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色彩空间管理基础知识理论教程

时间:2011-04-22 23:55来源:知行网www.zhixing123.cn 编辑:麦田守望者

1. 色彩管理的来源及用途

建立科学有效的色彩管理系统对于影楼行业来说,具有非常重要的意义。

取一个小例子:我们平时在设计制作数码照片时,对照片的色彩进行调节以达到我们需要的色彩效果,一些图像在显示器中看来色彩表现已经令人满意,但是经过冲印公司输出后,发现输出的色彩结果非常糟糕。问题主要出现在没有建立有效的色彩管理系统。

“色彩管理”技术发展只不过十几年的时间,但是和它相关的理论研究却已经有近百年的历史了,相关技术也在越来越成熟。

1993年由八个国际IT和色彩管理知名的公司成立了“The International Color Consortium(国际色彩联盟)”并制定相应的色彩管理标准ICC(国际色彩联盟的缩写),经过ISO的认证成为色彩管理的国际化标准。

色彩管理简单点说就是利用计算机技术,对色彩进行系统有序的管理,即从图像信号的导入(比如拍摄、扫描等)到中间环节(利用图像编辑软件进行图像处理)再到输出(打印、冲印、印刷等)成品等各个环节,要始终保持色彩的恢隆H纾何颐悄玫揭桓鍪涑龀善罚芄缓臀颐鞘褂玫南允酒髦兴降纳氏嘁恢隆?/P>

色彩管理的核心是ICC Profile,即“ICC描述文件”。ICC描述文件就是某一数字设备的色彩描述性文件,它表示这一特定设备的色彩表达方式与CIE Lab标准色彩空间的对应关系。影楼行业中,ICC描述文件主要为输入(扫描仪、数码相机)、显示(各种显示器)、输出(打印机或各种彩色输出设备)等三个方面的设备提供描述文件,并要求在它们之间有一个科学合理的匹配,以达到最终正确的图像色彩还原。

2. 色彩空间

再举一个例子:现在有一个色块,数值为R(红)=255、G(绿)=0、B(蓝)=0,如果显示器表现准确的话,应当显示为高度饱和的红色。但是在甲显示器上,它可能呈现的是鲜艳的红色,而在乙显示器上,它又可能呈现的是暗红色。这是由于虽然两台显示器所接收到的数字信号的色值相同,但是各个显像管显示这个颜色的时候,显像管电子枪的灯丝温度以及荧光粉的发光特性都不尽相同,色彩就会发生差异。

再接下来看:当这个色块需要输出打印时,这种高度饱和的红色,对于打印墨水是无法直接体现的,需要通过品红墨水和黄墨水混合配比来形成红色,最后打印的效果可能会变成了桔红色。同样还是这台打印机,使用相同的打印墨水,在亮白的纸张上输出,色彩会很鲜亮,而在灰暗的纸张上输出时,色彩会黯淡。每种图像设备都有自己的色彩空间,而且其色彩空间也不是一成不变的。

从上面的例子中可以看出,每一台电脑显示器,都有自已的色彩管理,并以这个色彩管理为基础,在各自的色彩空间范围内,表达各自所能够表达的色彩。而后期输出的打印设备又由于自已的硬软件特性而产生另一种色彩空间,各个色彩空间之间都存在差异性。

到底什么是色彩空间呢?

“色彩空间”一词源于英语“Color Space”,也叫“色域”。实际上就是各种色彩的集合范围。色彩的种类越多,色彩空间越大,能够表现的色彩范围(即色域)就越广。对于具体的图像设备而言,其色彩空间就是这个图像设备所能表现的色彩的总和。要表述这些色彩,就要按一定的规律把这些色彩组织起来,人们建立了多种类型的色彩模型,以一维、二维、三维甚至四维空间坐标来规范表示这些色彩,系统化的色彩空间就是某种坐标系统所能定义的色彩范围。

在数码影楼中经常用到的色彩空间类型有RGB、CMYK、Lab等。它们各自又可以细分出很多类型的色彩空间标准,比如RGB色彩空间又可以分为:AdobeRGB、AppleRGB、sRGB等几种,这些色彩空间都是基于某些硬件设备的用途而专门设置的,多用于各自的显示设备、输入设备(数码相机、扫描仪)等。

★ RGB色彩空间的几种类型

“sRGB”即 “标准 RGB 色彩空间”。它由1997年微软与惠普联合确立,后来被许多的软、硬件厂商所采用,逐步成为许多扫描仪、低档打印机和软件的默认色彩空间。同样采用sRGB色彩空间的设备之间,可以实现色彩相互模拟,但它又是通过牺牲色彩范围来实现各种设备之间色彩的一致性的,这是所有RGB色彩空间中最狭窄的一种。

“Apple RGB”是美国苹果公司早期为苹果显示器制定的色彩空间,其色彩范围并不比sRGB大多少。因为这种显示器已经很少使用,这一标准已逐步淘汰。

“Adobe RGB(1998)”由Adobe 公司制定,其雏形最早用在Photoshop 5.x中,被称为SMPTE-240M。它具备非常大的色彩范围,其绝大部分色彩却又是设备可呈现的,这一色彩空间全部包含了CMYK的色彩范围,为印刷输出提供了便利,可以更好地还原原稿的色彩,在出版印刷领域得到了广泛应用。

“ColorMatch RGB”是由Radius 公司定义的色彩空间,与该公司的 Pressview 显示器的本机色彩空间相符合。“Wide Gamut RGB”是用纯谱色原色定义的很宽色彩范围的RGB色彩空间。这种空间的色域包括几乎所有的可见色,比典型的显示器能准确显示的色域还要宽。但是,由于这一色彩范围中的很多色彩不能在RGB显示器或印刷上准确重现,所以这一色彩空间并没有太多实用价值。

★ CMYK色彩空间

CMYK色彩空间是专门针对印刷制版和打印输出制定的。它描述的实际就是不同颜色墨水的配比,与具体的设备、耗材密切相关。正如前面所提到的,虽然配比相同,不同的墨水在不同的纸张上所呈现的色彩也会有所不同。

在CMYK色彩空间模式中,“C”表示蓝色,“M”表示红色,“Y”表示黄色,“K”表示黑色。

★ CIE Lab色彩空间

CIE Lab简称Lab,它描述的是正常视力范围内的所有颜色。在所有的色彩空间标准中,它的色彩空间最广,是一种常用的色彩模式。其中,“L”代表亮度,“a”代表从绿色到红色,“b”代表从蓝色到黄色。

要让不同设备在表现色彩时能够相互匹配,我们需要制定出一种与设备无关的色彩体系,抽象出一种“理论化”的色彩,以使不同设备的色彩能够相互比较、相互模拟。现在被广泛采用的“理论化”色彩空间是国际照明协会所制定的1931CIE-XYZ系统以及以它为基础而建立的CIELab系统。1931CIE-XYZ系统是在RGB系统的基础上,用数学方法,选用三个理想的原色来代替实际的三原色,构成理想的、与设备无关的色彩体系,其制定的过程是一个非常复杂的色彩学、数学、心理学综合工程,从而让我们能够在这种色彩空间模式作用之下,很好地把我们需要的色彩还原出来。

★ ICC描述文件的作用和工作原理

让我们用更为简单易懂的方式来阐述一下:我们通过数码相机拍摄或者使用扫描仪来得到一张图像时,需要在显示器中显示,并传输到打印机打印出来。在这个基础上我们换一种说法:我们通过扫描仪或者数码相机的RGB色彩空间转换成显示器的RGB色彩空间,然后再转换成打印机的CMYK色彩空间。请注意我用到了“转换”两个字。是通过什么来转换的呢?就是ICC描述文件。

ICC就是通过数字运算的方法,精确原始色彩在现有设备的色彩空间中的位置。ICC描述文件的建立是设备进行色彩管理的基础。

我们可以这样来理解:色彩空间就是一个号码表,数码相机或扫描仪按照这个表把原始色彩编上号。但是这个编号只能定性地描述这个是红的、那个是蓝的,并不能准确说明到底红成什么样子或者蓝到什么程度?建立输入设备的ICC文件的过程,就是参照标准的色彩,来找出每个编号究竟对应什么颜色;由于色卡是标准的,参照它的编号,颜色也就可以确定下来,随便什么挪动也不会混乱。输出设备的ICC就是规定出编号与实际输出色彩的对应,对号入座、重新排列也就不会再出现错误。上述编号、挪动、重新排列的过程就是色彩管理。

色彩管理的主要内容,包含了原始色彩与显示器间的色彩匹配、显示器与输出结果间的色彩匹配、原始色彩与输出结果间的颜色匹配、输入设备间的颜色匹配、输出设备间颜色的匹配等等。这样,以一个系统工程的高度,在工作的流程中就有了统一的标准,在设备的选择上也有了依据。同时,从原始色彩到最后输出,因为有了ICC的色彩统筹管理而得到头尾一致的结果。

影楼数码后期实际工作中,我们的数码后期人员有必要学会建立各自使用的显示器设备的色彩管理系统。事实上在对显示器进行调置色彩管理的过程,就是建立这台设备的ICC描述文件的过程,然后通过我们的相关命令把它嵌入到我们需要处理的图像色彩中进行色彩空间转换,以得到我们需要定义的色彩空间范筹的图像。

3. 如何设定显示器的色彩管理系统

现在影楼数码照片的输出方式主要有两种:激光冲印和照片级喷绘设备打印。激光冲印设备购买成本很高,有几十万元到几百万元人民币不等。主要品牌有诺日士、宝丽、富士等。一家影楼考虑到成本问题,购买如此昂贵的激光冲印设备不是很现实。所以通常都是有专业的冲印公司来进行数码照片的激光冲印业务。在全国,大概有百分之六十左右的数码影楼是将数码照片通过各种途径传送到激光冲印公司去冲洗照片的。

另外一部分数码影楼自已购置了照片级喷绘打印机。一台照片级喷绘打印设备价位在几万元到十几万元之间,是中小影楼能够承受的价位。市场主流产品有惠普和爱普生公司的照片级输出水准的系列产品。

现在我们知道,影楼的数码后期设计数码版面的最终目的是什么?是为了输出照片。先不用管我们会使用哪一种方式来输出数码照片,数码后期人员首先直接面对的是显示器。前面我们说过,一张图像在显示器中看到的色彩会和最终的输出效果存在差异,为了尽可能地减少这种差异,我们有必要对显示器的色彩管理系统进行调试(建立适合自已的ICC色彩描述文件),以达到我们的显示器显示的图像色彩能够和我们最终输出的效果相一致。

大多数影楼数码后期使用的是CRT显示器,下面我们就以这种显示器为例进行说明。当我们确定了自已的影楼是在哪一家冲印公司的哪一台输出设备(或者是自已影楼的照片级喷绘输出设备)并使用哪一种类型的纸张进行输出照片后,首先需要得到一份这台输出设备的标准色彩数据(比如一份这台输出设备的输出标准图)。事实上,这份标准色彩数据也是经过输出设备色彩管理调试后得到的。

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