第八章数字印刷中的色彩管理

第八章颜色空间与色彩管理（1）印刷色彩管理不同的媒体描述色彩方法不同，显示器采用RGB色光来描述色彩，而彩色激光照排机或喷墨打印机采用CMYK色料来表示色彩。这种不同的色彩描述方式称为颜色空间，在印前图像处理中称为色彩模式。彩色图像在不同的色空间中传输，其实质是进行彩色图像的颜色空间转换。在印前系统为了印刷输出需要将RGB色彩模式转换至CMYK色彩模式。一、颜色空间的转换（色域映射）在色彩再现过程中为什么要进行颜色空间转换？转换方法可以归结为两类，①利用查询表的方法，也被称之为黑箱的方法。通过对已知色样的RGB值（或CMYK值）和XYZ值（或Lab值）测定，建立RGB值（或CMYK值）与标准色空间XYZ值（或Lab值）之间的对应关系查找表（LookUpTables）。如果需要转换的色彩不在查询表中，可以使用插值的方法解决。使用这种方法的ICC特征描述文件的主体部分就是供转换用的查询表。②建立数学转换模型的方法，即建立两个色空间之间的数学转换算法。二、标准颜色空间由于RGB、CMYK色彩模式都是与设备有关的色彩描述方式，即使是同一组颜色数据，在不同的设备上再现的颜色也是不同的，这样的结果是没有一个准确地描述颜色的标准。标准颜色空间是国际组织制定的描述颜色的标准颜色空间。目前ICC（国际色彩联盟组织）色彩管理系统所采用的是CIE（国际照明学会）标准颜色空间。在色彩再现过程中为什么要引入标准颜色空间？三、再现意图不同的输入输出设备，如扫描仪、显示器、打印机等，都有各自的色彩表现范围，即不同的色域，色域的大小体现了设备的表色性能。在色彩传输过程中，只有输出设备的色域大于或等于输入、显示设备的色域时才有可能将输出图像的所有色彩信息完全记录下来。什么是再现意图？但实际上，印刷领域的输出设备的色域一般都小于输入、显示设备的色域，通常扫描仪、显示器的颜色空间要比印刷油墨的呈色色域大，但又不完全覆盖油墨的色域。所以，在进行颜色空间的转换时，必然存在着色域不匹配问题。为了将屏幕图像的色彩信息尽可能多的记录下来，必须采取色域压缩(GamutCompress)的方法进行处理。不同的色域压缩方法在印刷中被称为不同的再现意图选择。ICC定义了四种基本不同的再现意图(RenderingIntent，亦即色彩对应的方法)。，为得最佳的色域映射，可根据复制要求，对不同性质的图像会采用不同的再现意图。（一）知觉色匹配法(PerceptualMatching)知觉色匹配法是将“输入”设备的色域等比例地对应到“输出”设备的色域，保持两设备间的色彩对应（映射）关系的一种方法。由于该方法是对色相、明度、饱和度进行均等压缩，在Lab均匀颜色空间上保持色差最小的方法，故又称比例压缩法。知觉色匹配法的特点是重视颜色的相对位置关系，保持图像颜色的整体自然印象，适用于照片类的对阶调层次要求高的连续调图像。也常常是系统缺省的映射方法。但是也牺牲了一些色域内原本可以完全准确再现的颜色。（二）绝对色度匹配法(AbsoluteColorimetricMatching)绝对色度匹配法是指对输入输出设备都能够表现的色彩照原样再现，而对不能再现的颜色在颜色空间内以最接近的颜色进行代替的方法。基本原理是：用公共色域边界上距离色域外颜色最近的颜色代替此颜色，即在色域的边界上取一点，使此点与已知的色域外的点之间的色差最小。绝对色度匹配法的特点是在双方重叠的色域内的所有色彩并未进行处理，颜色再现绝对准确，而在对不重叠颜色用设备色域边缘的颜色来代替。这样有可能造成色域外多个颜色能用色域边界上的一个颜色来代替。2*2*2**)()()(baLEab（三）相对色度匹配法(RelativeColorimetricMatching)第一步是以白点为基准进行色域套合的方法。首先将原色域中最亮的白点压缩到目标色域的最亮的白点上，其他相关颜色随之压缩。经过第一步套准处理之后的中间色域，如果有的颜色仍然位于目标色域之外，则通过直接裁剪的方法，将其压缩到目标色域的边界上最接近的颜色上。由此可见，中间色域中如果落在目标色域部分的颜色可以准确再现，但是落到目标色域之外的，就无法准确再现了。相对色域和绝对色域压缩法的压缩方法是一样的，不同的是前者第一步进行了套准处理。（四）饱和度匹配法(SaturationMatching)颜色的三属性为色相、明度和彩度。在色域映射的过程中，色域映射算法常常可以分解为色相映射、明度映射和彩度映射三个分量的压缩进行。饱和度匹配法是将落在目标色域外的颜色改变亮度，甚至有时改变色相，尽量保证颜色的饱和度还原。饱和度匹配法适用于对颜色色相以及亮度要求不严格的原图。该对应方式原本针对商业图表而设计，色彩之间的对应关系是否准确并不重要。对色彩准确性要求不高的输出，这种方式很管用，如手绘图像及商业图表等可采用这种对应方式。这四种再现意图的选择在PhotoShop中是在[编辑/颜色设置/高级模式/转换选项]中。四、色彩管理技术（一）色彩管理的基本概念（二）ICC色彩管理的基本原理和设计思路（三）ICC色彩管理实现方法（一）色彩管理的基本概念由于网络的出现和信息交流的需要，设计好的彩色图像或彩色图像文件不再限于在本地出版印刷；经常需要在异地观看或复制。彩色图像的色彩信息不仅要在相同的设备，例如计算机的显示器（即便是相同的设备，不同厂家生产的设备显示色彩的能力也是不一样的），而且还需要在不同的媒体之间传递。这就要求有这样一种系统，它的功能是使得色彩能够在所有的媒体之间的传递结果都基本一致，不走样。即通常所说的“所见即所得”，这种系统被称为彩色管理系统。它是一种应用系统，包括计算机硬件、计算机软件和测色设备，其目标是形成一个环境，使支持这个环境的各种设备和材料在色彩信息传递方面相互匹配，实现不失真传递。色彩管理是针对色彩再不同的设备和媒体之间传输和再现提出的较早意识到该问题的是以色列赛天使公司的创始人艾菲.阿拉齐（EfiArazi），1990年成立了影像电子公司（ElectronicforImaging），专门从事不失真彩色信息的传递问题的研究。Adobe、Apple、Kodak公司也相继进行了大量的研究，开发出了各自独立的色彩管理系统。对于色彩的管理是从彩色图像复制开始就已经有了，从这个意义上讲，在计算机未出现之前，就有了色彩管理，最初只是利用色谱或色标通过目测比较的方法控制色彩信息在不同媒体之间传递不失真。但是真正提出色彩管理系统这个概念是1993年，与色彩信息复制传递有关的单位经过磋商之后决定组建国际颜色联盟（ICC--InternationalColorConsortium）。当时，ICC发起的单位有9个，他们主要是：Adobe,Agfa,Apple,Kodak,Fogra,Microsoft,Sun,SiliconGraphic,Taligent。现在ICC的成员国家已经发展到了70个，他们都是成像技术和计算机技术领域的一些主要开发商。ICC试图开发一种跨平台颜色管理系统我认为ICC的主要贡献有两点：其一：规定了一个标准的色彩空间，这就是CIE标准色彩空间。其二：规定了标准的色彩特性文件格式。只要认可该色彩管理方法的都可以使用这两个标准进行色彩管理。ICC色彩管理的关键是开放性，不是一对一的转换，而是利用标准色空间作为中间色空间。色彩管理技术包含的最主要内容是：色彩特性文件的建立；输入与输出色域不匹配时的色域映射（这一部分实际上已经包含在色彩特性文件之中）；色彩空间转换模型CMM的建立。基于ICC的色彩管理的机理保持整个流程中的色彩值以Lab值传输，即：(RGBR’G’B’)Lab)(Lab（二）ICC色彩管理基本原理和设计思路彩色图像图形处理过程中使用的各类设备和材料色彩描述能力相差很大，色彩信息在它们之间传递会造成很大损失，为了避免这些损失，必须①将具有不同色彩特性的媒体上所表达的彩色图像图形都转换到标准色空间进行处理，使得色彩信号的传递不受各种媒体本身所具有的色彩特性和色域的影响，最大限度地保留彩色图像图形的色彩信息，从而达到不失真地传递和复制色彩信息。*②等到要输出可视化时候，采用最佳的色域匹配方法，最大限度的利用输出色域的表色能力，使彩色图像得到最好的输出效果。所以色彩管理的设计思路就是：标准色空间传输和采用最佳再现意图进行色域映射。封闭式彩色管理ScannerARGBScannerBRGBScannerCRGBScannerDRGBDigitalCameraRGBVideoRGBMonitorARGBMonitorBRGB军标油墨CMYKSWOPCMYKJapanCMYKColorPrinterCMYK这也是色彩管理，只要有色彩再现，就必须有色彩管理。做得好，精度高于ICC，例如GMG开放式彩色管理ScannerARGBScannerBRGBScannerCRGBScannerDRGBDigitalCameraRGBVideoRGBMonitorARGBMonitorBRGB军标油墨CMYKSWOPCMYKJapanCMYKColorPrinterCMYKICC-ProfileICC-ProfileCIELab这是基于ICC的开放式色彩管理ICC色彩管理系统的设计思路:由于设备材料性能不同，描述色彩的特性也不同，计算机显示器和电视用RGB色空间描述色彩，而打印机、胶片输出机和印刷机用YMCK色空间描述色彩，即便是同一类设备或材料，生产厂家不同，生产的设备和材料的色彩特性也不一样。同是电视机，不同厂家生产的电视机色彩特性不相同，不同的油墨厂家生产的油墨，三原色油墨的颜色也会相差很大。所以首先必须确定一个标准色空间。所有设备材料等媒体的色彩描述能力都以选定的标准色空间描述。这就是ICC色彩管理系统采用的模式，即：Profile—PCS—Profile模式。Profile也被称为特性文件，它是用标准的色空间坐标记录各种设备材料的色彩描述特性和色域的文件，有了各种设备材料媒体在标准色空间中建立的特性文件，就可以很方便地将这些媒体上的彩色图像图形中的色彩信息转换到标准色空间中进行处理；PCS也被称为特性文件连接空间，即标准的色空间。ICC色彩管理的标准色空间选择的是由国际照明委员会制定的CIEXYZ颜色空间。在很多实际应用中，使用CIELab色空间，而不直接采用CIEXYZ颜色空间，主要的原因是：前者不是一个均匀的颜色空间，在CIEXYZ颜色空间两点之间的距离与人眼观察的色差看不出相关性。不同的设备、不同的材料能描述的色域大小是不同的，最典型的，也是最常见的是：计算机显示器是以RGB色空间描述色彩，印刷品是以CMYK色空间描述色彩，RGB色空间远远大于CMYK色空间。因此，从RGB色空间转换到CMYK色空间时要进行色域压缩，通常也称之为色域匹配或色域映射。（三）ICC色彩管理实现方法色彩管理系统不是独立存在的一个系统，它是与色彩信息复制、传递系统相关的系统，是一个附加系统。例如色彩信息从显示屏到喷墨输出，每个色彩信息原来是用RGB表示，要一一转换成CMYK才能输出，ICC色彩管理是在数据流的中间断开，插入色彩管理的处理。计算机显示器RGB色彩信息CMMCIE标准色空间的色彩信息CMM输入特性文件输出特性文件色域匹配数字印前中的色彩管理系统出版输出YMCK色彩信息直接制版直接印刷胶片输出喷墨打样①在输入设备特性文件的支持下，利用CMM（ColorManagementModel，色彩管理模块）将RGB色空间的色彩信息转换到CIE标准色空间；②确定了输出设备、材料和工艺流程的基础上，在输出设备特性文件的支持下，利用CMM再将色彩信息从CIE标准色空间转换到印刷出版的CMYK色空间。之所以不仅要在确定输出设备、材料，而且要在确定工艺流程的基础上进行色彩信息的色空间转换，是因为增加了K原色，K原色的作用是替代或部分替代YMC混合的黑色或灰色系列，替代量的多少可以根据工艺流程的需求变化，也就是说，确定了工艺流程后，才能得到对应于某输出色彩的唯一的一组YMCK值