机信号样 品 X/Xn Y/Yn Z/Zn R相机 G相机 B相机暗皮肤 0.12 0.10 0.06 0.12 0.09 0.05
亮皮肤 0.40 0.35 0.23 0.40 0.32 0.22
蓝天空 0.17 0.18 0.31 0.14 0.17 0.29
叶纹 0.11 0.13 0.07 0.12 0.14 0.07
蓝花 0.25 0.23 0.40 0.20 0.20 0.37
蓝绿 0.32 0.42 0.43 0.32 0.43 0.41
橙 0.41 0.31 0.06 0.42 0.28 0.06
略带紫色的蓝 0.12 0.11 0.33 0.10 0.11 0.33
9颜色方格样品的标准化三刺激值和相机信号样 品 X/Xn Y/Yn Z/Zn R相机 G相机 B相机中等红 0.32 0.20 0.13 0.30 0.17 0.13
紫色 0.09 0.06 0.13 0.08 0.06 0.11
黄绿 0.35 0.42 0.10 0.41 0.45 0.10
橙黄 0.51 0.44 0.08 0.56 0.44 0.08
蓝 0.07 0.06 0.26 0.05 0.06 0.27
绿 0.15 0.22 0.09 0.19 0.26 0.10
红 0.24 0.13 0.05 0.24 0.12 0.07
黄绿 0.62 0.61 0.10 0.68 0.60 0.10
9颜色方格样品的标准化三刺激值和相机信号样 品 X/Xn Y/Yn Z/Zn R相机 G相机 B相机深红 0.31 0.20 0.27 0.28 0.17 0.26
青 0.13 0.18 0.35 0.11 0.19 0.36
白 0.89 0.89 0.89 0.89 0.89 0.89
中性 8 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56
中性 6.5 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
中性 5 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
中性 3.5 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09
黑 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
9R
相机,G相机,B相机 和 X／ Xn,Y／ Yn,Z／ Zn
之间的转换使用了 四种不同的优化方法 。
优化 1,使平方和三刺激值误差达到最小的典型的逆计算是由式 (9-3)得到的 (3× 3)的转换矩阵。
优化 2,也是典型的逆计算，但是增加了式 (9-5)
的限制 [定标的描述见公式 (9-10)]，其中?1,1 +?1,2
+?1,3不等于 Xn 而改为 0。
优化 3,也产生了一个被限制的 (3× 3)转换矩阵，
但使平均 CIE 94色差达到最小。
优化 4,转换产生了如式 (9-4)所示被限制的 (3× 9)
转换矩阵，该矩阵也是基于 CIE 94色差的最小化而得到的。
9
通过用灰度尺的亮度因数对数字计数作图，得到这种相机的光度特性图。中性样品的亮度因数对绿色信道的数字计数具有线性的光度响应，对于红色和蓝色信道也发现具有线性关系,说明这种特殊的相机具有线性良好的光度响应 。
相机的光度特性图
9四种优化方法的比色性能样 品 Opt.1 Opt.2 Opt.3 Opt.4
暗皮肤 1.3 1.3 1.3 0.6
亮皮肤 1.0 1.0 0.9 0.9
蓝天空 1.7 2.2 2.5 2.4
叶纹 1.0 1.1 0.6 0.6
蓝花 2.1 2.5 3.0 3.3
蓝绿 1.3 1.7 1.3 0.7
橙 1.1 1.2 0.6 0.1
略带紫色的蓝 1.9 1.5 0.6 0.5
中等红 1.3 1.4 1.5 1.4
紫色 3.1 3.1 2.6 2.3
黄绿 0.6 0.5 1.3 0.0
橙黄 1.2 1.2 1.8 1.8
9样 品 Opt.1 Opt.2 Opt.3 Opt.4
蓝 3.4 3.1 1.9 0.5
绿 1.6 1.4 2.0 2.0
红 2.2 2.3 2.3 3.1
黄绿 0.6 0.7 0.1 0.9
深红 1.1 1.0 0.9 0.7
青 0.6 0.6 0.8 0.0
白 0.7 0.0 0.0 0.0
中性 8 0.5 0.2 0.2 0.2
中性 6.5 0.5 0.2 0.2 0.2
中性 5 0.4 0.2 0.2 0.2
中性 3.5 0.4 0.2 0.2 0.2
黑 0.3 0.1 0.1 0.1
平均值 1.2 1.2 1.1 1.0
最大值 3.4 3.1 3.0 3.3
9
四种优化方法的比色性能存在着 两个倾向 。
1、为了保持灰度平衡，限制矩阵是很重要的。
2、这四种优化方法所得到的性能是相似的 。
该相机的设计使其光谱灵敏度与配色函数非常接近，所得到的优良性能说明该设计是成功的。
对于光谱灵敏度与配色函数有显著差异的相机，
优化方法的选择对平均误差和最大误差有显著影响。这个比色准确度水平将会产生与原图像无法区别的复制图。但是，要正确地表明相机的准确度需要独立的证实 ——即使用色靶而不是颜色方程来评价准确度。
9为了用比色法表征数码相机、扫描仪以及高幂矩阵转换对图像噪声的影响，基于此类优化方面的经验，这里选择了第三种优化方法。式 (9-12)
给出了经验矩阵：
(9-12)
在估测 Z时，只有 B具有统计意义；因此，此转换的最后一行的前两个系数被设为 0。
B
G
R
0 0 0 0.10 0 0 0.00 0 0 0.0
0 1 6 2.07 7 5 9.02 0 7 9.0
1 3 7 9.04 6 8.21 1 0 6.1
Z/Z
Y/Y
X/X
n
n
n
相机相机相机
9
建立相机的色度表征方法的最后一步是使用照明体 D50和 1931年标准观察者的三刺激值重新测量被估计的三刺激值：
(9-13)
根据等式 (9.13),R,G,B的值为 1,1,1的图像具有完全反射漫射体的色度坐标，而 R,G,B
的值为 0,0,0的图像具有全黑的色度坐标。
)X/X(42.96X? n?
)Y/Y(100Y? n?
)Z/Z(49.82Z? n?
9建立了对于照明体 D
50和 1931年标准观察者的相机色度表征方法之后,需要定义一个典型的客户计算机系统、显示器和观察环境,
选择显示器的白场 等于照明体 D65的色度。
在一个 使用与 D65没有较大差异的照明体的全照明房间 对其进行观察。
显示器、周围照明和观察者之间的物理关系是使得从 显示器的面板上反射出来的、射向观察者的光很少 。
绘画和显示环境 (周围和显示器 )的 照明水平的不同并不影响色感知 。表明环境完全符合色度适应，
其色度与照明体 D65的色度相等。
9使用勃莱福色度适应转换，把相机的三刺激值从照明体 D50转换成 D65。具体式子为：
(9-14)
Rc = 0.94 R勃莱福
Gc = 1.02 G勃莱福 (9-15)
Bc = 1.33︱ B勃莱福 ︱ 0.98
(9-16)
注意：如果 B为负值，则 Bc也要为负值。
10 0/Z?
10 0/Y?
10 0/X?
00 00.106 85.003 89.0
03 67.071 35.175 02.0
16 14.026 64.089 51.0
B
G
R
勃莱福勃莱福勃莱福
B
G
R
96 849.004 004.000 853.0
04 929.051 836.043 231.0
15 996.014 705.098 699.0
Z?
Y?
X?
c
c
c
c
c
c
9最后，我们使用 sRGB (IEC 61966-2-1)的显示系统。显示器采用标准化等色度的荧光粉，其白场与照明体 D65的色度相等。
sRGB显示器荧光粉 (ITU-RBT,709-2)
从 到显示 R,G,B的转换矩阵：ccc Z?Y?X?,、
Z?
Y?
X?
1006.11004.21056.5
1016.41088.11069.9
1099.41054.11024.3
B
G
R
c
c
c
1
234
423
322
显示器显示器显示器信 道 x y 信 道 x y
红 0.6400 0.3300 蓝 0.1500 0.0600
绿 0.3000 0.6000 白 0.3127 0.3290
9对于 1931标准观察者，高清晰度彩色电视机的色度标准 (ITU-RBT,709-2)，假设白色信道的光亮度 (Y)是其他信道的光度的总和，高彩色的三刺激值可能会超过显示器的色域。此时，显示器的 R,G,B的值可能大于定值或小于 0。式 (9-18)是一种“色域绘图”的粗略方法。
如果 R显像 ＞ l,则 R显像 ＝ 1
如果 R显像 ＜ 0,则 R显像 ＝ 0 (9-18)
相似的表达适用于绿色和蓝色信道。
计算机的影像查询表、数字到类比转换器、影像信号发生器、显示器电子枪放大器的增益和补偿以及真空管内在的非线性，这些性质的综合结果等价于下式：
如果 R显像 ≤ 0.00304,dr =255× 12.92 R显像否则 R显像 ＞ 0.00304,dr =255× (1.055R显像 1/2.4 – 0.055 )
相似的表达适用于绿色和蓝色信道。
9颜色方格样品的数字计数样 品 dr dg db 样 品 dr dg db
暗皮肤 119 78 64 蓝 41 68 152
亮皮肤 194 145 126 绿 76 150 80
蓝天空 79 118 154 红 183 60 74
叶纹 84 109 71 黄 238 198 44
蓝花 117 123 171 深红 186 87 147
蓝绿 82 189 172 青 0 131 169
橙 220 122 46 白 240 242 243
略带紫色的蓝 68 93 165 中性 8 196 198 199
中等红 195 86 104 中性 6.5 159 160 162
紫色 94 60 100 中性 5 121 122 124
黄绿 159 187 63 中性 3.5 83 84 86
橙黄 234 165 50 黑 49 50 52
9在 CRT比色法方面你将会认识到关于观测条件的 假设方面存在谬误,其中 假设从显示器反射出来的周围闪光的量是可以忽略的 。 但是,图像记录和图像显示系统都是无闪光系统 。 IBM Pro／
300数码相机使用复制品代替照明,而且,相机周围的所有表面都用黑色毛毡覆盖,因此,图像记录系统几乎是无闪光的 。 当在画廊或工作室观看绘画时,会发生闪光；光线不是高度平行的,
因此,实际上是在存在闪光的条件下观察图画以及 CRT显示作品的 。 计算中假设两个环境中的闪光量是相同的 。
9
这个简化的例子仍然分了好多步 。 当我们考虑更为复杂的显示器观察环境时,其中显示器和周围照明是不匹配的,就会由于周围闪光的不同导致需要更复杂的色度表征,以及需要进行色域绘图,这样就容易理解为什么数码彩色成像方法需要比本书内容更加深入的信息 。 最后告诫同学,
这个例子要比用于记录自然景物的数码相机的颜色管理简单得多,这也超出了本书讨论的范围 。
99.3 色彩管理系统
9.3.1 ColorSync
20世纪 90年代苹果电脑推出了 ColorSync l.0色彩管理软件,但仅局限于苹果设备之间的色彩控制 。
ColorSync采用 ICC标准,以 CIE Lab色空间模式作为色彩参照标准,是在 Macintosh操作系统下应用的系统级色彩管理软件,能够为图像,
出版和印刷行业提供快速,一致和精确的桌面色彩校准,检验与复制基本工具 。 CIE Lab是国际通用的色彩标准模式,其定义与设备无关,因此,
ColorSync在实现色彩管理及描述时更具开放性,
得到了广大软,硬件开发商的大力支持 。
9ColorSync 的结构主要部分,
1,ColorSync Manager (API)
API即是 Application Programming Interface，
中文译作 编写程序界面 。 ColorSync 是一个编程界面,让软,硬件开发商利用它编写 ColorSync
支持或色彩管理的应用软件及驱动器 （ Device
driver） 。 利用 ColorSync Manager可进行色彩转换,色彩配对,色域检视,特征文件管理等,甚至可制作 色彩管理模块 (CMM),由它提供色彩管理服务 。
92,ColorSync System Profile 控制台
ColorSync System Profile 控制台在苹果系统的
Control Panels 内,只让用户设定系统色彩
(System Profile)。 新版 ColorSync 系统的
ColorSync 控制台除了可以设定系统色彩外,还让用户选择预设 CMM,选择 RGB及 CMYK等预设色彩,提供更完整的设定 。 新版 ColorSync 还有一个名为 Monitors ＆ Sound 的控制台,内有 —个 Calibrate 按钮,可以让用户校准屏幕色彩及在调准后储存为 ColorSync 屏幕特征文件 。
3,ColorSync Preferences设定档
ColorSync Preferences设定档记录色彩管理系统内的各种设定。
94,ColorSync 文件夹
ColorSync Profiles文件夹储存了各种屏幕,
输入,输出特征文件,也有非仪器特征文件,如色彩空间特征文件 。 仪器特征文件记录某一仪器在某个时候及某个环境下所表现的色彩特性 。 时间久了或环境有变,仪器特征文件也必须更新 。
色彩空间特征文件属非仪器特征文件,不受时间及环境影响,不需要更新 。 它记录了重要资料,
让 CMM作色彩配对,例如由 LAB转为 RGB或由
RGB转为 LAB。 特征文件在色彩管理中扮演最重要的角色,是色彩转换或配对准确性的关键 。
ColorSync特征文件 2.0版或之后完全支持国际标准 ICC规格,支持开放式色彩管理 。
95,色彩管理模块 (CMM)
ColorSync 2.0 版及后来加入 LinoColor CMM
( 即现时苹果系统及微软 WIN98 的预设 CMM) 是色彩管理系统的核心，由 Linotype-Hell设计。
CMM是一个电脑程序，提供各种色彩管理服务。用户可利用它进行各种色彩转换或配对、修辑特征文件及在屏幕预视打印或输出效果。
ColorSync 架构也让用户自选其他的 CMM，如
Light Source 公司的 CMM 或 Agfa 公司的
ColorTune CMM 等。
96,ColorSync 2.5 色彩管理系统
ColorSync 2.5色彩管理系统在全面继续原版本优势功能的基础上,增添了许多新的工具和插入功能 。 利用 ColorSync 2.5可以得到从屏幕显示,
打样印刷到多媒体,网络等过程中重复的,始终如一的色彩效果,能够出色完成各种桌面出版工作 。 它有三个组成部分 。
(1) ICC标准色彩描述文件 (ColorSync Profile)
设备在出厂时,根据 ICC标准为每一台设备提供 Profile,以此来表现输入设备,输出设备等的色彩特性 。 有了标准的 Profile,ColorSync就可进行不同设备间的色彩转换计算了 。
9(2) 色彩匹配方式 (Color Matching Method)
CMM 是 ColorSync 的核心部分,集成于
Macintosh操作系统的控制板中,使所有的色彩匹配计算都可在 Macintosh系统上完成 。 通过
ColorSync Profile计算,CMM实现了不同色彩空间的转换 。
(3) 应用软件界面 (Application Program Interface)
为了工作中能够掌握准确色彩,就需要将这些应用软件有效地进行色彩匹配 。 CMM可以通过 ColorSync API对支持 ColorSync的应用软件进行色彩匹配,从而达到色彩一致的目的 。
97,ColorSync 工作原理
(1) 建立 ColorSync Profile
ColorSync Profile通常是由支持 ColorSync的厂商在设备出厂时提供的,有时也可借助一定的工具及相应的色彩管理软件自行建立文件 。
建立文件时应使用标准色样对设备进行测试 。
对输入设备的测试方式首先是扫描一个标准原稿,
然后通过软件进行计算,对输出设备产生的色样通过分光光度计进行测试,将所得结果与标准数据进行比较,建立符合 ICC标准的扫描仪,显示器,印刷机及其他输出设备的 ColorSync Profile。
9(2) 色空间转换
ColorSync采用与设备无关的 CIE Lab色彩空间作为中间的转换色空间,将色彩复制过程中的所有设备联系起来 。
ColorSync首先把从扫描仪获得的 RGB色彩信息转换为与设备无关的 CIE Lab色空间,然后根据下一设备的 ICC Profile将 CIE Lab色空间转换为设备自身的色空间 。 CIE Lab颜色测量系统允许 ColorSync在不同设备间进行色彩计算及转换,
CIE Lab具有包含其他色空间的广泛色域,不会损失色彩品质 。
9(3) 色彩压缩从图像扫描到显示器显示一般以 RGB方式进行,而在印刷输出时是以 CMYK方式完成的 。
RGB的色域比 CMYK宽得多,因此,颜色空间转换不仅是一个单纯的数据计算问题,还涉及颜色转换过程中的准确显现 。 所以,有效地进行色彩压缩也是衡量色彩管理系统是否完善的重要方面 。
ColorSync色彩管理系统能够做到在色空间转换运算的同时,对色彩进行符合人眼视觉特性的压缩,保持色彩相对的细微差别,尽可能地减少色彩的损失,在原稿到最终复制品之间的全部工艺流程中保证色彩品质 。
9(3) 色彩压缩色彩包含在 Lab颜色空间以内,扫描仪的颜色就可以被校正到最好水平,显示器可以修正到最佳显示,最终设备也可以很好地进行复制,使得整个系统在统一的方式下进行工作,完成从扫描到输出整个过程的颜色一致性 。
(4) ColorSync对 Photoshop的支持
Photoshop可由 ColorSync Profile建立一个相应的分色表 。 这样,在 Photoshop中通过模式菜单转换产生的分色文件,其效果与 ColorSync
Profile分色是一致的 。 由于 ColorSync Profile是针对不同的输出设备而定的,这样的分色更具有实用价值 。
99.3.2 Windows 的色彩管理
1993年国际色彩联盟成立后,制定了开放式色彩管理规则 ——ICC,令色彩在不同的电脑输出,输入设备能互相沟通,产生理想,一致的彩色制作 。 之后苹果电脑系统,微软视窗系统等相继支持 ICC法规,使一个数码彩色文件不单在不同设备输出一致的色彩,甚至在不同的电脑系统也获得相同的效果 。 ICC框架使色彩管理能兼容不同设备及电脑系统,消除从前桌面出版的色彩管理的困难 。
Win95操作系统利用 ICM l.0提供色彩管理服务应用软件,现在 WIN98 (2000,XP) 是采用 ICM 2.0,而色彩管理模块则改用了连诺海尔的 LinoColor。
9Windows 的 ICM 技术
Windows的 ICM技术是利用 ICC设备特征文件
(Profile) 作 色 彩 转 换,方 法 与 苹 果 系 统 的
ColorSync相同 。 微软建议制造能为他们推出的彩色输入 (例如扫描仪 ) 或输出设备 (例如打印机 )
的特征文件,使电脑系统能辨别设备的色彩表现,
让用户有效地进行色彩管理 。 特征文件被指定为独立档案在 INF文件中,如制造商提供安装程序 。
该程序须要求 Win32 APIs在系统内安装特征文件,
程序通常会拷贝特征文件到 C盘,这样设备间便可进行色彩转换 。
9微软给发展商的指引微软给发展商的指引是输入／输出设备应尽量利用操作系统去处理色彩,尤其是当设备并不支持 ICM情况下,操作系统会自动更改图像色彩 。
这些是根据输入／输出设备的色彩空间而自动产生的,经系统处理色彩后才交给驱动器 (Device
driver)。 例如当打印机的驱动软件并不支持色彩管理,系统根据打印机的特征文件而做出图像色彩校正,然后将修正后的图像资料交给打印机进行打印,这样输出色彩与屏幕或原稿色彩的相似度会大大提高 。
99.3.3 FotoTune
FotoTune 2.0版是 Agfa公司的一个较好的色彩管理系统，既可用于 Macintosh 平台，又可用于
Windows平台，它的若干功能适用于 Photoshop
和 QuarkXPress的服务中心、广告机构和印刷厂等。 FotoTune带有 3个样本 (一个用于反射型介质、
一个用于透明介质、一个用于 35 mm幻灯片 ) 和大量配置颜色特性文件 (称为 ColorTags)。这些预置特性文件分别用于显示器、彩色打印机、照排机和选定的胶印机等。如果这一切还不能满足用户的需求，还可以使用所提供的颜色特性功能为用户的设备生成定制的特性文件。
9对于 扫描仪预置特性文件 的支持只限于 Agfa
型号,不过可以很方便地表征其他型号的特性 。
在扫描了一幅所提供的 IT8样本后,FotoTune就可将扫描的图像值与 Agfa颜色参考文件中的值进行比较,并且将其差值信息作为一个定制文件记录到磁盘上 。
为了 表征显示器的特性,FotoTune 首先用
Knol1 Gaman 实用程序或硬件校准设备进行校准，
然后从 Photoshop的 Monitor Setup对话柜中拷贝灰度系数、白点和显示器磷层等信息，并且将这些设置作为新的特性文件保存。
9在颜色变换和分色方面,FotoTune不仅支持彩色校样打印机，还支持高档的校样印刷机和胶印机。 FotoTune 提供了 4种标准的 SWOP，以及 4
个 Euro-Ink特性文件和多个用于数字校样设备的
ColorTag。
用户可以定制任何胶印机的特性文件，在某种程度上甚至可以修改色域、分色曲线、总体油墨和黑色油墨限制、网点扩大等的设置。另外还可以选择地使用 ColorSync 2.0和 Windows 9x所支持的 ICC格式保存显示器、扫描仪、打印机等的特性文件。
9
FotoTune还允许灵活地改变工作流程中的步骤。用户为了在显示器上显示一幅扫描图像，可以利用 Photoshop对图像编辑，然后利用一个输出特性文件生成 CMYK分色文件。如果用户打算将扫描图像直接排版，那么可从 RGB扫描仪的颜色空间直接变换成最终的胶印机颜色空间，还可以用 Adobe Photoshop或 QuarkXPress生成 —个屏幕上的软校样。为了提高生产率,FotoTune允许直接的设备到设备的变换，绕过了 CIE颜色空间的中间变换，从而减少变换次数和加速了颜色变换过程。
99.3.4 BESTColor
BESTC010r是德国 BEST GmbH公司推向市场的，旨在取代传统胶印打样的一种数码打样的色彩管理软件。它建立在诸如 EPSON,CANON、
HP,KODAK,ROLAND等众多通用彩色打印机或彩色激光打印机的基础上，加上 ICC色彩管理技术和 RIP技术，使这些打印机的打印品质大幅提高、色彩调整更加科学和灵活，最终使这些打印机打印出的样张完全能够模拟胶印机印刷样张。
9
首先用户 需要一个含有标准色彩信息的 IT8文件,可以用传统的方法打印或印刷出这个 IT8文件，通过 分光光度计和软件的测试获得 一个反映印刷工艺特征的 Reference Profile文件 。同样使用这个 IT8文件，通过 BESTColor软件和彩色打印机打印出 —张 IT8文件的数码打样品，通过分光光度计和软件的测试可以获得一个反映彩色打印机和打印纸张特征的 Paper Profile文件 。
这 2个 Profile文件置入 BESTColor软件中，经过编译进行自动校正，就可以在彩色打印机上打印出与胶印印刷品十分逼近的样张。
9
为了精确地 模拟胶印印刷品,在 BESTColor
中 考虑了两个因素,
1,Profi1e文件包含了与之有关的所有参数的定义，这些参数包括油墨的色彩、纸张、网线数、
网点的油墨扩张，甚至于印后的涂布和复膜；
2、尽可能详细地模拟印刷机的色彩范围，即模拟的彩色打印机的色彩范围要比印刷机的色彩范围要宽，这种色彩范围是由油墨、纸张等因素决定的。
9BESTColor 软件的具体功能：
1、预视,BESTColor提供预视功能，使用户能在打印前在计算机屏幕上检查作业的正确与否。
2、控制信号条,BESTColor能够在每个作业上自动添加一打印控制信号条，并能打印作业的详细信息。
3、专业拼大版,为了最佳使用纸张的宽度，可将众多的作业组合在一起输出，以尽可能的减少裁切造成的损失。
4、一边 RIP一边打印,BESTColor可以一边进行作业的 RIP运算，一边进行打印，提高了打印的效率。
9BESTColor 软件的具体功能：
5、多重拼贴,使用 BESTColor 4.0时，用户能按照需要的重复次数在同一面内进行多重拼贴。这个功能特别适用于按需印刷的市场。
6、大图输出,可以打印超越打印幅面的陈列品和图片。
图片的位置将按照打印通道的设置自动设定。所有与作业相关的数据包括裁切线与重复位都可以在一个菜单下设定。
7、专色,分色文档可以用专色来打样,BESTColor 4.0
的颜色编辑器可以创建并处理专色。
8、多通道设计,BESTColor 4.0允许至少建立 15个打印通道。这些打印通道能够设置适用不同纸张特性和打印条件的参数。每个打印通道将以一个独立的网络打印机形式出现在用户的工作站上。
9BESTColor 软件的具体功能：
9,ICC色彩管理,所有的颜色通过计算机生成的两个
ICC文件能进行自动校正，并用 6个颜色调整曲线来实现最佳打印输出。这样可得到更好的淡色调颜色阶调，并尽可能用较大的颜色空间来模拟专色。
10、超高精度打印,运用最新算法得到更好的打印质量，
特别是提高打印的层次感。
11、分色文档,BESTColor 4.0能够处理输出单色及混合色的 PS任务。
12、打印机线性化,新的打印机线性化工具能够校正同种打印机之间的差别，使它们的输出结果达到标准状态。
这样避免了因打印机的区别造成的色彩差别。
99.3.5 方正彩色管理系统北大方正从 1999年 9月正式推出了方正彩色管理系统,其采用 Kodak公司的 ColorFlow软件进行 ICC文件的生成及校正工作,关键的颜色匹配工作在方正世纪 RIP中实现,确保打样和印刷的一致 。
方正彩色管理系统的工作流程如下 。
1,获取印刷设备的 ICC文件按正常的工艺流程得到 —张印刷品,通过分光光度计将该印刷品上色块的三刺激值输入到
ColorFlow 中,通过计算机的运算得到当前油墨,
纸张,印刷条件下的 ICC文件 。
92,获取打样设备的 ICC文件在方正世纪 RIP下打开连接打样机的 ICC文件,按照正常的工艺以一定的分辨率得到一张打样稿 。 通过分光光度计将该印刷品上色块的三刺激值输入到 ColorFlow
中,得到当前打样机下墨水,纸张,分辨率条件下的
ICC文件 。
3,使用 ICC校色启动方正世纪 RIP,进入 ICC 校色,在 RGB源,
CMYK源和设备中选择对应的 ICC文件,再根据不同的输出要求在呈色意向中选择所需的选项 。 Perceptual项适合图像的颜色转换,Relative Colormetre和 Absolute
Colormetre项适合颜色的准确复制,Saturation项适合颜色鲜艳图像的复制 。
94,打样修正完成设置后通过数字打样机进行输出 。 一般情况下,第一次输出的打样稿与印刷品之间有一定的差异,这可通过 ColorFlow软件对设备 ICC文件进行适当的校正,以获取最终的与印刷品色彩 —致的打样稿 。
方正彩色管理系统对打样与印刷采用同一套
RIP,可保证颜色的一致性,并与众多数字打样设备兼容,输出 A3到 A0幅面的打样稿 。
99.3.6 Printopen
Printopen是德国海德堡公司开发的色彩管理软件 。 Printopen程序能为各种打印机,数字打样机和平印,凸印,凹印等印刷方法创建一个输出的 ICC特征文件,并根据 ICC Profile来控制印刷过程中颜色的一致性 。
创建一个 ICC输出特征文件的步骤如下,
1,选择一个含有标准色彩信息的适合打印和印刷的四色色块或含有 928种颜色色块的 ANSI IT8
作为标准测试信号,并把它进行扫描,照排输出或在数字打样机上打印,成为欲测试的颜色信号 。
92,用色差计或色度计测量照排输出的或打印的每一种颜色色块,然后输入到 Printopen程序的一个数据库中,Printopen参照标准颜色信号会自动分析计算所有被测试的颜色色块的色度值,用户可修改并编辑被测量的颜色数据,形成一个数据表存储起来 。
3,根据计算得到颜色色度值,Printopen自动地创建 —个 ICC输出的特征文件,其实际上是一个包含了纸张油墨信息,网点扩大率,灰平衡值和印刷方式特征等传递函数数据表,最终通过这个
ICC输出的特征文件照排输出或模拟各种印刷机的印刷,输出一幅与标准测试图案颜色一致的样张 。
99.3.7 ColorTuner
ORIS CTuner色彩管理与 EPSON高超的 Microdot技术相结合,共同建立了一个桌面的,色彩管理和数码条样系统,标准 。 其对色彩的调整要优于其他单纯依赖于
ICC原理进行校色的色彩管理系统 。
ORIS CTuner基于 ICC的标准色彩管理方案,结合自身的整体色调调整特点,为用户提供了色调调整工具的操作界面,它不仅可处理印刷色,又可处理图像的专色和底色,可对图像中不同层次阶调分别进行调换 。
CTuner支持多种图像格式,如 PostScript Level 1,Level
2,Level 3,EPS,TIFF,JPEG,PDF,DCS,SCT等格式 。
CTuner在处理图像色彩时可实行批处理方式,把
EPSON打印机作为 CTuner的输出设备,可享受 EPSON
先进的微压电喷墨技术 。
