详解色彩管理的实施

印前频道 - 色彩管理 来源:设计在线 作者:hccm 2010-07-22

一、色彩管理的目的和意义。

色彩管理的目的是为了使记录现实世界的色彩描述数据文件在不同设备上所还原的色彩的尽可能的和现实世界保持一致,使得人们在观看视觉作品时,可以获得和观看现实世界似乎一致的色彩感受。

在数码摄影里,色彩管理是为了将拍摄者看到的色彩记录下来,尽可能真实地在显示器或者照片上表现出来。因此数码摄影的色彩管理过程涉及三个主要的环节:数码相机、显示输出和打印(冲印)输出。

为何要进行“管理”呢?因为参与色彩再现过程中的相机、显示器和冲印设备都不能完全再现人眼所看到的色彩,而且跟每个人的眼睛对色彩的感知不同一样,每台设备对色彩的“看法”和“偏好”也不同,即使是同一厂家同一品牌的产品也如此。众所周知,而色彩本身在物理上是确定的,每种色彩都对应着一定波长的光波。因此,为了让不同设备排除其“主观”“看法”,尽可能的精确还原特定波长光波所代表的颜色,需要对参与色彩流程中的设备进行调较,这个过程就是色彩管理。

学习色彩管理对于我们的意义在于它可以使我们手中的数码相机充分发挥其潜力,改变我们对数码摄影的许多了解。它也许不能对您的拍摄技术带来直接的帮助,但确实会影响我们的摄影理念。比如,它至少会让你从一个角度上理解为何数码照片在显示器上看着会发灰。

同样的,对于胶片爱好者,尤其是正片爱好者,把握色彩管理也是非常有意义的。因为如何在底扫上还原正片的色彩,并尽可能地在照片上获得在幻灯或者LOUPE中看到的色彩也是不可能抛开色彩管理的。

数码摄影将颜色数量化后,可以定量和定性地进行色彩分析,使得精确地色彩管理成为了可能。感谢数字技术的发展和成熟,过去专业印刷行业可望而不可及的“所见即所得”的色彩管理流程现在已经可以进入我们这些平常百姓家了。

最后,需要说明,色彩管理和色彩艺术不是矛盾的。真正的色彩艺术大师,对色彩的理解都是建立在对色彩的深刻理解和了解上的,他们的理解和了解本身就是色彩科学的重要组成部分。偏色和失衡的色彩都不是艺术,色彩管理所要做的正是色彩艺术所追求的:和谐美妙的色彩感受,而不是盲目的色彩的精确。

二、色彩管理的知识预备

色彩学高深复杂,文章看多了,多少令人有点惧怕。为摄影、出片进行色彩管理应用,不需要太高深的知识。出现解决不了的问题再多学习一点可能记忆得更为深刻。色彩方面的术语解释,到处都是,俺就不费力CTRL-C + CTRL-V了。必要的简单罗列如下:

1、色彩的产生

影响色彩的三要素:光源、物体本身和观察者。三者改变其一,都可以说色彩发生了改变。

因此色彩管理需要涉及这三个方面:物理、化学和生物神经学。色彩管理的手段是量化观察者的视觉感受,这似乎有点玄。理解了这点,我们可以理解色彩管理的局限性,去掉一些不切实际的幻想。

三原色可以组合出任何可见的色彩,因此某一颜色可以用叠加三原色RGB来表示,也可以用减法三原色(CMY)表示。牢记和理解叠加三原色和减法三原色的对应关系(RGB-CMY),是进行色彩校正的基础。

2、色彩空间

色彩具有特定的物理特性,根据物理特性就可以定义某种颜色。如根据各种可见色光都可以分解为三原色,因此普遍用三原色中每种原色的亮度值来定义某特定颜色。不同的描述方法基本需要三个输入变量,在数学上都要用三维函数来表示,比如三原色系统中,颜色C=R(r)+G(g)+B(b),需要三维坐标的三个轴来表示。在坐标中形成的立体数学模型,就是所谓的色彩空间。限定了三个变量的输入范围,也就限定了模型的空间形态和大小,代表了该色彩空间的色彩范围--色域(GAMUT)。根据不同原理和目的,人们发明了不同的色彩空间描述办法及与其相关的色彩空间。这些色彩空间可以用数学方法互相转换。但不同方法定义的色彩空间涵盖的色域不同,转换会带来色域范围的变化。国际照明委员会(CIE)是这些标准的制定者,它制定了XYZ、LUV、Lab等色彩空间的数学模型。

在这些复杂深奥的色彩模型中,特定的输入参数描述物理世界中特定波长光波的色彩特性,与我们所用的设备无关,故又被称为绝对空间。我们显示器、照相机等使用的RGB色彩和打印机使用的CMYK色彩不同,它们的各项数值仅仅是用来告诉特定设备输出某种原色的量的多少,而不是描述确切物理和视觉上的某种色彩。因此他们与设备相关,不是严格意义上的色彩空间,因此人们也把RGB和CMYK叫做“设备的”色彩空间。

CIE LAB的色彩空间定义了我们人眼所能看见完整色域,L代表亮度,a轴代表红-绿变化,b轴代表黄-兰变化,是色彩管理应用软件中采用的主要空间。如在PS中,所有与设备相关的色彩空间的转换都是以Lab这个绝对模型为中转的:当我们把sRGB的图像转换aRGB(ADOBE RGB的缩写)中时,系统总是先将sRGB转换至Lab空间,然后再转换到aRGB空间中。

带色彩的饼图是我们人眼能够感受的颜色的色域,其中不同颜色的线条围成的区域是不同色彩空间所包含的色域。显然:

1) 人眼看到的色域很大;

2) ProPhoto色域不小,成为摄影人士保留数字照片色彩信息的首选。

3) 从色域来说,sRGB是最小的,而我们的显示器一般不能覆盖sRGB的色域。据说苹果有一款可以覆盖sRGB的显示器,价格在4万元左右。

4) 黄线是1DS2的色域,只是一个参考,我们后面会不断提到数码相机可表现的色域--尽管数码相机没有固定的色域。

要非凡指出,二维模型并不能象三维模型一样客观反映色域的大小,有时甚至会产生明显的误导:在二维空间中A色域可能完全包括了B色域,但是在三维空间可以发现这并非事实。因此二维色域图可作为一般参考,但要真正客观比较色域,必须使用三维空间。

3、ICC PROFILE

不管这些色彩空间定义得如何美妙,色域如何宽广,我们的设备却不解风情,它们即不能“看见”也不能再现许多美妙的颜色。描述其能“看见”和“再现”的色域的就是与该设备相关的ICC PROFILE。某个设备的ICC PROFILE将RGB数值赋予了在该设备上可再现色彩含义,同时说明了该设备能够再现的色域。

当色彩文件在不同设备中传送时,色彩管理系统把输入设备ICC PROFILE描述的色彩空间转换为输出设备ICC PROFILE所描述的色彩空间,使得文件中RGB数值在输入、输出设备上以尽可能一致的色彩形式再现出来。

ICC PROFILE并不改变文件中RGB的数值,他们可作为图像文件的一部分被包含在文件中,用来告知相关设备如何再现某具体的RGB数值所代表的色彩,从而使得该数值在不同的设备上再现的色彩呈现高度的一致性。

sRGB、Adobe RGB以及ProPhoto RGB不是ICC规格的色彩空间,他们采用PROFILE的编制格式,但又与CIE LAB一样是和设备无关的,其数值具有精确且不随设备而变化的色彩特性,因此也被称为色彩空间PROFILE。因此他们习惯上也被称为RGB空间。三者间sRGB色域最小,被显示设备所普遍采用,Adobe RGB被打印设备尤其是喷墨打印输出设备所广泛采用。

4、色暖和亮度对色彩的影响

色温用来描述环境中的光源的特性。同一色彩的物体,在不同色温环境中,可能会给人以不同的色彩感受。色弱的人,这方面感受会更强烈:晚上在商场灯光环境下买的紫红衣服,回家发现却是红色的!然而正常人也会如此,同一张照片在不同光源(色温)下,看到的色彩可能不同。这种现象,就是Metamerism(翻译为“同色异构”?俺不清楚)。这是由我们视觉系统的生理特征造成的“错觉”,除非凡需要的情况外,我们只能接受它。

亮度不是色彩的物理特性,它由进入我们眼睛的光子的数量决定。但亮度可以改变色彩的表现:天黑了,所有的色彩也都变成不同程度的黑色了。

由于人眼的特性,色暖和亮度对色彩再现的影响显而易见,因此是色彩管理过程中不可忽略的环境因素。可见,色彩是主观的东西,因人而异,只有根据颜色的光学特性来定量分析,人们才会有共同的标准,因此,色彩的管理其实是对产生色彩的光的管理。

数码相机在不同的色温环境中,感知颜色的能力不同,能够捕捉的色域也不同。因此,数码相机在不同的色温下得到的的ICC profile也不同。所以上面说1DS2的色域图只是一个参考。假如正常安装了数码设备的驱动程序,在PS的色彩管理中,可以看到所用机器的ICC PROFILE.

5、METAMERISM--(“同色异谱”)

犹豫再三,还是把这个东西搬出来。我不知道该英文的标准中文翻译是什么,只知道它的含意:在某特定光源环境下,存在两组不同原色的配色组合,让人产生同一色彩的印象;在不同光源或者观察角度下,人眼能够“觉察”这两种配色组合的色彩差异。比如在室内打印出的PP,拿到室外发现颜色变了! METAMERISM是双刃剑,由于其存在,才使得用极少颜色组合输出复杂色彩成为可能,但也使得色彩管理不得不限定在“特定”光源环境中。有了这个概念,可以更好理解4中的内容。

6、COLOR CONSTANCY

是我们难以觉察到的视觉系统调整行为。人看见一张白纸,不管把它放在哪里都会认为它是一张白纸,而不管白纸是否被环境颜色“污染”成什么具体颜色。这是人的自我调节功能。胶片和数码相机没有这样的调节功能,只会忠实记录所拍摄的光线。我开始对在草原上拍摄的人像都发绿很不理解,后来知道人眼这个特性后才不再埋怨机器和胶片的品质。

7、色彩管理系统的组成部分

1) 色彩描述连接空间或参考空间(PCS或RCS):

CIE LAB或CIE XYZ这类色彩空间模型中的每一个具体数值代表了一个明确的色彩,与所采用的设备无关,因此被当作不同色彩空间转换的中间空间,是各种色彩空间转换的依据和准绳。象Photoshop一样,所有的色彩空间转换都是先把源空间转换为PCS,然后再从PCS转换为目的空间来完成的.

2) 设备的色彩描述文件(PROFILES):

它将设备可再现的色彩数值(RGB或CMYK数值)和与设备无关的标准色彩值(CIE LAB等)联系起来,使得设备得以再现人们所能看见的颜色。文件中包括设备三个主要方面的信息:色域、动态范围和色调再现特性。

3) 色彩管理模块(CMM):

执行色彩空间转换计算的软件,它根据PROFILE中的色彩数据进行计算。由于不同软件可能采用不同的算法或数据精度,因此其效果或多或少可能会有所差别。个人认为,C1 PRO就比PS CS2表现要好,比如再现天空的蓝色时,CS2的ACR经常会有些偏紫。

4) 转换方式(RENDERING INTENTS):

ICC(国际色彩联盟,由苹果、KOADA等公司发起组成)定义了四种不同的落在输入设备色域中而超出输出设备色域的色彩到色彩的转换模式。参看本文“八、色彩空间转换方式探讨”部分。

这四个部分一起构成了色彩管理系统(CMS)。

三、色彩管理的工具

色彩管理的办法是比较设备输出色彩和标准色彩的差异,从而获得控制和校正设备的输出信息,最终使输出设备再现的色彩和输入设备获得的色彩高度一致。这种通过比较和调整的方法叫做比色法,是色彩管理的主要方法。

输入的颜色是否精确,必须有一个硬标准来参考,这个参考就是标准色卡(TARGET);而用来检测色彩的设备,包括色度仪、分光光度仪,还有密度仪(用来检测不透明物体对光的吸收能力和透明物体让光线穿透的能力)。

1、标准的色卡,是印有许多标准色彩的卡片,一般纸的。卡片上有多渐变的色块,每个色块的颜色都有严格的标准,在色卡描述文件(TDF)中对其颜色进行说明。色卡上的色块越多,起到的校正作用越精细。常用的有IT8色卡等。色卡的图像文件和描述文件现在网上到处都有下载,但没有色卡是没有实际应用价值的,然而国内色卡的购买有一定难度。好东西都是洋鬼子生产的,国内购买比较难,只能通过网上找KODAK等公司邮购。

2、密度仪:用来检测不透明物体对光的吸收能力和透明物体让光线穿透的能力的设备。是用来测量和控制打印输出最好的工具。可以精确测定物体的密度和动态范围。

3、色度仪: 模拟人眼对色彩的反应,在标准照度下,将其测量的色彩数量化并以标准人眼看待色彩的方式进行存贮。色度仪还可以测量不同颜色之间的色差,因此有人翻译为“比色计”。色度仪主要用于进行颜色比对,但它不能区分人眼看到的同一色彩是否由不同的光线构成--不能识别METAMERISM。为大家所熟知的蜘蛛和EYEONE DISPLAY是简化版的色度仪,可以用来测量显示器的色彩。

4、分光光度仪:可以测定某种色彩中包含的不同波长的光的强度,对色彩的物理特性进行严格的测量,获得某种颜色中所有组成光线的光谱图。由于排除了人眼得干扰,它可以测出METAMERISM(同色异构)。密度仪是对光线强度的总体测量,而分光光度仪可以细致地测出不同色光的强度,因此可以替代密度仪的作用。而且它的测量不受环境光线的影响,所以在色彩管理中,这玩意比密度仪和色度仪强大很多,最合适不过。但不难猜到,这东西都贵得邪乎。

但我建议:在购买显示器校准设备前,考虑一下,是否以后需要进行打印校色,假如需要可以选择购买色度仪或分光光度仪--尽管价格不菲,但总比买一个校正显示器的和一个校正打印机的要便宜,比如一个用于显示器色彩管理的I1 DISPLAY 2目前需要2000元左右,而一套可以用于显示器、扫描仪、打印机和相机的EYEONE DESIGN价格约为795$.

5、软 件

上述硬件可以完成设备输出色彩和标准色彩的比对和记录,但还需要对数据进行分析并生成与设备相关的ICC PROFILE的软件。一般的,这些软件比硬件更贵。最常用的是GretagMatch公司的PROFILE MAKER PRO,而我采用的是相对业余和便宜的PROFILE PRISM。

要真正精确校正色彩,色卡和测量仪等硬件是不可替代的。据了解,一套EYEONE DESIGNER及软件可以解决以上所有问题,价格在万元左右。这对发烧友,成本太高了。我选择了便宜一点的玩法。国外发烧友广为采用的软件PROFILE PRISM可以完成数码相机、扫描仪和打印机的色彩管理,基本能满足我的需要了。俺购买了一套PROFILE PRISM,79$(含邮费),包括一张IT8标准色卡和一张MATTE色卡,通过信用卡下单12天后收到。后面的操作和流程,我将以其操作为参考做简单介绍。这是我玩色彩管理的设备:

1、PROFILE PRISM ,79US$。

2、CANON LIDE 500F, 1100元RMB;

3、EYEONE DISPLAY II,2300元。

现在,I1 DISPLAY或者蜘蛛不到千元都可以买到,效果也都不错。因此相对动辄数千元的镜头等设备来说,这些东西的投资并不算太昂贵。

四、色彩管理的工作流(Workflow)

理解色彩和其相关术语是复杂的,色彩管理的操作却很简单--至少说起来是这样的。色彩管理的工作流分成两个部分:

(1)、色彩管理应用的工作流

1、得到并在CMM中配置输入设备的ICC PROFILE;

2、得到并在CMM中配置输出设备的ICC PROFILE;

3、设置CMM中的色彩空间转换方式(PERCEPTUAL或Relative Colorimetric);

4、获得满足的输出色彩。

(2)、制作设备PROFILE的工作流

1、给设备输入一组在PCS中对应标准色彩的RGB或CMYK数值。根据设备的不同,这数值可能是一张标准的色卡,如给扫描仪;也可能是一张标准色卡的描述文件,如给打印机。

2、通过检测工具检测输入色彩和输出色彩的差别并记录;

3、将记录的数据交专门的PROFILE生成软件生成设备的PROFILE;

4、应用生成的PROFILE进行输出,并根据结果对PROFILE进行微调,完成PROFILE的制作。

五、显示器的色彩管理

数码摄影中,不用说,大家也知道显示器的重要性。因此对大多数影友来说,色彩管理过程中,最需要和值得进行的也许是显示器的校正和PROFILE过程。十分幸运,显示器的色彩管理相对其它设备来说,色彩表现不仅精确而且也稳定得多。唯一可能的不幸是,假如你的显示器没有RGB单项调整功能,色彩校正和管理似乎是不可能的,解决的办法只能是购买一台新的。

(1) 在操作系统中应用色彩管理

在XP系统中,假如使用蜘蛛或者I1等软硬件生成ICC PROFILE的,新的ICC PROFILE将自动被安装到系统中。在系统菜单“开始|所有程序|启动”中,我们可以看到“Profile loader”等应用ICC PROFILE的程序。

系统中安装有多个具有色彩管理或者制作ICC PROFILE功能的程序时,需要对该菜单进行整理,防止多个应用程序先后自动引导,导致色彩管理得混乱。比如安装了PHOTO SHOP,系统将自动安装于ADOBE GAMMA启动程序。可以用"MSCONFIG"系统程序屏蔽不用的启动项,也可以直接在菜单中点击右键来删除不需要的启动项。

假如要选择使用特定的ICC PROFILE,可以在桌面中点击右键,启动“显示”属性,然后在“设置|高级|颜色管理”设置板中添加或删除某个ICC PROFILE。这些ICC PROFILE存放在系统盘“WINNTSYSTEM32SPOOLDRIVERCOLOR”目录中,因此可以根据需要直接拷贝或者删除部分文件。建议:过时显示器PROFILE都删除。

(2) 在PHOTOSHOP中应用色彩管理

在PHOTOSHOP中为网上发图调图,需要遵守以下流程:

1、载入图片:

将工作空间设定为sRGB,假如源文件不是sRGB色彩空间,需要将其转换为sRGB空间。

2、校样设置:

打开PHOTOSHOP中的菜单“VIEW|PROOF SETUP|Monitor RGB”(“查看|校样设置|模拟显示器”),可以看到显示的图像色彩会发生些许变化,同时PHOTOSHOP的窗口标题栏尾部会显示“RGB/8*/显示器子样”。

3、调整

确认PS处于显示校样状态中后,我们就可以对图片进行最后的调整了。

4、保存

(3) 制作ICC PROFILE

这必须依靠蜘蛛或其他专业调较工具才能完成,其操作流程在工具软件中有详尽描述。

为了达到最好调较效果,制作尽可能精确的PROFILE,几个细节罗嗦一下:

1、校正之前,显示器最好打开预热1小时左右,最少也要30分钟。同时注重,每次调整显示器的显示分辨率和刷新频率后,都应对显示器重新进行调整。

2、使用测量设备之前,一定要将屏幕表面清洁干净,尤其是易吸附灰尘的CRT显示器。

3、制作ICC PROFILE时的环境光线,对结果有较大影响。调较和制作文件时,如I1 DISPLAY2推荐的环境色温为4800K左右,而亮度在55Lux左右,因此要求的环境光是比较黯淡,但也并非黑暗。还要避免光源对屏幕的直接照射。

4、设置和检测显示器的白点(white point)的亮度时,单位cd/m2,而该白点色温用K表示,如现在通用的中等白色温为6500K。对于CRT显示器,推荐的白点亮度为85-95cd/m2,而LCD显示器推荐的白点亮度为80-90cd/m2。较低的显示器白点亮度有助于显示器和打印输出的色彩和亮度的统一。而显示器出厂的缺省亮度设置比这个都要高很多,比如LCD一般都设置在140cd/m2,据说这种亮度下,显示器能有效进行色彩管理的实践只有1年半左右。

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