1、色彩管理原理 色彩管理來自于印刷行業對色彩管理的要求。色彩管理來自于印刷行業對色彩管理的要求。如掃描儀有平臺如掃描儀有平臺CCD型、滾型、滾筒筒PMT型以及數字照相機、視頻捕捉卡、型以及數字照相機、視頻捕捉卡、Photo CD等。等。輸出材料有傳統的反轉片、負輸出材料有傳統的反轉片、負片、打印紙等，由于各種彩色輸出設備的出現，片、打印紙等，由于各種彩色輸出設備的出現，如彩色噴墨、熱升華、數字打樣機、直接制版機、如彩色噴墨、熱升華、數字打樣機、直接制版機、國際互聯網，選擇的機會日益增多，所涉及設備國際互聯網，選擇的機會日益增多，所涉及設備已遠遠超出了傳統的彩色復制。已遠遠超出了傳統的彩色復制。

2、各種設備對色彩的千差萬別，造成了彩色復制各種設備對色彩的千差萬別，造成了彩色復制的不一致性，使得色彩管理成為迫切的需要。的不一致性，使得色彩管理成為迫切的需要。 色彩管理是運用軟、硬件結合的方法在生產色彩管理是運用軟、硬件結合的方法在生產系統中自動統一地管理和調整顏色，以保證在整系統中自動統一地管理和調整顏色，以保證在整個過程中顏色的一致性。個過程中顏色的一致性。色彩管理的意義：色彩管理的意義：1、由傳統彩色復制的基本要求所決定的，即按、由傳統彩色復制的基本要求所決定的，即按紙張、油墨及其他印刷條件進行基本的操作，包紙張、油墨及其他印刷條件進行基本的操作，包括階調復制、灰平衡及色彩校正等內容；

3、括階調復制、灰平衡及色彩校正等內容；2、特定于桌面出版系統的自動色彩管理，即以、特定于桌面出版系統的自動色彩管理，即以軟件的方式來進行校準，對不同色彩空間進行特軟件的方式來進行校準，對不同色彩空間進行特性化，針對不同的輸入、輸出設備傳遞顏色以取性化，針對不同的輸入、輸出設備傳遞顏色以取得最佳的色彩匹配。得最佳的色彩匹配。1、實現不同輸入設備間的色彩匹配，包括各種、實現不同輸入設備間的色彩匹配，包括各種掃描儀、數字照相機、掃描儀、數字照相機、Photo CD等；等；2、實現不同輸出設備間的色彩匹配，包括彩色、實現不同輸出設備間的色彩匹配，包括彩色打印機、數字打樣機、數字印刷機、常規印刷機打印機、

4、數字打樣機、數字印刷機、常規印刷機等；等；3、實現不同顯示器顯示顏色的一致性，并使顯、實現不同顯示器顯示顏色的一致性，并使顯示器能夠準確預示輸出的成品顏色；最終實現從示器能夠準確預示輸出的成品顏色；最終實現從掃描到輸出的高質量色彩匹配。掃描到輸出的高質量色彩匹配。設備狀況：各種設備都有自己的顏色空間，設備的顏色空設備狀況：各種設備都有自己的顏色空間，設備的顏色空間是與設備相關的。間是與設備相關的。工作要求：各種設備之間要交換數據，顏色要在各個設備的顏色工作要求：各種設備之間要交換數據，顏色要在各個設備的顏色空間之間轉換。空間之間轉換。顏色轉換的基本原則：同一顏色要在不同設備上保證仍然顏色轉換的

5、基本原則：同一顏色要在不同設備上保證仍然是同一個顏色。是同一個顏色。解決方法：選用一個與設備無關的顏色系統來衡量在各設備解決方法：選用一個與設備無關的顏色系統來衡量在各設備上的顏色，這就需要采用上的顏色，這就需要采用CIE Lab顏色空間。顏色空間。 任何一個與設備有關的顏色空間都可以在任何一個與設備有關的顏色空間都可以在CIE Lab顏色顏色空間中測量、標定。如果不同的設備與相關顏色都能對應空間中測量、標定。如果不同的設備與相關顏色都能對應到到CIE Lab顏色空間的同一點，那么，它們之間的轉換就顏色空間的同一點，那么，它們之間的轉換就一定是準確的。一定是準確的。校準是按照設備的工作參數對設

6、備進行調整；校準是按照設備的工作參數對設備進行調整；特性化是確定校準后設備的色彩空間，建立相應的特性參特性化是確定校準后設備的色彩空間，建立相應的特性參數文件；數文件；轉換是在經校準并特性化后的設備之間進行色彩轉換以達到轉換是在經校準并特性化后的設備之間進行色彩轉換以達到最佳色彩匹配。最佳色彩匹配。 在整個過程中，不同的彩色設備具有不同的顏色空間。這在整個過程中，不同的彩色設備具有不同的顏色空間。這個顏色空間由該設備的特征參數文件個顏色空間由該設備的特征參數文件(Profile)來描述。設備來描述。設備的特征參數文件中記錄了該設備顏色空間與的特征參數文件中記錄了該設備顏色空間與L*a*b*顏色

7、系統顏色系統之間的轉換關系，通常由生產廠商提供，也可用測色儀器來之間的轉換關系，通常由生產廠商提供，也可用測色儀器來確定。在進行顏色轉換時，顏色數據通過設備特征參數描述確定。在進行顏色轉換時，顏色數據通過設備特征參數描述文件先轉換文件先轉換L*a*b*顏色，再根據需要轉換成其他設備的顏色。顏色，再根據需要轉換成其他設備的顏色。 色彩管理系統色彩管理系統(CMS)是通過建立標準的是通過建立標準的“顏色顏色語言語言”并執行這些標準，進行顏色的傳遞與通信。并執行這些標準，進行顏色的傳遞與通信。現代的色彩管理系統是開放式的，系統的兼容性現代的色彩管理系統是開放式的，系統的兼容性高，色彩的標準統一，是連

8、接輸入與輸出的橋梁。高，色彩的標準統一，是連接輸入與輸出的橋梁。 彩色管理系統需要管理桌面系統的掃描儀、彩色管理系統需要管理桌面系統的掃描儀、顯示器、打印機等設備的顏色，因而需要得到各顯示器、打印機等設備的顏色，因而需要得到各種設備特征的標準信息。設備的特征和信息有些種設備特征的標準信息。設備的特征和信息有些是設備給予的標準配置，更多的卻是需要調整以是設備給予的標準配置，更多的卻是需要調整以獲得標準的特征信息，即在一個穩定的工作環境獲得標準的特征信息，即在一個穩定的工作環境和可靠的設備穩定性下創建設備的特征參數描述和可靠的設備穩定性下創建設備的特征參數描述文件。文件。 ICC標準是采用標準是采

9、用CIE顏色空間，建立一套可以包含各種顏色空間，建立一套可以包含各種色彩模型、與設備無關的色彩翻譯系統。這個標準系統是色彩模型、與設備無關的色彩翻譯系統。這個標準系統是以以L*a*b*為模型的為模型的Profile色彩描述文件。色彩描述文件。ICC Profile 是一是一個標準格式文件，描述了一個設備在個標準格式文件，描述了一個設備在CIE顏色空間中的位顏色空間中的位置。置。 色彩管理軟件通過色彩管理軟件通過Profile文件完成顏色的轉換、顯示和文件完成顏色的轉換、顯示和管理工作。簡單地說，色彩管理系統根據輸入設備的管理工作。簡單地說，色彩管理系統根據輸入設備的ICC Profile 將數

10、據文件轉移到將數據文件轉移到Profile 的顏色空間，再根據輸出設的顏色空間，再根據輸出設備的備的ICC Profile把數據文件的色彩信息轉移到輸出設備的顏把數據文件的色彩信息轉移到輸出設備的顏色空間，從而保證工作流程中色彩還原的一致性。色空間，從而保證工作流程中色彩還原的一致性。在彩色桌面出版系統中最重要的設備：在彩色桌面出版系統中最重要的設備： 輸入設備輸入設備(掃描儀、數碼相機掃描儀、數碼相機)、制作設備制作設備(顯示器顯示器)和和輸出設備輸出設備(打印機、激光照排機打印機、激光照排機) 。1、平面掃描儀、平面掃描儀 ICC Profile 的創建的創建平面掃描儀標準色標：目前常用的

11、色標系列是平面掃描儀標準色標：目前常用的色標系列是Koda、Fuji、Agfa的的IT8系列，色標由系列，色標由264個色塊個色塊組成，代表了整個組成，代表了整個CIE LAB顏色空間的采樣，底顏色空間的采樣，底部為部為23級中性灰梯尺。級中性灰梯尺。創建掃描儀的創建掃描儀的Profile：先由掃描儀在測試狀態下：先由掃描儀在測試狀態下進行掃描，將掃描儀產生的色標上的每一塊的進行掃描，將掃描儀產生的色標上的每一塊的RGB值與原標準色標測量的值與原標準色標測量的 L*a*b* 值進行比較。值進行比較。 彩色管理軟件：就在于建立一個掃描儀的轉換表。彩色管理軟件：就在于建立一個掃描儀的轉換表。轉換表

12、是一個速查表，可用來將掃描儀上生成的轉換表是一個速查表，可用來將掃描儀上生成的RGB文件的某一點對照到文件的某一點對照到L*a*b* 參照顏色空間參照顏色空間中。中。RGB文件與轉換表一起用于色彩管理軟件，文件與轉換表一起用于色彩管理軟件，賦予來自掃描儀的圖像實際意義。平面掃描儀的賦予來自掃描儀的圖像實際意義。平面掃描儀的CCD光電耦合器靈敏度、濾色片的透光率及光源光電耦合器靈敏度、濾色片的透光率及光源都會隨著時間的推移而有所降低，因此，掃描儀都會隨著時間的推移而有所降低，因此，掃描儀的的Profile文件要定期創建一次，以保證文件的正文件要定期創建一次，以保證文件的正確性。確性。首先要確定操

13、作者使用的顯示器類型、工作室光首先要確定操作者使用的顯示器類型、工作室光照條件等。照條件等。然后用精密的測色儀對顯示屏的然后用精密的測色儀對顯示屏的RGB色光進行色光進行測定，并將測量的色度值準確輸入到轉換表中或測定，并將測量的色度值準確輸入到轉換表中或對三發射極進行硬件調整，就可創建新的顯示器對三發射極進行硬件調整，就可創建新的顯示器Profile文件。文件。同時還要考慮印刷使用的油墨、紙張的使用情況，同時還要考慮印刷使用的油墨、紙張的使用情況，測出它們相應的色度值，反饋給顯示器，再作適測出它們相應的色度值，反饋給顯示器，再作適當的調整，以保證打樣、印刷時顏色與顯示器上當的調整，以保證打樣、

14、印刷時顏色與顯示器上所看到的顏色一致性。所看到的顏色一致性。 按原定標準打樣，用已經矯正過的掃描儀或測按原定標準打樣，用已經矯正過的掃描儀或測色儀讀入打樣稿的色儀讀入打樣稿的RGB值，與標準原稿相比較，值，與標準原稿相比較，輸入新的參數到輸出轉換表中，然后進行校準，輸入新的參數到輸出轉換表中，然后進行校準，多次重復，得到準確的色彩信息，生成輸出設備多次重復，得到準確的色彩信息，生成輸出設備的的Profile文件。文件。 彩色管理系統在編輯和使用這些設備特征化文彩色管理系統在編輯和使用這些設備特征化文件時，均會按照源目標件時，均會按照源目標RGBCMYK圖像文件到圖像文件到目標顯示器目標顯示器R

15、GB形式來表現。顯示形式來表現。顯示RGB源目標到源目標到目標彩色打印機目標彩色打印機CMYK之間，均以之間，均以CIE Lab 形式形式來進行顏色管理。因此，這些設備特征文件的正來進行顏色管理。因此，這些設備特征文件的正確性和穩定性，直接影響彩色管理系統的工作質確性和穩定性，直接影響彩色管理系統的工作質量。量。 其目的是制作一個合理的互聯網的藝術品圖像，特別其目的是制作一個合理的互聯網的藝術品圖像，特別是繪畫。彩色成像體系包括可控照明、數碼相機和典型的是繪畫。彩色成像體系包括可控照明、數碼相機和典型的用戶計算機系統，它們不過是制造原件的同色異譜匹配。用戶計算機系統，它們不過是制造原件的同色異

16、譜匹配。由于觀察者的同色異譜，我們是在匹配不相似的介質，所由于觀察者的同色異譜，我們是在匹配不相似的介質，所以色彩管理進行的僅是色表的匹配。以色彩管理進行的僅是色表的匹配。為簡化數學方法，對此例做了幾個假設。為簡化數學方法，對此例做了幾個假設。1、假設繪畫和顯示器環境在照明水平上的差別是可以忽略的。、假設繪畫和顯示器環境在照明水平上的差別是可以忽略的。這樣就可以使用所述的用于計算色覺無常指數的色度適應轉換。這樣就可以使用所述的用于計算色覺無常指數的色度適應轉換。2、假設大多數情況下，顯示器的色域大于大多數繪圖的色、假設大多數情況下，顯示器的色域大于大多數繪圖的色域。因此我們刪除了信道域。因此我

17、們刪除了信道“0”和和“1”以外的任何值而不是以外的任何值而不是色域繪圖。做了這些假設，我們就不再需要完整的色表模型色域繪圖。做了這些假設，我們就不再需要完整的色表模型了，由于其復雜性，未考慮顏色技術中這個方面的內容。了，由于其復雜性，未考慮顏色技術中這個方面的內容。 大多數數碼相機的光度學響應（數碼計數大多數數碼相機的光度學響應（數碼計數與照明因數關系）都是非線性的。與照明因數關系）都是非線性的。基于標準化的數字計數和照明因數基于標準化的數字計數和照明因數Y/Yn關系關系的擬合，得到了轉換函數的擬合，得到了轉換函數f(x).相機紅色信號的轉換函數：相機紅色信號的轉換函數： R相機相機 = f

18、 ( dr / dmax) (9-1)式中，式中，0 R相機相機 1。對于綠色和黃色的相。對于綠色和黃色的相機信號可以寫出相似的表達式。當使用解機信號可以寫出相似的表達式。當使用解析方法或多項式方法，或者建立由經校準析方法或多項式方法，或者建立由經校準的灰度尺的分段線性插值或三次插值得到的灰度尺的分段線性插值或三次插值得到的一維查詢表格時，此轉移函數通常是合的一維查詢表格時，此轉移函數通常是合適的。適的。 將經線性化的相機信號轉換成三刺激值。最將經線性化的相機信號轉換成三刺激值。最簡單的是簡單的是(33)矩陣轉換：矩陣轉換： (9-2) 由于大多數三色圖像記錄裝置，例如數碼相由于大多數三色圖像

19、記錄裝置，例如數碼相機，它們的光譜靈敏度與配色函數不是線性關系，機，它們的光譜靈敏度與配色函數不是線性關系，此時所做的轉換就是基于對參照色靶的色度和數此時所做的轉換就是基于對參照色靶的色度和數字測量的經驗轉換。字測量的經驗轉換。 BGRZYX 332313322212312111 相機相機相機相機相機相機，相機相機相機相機相機相機矩陣系數可采用線性回歸式獲得。矩陣系數可采用線性回歸式獲得。 = QPT(PPT)-1 (9-3)式中式中P 是由是由 k 種參照色靶的相機信號組成的種參照色靶的相機信號組成的(3k)矩陣，矩陣，Q 是相應的三刺激值組成的是相應的三刺激值組成的(3k)矩陣。矩陣。實質

20、上，我們得到的是顏色校正矩陣以及主轉換實質上，我們得到的是顏色校正矩陣以及主轉換矩陣。矩陣。 Z,ZZY,YYX,XXQB,BBG,GGR,RRP k21k21k21k21k21k21332313322212312111 ， 當光譜靈敏度與配色函數有顯著差別時，利當光譜靈敏度與配色函數有顯著差別時，利用式用式(9-2)估計的三刺激值會有相當大的誤差。估計的三刺激值會有相當大的誤差。改進性能的技術是加入平方和、協方差項：改進性能的技術是加入平方和、協方差項： BGBRGRBGRBGRZYX 2229, 38, 27, 36, 35, 34, 33, 32, 31 , 39, 28, 27, 26

21、, 25, 24, 23, 22, 21 , 29, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11 , 1 相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機 對那些使測試失去意義的系數，應把它們從對那些使測試失去意義的系數，應把它們從模型中刪去，并重復優化步驟。減小非零矩陣系模型中刪去，并重復優化步驟。減小非零矩陣系數的數目可以減小噪聲。值得注意的是當成像材數的數目可以減小噪聲。值得注意的是當成像材料的光譜性質相似時，例如，對掃描照片或本例料的光譜性質相似時，例如，對掃描照片或本例中藝術家所用顏料的色度表征

22、，使用更高次冪的中藝術家所用顏料的色度表征，使用更高次冪的矩陣效果最好。矩陣效果最好。 BGBRGRBGRBGRZYX 2229,38,27,36,35,34,33,32,31 ,39,28,27,26,25,24,23,22,21 ,29, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11 , 1 相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機相機 有時使用顏色校正矩陣會使無彩色略微有色，稱作灰度有時使用顏色校正矩陣會使無彩色略微有色，稱作灰度平衡誤差。可在對顏色校正矩陣的系數進行優化或限制的時平衡誤差。可在對

23、顏色校正矩陣的系數進行優化或限制的時候，對明度尺度進行加權來避免。候，對明度尺度進行加權來避免。限制：限制： 1, 1 + 1, 2 + 1, 3 = Xn 2, 1 + 2, 2 + 2, 3 = Yn 3, 1 + 3, 2 + 3, 3 = Zn 1, 4 + 1, 5 + + 1, 9 = 0.0 2, 4 + 2, 5 + + 2, 9 = 0.0 3, 4 + 3, 5 + + 3, 9 = 0.0 (9-5)式式(9-5)的限制所基于的假設是對于中性刺激，相機信號經的限制所基于的假設是對于中性刺激，相機信號經式式(9-1) 轉換變得相等，即轉換變得相等，即R相機相機 = G相機相

24、機 = B相機相機。 線性回歸計算的另一個局限性是有關平方和線性回歸計算的另一個局限性是有關平方和三刺激值誤差的最小化。因為三刺激值差與視覺三刺激值誤差的最小化。因為三刺激值差與視覺差別是非線性關系，所以顏色校正矩陣可能不會差別是非線性關系，所以顏色校正矩陣可能不會產生最好的視覺準確性。如果可能的話，使用產生最好的視覺準確性。如果可能的話，使用CIE 94或或CIE 2000色差公式進行優化應該能夠使色差公式進行優化應該能夠使平均色差達到最小。平均色差達到最小。 從相機信號到三刺激值的轉換定義了相機的從相機信號到三刺激值的轉換定義了相機的色度表征。下一步是使用勃萊福色度適應轉換將色度表征。下一

25、步是使用勃萊福色度適應轉換將三刺激值從繪圖照明下的三刺激值轉化成顯示器三刺激值從繪圖照明下的三刺激值轉化成顯示器白場。白場。 由于繪畫和顯示環境的色度值是匹由于繪畫和顯示環境的色度值是匹配的，所以相機和顯示器的三刺激值變配的，所以相機和顯示器的三刺激值變得相等。得相等。 ZYXZYX , c, c, c 相機相機相機相機相機相機顯示器顯示器顯示器顯示器顯示器顯示器相機相機相機，, c, c, cZYX 使用使用CRT色度表征把三刺激值轉換成數字計數：色度表征把三刺激值轉換成數字計數： (9-7) (9-8)對于綠色和藍色信道使用與式對于綠色和藍色信道使用與式(9-8)相似的表達式。相似的表達式

26、。其中，其中， 是考慮了色度適應之后的三刺激值是考慮了色度適應之后的三刺激值 (使用下標使用下標c表示表示)。 ZYXZZZYYYXXXBGR 1maxbmaxgmaxrmaxbmaxgmaxrmaxbmaxgmaxr 顯示器顯示器顯示器顯示器顯示器顯示器，顯示器顯示器顯示器顯示器顯示器顯示器 1R0 kRkdd ro/1rgmaxrr 顯示器顯示器，顯示器顯示器， 首先定義藝術品的照明條件。藝術家所用的典首先定義藝術品的照明條件。藝術家所用的典型顏料型顏料(材料材料)的色表會根據它們被自然的白晝光的色表會根據它們被自然的白晝光（例如透過窗戶的光或白熱光，典型的晝光）照（例如透過窗戶的光或白熱

27、光，典型的晝光）照明而發生變化。明而發生變化。 關鍵問題是藝術家想要在什么樣的條件下使關鍵問題是藝術家想要在什么樣的條件下使他的繪畫作品被觀察他的繪畫作品被觀察? 例如，印象主義者能夠敏例如，印象主義者能夠敏銳地意識到照明對色表的影響。但是，他們是否銳地意識到照明對色表的影響。但是，他們是否關心他們的畫將怎樣被觀看，或者是否關心他們關心他們的畫將怎樣被觀看，或者是否關心他們的畫在工作室里看上去如何呢的畫在工作室里看上去如何呢? 因為要回答這個因為要回答這個問題是不可能的，所以我們使用相關色溫為問題是不可能的，所以我們使用相關色溫為5000K的白晝光，作為白熱光和工作室里的自然的白晝光，作為白熱

28、光和工作室里的自然照明的折中。照明的折中。 我們將使用色靶得到經驗的相機色度表征。我們將使用色靶得到經驗的相機色度表征。理想的情況是色靶應該包含無光譜選擇性的明度理想的情況是色靶應該包含無光譜選擇性的明度尺度及均勻分布在色空間的大量彩色樣品，反射尺度及均勻分布在色空間的大量彩色樣品，反射率盡可能為率盡可能為0100。色靶的彩色樣品應當與待。色靶的彩色樣品應當與待成像的藝術品具有相同的光譜性質。成像的藝術品具有相同的光譜性質。 對于此例，使用了對于此例，使用了Gretag Macbeth顏色方格顏色方格色再現圖。盡管此色靶所含的彩色樣品數很少，色再現圖。盡管此色靶所含的彩色樣品數很少，但是它對于

29、這種應用是非常有效的。使用光譜光但是它對于這種應用是非常有效的。使用光譜光度計對色靶中每一小塊彩色樣品進行測量，然后度計對色靶中每一小塊彩色樣品進行測量，然后算出它們在照明體算出它們在照明體D50和和1931標準觀察者下的色度標準觀察者下的色度坐標（使用排除了鏡反射成分且具有大的測量孔坐標（使用排除了鏡反射成分且具有大的測量孔的積分球）。的積分球）。 接著，使用好的成像方法接著，使用好的成像方法 (如對非均勻照明的如對非均勻照明的校正，使信噪比達到最大，使光斑、鏡反射最小校正，使信噪比達到最大，使光斑、鏡反射最小化等化等) 對顏色方格進行成像。只要圖畫中不含熒對顏色方格進行成像。只要圖畫中不含

30、熒光著色劑，照明的光譜性質就不重要。如果可能光著色劑，照明的光譜性質就不重要。如果可能的話，優選使用氙閃光燈，因為氙的光譜功率分的話，優選使用氙閃光燈，因為氙的光譜功率分布與布與D50很接近，這樣就會潛在地導致色度表征更很接近，這樣就會潛在地導致色度表征更加準確。加準確。 此例中使用了每信道此例中使用了每信道12位的位的IBM Pro3000，30004000像素的數碼相機。照明采用相關色溫像素的數碼相機。照明采用相關色溫接近接近3200K的鎢鹵素燈。對于這種使用線性檢測的鎢鹵素燈。對于這種使用線性檢測器配置以及掃描和三個連續的圖像記錄儀器配置以及掃描和三個連續的圖像記錄儀(每個顏每個顏色信號

31、一個色信號一個)的相機來說，用閃光光源是不可能的。的相機來說，用閃光光源是不可能的。樣樣 品品XYZdrdgdb暗皮膚暗皮膚11.6310.064.8437329587亮皮膚亮皮膚38.2734.5918.841088899284藍天空藍天空16.8318.0825.58420490378葉紋葉紋10.6013.235.70367411108藍花藍花24.1422.8432.85570581470藍綠藍綠30.6741.7935.148831179520橙橙39.6231.034.85115377790略帶紫色的藍略帶紫色的藍11.9010.9826.95308342425樣樣 品品XYZdr

32、dgdb中等紅中等紅30.8020.4310.72828501185紫色紫色8.486.4810.52257207159黃綠黃綠33.2842.388.6211321232147橙黃橙黃48.9043.626.2515261203122藍藍7.205.6621.24189212351綠綠14.2222.317.54557721147紅紅22.9813.354.51673365107黃綠黃綠59.6660.538.1518261611143樣樣 品品XYZdrdgdb深紅深紅30.2919.7122.09791503341青青12.9217.8229.16350542461白白85.5688.7

33、373.20238023751096中性中性854.4456.4646.5715251522702中性中性6.533.9735.2429.07968966446中性中性518.9719.6816.23562561259中性中性3.58.548.867.31281280129黑黑3.033.152.5913213261 相機灰度平衡評價是非常重要的。由于特殊的校準，相機相機灰度平衡評價是非常重要的。由于特殊的校準，相機具有特別好的中性具有特別好的中性(所有樣品都有相等的色度坐標所有樣品都有相等的色度坐標)，相機的色，相機的色度可用灰度平衡來評價：度可用灰度平衡來評價： r相機相機 = dr /

34、(dr+ dg + db) ， g相機相機 = dg / (dr+ dg + db) 下表表明相機具有特別好的灰度平衡下表表明相機具有特別好的灰度平衡樣樣 品品xyr相機相機g相機相機白白0.3460.3590.4100.410中性中性80.3460.3590.4100.410中性中性6.50.3460.3590.4100.410中性中性50.3460.3590.4100.410中性中性3.50.3460.3590.4100.410黑黑0.3460.3590.4100.410 將相機信號轉換成近似的比色信號的轉換矩陣，將相機信號轉換成近似的比色信號的轉換矩陣，如果可能的話，這應該與光度性質和定

35、標是無關如果可能的話，這應該與光度性質和定標是無關的。首先將比色數據除以的。首先將比色數據除以D50和和1931年觀察者的照年觀察者的照明體三刺激值明體三刺激值 (Xn = 96.42，Yn = 100.，Zn = 82.49) 進行標準化。對于中性樣品，各樣品經標準化的進行標準化。對于中性樣品，各樣品經標準化的比色數據幾乎是相同的。比色數據幾乎是相同的。 證實了該相機具有良好的灰度平衡之后，我們證實了該相機具有良好的灰度平衡之后，我們得到了能把數字計數轉化為標量得到了能把數字計數轉化為標量(實質上是相機的實質上是相機的三刺激值三刺激值)的線性方程，它具有與標準化的比色數的線性方程，它具有與標

36、準化的比色數據相同的數據范圍，式據相同的數據范圍，式(9-10)： YYn = o + 1 dr (9-10)式中，式中， o是補償項；是補償項； 1是斜率。對于綠色和藍色是斜率。對于綠色和藍色信號可以寫出相似的表達式。信號可以寫出相似的表達式。用黑色和白色樣品來解聯立方程：用黑色和白色樣品來解聯立方程： R相機相機 = 3.8110-4 dr 1.8610-2 G相機相機 = 3.8210-4 dg 1.8910-2 B相機相機 = 3.2710-4 db 1.8910-2 (9-11) 對于中性樣品，由式對于中性樣品，由式(9-11)得到的相機信號與標準化的三得到的相機信號與標準化的三刺激

37、值相等。刺激值相等。樣品標準化的色度數據與每一個樣品幾乎是一樣的樣品標準化的色度數據與每一個樣品幾乎是一樣的 樣樣 品品X / XnY / YnZ / Zn白白0.8874 0.88730.8874中性中性80.56460.56460.5646中性中性6.50.35230.35240.3524中性中性50.19670.19680.1968中性中性3.50.08860.08860.0886黑黑0.03140.03150.0314樣樣 品品X/Xn Y/Yn Z/Zn R相機相機 G相機相機 B相機相機暗皮膚暗皮膚0.12 0.10 0.06 0.12 0.09 0.05亮皮膚亮皮膚0.40 0.

38、35 0.23 0.40 0.32 0.22藍天空藍天空0.17 0.18 0.31 0.14 0.17 0.29葉紋葉紋0.11 0.13 0.07 0.12 0.14 0.07藍花藍花0.25 0.23 0.40 0.20 0.20 0.37藍綠藍綠0.32 0.42 0.43 0.32 0.43 0.41橙橙0.41 0.31 0.06 0.42 0.28 0.06略帶紫色的藍略帶紫色的藍0.12 0.11 0.33 0.10 0.11 0.33樣樣 品品X/Xn Y/Yn Z/Zn R相機相機 G相機相機 B相機相機中等紅中等紅0.32 0.20 0.13 0.30 0.17 0.13

39、紫色紫色0.09 0.06 0.13 0.08 0.06 0.11黃綠黃綠0.35 0.42 0.10 0.41 0.45 0.10橙黃橙黃0.51 0.44 0.08 0.56 0.44 0.08藍藍0.07 0.06 0.26 0.05 0.06 0.27綠綠0.15 0.22 0.09 0.19 0.26 0.10紅紅0.24 0.13 0.05 0.24 0.12 0.07黃綠黃綠0.62 0.61 0.10 0.68 0.60 0.10樣樣 品品X/Xn Y/Yn Z/Zn R相機相機 G相機相機 B相機相機深紅深紅0.31 0.20 0.27 0.28 0.17 0.26青青0.1

40、3 0.18 0.35 0.11 0.19 0.36白白0.89 0.89 0.89 0.89 0.89 0.89中性中性80.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56中性中性6.50.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35中性中性50.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20中性中性3.50.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09黑黑0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 R相機相機、G相機相機、B相機相機 和和XXn、YYn、ZZn 之間的轉換使用了四種不同的優化方法。之間的轉換使用了四種不同的優化方法。優化優

41、化1：使平方和三刺激值誤差達到最小的典型：使平方和三刺激值誤差達到最小的典型的逆計算是由式的逆計算是由式(9-3)得到的得到的(33)的轉換矩陣。的轉換矩陣。優化優化2：也是典型的逆計算，但是增加了式：也是典型的逆計算，但是增加了式(9-5)的限制的限制定標的描述見公式定標的描述見公式(9-10)，其中，其中 1, 1 + 1, 2 + 1, 3不等于不等于Xn 而改為而改為0。優化優化3：也產生了一個被限制的：也產生了一個被限制的(33)轉換矩陣，轉換矩陣，但使平均但使平均CIE 94色差達到最小。色差達到最小。優化優化4：轉換產生了如式：轉換產生了如式(9-4)所示被限制的所示被限制的(3

42、9)轉換矩陣，該矩陣也是基于轉換矩陣，該矩陣也是基于CIE 94色差的最小化色差的最小化而得到的。而得到的。 通過用灰度尺的亮度因數對數字計數作圖，得通過用灰度尺的亮度因數對數字計數作圖，得到這種相機的光度特性圖。中性樣品的亮度因數到這種相機的光度特性圖。中性樣品的亮度因數對綠色信道的數字計數具有線性的光度響應，對對綠色信道的數字計數具有線性的光度響應，對于紅色和藍色信道也發現具有線性關系，說明這于紅色和藍色信道也發現具有線性關系，說明這種特殊的相機具有線性良好的光度響應。種特殊的相機具有線性良好的光度響應。樣樣 品品Opt.1 Opt.2 Opt.3 Opt.4暗皮膚暗皮膚1.3 1.3 1

43、.3 0.6亮皮膚亮皮膚1.0 1.0 0.9 0.9藍天空藍天空1.7 2.2 2.5 2.4葉紋葉紋1.0 1.1 0.6 0.6藍花藍花2.1 2.5 3.0 3.3藍綠藍綠1.3 1.7 1.3 0.7橙橙1.1 1.2 0.6 0.1略帶紫色的藍略帶紫色的藍1.9 1.5 0.6 0.5中等紅中等紅1.3 1.4 1.5 1.4紫色紫色3.1 3.1 2.6 2.3黃綠黃綠0.6 0.5 1.3 0.0橙黃橙黃1.2 1.2 1.8 1.8樣樣 品品Opt.1 Opt.2 Opt.3 Opt.4藍藍3.4 3.1 1.9 0.5綠綠1.6 1.4 2.0 2.0紅紅2.2 2.3 2

44、.3 3.1黃綠黃綠0.6 0.7 0.1 0.9深紅深紅1.1 1.0 0.9 0.7青青0.6 0.6 0.8 0.0白白0.7 0.0 0.0 0.0中性中性80.5 0.2 0.2 0.2中性中性6.50.5 0.2 0.2 0.2中性中性50.4 0.2 0.2 0.2中性中性3.50.4 0.2 0.2 0.2黑黑0.3 0.1 0.1 0.1平均值平均值1.2 1.2 1.1 1.0最大值最大值3.4 3.1 3.0 3.3四種優化方法的比色性能存在著兩個傾向。四種優化方法的比色性能存在著兩個傾向。1、為了保持灰度平衡，限制矩陣是很重要的。、為了保持灰度平衡，限制矩陣是很重要的。

45、2、這四種優化方法所得到的性能是相似的。、這四種優化方法所得到的性能是相似的。 該相機的設計使其光譜靈敏度與配色函數非常該相機的設計使其光譜靈敏度與配色函數非常接近，所得到的優良性能說明該設計是成功的。接近，所得到的優良性能說明該設計是成功的。對于光譜靈敏度與配色函數有顯著差異的相機，對于光譜靈敏度與配色函數有顯著差異的相機，優化方法的選擇對平均誤差和最大誤差有顯著影優化方法的選擇對平均誤差和最大誤差有顯著影響。這個比色準確度水平將會產生與原圖像無法響。這個比色準確度水平將會產生與原圖像無法區別的復制圖。但是，要正確地表明相機的準確區別的復制圖。但是，要正確地表明相機的準確度需要獨立的證實度需

46、要獨立的證實即使用色靶而不是顏色方即使用色靶而不是顏色方程來評價準確度。程來評價準確度。 為了用比色法表征數碼相機、掃描儀以及高為了用比色法表征數碼相機、掃描儀以及高冪矩陣轉換對圖像噪聲的影響，基于此類優化方冪矩陣轉換對圖像噪聲的影響，基于此類優化方面的經驗，這里選擇了第三種優化方法。式面的經驗，這里選擇了第三種優化方法。式(9-12)給出了經驗矩陣：給出了經驗矩陣： (9-12)在估測在估測Z時，只有時，只有B具有統計意義；因此，此轉換具有統計意義；因此，此轉換的最后一行的前兩個系數被設為的最后一行的前兩個系數被設為0。 BGR0000. 10000. 00000. 00162. 07759

47、. 02079. 01379. 0468. 21106. 1Z/ZY/YX/X nnn 相機相機相機相機相機相機建立相機的色度表征方法的最后一步是使用照明建立相機的色度表征方法的最后一步是使用照明體體D50和和1931年標準觀察者的三刺激值重新測量年標準觀察者的三刺激值重新測量被估計的三刺激值：被估計的三刺激值： (9-13)根據等式根據等式(9.13)，R、G、B的值為的值為1、1、1的圖像的圖像具有完全反射漫射體的色度坐標，而具有完全反射漫射體的色度坐標，而R、G、B的值為的值為0、0、0的圖像具有全黑的色度坐標。的圖像具有全黑的色度坐標。 )X/X(42.96X n )Y/Y(100Y

48、n )Z/Z(49.82Z n 建立了對于照明體建立了對于照明體D50和和1931年標準觀察者的年標準觀察者的相機色度表征方法之后，需要定義一個典型的客相機色度表征方法之后，需要定義一個典型的客戶計算機系統、顯示器和觀察環境：戶計算機系統、顯示器和觀察環境：選擇顯示器的白場等于照明體選擇顯示器的白場等于照明體D65的色度。的色度。在一個使用與在一個使用與D65沒有較大差異的照明體的全照沒有較大差異的照明體的全照明房間對其進行觀察。明房間對其進行觀察。顯示器、周圍照明和觀察者之間的物理關系是使顯示器、周圍照明和觀察者之間的物理關系是使得從顯示器的面板上反射出來的、射向觀察者的得從顯示器的面板上反

49、射出來的、射向觀察者的光很少。光很少。繪畫和顯示環境繪畫和顯示環境(周圍和顯示器周圍和顯示器)的照明水平的不的照明水平的不同并不影響色感知。表明環境完全符合色度適應，同并不影響色感知。表明環境完全符合色度適應，其色度與照明體其色度與照明體D65的色度相等。的色度相等。 使用勃萊福色度適應轉換，把相機的三刺激值使用勃萊福色度適應轉換，把相機的三刺激值從照明體從照明體D50轉換成轉換成D65。具體式子為：。具體式子為： (9-14)Rc = 0.94 R勃萊福勃萊福Gc = 1.02 G勃萊福勃萊福 (9-15) Bc = 1.33B勃萊福勃萊福0.98 (9-16)注意：如果注意：如果B為負值，

50、則為負值，則Bc也要為負值。也要為負值。 100/Z100/Y100/X0000. 10685. 00389. 00367. 07135. 17502. 01614. 02664. 08951. 0BGR 勃萊福勃萊福勃萊福勃萊福勃萊福勃萊福 BGR96849. 004004. 000853. 004929. 051836. 043231. 015996. 014705. 098699. 0ZYX cccccc 最后，我們使用最后，我們使用sRGB (IEC 61966-2-1)的顯示的顯示系統。顯示器采用標準化等色度的熒光粉，其白系統。顯示器采用標準化等色度的熒光粉，其白場與照明體場與照明體

51、D65的色度相等。的色度相等。sRGB顯示器熒光粉顯示器熒光粉(ITU-RBT709-2) 從從 到顯示到顯示R、G、B的轉換矩陣：的轉換矩陣： cccZYX、 ZYX1006. 11004. 21056. 51016. 41088. 11069. 91099. 41054. 11024. 3BGR ccc1234423322 顯示器顯示器顯示器顯示器顯示器顯示器信信 道道 x y信信 道道 x y紅紅 0.6400 0.3300藍藍 0.1500 0.0600綠綠 0.3000 0.6000白白 0.3127 0.3290 對于對于1931標準觀察者，高清晰度彩色電視機的色度標準標準觀察者，

52、高清晰度彩色電視機的色度標準(ITU-RBT709-2)，假設白色信道的光亮度，假設白色信道的光亮度(Y)是其他信道的光度的總是其他信道的光度的總和，高彩色的三刺激值可能會超過顯示器的色域。此時，顯示器和，高彩色的三刺激值可能會超過顯示器的色域。此時，顯示器的的R、G、B的值可能大于定值或小于的值可能大于定值或小于0。式。式(9-18)是一種是一種“色域繪色域繪圖圖”的粗略方法。的粗略方法。 如果如果 R顯像顯像 l ，則，則R顯像顯像 1 如果如果 R顯像顯像 0 ，則，則R顯像顯像 0 (9-18)相似的表達適用于綠色和藍色信道。相似的表達適用于綠色和藍色信道。 計算機的影像查詢表、數字到

53、類比轉換器、影像信號發生計算機的影像查詢表、數字到類比轉換器、影像信號發生器、顯示器電子槍放大器的增益和補償以及真空管內在的非器、顯示器電子槍放大器的增益和補償以及真空管內在的非線性，這些性質的綜合結果等價于下式：線性，這些性質的綜合結果等價于下式：如果如果R顯像顯像 0.00304 ，dr =25512.92 R顯像顯像 否則否則R顯像顯像 0.00304 ，dr =255(1.055R顯像顯像1/2.4 0.055 ) 相似的表達適用于綠色和藍色信道。相似的表達適用于綠色和藍色信道。樣樣 品品 dr dg db樣樣 品品 dr dg db暗皮膚暗皮膚 119 78 64藍藍 41 68 1

54、52亮皮膚亮皮膚 194 145 126綠綠 76 150 80藍天空藍天空 79 118 154紅紅 183 60 74葉紋葉紋 84 109 71黃黃 238 198 44藍花藍花 117 123 171深紅深紅 186 87 147藍綠藍綠 82 189 172青青 0 131 169橙橙 220 122 46白白 240 242 243略帶紫色的藍略帶紫色的藍 68 93 165中性中性8 196 198 199中等紅中等紅 195 86 104中性中性6.5 159 160 162紫色紫色 94 60 100中性中性5121 122 124黃綠黃綠 159 187 63中性中性3.5

55、 83 84 86橙黃橙黃 234 165 50黑黑 49 50 52 在在CRT比色法方面你將會認識到關于觀測條件比色法方面你將會認識到關于觀測條件的假設方面存在謬誤，其中假設從顯示器反射出的假設方面存在謬誤，其中假設從顯示器反射出來的周圍閃光的量是可以忽略的。但是，圖像記來的周圍閃光的量是可以忽略的。但是，圖像記錄和圖像顯示系統都是無閃光系統。錄和圖像顯示系統都是無閃光系統。IBM Pro300數碼相機使用復制品代替照明，而且，相機數碼相機使用復制品代替照明，而且，相機周圍的所有表面都用黑色毛氈覆蓋，因此，圖像周圍的所有表面都用黑色毛氈覆蓋，因此，圖像記錄系統幾乎是無閃光的。當在畫廊或工作

56、室觀記錄系統幾乎是無閃光的。當在畫廊或工作室觀看繪畫時，會發生閃光；光線不是高度平行的，看繪畫時，會發生閃光；光線不是高度平行的，因此，實際上是在存在閃光的條件下觀察圖畫以因此，實際上是在存在閃光的條件下觀察圖畫以及及CRT顯示作品的。計算中假設兩個環境中的閃顯示作品的。計算中假設兩個環境中的閃光量是相同的。光量是相同的。 這個簡化的例子仍然分了好多步。當我們考這個簡化的例子仍然分了好多步。當我們考慮更為復雜的顯示器觀察環境時，其中顯示器和慮更為復雜的顯示器觀察環境時，其中顯示器和周圍照明是不匹配的，就會由于周圍閃光的不同周圍照明是不匹配的，就會由于周圍閃光的不同導致需要更復雜的色度表征，以及

57、需要進行色域導致需要更復雜的色度表征，以及需要進行色域繪圖，這樣就容易理解為什么數碼彩色成像方法繪圖，這樣就容易理解為什么數碼彩色成像方法需要比本書內容更加深入的信息。最后告誡同學，需要比本書內容更加深入的信息。最后告誡同學，這個例子要比用于記錄自然景物的數碼相機的顏這個例子要比用于記錄自然景物的數碼相機的顏色管理簡單得多，這也超出了本書討論的范圍。色管理簡單得多，這也超出了本書討論的范圍。 20世紀世紀90年代蘋果電腦推出了年代蘋果電腦推出了ColorSync l.0色色彩管理軟件，但僅局限于蘋果設備之間的色彩控彩管理軟件，但僅局限于蘋果設備之間的色彩控制。制。 ColorSync采用采用I

58、CC標準，以標準，以CIE Lab色空間色空間模式作為色彩參照標準，是在模式作為色彩參照標準，是在Macintosh操作系操作系統下應用的系統級色彩管理軟件，能夠為圖像、統下應用的系統級色彩管理軟件，能夠為圖像、出版和印刷行業提供快速、一致和精確的桌面色出版和印刷行業提供快速、一致和精確的桌面色彩校準、檢驗與復制基本工具。彩校準、檢驗與復制基本工具。CIE Lab是國際是國際通用的色彩標準模式，其定義與設備無關，因此，通用的色彩標準模式，其定義與設備無關，因此，ColorSync在實現色彩管理及描述時更具開放性，在實現色彩管理及描述時更具開放性，得到了廣大軟、硬件開發商的大力支持。得到了廣大軟

59、、硬件開發商的大力支持。1、ColorSync Manager (API) API即是即是Application Programming Interface，中文譯作編寫程序界面。中文譯作編寫程序界面。ColorSync 是一個編程是一個編程界面，讓軟、硬件開發商利用它編寫界面，讓軟、硬件開發商利用它編寫 ColorSync支持或色彩管理的應用軟件及驅動器（支持或色彩管理的應用軟件及驅動器（Device driver）。利用）。利用ColorSync Manager可進行色彩轉可進行色彩轉換、色彩配對、色域檢視、特征文件管理等，甚換、色彩配對、色域檢視、特征文件管理等，甚至可制作色彩管理模塊至

60、可制作色彩管理模塊(CMM)，由它提供色彩管，由它提供色彩管理服務。理服務。 ColorSync System Profile 控制臺在蘋果系統的控制臺在蘋果系統的 Control Panels 內，只讓用戶設定系統色彩內，只讓用戶設定系統色彩(System Profile)。新版。新版ColorSync 系統的系統的ColorSync 控制臺除了可以設定系統色彩外，還控制臺除了可以設定系統色彩外，還讓用戶選擇預設讓用戶選擇預設CMM、選擇、選擇RGB及及CMYK等預等預設色彩，提供更完整的設定。新版設色彩，提供更完整的設定。新版 ColorSync 還還有一個名為有一個名為 Monitors