深入淺出色彩管理

李爽

摘要：為使用戶在圖像處理中更好的理解和應(yīng)用色彩管理，以通俗易懂的方式分析了色彩管理的必要性；研究了色彩管理系統(tǒng)的演變；指出了在Win10操作系統(tǒng)中如何進(jìn)行色彩管理的設(shè)置。

關(guān)鍵詞：色彩管理；RGB模式；Lab模式；ICC文件；sRGB模式；Adobe RGB模式

中圖分類號：TP37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）08-0203-02

從事圖像處理的人員經(jīng)常聽說“色彩管理”這一術(shù)語，在Windows操作系統(tǒng)中、Photoshop圖像處理軟件中均有關(guān)于色彩管理的設(shè)置。但多數(shù)人對色彩管理卻不甚了解，有的只知道這些設(shè)置可以控制顯示器顯示圖像或打印機打印圖像的顏色。似乎只有專業(yè)的人員才懂得色彩管理如何設(shè)置，相關(guān)的文獻(xiàn)也都是發(fā)表在印刷行業(yè)的雜志上。其實，色彩管理對于從事圖像處理的人員是必須掌握的基本知識，無論是否涉及印刷，色彩是圖像重要的信息，對于每一位圖像處理人員都應(yīng)該盡量把色彩真實的還原，而不應(yīng)在圖像處理的過程中破壞圖像原有的色彩信息。色彩管理正是圖像處理過程中色彩真實可靠的保證，缺少之保證的圖像處理是不科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。本文將重點討論色彩管理的相關(guān)內(nèi)容，旨在使圖像處理人員對色彩管理有一個整體、深刻的認(rèn)識，更好地將色彩管理貫徹到今后的圖像處理中。

1色彩的數(shù)字化

RGB模式是電腦中用來表示色彩的一種方式，解決的是現(xiàn)實中的色彩在電腦中如何表示的問題。我們知道所有的信息需要在電腦中表示、存儲和運算都必須經(jīng)歷數(shù)字化的過程，色彩也一樣，RGB模式即為色彩數(shù)字化后在電腦中表示的一種數(shù)學(xué)模型。該模式中有三種原色：紅、綠、藍(lán)。每種原色被分成256個亮度級別，分別用0至255表示，三種顏色的不同亮度級別的組合，就可以表示256的三次方種顏色。RGB模式是數(shù)字化圖像處理中最常用的一種模式。

在將數(shù)字圖像打印輸出的時候通常要將RGB模式轉(zhuǎn)換成CMYK模式。CMYK模式是另一種表示色彩的方式，原色是青、品、黃、黑，也是用三種原色的混合表示不同的顏色（其中黑色是專色，專門用來表示黑色）。該模式用的是類似油墨混合的方式表示色彩，原色的值由0至100表示油墨的多少。數(shù)字圖像打印之前需要轉(zhuǎn)成該模式，它是打印機打印圖像時應(yīng)用的模式。電腦通常將處理過的文件由RGB轉(zhuǎn)換成CMYK模式來模擬打印輸出的效果。

無論是RGB還是CMYK模式，都是對色彩的一種數(shù)字化，只有數(shù)字化后色彩信息才可以輸入到電腦或打印機等電子設(shè)備中存儲和處理等。但問題來了，色彩被數(shù)字化后如何保證不失真？比如同一色彩信息在不同的電腦上顯示不一致、打印和電子顯示效果不一致，要解決這些問題就需要“色彩管理”了。

2色彩管理的必要性

所謂色彩管理，就是解決圖像在各色空間之間的轉(zhuǎn)換問題，使圖像的色彩在整個復(fù)制過程中失真最小。更廣義地說色彩管理是解決整個數(shù)字化色彩的真實性和一致性問題，包括顯示器顯示色彩是否失真；圖像處理中，從電腦處理到印刷過程中色彩是否一致性。

顯示器顯示圖像時色彩失真是如何產(chǎn)生的？顯示器顯示色彩的原理是基于RGB模式。顯示器用紅、綠、藍(lán)三種顏色的混合來顯示色彩。但是這里有一個問題，不同顯示器的顯示能力是不同的，決定了顯示的效果是不同的。導(dǎo)致同一個RGB值在不同的顯示器上顯示的效果是不同的，即是“設(shè)備相關(guān)”，RGB模式是設(shè)備相關(guān)的。

另外，圖像在電腦后期處理的時經(jīng)常會遇到色彩模式轉(zhuǎn)換的情況，比如RGB模式轉(zhuǎn)成CMYK模式，這時由于兩種模式的色域大小的不同，RGB色域大于CMYK的色域，RGB模式中的部分顏色在CMKY中是沒有的，轉(zhuǎn)換時會用CMKY中有的顏色代替。這就是為什么有的圖片在電腦上看起來很鮮艷，打印后看起來灰暗的原因。可見圖像在模式轉(zhuǎn)換的過程中是可能有色彩損失的。

最后，圖像在電腦中處理完成打印、印刷時，不同打印、印刷設(shè)備輸出的圖像色彩也是不同的，也是設(shè)備相關(guān)的。

所以，上面提到過的這些可能出現(xiàn)色彩失真的狀況都是色彩管理的范疇，色彩管理從廣義上講是涉及色彩輸出的方方面面的。

3色彩管理系統(tǒng)的演化

色彩管理技術(shù)主要分為三個步驟，即：校準(zhǔn)、特性化和轉(zhuǎn)換，簡稱3C。色彩管理系統(tǒng)通過軟件或硬件的方式，按照上述三個步驟實現(xiàn)色彩管理。但傳統(tǒng)的色彩管理系統(tǒng)比較封閉，色彩最終轉(zhuǎn)換需要建立一對一的映射關(guān)系，而這種映射關(guān)系僅適用于這兩個設(shè)備，對于多輸入多輸出的色彩系統(tǒng)就顯得力不從心。而且每個設(shè)備廠家有自己的色彩管理解決方案，對外保密，使得色彩管理最初在業(yè)界處于混亂狀態(tài)。

3.1開放的色彩管理系統(tǒng)之ICC標(biāo)準(zhǔn)

為了解決封閉式色彩管理系統(tǒng)的問題，1993年由國際照明組織提出了ICC標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是色彩管理的國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使得開放的色彩管理系統(tǒng)成為可能。該標(biāo)準(zhǔn)中，ICC借助于一個虛擬的、與設(shè)備無關(guān)的色彩空間即設(shè)備特征描述文件連接空間（Profile Connection Space，縮寫PCS）作為色空間轉(zhuǎn)換的中間色空間（Lab模式對應(yīng)的色空間即為這樣的中間色空間），使得色彩傳遞不依賴于色彩設(shè)備，從而實現(xiàn)了對色彩的開放性管理。

Lab模式是國際照明委員會于1976年提出的，解決了RGB模式的設(shè)備相關(guān)性的問題。Lab模式在表示顏色上也分為三個通道：明度通道L和兩個顏色通道a和b。Lab模式的討論詳見文獻(xiàn)。

Lab模式是設(shè)備不相關(guān)的，它是一種理論的色彩模式，它的色域最廣。顯示器在顯示顏色時都盡量向Lab中的標(biāo)準(zhǔn)顏色值靠近。它們在顯示顏色時的這種與標(biāo)準(zhǔn)顏色的差別及調(diào)整性信息被記錄在所謂的ICC的文件中。通過這種方式，不同的設(shè)備就盡自己最大的努力，將自己與Lab模式這一標(biāo)準(zhǔn)靠近。這也就解釋了有時我們需要指定某個顯示器配置文件，其實就是指定這個ICC文件，該文件是在校正顯示器時生成的。有了ICC文件，顯示器所顯示的顏色才更標(biāo)準(zhǔn)。校正顯示器、生成ICC文件、指定ICC文件的過程就是色彩管理的過程。顯示器會按照配置文件中的信息作最終的轉(zhuǎn)換，盡量顯示出接近標(biāo)準(zhǔn)的顏色。

ICC色彩管理技術(shù)將色彩管理分成四個部分，分別是特性文件連接空間PCS，上述提到的LAB模式對應(yīng)的色空間即為這樣的特性文件連接空間；設(shè)備的色彩描述文件，即上述提及的ICC文件；色彩管理模塊：用于計算色彩空間轉(zhuǎn)換關(guān)系的算法；再現(xiàn)意圖：對超出色域的顏色處理的方式。色彩管理的四部分內(nèi)容將結(jié)合Photoshop在另一文章中詳細(xì)論述。

3.2簡化的色彩管理——SRGB與Adobe RGB的選擇

在ICC色彩管理系統(tǒng)中，由于設(shè)備相關(guān)性，導(dǎo)致每種設(shè)備在使用之前要通過校正的過程生成ICC文件，才能更好地接近Lab色彩標(biāo)準(zhǔn)模式。但是并不是每個人都懂色彩管理。有些人可能根本不知道電子設(shè)備還需要校正才能準(zhǔn)確的表示色彩。所以為了使得色彩管理對于大多數(shù)用戶達(dá)到透明，微軟、惠普出面指定了sRGB色彩模式。該模式配有量身定做的ICC文件，即sRGB IEC61966-2.1.icc。當(dāng)所有的色彩相關(guān)設(shè)備都設(shè)置成sRGB模式，系統(tǒng)會自動為其配備sRGB的ICC文件，使得色彩管理對于設(shè)備用戶而言只是對色彩模式的一種選擇性設(shè)置，這是很多用戶所不知道的，在不知不覺中其實就完成了色彩管理。

后來由于sRGB的色域較小，無法滿足專業(yè)攝影、印刷等需求，又由Adobe公司提出了Adobe RGB色彩模式，并為其也配有專門的ICC文件，即“Adobe RGB（1998）”。

sRGB與Adobe RGB是RGB模式的兩個更為具體的標(biāo)準(zhǔn)模式，它們的色域大小不同，在實際應(yīng)用中對前者支持得比較普遍，后者需要更專業(yè)的軟、硬件支持。在文獻(xiàn)【5】中有兩種色彩模式的詳細(xì)探討。

所以，sRGB和Adobe RGB是用來簡化色彩管理的，但并不是不用色彩管理。

4軟件中色彩管理的具體設(shè)置

通過上述分析，用戶對色彩管理在理論上有了一定的認(rèn)識，具體將色彩管理落實到實處，需要在軟件里進(jìn)行設(shè)置。比如顯示器，通常需要在操作系統(tǒng)中指定色彩管理的方式、顏色模式等；比如圖像處理軟件Photoshop，需要指定使用的色彩工作空間等等。Photoshop中色彩管理的內(nèi)容在另一文章中詳細(xì)論述。下面討論一下Win10中的色彩管理。

在控制面板的“顏色管理”中，選擇要指定配置文件的設(shè)備，比如顯示器，點擊“添加”按鈕后可以看到供選擇的ICC配置文件，有顯示器廠家特別配置的配置文件，也有為sRGB顏色模式配置的標(biāo)準(zhǔn)配置文件，根據(jù)自己的需求選擇所需要的即可，還可以去網(wǎng)上搜索下載所需要的配置文件，加載到本機中，這里不作過多解釋。

5結(jié)束語

通過本文的論述，使圖像處理人員明確了色彩管理的必要性、色彩管理系統(tǒng)的演變，ICC文件的作用；從色彩管理的角度，明確了RGB模式、CMYK模式、Lab模式、sRGB模式、AdobeRGB模式之間聯(lián)系與區(qū)別；了解了Windows10操作系統(tǒng)中色彩管理的相關(guān)設(shè)置。為圖像處理人員今后更好的理解和應(yīng)用色彩管理鋪平了道路。