色彩视觉与数字色彩设备的管理要点

色彩视觉与数字色彩设备的管理要点色彩是我们所认知的世界里的强大而有魅力的一个方面，它形成了我们对每件事物的概念、解释和记忆。生活需要色彩，因为大自然本身就是丰富多彩的。色彩逼真的建筑效果图、层次分明的卫星遥感图、还原准确的印刷晶样张和生动形象的大幅彩照，所有这些都跟色彩密切相关，均需要通过扫描仪或数字相机等输入设备获取图像，由显示器的屏幕来观察图像色彩，然后通过一台大幅面彩色喷墨打印机或一台印刷机来实现色彩的还原。数字色彩设备(简称色彩设备)，如高分辨力彩显、扫描仪、数字相机、彩色打印机等的使用已经越来越普及，它们以简洁的操作方法、明快亮丽的色彩效果而受到人们的普遍青睐，而他们所带来的如数据交换复杂、再现偏色等问题也日益受到人们的重视。使用合理的方法组织、管理色彩设备，减少系统色彩误差，是保障整个计算机色彩体系正常运转的关键。色彩管理从彩色印前系统进入国内就被人们所关注。但色彩管理是一个非常复杂的问题。因为从某种意义上来讲，色彩管理是在管理人的感觉。人的眼睛能看到多大的色彩范围，原稿的色彩范围有多大，如何将原稿的色彩范围按照不同的设备特性压缩到印刷所能反映的色彩范围，是一件非常复杂的事情。1．色彩视觉原理色彩是人们对不同频率的光的感知。它既有其客观属性又与人眼的构造有着密切的联系。色觉这一人眼重要的功能是视网膜锥细胞在明亮环境下生理活动的结果，对波长为390～760nm的可见光谱具有辨色的能力。视网膜锥细胞内含有感受红、绿、蓝三种基本原色的感光色素，分别为感红色素、感绿色素和感蓝色素，每一种色素对某一段光谱发生兴奋，产生各种颜色知觉。三种感光色素对应的最敏感波长分别为580nm、540nm、440nm。三种感光色素感受的波长有部分的重叠段，这种重叠在长波与中波处较为明显。人眼色觉的产生就是因为这三种光感受器将某一波长处各自感受到的三原色按一定比例组合形成一种特定的色彩。研究人员发现人眼中感受三原色的锥细胞数量之比为红：绿：蓝二40:20:1，这说明人眼对蓝色的敏感程度远远低于对红色的敏感程度。V(λ)，由CIE(国际照明委员会)定义的光谱亮度效应图，描述了人眼在整个可见光谱中对单一色光的相对敏感性。V(λ)图的峰值(555nm)所对应的是偏绿的黄色。2．色彩设备对颜色的影响在数字图像由输入设备到显示器观察，再到输出设备或最终的图像文件的整个流程中，要维护原始的色彩是非常困难的。因为每一个相关的硬件或软件都有自己的色彩处理特色技术，也同样代表着不同的色彩还原特性。所以扫描的、图像在显示器上、彩色打样上或印刷稿件上都会呈现出不同色彩。产生这种情况的根本原因在于，在色彩流程中不同的设备的色空间不同，即使用不同的技术原理产生色彩。例如，显示器和扫描仪是以使用RGB的“加法”着色系统为基础，而打印机和印刷则是基于“减法”着色系统，即以CMYK四色为基色。基于加色法实现的屏幕显示色彩RGB模式不能和打印、印刷时采用的基于减色法实现的CMYK模式完全吻合，因此，要想让RGB模式的色彩在打印、印刷时能很好地表现出来，我们就必须要用一定的方法来管理这些设备上的差异。即使同一种设备，也会产生颜色的不同。当你进入一家电器商店，看到一面由多台电视机构成的墙时，你会知道，没有两台电视屏幕在图像颜色和质量上真正一致。对于计算机显示器而言，也会出现同样的情况，不管怎么样调整，它们也都不可能完全一致。当你使用一台打印机时，你遇到的问题将会急剧增多，打印设备状况、油墨的颜色、相对湿度和承印物种类等等一大堆因素全都会影响打印质量。机械设备本身就不完善，随着时间的推移，年复一年，日复一日，设备的性能会趋向于不稳定，发生工作异常。3．常见色彩设备(1)扫描仪、数字相机扫描仪、数字相机属于数字图像获取设备。扫描仪使用光电耦合器件(CCD，主要应用于平台式、手持式扫描仪)或光电倍增管(PMT，主要应用于鼓式扫描仪)可以将照片、印刷品、反转片、底片等直接扫描转化为数字图像。近几年来，基于CCD的平台式扫描仪因价格低廉、扫描快速、效果良好而受到欢迎。它不但可以扫描图像用于打印、印刷、网络出版，还可以做字符阅读(OCR)，因而逐步进入办公室，成为不可缺少的办公用品。数字相机最早成型于80年代末，因其成像迅速但分辨力低、内存小、价格昂贵而褒贬不一。新一代数字相机采用外挂式存储器，高分辨力、成像迅速，拍摄图像可直接用于打印、印刷。其余的获取设备还有电分机、视频捕捉卡等。(2)彩色显示器、打印机显示器和打印机是最常用的输出设备，用于色彩管理的显示器应该至少可以做到800×600分辨力以上逐行真彩显示。其余的输出设备还有胶片记录仪等。印前系统中不同的色彩设备工作在不同的色彩空间。显示器、数字相机、扫描仪都工作在RGB色彩空间：打印机、印刷机都工作在CMYK色彩空间。一幅图像在不同型号的设备或相同型号的设备上输出颜色都有可能是不同的，也就是说，这些色彩空间与设备有关。因此，进行设备的色彩管理首先是色彩空间问题，即基于哪个色彩空间来进行色彩的控制。4．常见的色彩体系目前，几乎所有的计算机都使用GUI(GraphUserInterface)作为人机交互方法，这种方法使计算机成为一个大量数据处理、完全图形、图像化操作界面的结合体。为了表达丰富的图像资源，色彩设备的大量介入成为必然。抛开计算机系统中流动的无形数据，我们可以将整个计算机系统看作有形的图形、图像的产生、交换、复制、显示系统，而数据的作用只为产生、交换、复制或显示可见的图形、图像。色彩设备在其中起到人、机之间的媒介作用。色彩设备通过网络接口和电缆线同主机联接在一起，它们之间可以相互进行数据交换，这使得整个计算机系统带有了统一的色彩属性，而问题就由此产生。由于硬件原理及对色彩描述方法的不同使不同的设备对色彩的表现能力相差很大，当图像数据由一个设备流向另外一个设备时就有可能产生数据再现失真的情况。造成这种失真情况的原因主要有：系统误差将图形、图像数据还原，色彩设备必须使用各自的色彩模式，如扫描仪、数字相机、彩色显示器使用RGB模式；彩色打印机、印刷机使用CMYK模式；主机处理时则可使用任何模式，设备间进行数据交换时使用LAB模式等。这些色彩模式都是基于国际照明委员会(CIE)标准。但他们所描述的色彩范围大小不同。LAB是色彩空间的全集，范围最大；RGB是LAB中的可用屏幕显示部分，范围其次；CMYK是LAB中的可打印部分，范围最小。因此当数据由色彩范围大的模式流向范围较小的模式时就会产生系统误差。另外，色彩设备在制造时使用的位深度不同，当数据由位深度高的获取设备流向位深度低的输出设备时产生输出误差。人为误差人为误差往往是造成数据还原失真的主要原因。许多操作人员对色彩设备并不真正了解，错误地使用数据交换方法、图像色彩模式、分辨力等，当然会造成严重的再现失真。5．常用色彩设备的管理方法“所见即所得”是色彩管理的最终目标。这个目标就是要实现获取设备与输出设备之间色彩的一致。虽然色彩设备生产厂家都在努力为客户提供针对其设备的更方便、实用的色彩管理程序，但从本质上这些方怯并不能解决色彩问题。色彩问题其实是一个系统问题。在一个完整的色彩体系里不同的色彩设备来自不同的生产厂家，它们需要的是一个整体的管理方案。为了实现色彩管理，这些设备必须首先做到以下几点：位深度的统一连接在一起的不同设备使用的位深度必须相互匹配。位深度是色彩设备最重要的硬件指标之一，它直接影响设备对色彩的表现能力和整体性能。位深度高的设备可以兼容位深度低的设备中的数据，反之则不然。所以在色彩设备连接时为了使它们都正常工作，必须使用相同的位深度，这是色彩管理的硬件基础。针对目标的分辨力统一图像数据在不同色彩设备间流动时，针对其流动的目标设备确定其使用的分辨力。不同的色彩再现设备使用不同的分辨力显示图形、图像，如彩色显示器永远使用72dpi显示，将图像打印只要使用150dpi就可以了，而照排机则使用350dpi。所以在使用获取设备取得图像时应首先考虑其用途。如用于显示，则72dpi就足够了；如用于打印，则150dpi就可以了；如用于印刷，则必须使用350dpi。并非分辨力越高图像输出越清晰，不适合的分辨力只会增大数据文件，延长再现时间，有时甚至会有负作用产生。针对目标的色彩模式统一图像数据在不同色彩设备间流动时，针对其流动的目标设备确定其使用的色彩模式。不同的输出设备使用不同的色彩模式，如显示器使用RGB模式，彩打和照排使用CMYK模式。在获取设备取得图像时根据其用途确定色彩模式，如仅用于显示，则使用RGB模式，彩色打印、印刷照排输出时使用CMYK模式。不适合的色彩模式会明显影响图像再现，如将RGB模式图像输出印刷时得到的结果不再是彩色的而是黑白的。针对目标的图像格式的统一图像数据在不同色彩设备间流动时，针对其流动的目标设备确定其使用的数据存储格式。不同的存储格式对图像的色彩会产生很大的影响。如用于网络GIF格式，因使用色彩索引表存储，本身不支持真彩只能使用256色；PIC、BMP、PCX支持尺寸很大的真彩图都较为勉强；JPG格式支持真彩却因压缩而产生损失。所以在使用获取设备取得图像后应根据其用途确定其使用的存储格式，用于网络(如网页等)时存为GIF格式；用于PC机显示存为BMP格式；需要高效压缩时存为JPG格式等。当然常用的格式为TIF格式。流程色彩校准校准同一色彩在不同色彩设备上显示时的误差，做到色彩—致。具体过程为针对获取设备和输出设备分别建立系统的色彩预制文件(PROFILE)，将这些色彩预制文件串联起来校准整个系统。越来越多的软、硬件已经深入到色彩管理领域内，色彩设备是目前接受先进技术最快、更新最频繁的计算机外部设备之一。作为管理色彩设备的色彩管理系统目前和今后都必将向更复杂、更高效、更准确的方向继续发展。