计算机与色彩之为什么要改变颜色的数值

2010-09-17

                                                                为什么要改变颜色的数值
     所有设备都会在某几个基本参数上发生变化。如果你自己动手制作设备特性文件的话，这些参数就是你需要测量的量，而为了使色彩管理系统能够有效地工作，这些参数还必须要保持稳定。
     三个主要的变量为：
     ?着色剂（原色）的色彩及亮度的变化。
     ?白点与黑点的色彩与亮度的变化。
     ?着色剂的阶调复制特性的变化。
     这些概念对于色彩管理来说并不是什么新鲜东西，对数字式设备来说也不是特有的。它们都是来自模拟部分因素，如纸张上的油墨、显示器荧光粉和模拟电压，以及扫描仪中带有滤色片的传感器所引入的变量。数字部分很少会发重大的改变，而模拟部分会随设计、生产和环境等因素的不同发生很大的改变。
     着色剂（原色）     
     首先，明显影响设备复制颜色效果的因素就是它们所使用的着色剂。对于显示器，原色为荧光粉。在扫描仪或数字相机中，原色就是滤色片，传感器通过它们采集图像颜色。对于打印机（印刷机），原色为附着在纸上的印刷原色油墨、墨分或是杂料。但是，由于CMYK印刷颜色具有减色混合的特性，比RGB显示器的色光相加过程更复杂，因此我们通常除了测量原色的单色以外，还要对二次色（M+Y、C+Y和C+M的套印色）也要进行测量（见图2-4）。

（图2-4: 减色原色与二次色）

     着色剂的特定颜色决定了设备可以复制的颜色范围。这称做设备的色域。我们不仅要关注原色的特定颜色，也要关注它们的明亮程度如何。在提到原色时，我们经常使用的技术术语是密度，它直接表示的是原色吸收光的能力。
     白点与黑点
     除了原色的颜色以外，另外两个决定了设备复制色域范围的因素是白点与黑点，所以我们也必须对它们进行测量与监控。一些参考书中（和人们）在讨论白点与黑点时使用了非常不同的术语：在说到白点时，他们经常关注的是白点的颜色；说起黑点，他们更关心黑色的密度（黑的程度）。实际上，对于白点或黑点，我们都可以既谈论它们的颜色，也说它们的密度，二者惟一的区别在于它们的侧重点不一样。对于白点，颜色比密度更重要；对于黑点，密度则比它自身颜色更重要。
     白点的颜色比它的密度更重要的原因，是因为眼睛将这种白的颜色用作其他所有颜色的参考。当你观察图像时，显示器或印张上的白颜色会影响你对画面中其余所有颜色的感觉。这种白点适应是由你的眼睛在瞬间不知不觉地完成的，因此白的颜色是至关重要的。这就是为什么在校准显示器时，经常为了获得正确的白点颜色而必须牺牲一些亮度的原因。同样地，当观察印张颜色时，有一个要点应当记住：对于决定白点颜以的因素来说，照明光源的作用与纸张自身的颜色同等重要。
     对于黑点来说，密度是比颜色更重要的变量，因此重点应放到对密度的测量上。这是因为黑点的密度决定了动态范围的界限，即这台设备能够复制的大与小亮度颜色的范围。获得尽可能大的密度动态范围总是非常重要的，因为它决定了该设备表现图像细节的能力。亮度等级的细微变化会造成图像的不同，要么是层次丰富、令人满意，要么是平淡无趣的“错误”图像。
     对于显示器，我们设法校准它，以便我们能在低亮度等级范围获得刚好可分辨的亮度差，为显示图像的暗调区尽可能多地挤出一些层次的细节。
     对于打印机或印刷，我们能够在CMY着色剂以外再加入我们的朋友K颜色，以便改进黑点的颜色与密度。加入K墨可以使我们得到比纯粹用C、M、Y三色油墨叠印产生更加中性的黑色，同时用四色油墨比只用C、M、Y三色油墨能够获得更深（更暗）的黑色。
     对于扫描仪，驱动软件可以让我们手工或自动定标每一个扫描图的白点与黑点密度，但在使用色彩管理时，我们需要采用固定的密度与动态范围，于是我们通常将白点与黑点设置为这台扫描仪能捕捉到的大密度动态范围。
     通常在色彩管理系统中使用任何设备时，第一步操作就是测量白点与黑点的颜色和密度值。在使用过程中，你还必须随时监控这些值发生的变化，那样你才能知道何时应该重新调整设备本身，或何时应该调整你的色彩管理系统。
     阶调复制特性
     精确测量原色、白点和黑点的颜色和密度是非常关键的，然而这些测量值只能表示设备的极端状态，即饱和的颜色、明亮的白和深暗的黑。为了全面地描述一个设备的颜色特性，色彩管理系统还需要了解“颜色之间的颜色”是什么样子（也就是在商业印刷中解释一种桌面打印机的颜色特性）。
     有几条途径来测量和模拟设备的阶调复制特性。简单的方法就是使用阶调复制曲线（TRC），用它来建立输入值与设备输出结果之间的亮度值对应关系。大多数模拟设备都有类似的曲线，用它来显示复制灰度级的增加（网点扩大），这种灰度级增加对中间调的影响大。而对于高光和暗调区，这种增加逐渐缩小，直至为零。对于显示器、扫描仪和数字相机，这种曲线称加伽玛（gamma）曲线，与打印机或印刷机的网点扩大曲线稍有不同，但它们有相似之处（见图2-5）。

（图2-5：阶调复制曲线）

     一些打印机具有非常复杂的阶调响应关系，因此不能用一条简单的曲线完全地表达这种复杂关系。在这种情况下，我们需要使用一个查找表（LUT），用它来记录从高光到暗调具有代表性的阶调值。
     当你为实施色彩管理而进行设备的校准或特征化时，你就要进行颜色和密度的测量。这时，你实际测量的就是设备的阶调复制特性，同时也包括了原色、黑点与白点的测量。在测量过程中，你应当努力排除那些可能影响阶调复制特性的因素，比如更换了纸张，或者调整工显示器的对比度旋钮，这些都是影响阶调复制特性的因素。因为当一台设备的阶调复制特性变化了，你就必须重新调整你的色彩管理系统，以便反映这些变化。