基于icc的色彩管理

基于icc的色彩管理

颜色管理是一种将图像从源设备的颜色空间转换为目标设备的颜色空间的技术。其目标是通过具有相同的颜色再现机制，并与扩展和操作平台相对应。1993年,Adobe、Kodak、Apple等彩色出版印刷发展商共同组建了国际色彩联盟ICC,致力于建立一套贯穿整个颜色复制流程的可靠的颜色传递和转换机制。十多年以来,基于ICC的色彩管理系统已普遍应用于各类图像处理软件(如Photoshop)、操作系统(如Mac的ColorSync,WindowsXP的ICM)以及颜色复制流程中的扫描、屏幕显示、数字打样、数字印刷等环节,并取得了较好的效果。ICC特性文件规范业已成为一种工业标准。但是许多用户,特别是一些新手,在对色彩管理的认识、理解以及应用方面仍存在一些误区。1.围即色域的转色近年来,一些开发商为了宣传自己的产品,鼓吹色彩管理完全可以实现“所见即所得”,过分地夸大色彩管理的功能。虽然我们总是渴望实现“所见即所得”,并且我们的这种渴望也大大推动了当今色彩管理技术的发展,但色彩管理并不单纯是为了“所见即所得”。而且,就目前的基于ICC的色彩管理技术以及设备状况来讲,“所见即所得”还只是一个神话,基本上是不可能实现的。首先,在色彩复制工作流程中,每一种彩色设备都有自己独特的颜色响应特征,而且不同设备所能再现的颜色范围即色域是有很大差别的。例如,当用显示器模拟打印机或印刷机的颜色效果时,显示器的色域往往要比打印机的大。在进行色彩管理时,就需要将处于打印机色域外的那些颜色映射到打印机色域内,用一个近似的颜色来代替。现代色彩管理软件分别提供了感觉的、饱和度的、相对色度的以及绝对色度的四种再现意图来实现不同色域之间的颜色转换。对于处于打印机色域内的颜色来说,通过相对色度的和绝对色度的再现意图色彩管理软件可以保证颜色转换的准确性。但处于打印机色域外的颜色,无论采用哪一种再现意图,都只能用近似的颜色来替代,而不可能被精确地再现。因为色彩管理只可以让打印机发挥出它最大的“能力”,但不能让打印机做它根本“做不了的事情”。其次,现代基于ICC的色彩管理技术,在进行色空间转换时所采用的PCS颜色空间是LAB,而LAB的色差公式是利用单个的色块在恒定的视觉条件下得出的,只能计算特定条件下色块之间的颜色差别,没有考虑相邻颜色、背景以及周围环境对颜色的影响。但是,在人的视觉中,可以说任何颜色都是在对比状态下存在的,或者是在相对条件下存在的。人的知觉不可能单独地去感受某一种颜色,我们总是在一个大的整体中去感受各个部分。进一步说,对一个颜色的认识,与它存在的环境有关。例如,在图1所示的同时颜色对比现象中,同一个白色在黑色背景和灰色背景上有不同的颜色感觉。如果我们要在黑色背景上复制一个和灰色背景颜色感觉一样的白色,就需要将背景对颜色的影响考虑进去。这将涉及到色貌问题,而基于LAB颜色空间的ICC色彩管理技术是无法解决这个问题的,因此也就无法实现“所见即所得”了。2.设备链接特性文件的应用设备链接特性文件(DeviceLinkProfile)串联了两个以上的设备特性文件,同时兼有源设备和目标设备特性文件的作用,但它本身并不是一个设备的特性文件。设备链接特性文件很少需要包含一个PCS(只是在最初将两个设备特性文件链接到一起时,才用到PCS,但一旦串联起来以后,PCS就不再需要了),它不能用与设备无关的颜色空间来描述设备的行为,也不能嵌入到图像中。在进行颜色转换时,采用“设备-设备”的转换方式,不经过PCS直接从设备转换到设备,如从RGB转换到CMYK,或从CMYK转换到CMYK。而且设备链接特性文件具有单向性,只能实现从最初建立时的源设备颜色空间到最初的目标设备颜色空间的固定转换。很多用户认为,相对于常用的“设备-PCS-设备”的转换方式来说,设备链接特性文件非常不灵活,而且现代很多色彩管理软件并不支持设备链接特性文件。因此,设备链接特性文件根本没有必要。然而在常用的“设备-PCS-设备”的转换过程中,有时会出现一些我们并不希望出现的事情,例如,在转换文本的100%的黑色(C:0,Y:0,M:0,K:100)时,我们一般希望它能保留这个数据不变,以避免套印,但是在通过PCS空间转换到另一个CMYK配比组合时,首先要将最初的CMYK各通道数据转换为与设备无关的颜色空间的三通道数据,再由三通道数据转换到目标设备的四通道CMYK数据。这样的转换是无法保证黑色的文本颜色数据不发生变化的,转换后原来纯黑的颜色常常变成了混合黑色的效果,这必然让后工序的操作人员在进行套准时非常头疼。但是,采用设备链接特性文件的工作方式,则会保证文本的纯黑色转换后仍为100%的纯黑。同样,如果要制作一个纯黄色的文本,采用常用的“设备-PCS-设备”转换方式,往往会在黄颜色中加入一些其它颜色的小点子,产生浮脏的效果;而使用设备链接特性文件的工作方式也可以避免这种情况的发生。采用设备链接特性文件的工作方式,之所以能够保持单通道的纯色不变,是因为在利用软件如LeftDakota的Link-0-Lator2.0制作设备链接特性文件时,可以指定要保留的纯色通道,并且可以为它设置网点补偿值。这既可用于保留黑色通道,也可用于保留其它在目标特性文件中需要保留的颜色通道。而且,利用常用的“设备-PCS-设备”转换方式进行颜色转换时,一般需要手动操作,如选择再现意图和CMM等;而采用设备特性文件转换并不需要进行手动设置,从而可以实现自动化功能,因而设备连接特性文件并不是多余的、不灵活的。3.建立背景文件的时代特征为了描述设备的颜色响应特征,通常要用到标准色标。标准印刷色标一般由许多RGB或CMYK值已知的色块组成。目前,可供用户选择的标准印刷色标很多,但不同供应商提供的色标所包含的色块个数不同,如IT8.7/3标准色标有928个色块,IT8.7/4标准色标有950个色块,ECI色标有1485个色块。在选用色标时,很多用户认为,标准色标中包含的色块越多,利用该色标制得的设备特性化文件就越能准确地描述设备的颜色响应特征。当然,从理论上来讲,最准确的描述印刷机颜色特征的方法就是用印刷机输出所有由不同C、M、Y、K值组合产生的颜色,即以1%的增量改变墨量来进行输出,然后对所有的输出色块进行测量,以获得印刷机的颜色响应特征。但是这样做需输出并测量100×100×100×100即一亿个色块,需要大量的时间并且要有足够的耐心,而且在查找表里存储这么多颜色点,将使印刷机特性文件占用几亿字节的存储空间。这显然不太现实。因此,在建立特性文件及色彩管理系统使用这些特性文件时,插值计算是不可避免的。现代色彩管理系统在进行颜色转换时正是用色彩管理模块CMM来执行插值计算的。实际上,在进行印刷机的特性化时,选择哪一种标准色标主要取决于特性化软件、印刷机的线性响应特征以及测量设备。不同的特性化软件使用的色标之间一个较大的区别就是色块的个数不同,大多数软件要求测量至少200~300个色块,而有的要求上千个,还有的软件为用户提供一个选择测量几千个色块的选项。但并不是测量色块越多,生成的特性文件就越准确。根据实践经验,除了特性化软件本身外,这很大程度上还取决于设备的响应特征。一个非常普遍的规律是:印刷机的线性响应特征越好,所需要测量的色块就可以越少;反之,印刷机的线性响应特征越差,需要测量的色块就越多。举个例子来说明,假设一台印刷机具有很好的线性响应特征(如图2-a1),用它输出两个色块,那么将这两个色块连成一条直线,就可以确定介于这两个色块间的所有其它颜色值。因此,利用这两个色块就可以确定印刷机在这一颜色区域的响应特征。而即使在这两个色块之间再增加几个色块(如图2-a2),所得出的结果也只能和利用两个色块时得出的结果一样。而且,因为印刷过程中的可变因素很多,在有些情况下,如果印刷机的线性响应特征非常好,测量太多的色块反而会引入一些不必要的噪声,使特性化结果变差。因此,在这种情况下,增加色标上的色块个数,并不会改善特性化的效果,反而会增加测量色块的时间。但是,当我们采用的印刷机的响应特征是非线性时(如图2-b1),用两个色块就显然不能准确描述设备在该区域的颜色响应特征了,因此,只有增加色标中色块的个数,才能准确地描述出设备在这一颜色区域的响应特征(如图2-b2)。在这种情况下,要制作准确的设备特性文件,就要求选用的标准色标中包含较多的色块。事实上,现代供应商提供的设备线性响应特征都比较好,因此,我们完全可以采用包含较小数量色块的色标来进行设备的特性化。另外,如果测量设备为手持式仪器,可能就希望尽可能地少测量色块,测量300个色块和测量900个色块的区别就可能归结为所耗的时间和所费的腕力了。而且利用手持式测量设备时还要冒测量错误的风险,可能产生不准确的特性文件;而使用一台自动测量的仪器时,色块的数量显然就不再是问题了,而且当测量错误时,软件通常会给用户一个错误的提示。4.基层色标检测基层特性文件质量的点色彩管理使用设备特性文件来实现设备间的颜色转换,设备特性文件的准确与否是设备间颜色转换是否准确的关键。因此,在利用特性文件进行颜色转换前,应该先对设备特性文件的质量进行评价;而很多用户经常采用标准色标来评价设备特性文件的质量。例如评价打印机特性文件时,他们先用标准色标对打印机进行特性化,然后利用制作的特性文件在Photoshop中重新输出标准色标,将输出的标准色标与供应商提供的原标准色标进行数据比较来评价特性文件质量。这种评价方法初看起来好像没有什么问题。但是每一个熟悉Photoshop的色彩管理功能的人都知道,在Photoshop中进行色彩管理时,要求每一个图像文件都有一个特性文件,而且每一次进行颜色转换操作时都需要两个特性文件(源特性文件和目标特性文件)。因此,当我们在Photoshop中利用打印机的特性文件重新输出标准色标时,Photoshop就要求调用该数字色标的源特性文件。由于数字色标没有特性文件,在进行颜色转换时,Photoshop就会自动为其指定一个特性文件,通常为AdobeRGB。因此,所执行的色彩管理实际上是打印机颜色空间和AdobeRGB颜色空间的颜色匹配。而AdobeRGB颜色空间的色域要比打印机颜色空间的色域大。例如,AdobeRGB颜色空间中的红色(255,0,0)就处于打印机色域的外面,而且要比打印机的红色(255,0,0)偏黄一些,即色相角不一样。色彩管理系统在进行匹配时,色域外的颜色是用色域外颜色与灰色点的连线与打印机色域边界相交的点的颜色来表示的,这样,AdobeRGB颜色空间中的红色(255,0,0)并不是由打印机色域中的红色(255,0,0)来匹配的。但是,在打印机特性化时,由于系统的色彩管理功能关闭了,色标中的红色(255,0,0)是以打印机的红色(255,0,0)输出的。因此,通过比较加载打印机特性文件后输出标准色标上的红色(255,0,0)和原标准色标上