五彩缤纷颜色的数字表示方法（2）

2010-09-17

                                                                  颜色的数字表示方法（2）
     像素、网点和抖动加网
     我们尽量不去挑剔术语的毛病，然而“dpi”（每英寸的点数）和“ppi”（每英寸的像素数）两种术语的交替使用，确实河避免地会导致某种程度的混淆，因为网点（或墨点）与像素点是用在不同场合的两个不同概念。在些更较真的人甚至在讨论扫描仪分辨率时还坚持使用“spi”（每英寸的采样数）来取代dpi——这更是鸡蛋里面挑骨头了。
     像素中包含了密度等级的变化。单个像素在同一时刻不仅具有红、绿和蓝的颜色成分，而且还具有红、绿和蓝颜色的特定亮度值，而不仅仅是简单的有或无。这就是我们所说的连续调这个术语的含义。显示器就是一种连续调设备的例子。
     不过，大多数数字硬拷贝输出设备都不是连续调的设备。它们用油墨或墨粉打印出的墨点，只能呈现有墨或无墨两种状态，也就是说，非有即无，或1或0。数字印刷机的分辨率大小使用每英寸可打印的墨点数来表示，即表示该设备在每英寸范围内可以打印、也可以不打印的墨点排列的位置数量。我们不能改变油墨的密度，也不能改变打印墨点的大小，我们只能告诉输出设备在每一个墨点位置上究竟是打印还是不打印墨点。一台600-dpi的激光打印机可以在一英寸的直线上打印或不打印600个墨点位置，而一台2400-dpi的照排机就在每英寸的长度内做2400次同样的事情。每一个墨点形成的密度都是一样的，我们能做到的就是控制打印墨点排列的位置。
     我们可以使用某种抖动方法来排列大小相同，密度为常量的墨点，来产生连续调的幻觉。即使用不被眼睛明显觉察的小墨点，按一定方式来排列在一起，产生连续调图像的视觉效果。让我们再回到以前模拟生产方式的时代，印前工人将连续调的原稿转化为网目调的形式，这也是一种抖动方式，只不过网点的密度恒定，并且网点间距离不变，要通过改变网点的大小来产生深浅变化的效果。也就是说，将原稿通过彩色滤色片和像纱窗一样的网屏投影到印版材料上。网屏上小孔的作用就像小孔透镜一样，在暗调区域产生的网点大，而在明亮区域产生的网点小。
     大多数数字印刷机还在使用这种抖动方式，但是照排或直接制版机上生成数字式网目调图像时，我们将单个印刷网点用多个排列在一起的点组成打印点组，叫做网目调单元或网目调斑点。我们采用控制单元内打印点的有或无（黑或白）来模拟类似传统的网目调。这种类型的抖动方式就是所谓的“幅度调制（Amplitude Modulation）加网”，简称“调幅（AM）加网”，或简单地称为“传统网目调”。
     加网将连续调图像，例如数字文件或扫描图，由像素转换成墨点，以便使喷墨打印机或印刷机之类的输出设备可以复制出来。熟悉的加网类型就是有时又被称为规则抖动的“传统网目调”加网，也就是我们前面所说的“AM加网”。另一种不同的加网方式是误差扩散法，也有也称其为（FM）加网或“随机加网”。
     AM加网要改变网点的大小，但不改变它们的排列位置。颜色深的地方网点大、亮的地方网点就小（或没有网点）。这种类型的网目调就是通常印刷中使用的转移油墨的方法，是通过印版上的“加网”图像来实现的。
     由于AM加网产生的网点排列图案，在使用多种颜色油墨一起印刷时会出现“网屏”间的相互干扰作用，弄得不好就会产生令人不快的赝像，破坏了视觉效果。要避免赝像的发生，就必须转动每一色油墨网点排列的方向，以排除网屏间的冲突，因此就有了“加网角度”这个术语。
     另一种类型的抖动加网方法是误差扩散法或FM加网，是大多数喷墨打印机使用的加网方法，偶尔也用在印刷机上。FM加网只改变网点的排列位置，不改变网点的大小。暗调区域的网点数量多，排列密集，亮调区域网点少，就排列稀疏。FM加网中网点随机排列的特性，使高分辨力喷墨打印机输出的图像呈现出很接近连续调图像的视觉效果。FM加网有时也用于印刷的加网，但是由于印刷过程中一些小的变化会被FM加网方式大幅度地放大，比AM加网的放大作用要严重很多，因而通常仅限于在已获得大量使用FM加网经验的印刷厂，并在复制高档印刷品时使用。
     染料热升华打印及照片输出方法被视作连续调图像的输出，因为每一个着剂点的密度大小是可调的，因此用不着使用网点来实现阶调变化，也就用不着加网了。
     非常重要的一点是，基于ICC的色彩管理方法仅能针对像素来进行，而不是针对网点的，但是后的输出形式还必须是网点。我们所看到的颜色效果，要是与色彩管理系统（CMS）测量和预测的颜色进行比较时，其比较结果会受到加网方式和算法的影响。
     因此，在对一台设备进行色彩管理时，必须将加网运算规则的作用也考虑在内，这需要靠我们在印制特性文件色标时，采用与实际印刷时同样的加网方式来保证，因为不同的加网运算则会产生不同的阶调再现结果。
     数字化的发展历程
     前面一节讨论的是，RGB和CMYK的基础是模拟量的概念，它们代表着各类着色剂的数量，如染料、油墨、荧光粉或滤色片，这些都是我们用来控制光的波长而使用的。到目前为止，所有的RGB设备，如电视机、显示器、扫描仪和数字相机，以及未来可预见的RGB设备，都具有模拟式元件，即以连续量的电压值来工作的器件，如电磁场、透镜、反射镜、荧光粉，以及在化学实验室中制作的滤色片。CMYK印刷机仍然要使用具有化学特性的油墨、染料和颜料，将这些着色剂呈现在一片由捣碎的木质纸浆制成的我们称之为“纸”的东西上面。
     然而，无论RGB与CMYK的数值代表的是什么含义，但它们毕竟还是一组数字而已。这使得它们适应了当今的数字化时代，可以用二进制位和字节来表示这些量。
     近年来，我们看到越来越多的模拟式器件被替换为数字式的。推动这一进程的达尔文力很简单，就是金钱。数字式器件速度快，价钱低，并且（从色彩管理的角度上看是重要的）具有可重复性和可预见性。所有这些好处都将直接转化为节省金钱。
     但是，有关这一发展进程有两点是必须记住的。首先，它是渐进的。制造商生产的产品通常都是在原有的技术上做了某种改进得到的，而不论他们的确品手册上怎么吹嘘。新的产品及产品中的零部件必须与旧的共存，新技术也必须要让过去已经用了多年老产品的人会用。第二，由于这个渐进的过程，数字式的RGB和CMYK设备，经常要设计成仿照以前模拟式设备的工作方式。其结果是，数字式的彩色复制设备经常会出现一些小零碎，而这些小零碎要是在完全或大部分为数字式的设备中，是不需要和不应该出现的东西。
     激光照排机的进化历程就是一个这样的例子。照排机是一种制作晒版所用胶片的输出设备，这项技术是由照相成像技术这种模拟技术进化而来的。例如，将一幅照相负片通过一个精细的网屏投影到感光胶片上，以此来制作网目调图像（术语“加网”和“加网频率”就是由此而来的）。这种模拟方式被计算机控制激光束，使胶片逐个微点地精确曝光这项技术取代，但这种照排机输出胶片的技术仍然离不开模拟式的暗房设备、化学药品和技术熟练的技师来进行显影。然而，数字化技术在一点一点地演化，即便是模拟式暗房处理技术，也逐渐被数字化控制的冲片机所取代，可以对胶片显影的各个方面进行数字化的控制。
     然而我们为什么一定要用胶片呢？这是因为非常昂贵的（而用又是不能少的）印刷机几乎都配有同样昂贵的制版设备，而制版设备需要使用胶片，而且还因为使用胶片来制作印刷厂与客户间的模拟式合同样张，这是惟一可以承受得起的制作方法（客外付费的活件有时可以采用真正的印刷机打样方法，事实上是使用单独的一台印刷机来打样，但是成本实在太高了）。然而，在当今的技术条件下，制版与数字打样技术变得更加成熟和可靠，所以出胶片的过程正在被逐渐地跃过（可以带来明显的成本效益），同时数字化进程已经扩展到由计算机直接发送数据到印版输出设备上，因而免去了胶片，甚至还有了直接在装有印版的印版滚筒上成像的数字制版机。
     所有这些对RGB和CMYK的数值及色彩管理都有什么意义呢？它们意味着，有色彩管理参与的所有数字化计算和控制结果，更多只能达到对这些模拟设备行为模仿的准确程度。数字化的色彩管理技术改变了表示颜色的数值，以此来补偿各种模拟设备行为的差别。同样，色彩管理的强项与弱点也完全取决于它的数字化处理对模拟部分行为模仿程度的好坏，包括对所有模拟“设备”中重要的一个——观察者眼睛的模仿。