第九章【計算機顏色的表示方法】課件

第六章計算機的色彩計算機技術(shù)在印刷領(lǐng)域的應用越來越普遍。利用計算機技術(shù)進行顏色設計與顏色管理是現(xiàn)代印刷的一個主要特點。因此，對于計算機表示顏色的方法及顏色管理的相關(guān)知識在現(xiàn)代色彩學中占有重要的地位。第一節(jié)計算機顏色的色彩模式一、RGB顏色模式又稱RGB色空間，它是一種基于色光的表色模式。它廣泛用于我們的生活中，如電視機、計算機顯示屏、幻燈片等都利用色光來呈色。印刷出版中常需掃描圖像，掃描儀在掃描時首先提取的就是原稿圖像上的RGB色光信息。RGB模式是一種加色法模式，通過R、G、B的灰度值的不同大小，可描述出任何一種顏色。計算機定義顏色時R、G、B三種成分的取值范圍是0-255，可以組合出1670萬（255*255*255）種顏色，0表示沒有刺激量，255表示刺激量達最大值。R、G、B均為255時就合成了白光，R、G、B均為0時就形成了黑色。在顯示屏上顯示顏色或進行顏色定義時，往往采用這種模式。圖像如用于電視、幻燈片、多媒體，一般使用RGB模式。Photoshop中的RGB色彩模式二、CMYK顏色模式又稱CMYK色空間，這應該說是一種應用顏色空間。對從事印刷業(yè)的人員來說，CMYK是最熟悉不過了。這種模式是一種減色模式，遵循減色法混合規(guī)律。CMYK模式實質(zhì)指的是再現(xiàn)顏色時印刷的C、M、Y、K的數(shù)值范圍為0-100%。C0%M0%Y0%K0%表示白色，C100%M100%Y100%K100%表示黑色。理論上黃油墨、品紅油墨、青油墨的不同比例的混合可以實現(xiàn)所有顏色的再現(xiàn)，將100%黃色、100%的品紅色和100%青色混合，可以產(chǎn)生黑色。但是由于印刷使用的油墨并不是理想油墨，也就是說理想的黃色油墨本來應該完全反射500-700nm的可見光，完全吸收400-500nm的可見光，但是實際使用的黃色油墨并不是這樣，它在500-700nm這部分的反射不足，在400-500nm處吸收不足。其原因是黃色油墨顯色時呈現(xiàn)少量的品紅和青色的成分。其他油墨也存在同樣的問題。在印刷或打印輸出時，如果我們不使用黑墨，100%的黃色、100%的品紅色和100%的青色混合將得到一種棕褐色，表現(xiàn)不出真正的黑色。通常我們添加黑色以保證暗色和灰色不偏色。因此，要增加一個黑色版來表現(xiàn)真正的黑色。這就是CMYK色空間的由來。Photoshop中的CMYK色彩模式三、L*A*B*顏色模式L*A*B*是人類視覺的顏色空間。它依照的是視覺惟一的原則，即在色空間內(nèi)相同的移動量在眼睛看來造成彩色的改變感覺是一樣的，是均勻色度空間。L*A*B*色空間是與設備無關(guān)的色空間，能產(chǎn)生與各種設備匹配的顏色，如顯示器、印刷機、掃描儀、打印機等的顏色，并能作為連接色空間實現(xiàn)各種設備間的顏色轉(zhuǎn)換。因為L*A*B*顏色模式是與設備無關(guān)的顏色模式，無論在顯示設備、輸出設備都提供一致的顏色，它解決了不同屏幕或不同打印機設備顯示顏色不同的問題。同時它也是AdobePostScript（Level2和Level3）輸出語言的標準顏色模式和進行色彩管理產(chǎn)生ICC（國際色彩委員會）設備Profile文件的顏色模式。同時它也是顏色模式轉(zhuǎn)換中的中間色空間的顏色模式。為了盡可能減少顏色模式轉(zhuǎn)換過程中顏色的不一致問題，在將RGB顏色模式轉(zhuǎn)換為CMYK模式的過程中，首先將RGB顏色模式轉(zhuǎn)換為L*A*B*顏色模式，然后再由L*A*B*顏色模式轉(zhuǎn)換為CMYK，同樣在將CMYK顏色模式轉(zhuǎn)換為RGB顏色模式的過程中也使用L*A*B*顏色模式作為中介。在計算機表色時，一般電腦中L的值范圍為0-100，a值的范圍為-128-127，b值的范圍為-128-127。Photoshop中的LAB色彩模式四、HSB顏色模式即色相、飽和度、亮度模式。它采用顏色的三屬性來表色，即將顏色三屬性進行了量化。飽和度和亮度是以百分比值表示的，色相是以角度表示的。H從0-360度。即在色彩輪上，純紅定義為0度，位于色彩輪相當于時鐘3點的位置上。黃位于從紅算起逆時針60度的地方，綠位于從紅算起逆時針120度的地方。S用0-100%的百分數(shù)表示?；疑腟為0，S為100%則表示完全飽和，亮度B是指顏色亮暗的相對關(guān)系，常用0-100%（由白到黑）的百分數(shù)表示。Photoshop中的HSB色彩模式第二節(jié)色域顏色范圍是指一個顏色模式能夠顯示或打印的顏色范圍。如下圖所示，最外邊的馬蹄形色域是L*A*B*顏色范圍，其次是RGB模式，其中最小的是CMYK模式。我們在RGB、CMYK和L*A*B*色空間中編輯圖像，其本質(zhì)的不同是在不同的色域中工作。色域就是指某種表色模式所能表達的顏色數(shù)量所構(gòu)成的范圍區(qū)域。自然界中可見光譜的顏色組成了最大的色域空間，該色域空間中包含了人眼所能見到的所有顏色。在色彩模式中，L*A*B*色域空間最大，它包含RGB、CMYK中所有的顏色。馬蹄形軌跡是人眼能夠識別的顏色范圍，馬蹄表軌跡內(nèi)任一點表示一個顏色，所有顏色組成的集合就是人眼能夠識別的顏色色域，所以L*A*B*就是馬蹄形軌跡。那么RGB色域就是色光表色法所能表示顏色的集合，CMYK的色域就是用色料表示的集合。從圖中可以看出，RGB色域比CMYK色域要大些。由于顯示器的生產(chǎn)廠商不同，雖然它們都是用RGB表示顏色，但各種顯示器的色域也是不同的。當把一幅圖像的顏色模式從RGB轉(zhuǎn)換到CMYK顏色模式，會發(fā)現(xiàn)使用CMYK顏色比RGB顏色暗淡一些，這是由于CMYK的色域較小，無法復制RGB顏色中的某些顏色。與L*A*B*顏色范圍相比，RGB和CMYK顏色模式的色域范圍要小得多。而且RGB、CMYK色域之間是互相交叉的，這說明在進行顏色模式轉(zhuǎn)換時CMYK顏色到RGB顏色可能會出現(xiàn)顏色的偏差，同時從RGB到CMYK也存在同樣問題。

第三節(jié)色彩管理在彩色圖像系統(tǒng)工作流程中，有許多變化的因素存在，所以必須對工作流程進行控制，以確保印刷產(chǎn)品得以接受。隨著印前生產(chǎn)流程和印刷生產(chǎn)數(shù)字化流程的到來，色彩管理系統(tǒng)已經(jīng)變成了不可缺少的印刷工作內(nèi)容。色彩管理系統(tǒng)就是準確控制并描述在計算機屏幕上看見的、掃描儀捕獲的、彩色樣張上的和印刷機印刷的圖像顏色的一系列數(shù)據(jù)和工具。隨著印刷行業(yè)從模擬到數(shù)字的變化，色彩的準確再現(xiàn)問題已經(jīng)變得十分關(guān)鍵。我們需要使用色彩管理，以確保更好、更快、更準確地復制彩色圖像。另外，現(xiàn)在圖像被用于各種用途，如用在電視、網(wǎng)絡媒體中，因此要求這些圖像與印刷效果相匹配的同時，也能與其它媒體的圖像顏色相匹配。正因為如此，色彩管理是印前工作的一項重要工作，它直接關(guān)系到最終的輸出印刷品的色彩質(zhì)量。一、色彩管理的必要性在印前系統(tǒng)中，顏色要進行多次轉(zhuǎn)換，最終形成輸出介質(zhì)的顏色數(shù)據(jù)，并進行輸出。簡單地說，原稿用染料、油墨或物體本身材質(zhì)表達的顏色要經(jīng)掃描后，轉(zhuǎn)換為掃描儀的RGB顏色值，這個RGB顏色要在顯示器上顯示，要按不同的輸出要求轉(zhuǎn)換為彩色打印機的顏色CMYK或印刷油墨的CMYK。在印前系統(tǒng)的顏色有些是色料表達的，有些是色光介質(zhì)表達的，色料介質(zhì)和光介質(zhì)的表色方法一個是減色法，一個是加色法，其顏色混合機理有著極大的區(qū)別。在多次而復雜的轉(zhuǎn)換時，如果沒有一個“顏色語言”來通信的話，即使最好的系統(tǒng)，最好的設備也難產(chǎn)生高質(zhì)量的顏色結(jié)果。這一個“顏色語言”就是靠色彩管理來提供的。顏色的轉(zhuǎn)換實質(zhì)上就是用一個色域表示的顏色，用另外一個的色域的顏色來表達。例如，原先用RGB表示的顏色，在要印刷時就必須用油墨的CMYK色域的顏色來表達。如何準確地實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，就需要色彩管理。由色彩管理系統(tǒng)來高效地完成這種轉(zhuǎn)換工作是色彩管理系統(tǒng)的任務和要求?，F(xiàn)代印前系統(tǒng)是開放的，可以連接各種輸入設備和各種輸出設備。一個印前系統(tǒng)并不是專門為某一輸出設備而工作?？傊F(xiàn)代印前系統(tǒng)是由多輸入設備、多輸出設備組成的系統(tǒng)。原稿錄像機數(shù)碼相機PHOTO-CD掃描儀數(shù)據(jù)顯示器數(shù)據(jù)處理數(shù)碼打樣數(shù)字印刷系統(tǒng)膠印凹印報紙印刷開放式的印前體系二、色彩管理系統(tǒng)簡介色彩管理系統(tǒng)一般分成三個部分：校準（Calibration）、特性化（Characterisation）、轉(zhuǎn)換（Coversion）。校準：是將每個設備調(diào)整到定義的標準狀態(tài)的方法，以確保它達到或精確到生產(chǎn)廠商的規(guī)范上。因為設備隨時都在變化，這會影響到色彩顯示和產(chǎn)生的方式，所以校準過程十分重要。所有設備必須校準后才可使用，確保設備的再現(xiàn)正常。這好比儀器設備的歸零校準一樣。特性化：由于每個顏色輸入設備或顏色輸出設備（包括彩色材料）都有自己的色彩表現(xiàn)能力。特性化的目的是確立設備或材料的色彩表現(xiàn)范圍，并以數(shù)學方式記錄其特性，以便進行色彩轉(zhuǎn)換之用。其主要內(nèi)容就是要為每個設備建立色彩特性的Profile。轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換是指設備與設備，或設備與材料或材料之間的色彩轉(zhuǎn)換。每個設備或材料的色彩范圍都各不相同，例如彩色顯示器是RGB色彩，而彩色印刷是CMYK色彩，同樣的，不同制造商的四色油墨的色彩范圍也不能不相同。色彩管理中的色彩轉(zhuǎn)換不是提供百分百相同的色彩，而是發(fā)揮設備或材料所能提供最理想的色彩，同時讓使用者能夠預制結(jié)果。例如：屏幕軟打樣就是利用彩色顯示器的RGB色彩模擬四色印刷的CMYK色彩。利用數(shù)碼打樣的色彩模擬印刷品的色彩各類色彩管理系統(tǒng)其大體的工作原理都是一樣的。用來建立顏色的設備包括掃描儀、顯示器、打印機和印刷機，每種設備都可再現(xiàn)一個有限的顏色范圍。我們把這個顏色范圍稱為顏色表。很多設備的顏色表被記錄在一個稱為“profile”的文件中，彩色管理系統(tǒng)就是從這個文件中獲取該設備的顏色表的。彩色管理系統(tǒng)將把某個設備的顏色表轉(zhuǎn)換為一設備無關(guān)的顏色模式-CIELab顏色模式，然后進行設備間的顏色映射處理，將轉(zhuǎn)換后的與設備無關(guān)的顏色信息嵌入到另一個設備的顏色表中，從而使設備的顏色表能對應起來。三、色彩管理的作用20世紀七、八十年代彩色電子印前系統(tǒng)雖然具有編輯圖文、排版和色彩控制等功能，但每個印前系統(tǒng)互相之間不能兼容，對色彩的表達不同。如果一個文件在不同的印前系統(tǒng)輸出，很可能會產(chǎn)生不同的結(jié)果。數(shù)字印刷系統(tǒng)是開放式的，其色彩轉(zhuǎn)換方法也是開放的。1933年由八大電腦及電子影像發(fā)展商所組成的國際色彩聯(lián)盟（ICC）為了解決設備間的色彩兼容問題利用“ICCProfile”（色彩描述文件）作為色彩轉(zhuǎn)換。任何設備如果支持此格式，便可做準確的色彩轉(zhuǎn)換。如下圖：掃描儀數(shù)碼相機Photo-CD彩色打印機數(shù)字印刷機印刷機顯示器色彩管理由于有一個統(tǒng)一的色彩管理系統(tǒng)作為標準，圖像的顏色也可以在不同設備上獲得一致性。四、色彩管理基本概念1、與設備相關(guān)的顏色指RGB和CMYK等色表示的顏色，這些顏色的視覺效果是基于設備或材料的，即相同的顏色值在不同的設備上的視覺效果會有所不同。2、與設備無關(guān)的顏色與設備相關(guān)的顏色相對應，與設備無關(guān)的顏色是基于人眼的視覺色空間的。如由CIEXYZ表色體系表示的顏色或由Lab色空間表示的顏色就是與設備無關(guān)的顏色。3、連接色空間在色彩管理中進行色空間轉(zhuǎn)換時，首先要將與設備相關(guān)的顏色轉(zhuǎn)換為與設備無關(guān)的顏色空間的顏色，然后再由這個顏色空間的顏色轉(zhuǎn)換到目標色空間的顏色。一般是先將與設備相關(guān)的顏色轉(zhuǎn)換到CIEXYZ或Lab色空間。因此，CIEXYZ或Lab色空間是理想的連接色空間。4、ICCICC聯(lián)盟的成員來自世界一些著名大公司。該聯(lián)盟致力于制定一種能被多種媒體、設備和軟件包均可理解、識別的色彩語言。同時，ICC的目標是實現(xiàn)Profile的輸出設備無關(guān)性，即Profile的開放性。包括：Adobe、Kodak、Apple、Agfa、SUN、Barco、Fuji、Xeror等著名公司都是ICC聯(lián)盟的重要成員。5、ICCProfile文件指設備的特性文件，ICCProfile文件為色彩管理系統(tǒng)提供將某一設備的本地色彩數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到設備無關(guān)的色彩空間中所要的必要信息。6、CMS（ColorManagementSystem）色彩管理系統(tǒng)不單只是軟件，廣義色彩管理系統(tǒng)還包括支持色彩管理的操作系統(tǒng)（如：MACOS的ColorSync和Windows的ICM等）、色彩管理模塊（CMM）、設備的特性文件、應用軟件（Photoshop、Freehand、QuarkXpress等）、以及生產(chǎn)流程中涉及的所有硬件設備，如電腦、彩色屏幕、打印機、印刷機及量度色彩的儀器等。一個有效的色彩管理系統(tǒng)除了工具外，還應該包括色彩管理流程計劃。第四節(jié)常用色彩管理軟件設計者可以利用色彩管理系統(tǒng)中的色彩管理軟件來進行顏色設計工作，以擺脫對工作經(jīng)驗的依賴。通過色彩管理軟件包的形式來控制色彩空間的轉(zhuǎn)換和顏色傳遞，并自動進行色彩定標和色階的確立?，F(xiàn)行的色彩管理系統(tǒng)有蘋果公司的ColorSync、EFI公司的EFIColor、Agfa公司的ColorTune、柯達公司的KodakCMS等。一、ColorSync色彩管理軟件目前較為被專業(yè)人士看好的色彩管理軟件是蘋果公司的ColorSync。它由ICC標準色彩描述文件，即設備生產(chǎn)廠家提供ICC標準的設備描述文件、色彩匹配方式和應用軟件界面組成，不僅具有良好的穩(wěn)定性，而且具有很多“即插即用”功能，使得在計算機上處理色彩更易一致。用戶只要選擇支持ColorSync的應用程序和外設，就可以在屏幕之間，屏幕與打印機之間自行匹配，而無需去猜測結(jié)果如何。ColorSync是系統(tǒng)級的色彩管理軟件。它安裝在系統(tǒng)文件夾的功能擴展中，所以管理色彩更直接、更全面，能全面支持各種顯示器、各種應用軟件和外設。1、ColorSync的組成ColorSync可分為三個組成部分：第一部分：ICC標準的色彩描述文件定義設備色彩特性。設備在出廠時，廠商根據(jù)ICC標準為每一設備提供了Profile，以此來表征設備的色彩特性。有了標準的Profiles，ColorSync就可進行不同設備間的色彩轉(zhuǎn)換計算了。如果沒有相應設備的色彩特性描述文件，則需測試設備，制定出其設備的色彩特性描述文件。第二部分：色彩匹配方式在不同色彩空間轉(zhuǎn)化，CMM是ColorSync的核心部分，采用Linotype-Hell的色彩匹配方式，集成于蘋果操作系統(tǒng)的控制板中，所有的色彩匹配計算都可在蘋果機上完成，且速度快。CMM使用ColorSyncProfile進行計算。第三部分：應用軟件界面。由于各種應用軟件對色彩的表現(xiàn)方式有所不同，從掃描控制、圖像處理到排版，同一畫面呈現(xiàn)的色彩有時會有很大的差異。為了工作中能夠時刻掌握準確色彩，就需要將這些應用軟件有效地進行色彩匹配。色彩匹配方式CMM可以通過ColorSyncAPI對支持ColorSync的應用軟件進行色彩匹配，從而達到色彩一致的目的。2、ColorSync的工作方式①建立ColorSyncProfile。Profile是ColorSync的工具，每一傳遞色彩的設備都應有用來描述該設備色彩表現(xiàn)力的Profile，通過Profile可進行設備間的色彩轉(zhuǎn)換，因此建立正確的設備描述文件是進行色彩管理的基礎。方法：首先使用標準色樣對設備進行測試，對輸入設備進行測試的方法是，先掃描一個標準原稿，然后通過軟件進行計算；對輸出設備的測試則是將產(chǎn)生的色樣通過分光光度計測試，所得結(jié)果與標準數(shù)據(jù)比較，建立符合ICC標準的ColorSyncProfile。其中包括以下幾點。CaptureProfile:建立掃描儀的ICCProfilesDisplayProfile:建立顯示器的ICCProfilesPrintProfile:建立印刷機及相關(guān)設備的ICCProfiles②色空間轉(zhuǎn)換ColorSync采用與設備無關(guān)的CIELab色彩空間作為中間的轉(zhuǎn)換色空間，將色彩復制過程中的所有設備聯(lián)系起來。ColorSync首先把從掃描儀獲得的RGB色彩信息轉(zhuǎn)換為與設備無關(guān)的CIELab色空間，然后根據(jù)下一設備的ICCProfile，將CIELab色空間轉(zhuǎn)換為設備自身的色空間。CIELab顏色測量系統(tǒng)允許ColorSync在不同設備間進行色彩計算及轉(zhuǎn)換，CIELab具有包含其他色空間的廣泛色域，不會損失色彩品質(zhì)。③色彩壓縮在通常的色彩復制過程中，所涉及到的色彩空間主要是RGB和CMYK兩種。RGB的色域比CMYK大得多，從掃描到顯示器顯示一般以RGB方式進行，而在印刷輸出時是以CMYK方式完成的，因此色空間轉(zhuǎn)換就不僅是一個單純的數(shù)據(jù)計算問題了，有效地進行色彩壓縮也是衡量色彩管理軟件是否完善的重要方面。④顯示器校正與描述