（制浆造纸工程专业论文）photoshop中的色彩空间转换.pdf

西安理工大学硕士学位论文 题目： 学科名称：盏筮造纸( ! 日显王猩2 作者姓名：曼嬗匝 导师姓名：盆盟挞教授 摘要 ( 签名 ( 签名 色彩空间转换技术是现代印刷控制的笑键技术之，7 i 极其畦要的理论和1 样 意义，虽然国外靠这方面的技术已迅谜发展i f f f 口趋成熟，但在闺内还没有 转! 意义 上的转换技术阏而国产印刷设备无法加入色彩管理系统而廊j h 受限。p h o t o s h o p 是图像处理、色彩管理软什中功能虽强、应用最j “的软仆之一，研究p h o t o s h o p 中 各个色彩空间相互转换的数学模型，为我们建立口己的色彩控制系统有重要意 义。本文具体完成了以r 儿方面的1 作： ( 1 ) 分析了p h o t o s h o p 软什中r g b 、i s b 、l a b 、c m y k 儿个色彩空问的基本 特点。 ( z ) 分析了p h o t o s h o p 的色彩管珲系统的特点并着重分析了p h o t o s h o p 中小同r g bi 5 置f 显示器的技术描述。 ( 3 )通过对显示器i ! 色原理及其色彩转换的分析，提 n 了| b e l - i r i s 等人的 转换思想来拟台p h o t o s h o pt f j 数字驱动值和l a b 位的相且转换模型。分析了误筹存 在的原闪，并得山2 种色彩i 5 置一fp h o t o s h o p 中数字驱动伉和l a b 值的精确的相互 转换公式。 西安理工文学硕士学住论文 ( 4 )分析了2 种基 泌觉特性的色彩空问模掣的特点，沧证rp h o t o s h o p 中i s b 色彩空问模式为甲人棱椎，确认r 色彩殴置对r g b 年1 li i s b 棚oj 转换公式没有 影响。 关键词：p h o t o s h o p 颜色空问色彩转换色彩管理系统转换矩阵 西安理工大学硕士学位论文 s u b j e c t ：c o l o rc o n v e r s i o n si n p h o t o s h o p s p e c i a l t y ：p a p e rp u l pm a k i n ga n dp a p e rm a k i n g ( p r i n t i n g a u t h o rn a m e ：i i 垒旦垒坠l i ( s i g n a t u r e ：j ! ! 堕竺! ! ! ) i n s t r u c t 。r ：墨丛i i 盟l i p r o f e s s 。r ( s i g n a t u r e ：5 z ：。i j o l 9 a b s t r a c t h a v i n gav e r yi m p o r t a n tm e a n i n gt ot h e o r ya n de n g i n e e r i n g ，t h et e c h n i q u e o fc o l o rc o n v e r s i o ni so n eo ft h ek e yt e c h n i q u e si np r i n t i n gc o n t r o li nm o d e r n t i m e s t h et e c h n i q u e sh a v eb e e nd e v e l o p e dq u i c k l ya n db e e nm o r ea n dm o r em a t u r e i no t h e rc o u n t r i e s ，b u tt h e r eh a sn o tb e e nb e i n gt h et e c h n i q u et oe n g i n e e r i n g i no u rc o u n t r y s o m a n yp r i n t i n ge q u i p m e n t sw h i c hm a d ei nc h i n ac a np o t b ea p p l i e d p h o t o s h o pi so n eo fm o s tp o w e r f u la n df a s h i o n a b l es o f t w a r ei n m a n yo fi m a g ep r o c e s s i n gs o f t w a r ea n dc o l o rm a n a g e m e n ts y s t e ms o f t w a r e r e s e a r c h i n gm o t hm o d e l so fc o l o rc o n v e r s i o n sa r ei m p o r t a n tf o ru st om a k e o u r s e l v e sc o l o rc o n t r o ls y s t e m t h em a i nw o r kd o n ei nt h i sp a p e ra sf o l l o w s ： ( 1 ) t h eb a s i cc h a r a c t e r so fr g b ，h s b ，l a b o 盯ki np h o t o s h o pa r e a n a l y z e d ( 2 ) t h ec h a r a c t e r so fc o l o rm a n a g e m e n ts y s t e mo fp h o t o s h o pa r es t u d i e d a n d t h et e c h n i c a ld e s c r i p t i o no fd if f e r e n tr g bs e t u p sa r er e s e a r c h e dm a i n l y ( 3 ) b ya n a l y z i n gt h ep r i n c i p l eo fc i wd i s p l a ya n d t h ec h a r a c t e ro fi t s c o l o rc o n v e r s i o n 。t h et r a n s f o r m a ti o nm o d e lb e t w e e nd 。( r g b ) a n dl a bc o l o r s p a c ei sp u tf o r w a r db yu s i n gt h ec o n v e r s i o nm e t h o do fb e r n s ：t h ec o n v e r s i o n e r r o ri sa n a l y z e d t h ee a c ho t h e rc o n v e r s i o nm o d e l sb e t w e e nd i ( r ，g 。b ) a n dl a b c o l o rs p a c eo ft w or g bs e t u pi ns e t u po fp h o t o s h o pa r eg a i n e d ( 4 ) t h ee h a r a c t e r i s t i c so ft w oc o l o rs p a c em o d e lb a s e do nv i s i o na r e s t u d i e d m e a n 讪i l e ，t h ec o n c l u s i o n sa r ed e m o n s t r a t e d ：t h ec o l o rm o d e l o f h s bi so d d6p y r a m i d ：t h ep a r a m e t e r si nc o l o rs e t u pa r ea l t e r e d 。b u tt h e t r a n s f o m a t i o n a lf o r m u l a eb e t w e e nr g ba n dh s ba r en o ta l t e r e d a b s t r a c t k e y w o r d s ：p h o t o s h o p ，c o l o rs p a c e ，c o l o rc o n v e r si o n ， c o l o rm a n a g e m e n ts y s t e m ，c o n v e r s i o nm a t r i x 西安理工大学硕士学位论文 1 前言 1 1 概述 随着计算机技术的发展和应用渗透到印刷行业，改变了传统的印刷 工艺。人们可以通过扫描仪、摄像机等输入设备把图像输入到计算机， 可以在计算机中录入文字，可以在计算机中随意添加色彩进行图像处理 等等，编辑排版好后，由输出设备输出，这就是我们所说的桌面出版系 统，它使整个印刷过程变的方便、快捷。然而，人们在享受着这些高科 技产品带来的实惠的同时又面临着另一个困扰例如，在计算机上看到 的漂亮的色彩，印刷后晦涩混浊，黯然失色，与屏幕所见到的全然不同。 这是因为彩色设备多种多样，扫描仪、数字相机、显示器、打印机、印 刷机、照排机等等，不同的类型的设备，甚至是同一类型不同型号的设 备，对颜色的表达能力也有区别。例如，不同的扫描仪对同样的原稿扫 描得到的结果不同。不同的显示器对同一幅图像显示效果也不相同，正 是诸如这些原因造成了色彩的差异。造成这种差异的根本原因在于每种 设备的呈色原理、色域大小不同，所以在当今以彩色桌面电子出版系统为 代表的现代制版印刷技术中，色彩管理起着举足轻重的作用，它决定着 印品质量的好坏。 色彩管理的目的就是所见即能所得，即输入的原稿、显示器显示的效 果以及最后输出的效果应尽量保持一致因为显示器( c r t ) 所能显示的 色彩只能是r g b ，而输出印刷的色彩只能是c m y k ，因此色彩管理的核心 内容就是在各种不同设备特征的r g b 和c m y k 色彩空间之间的相互转换。 通常色彩管理的基本模式是：选择一种与设备无关的色彩空间作为中介 色彩空间，先把一种设备的色彩空问转换到中介色彩空间，然后再转换 到目标设备色彩空间。从r g b 色彩空间到c m y k 色彩空问的转换当然也需 第一章前言 要这种中介色彩空间。由于c i e l 9 7 6 i a 术b 均匀色彩空问是一个与设备无 关的色彩空间并且它的色域大于r g b 色彩空间和c m y k 色彩空问的色域。 因此，r o b 和c m y k 的相互转换过程是：r g b l a b c m y k 这种转 换能够保证显示器所显示的色彩和最后打印出的色彩色差最小。现在所 流行的图像处理软件p h o t o s h o p 即是用此色彩转换模式。色彩空问转换 技术及其设备特征分析技术是现代印刷控制的关键技术之一，有及其重 要的理论和工程意义，虽然固外在这方面的技术已迅速发展和r 趋成熟， 但在国内还没有工程意义上的转换技术的出现，因没有自己的色彩控制 系统胡：多国产设备无法加入色彩管理系统而应用受限。因此就有了要研 究p h o t o s h o p 色彩管理系统，了解p h o t o s h o p 软件中各个色彩空间相互 转换的数学模型的想法，为我们建立自己的色彩控制系统打下一点基础。 图像处理的王牌软件p h o t o s h o p 是a d o b e 公司研制、丌发的，而a d o b e 公司是国际色彩联盟组织( i c c ) 成员之一，它的产品自然也严格遵循i c c 的规程。是图像处理软件中功能最强、应用最广的软件之一，可用“神 奇绝妙、无与伦比”概括之。p h o t o s h o p 是一个理想的集图形设计、绘画 创作、色彩编辑、图像整饰、修改、合成、特效化以及高品质分色输出 等功能于一体的专业图像处理软件。它在色彩管理上具有独到之处，不 仅具有强大、灵活、方便的图像处理功能，还能为第三方色彩管理软件 提供输入和输出接口。因此，p h o t o s h o p 越来越受到大家的喜爱。它在色 彩管理方面又主要体现在它出色的分色功能，所以在电脑彩色制版中也 起着十分重要的作用。p h o t o s h o p 巾的分色功能主要是实现r g b 和c m y k 色彩空间的相互转换，但本文只涉及r g b 和l a b 之问的相互转换。 1 2 本文主要任务及主要研究内容 本文的主要任务是通过对色彩值转换的研究，公式的建立，对软件 色彩空间转换的剖析，学习优秀软件的色彩空间转换方法，以及参数的 西安理工大学硕士学位论文 确定，转化矩阵的确定，从而掌握色彩空问转换的一般方法。 为了拟合p h o t o s h o p 中r g b 色彩空问和h s b 色彩空间的相互转换， 以及r g b 和l a b 之间的相互转换，我们着重做了以下几个方面的工作： ( 1 ) 分析p h o t o s h o p 的色彩管理系统的特点。 ( 2 ) 分析p h o t o s h o p 软件中r g b 、i i s b 、l a b 、c i y k 几个色彩空间的基本特 点。 ( 3 ) 通过对p h o t o s h o p 中颜色模型r g b 和h s b 分析，找出p h o t o s h o p 中h s b 模型结构及r g b 和h s b 两者的相互转换关系，并分析显示器参数对转换公 式的影响。 ( 4 ) 拟合在不同r g b 设置下r g b 色彩空间和l a b 色彩空间的相互转换数学 模型及转换公式。 第二章色彩空间及色彩管理 2 色彩空间及色彩管理 2 1色彩空间 我们己提到通常色彩管理的基本模式是：选择一种与设各无关的色 彩空1 、日j 作为中介色彩空间，先把一种设备的色彩空问转换到中介色彩空 问，然后再转换到目标设备色彩空问。色彩空问是用一个三维空间表示 颜色属性的体系，在几何上以三个桐互垂直的坐标轴所构成的坐标体系 来表示。色彩空间可根据是否与设备有关可分为：设备相关空间和设各 无关空间。 设备相关空间是指定义空间的坐标因设备而异，在这种空间中，即使是 相同的数字值，在不同的设备其外观也是不同的。与设备相关空间相对， 设备无关空间定义空间坐标是固定的，无论在何种设备上，相同的数字 值其外观是相同的。图2 1 表示色彩空间的分类。 r 与设备无关空问：c i e x y z 、c i e l a h 色彩空间1广加色法空间：r g b 、y c c o 与设备有关的色彩空间一 l 减色法空间：c m k k 图2 1 色彩空l i j 的分类 2 1 1r o b 色彩空间 绝大部分的可见光谱可以用红、绿和蓝( r g b ) 三色光按不同比例和 强度的混合来表示。因为r 、g 、b 颜色等量合成产生白色，也称它们为加 色三原色。大多数扫描仪和所有的c r t 显示器的呈色空间都是r g b 模式。 p h o t o s h o p 的r g b 模式使用r g b 模型，给彩色图像中每个象素的 r g b 分量分配一个从0 ( 黑色) 到2 5 5 ( 白色) 范围的强度值。例如， 西安p z x - 大学硕士学位论文 一种明亮的红色可能r 值为2 4 6 ，g 值为2 0 ，b 值为5 0 。当三种分量 的值相等时，结果是灰色。当所有分量的值都是2 5 5 时，结果是纯白色： 而当所有值都是0 时，结果是纯黑色。 r g b 图像只使用三种颜色，在屏幕上重现多达l ，6 7 0 万种颜色。r 6 b 图像为三通道图像，因此每个像素包含2 4 位( 8 3 ) 。新建 p h o t o s h o p 图像的默认模式为r g b ，计算机显示器总是使用r g b 模型显 示颜色。这意味着在非r g b 颜色模式( 如c m y k ) 下工作时，p h o t o s h o p 会临时将数据转换成r g b 数据再在屏幕上显示出现。p h o t o s h o p 的r g b 是通过对红、绿、蓝三色值的组合来改变颜色的。r g b 的取值范围为0 到2 5 5 。在屏幕上重现多达l ，6 7 0 万种颜色虽然只是自然界中可见光的 一部分。但这足以在计算机上复制千变万化的数字图像了。然而，由于 这种颜色模型与人对颜色的感觉并不一致，使用起来不方便，且与显示 设备有关。 2 1 21 9 3 1 c i e - x y z 色彩空间 国际照明委员会( c i e ) 根据人眼视觉特性进行了大量的颜色混合匹 配实验，建立了全部光谱三刺激值即“标准色度观察者”。从而奠定了现 代c i e 标准色度学的定量基础。1 9 3 1 年c i e 定出了光谱三刺激值，后根据 此光谱三刺激值绘制出如图2 1 所示的曲线。由图可看出，偏马蹄形曲 线( 光谱轨迹) ，其中很大一部分色度坐标r 是负值，即匹配某一部分蓝、 绿光时，红色匹配光会出现负值为避免颜色匹配时出现难以理解的负 值，1 9 3 1 年，c i e 讨论确定了个新的国际通用颜色标定系统，称之为 1 9 3 1 年c i e - x y z 系统。此处x 、y 、z 分别取代红、绿、蓝原色，这三个 原色不是物理上的真实色，而是虚构的假想色x y z 所形成的虚线三角形 将整个光谱色轨迹包含在内，所以整个光谱色就变成了以x y z 三角形作 为色域的域内色。 第三主鱼墅奎塑垦鱼妻量堡一 一一一 、 5 八j 。8弋 ；r 峨 | 。 太 | r i 麓_ l ， 一i 4 - 1 0- 0 6 o 上 订，且蔓1 ：n 1 _ 4 南z 图2 1 1 9 3 1 年c i er c b 系统的色厦图 经过一系列的色度坐标变换，我们可得到t 9 3 年c i e x y z 系统的色 度图( 见图2 2 ) 。它不仅消除了r g b 系统颜色匹配时所产生的负值，且 在应用时有一系列优点。由于c i e x y z 色彩空间是一个与设备无关的标准 色度空间，它经常被用来作为色彩描述的基准色度空间。c i e 色度值。y 2 为： x 。2 x + y + z 6 y u = 一一 1 x + y + z z x + y 十z ( 2 - i ) 西安理工大学硕士学位论文 图2 21 9 3 1 年c i e x y z 系统的色度图 在公式( 2 - 1 ) 中( z ，y , z ) 代表三刺激值，瓴n 2 ) 代表三刺激值的色度坐 标。但c i e x y z 也存在一些缺点，例如：表色不直观：c i e x y z 色度图是一 个颜色宽容量不均匀的色度图，靠近绿色区颜色的宽容量大，靠近蓝色 区的颜色宽容量小，即在c i e x y z 色度图上两点之阐的集合距离并不能真 实地反映颜色在视觉上的差别。为了克服这一缺点，c i e 建立了1 9 7 6 l a b 颜色空间。 第二章色彩空问及色彩舌理 2 1 3c i el 木a 木b 幸色彩空间 实际上c i e l * a * b * 均匀颜色空间是经c i e x y z 颜色空间非线性变换而 得到的，这一匀色空间的优点是当颜色的色差犬于视觉的识别阈值( 恰 可察觉) 而又小于盂塞尔系统中相邻两极色差时，可以较好地反映物体 色的心理感受效果。其定义如下： l = l1 6 ( y y 。) ”3 1 5y y 。 o 0 1 b * - 2 0 0 ( y y 。) i 3 ( z z 。) ” 式中：x ，y ，z 为颜色样品的i 刺激值，l 。 为心理明度，a 、b 为心理计 量色度。x 。、y 。、z 。为c i e 标准照明体的三刺激值。c i e l * a * b * 色差公式 为： e = ( + ) 2 + ( a a + ) 2 + ( 6 ) 2 ( 2 3 ) l * a * b 颜色设计为与设备无关；不管使用什么设备( 如显示器、打印机、 计算机或扫描仪) 创建或输出图像，这种颜色模型产生的颜色都保持一 致。l * a * b 颜色出亮度或光亮度分量( i ，) 和两个色度分量组成；这两个 分量即a $ 分量( 从绿到红) 和b 分量( 从蓝到黄) 。用l a 柚 颜色模 型可解决在颜色负值过程中因使用不同的显示器或不同的印刷设备( 打 印机) 而引起的颜色可变性问题，易于产生一致的颜色，而不管用户使 用的是何种设备( 例如显示器、扫描仪或计算机) 。l 丰a 丰b 色域包含了r g b 和c m y k 的全部颜色，它是一种包含所有颜色的标准化颜色模型。使用 l 末a 柚丰颜色，可以保证在创建统一的颜色文件时，与刨建或输出( 打印) 的设备无关。因而，l a 袖$ 颜色是p h o t o s h o p 在不同颜色模式之问转 换时使用的内部颜色模式。 在p h o t o s h o p 的l a b 模式( 名称中去掉了星号) 中，光亮度分量( l ) 范围可以从0 到1 0 0 ，a 分量( 绿红轴) 和b 分量( 蓝一黄轴) 范围 可以从 1 2 0 到一1 2 0 。 西安理工大学硕士学位论文 2 1 4c m y k 色彩空间 c m y k 模型以打印在纸张上油墨的光线吸收特性为基础，当白光照射 到半透明油墨上时，部分光谱被吸收，部分被反射回眼睛理论上，纯 青色( c ) 、洋红( m ) 和黄色( y ) 色素混合后能够合成吸收所有颜色并 产生黑色。由于这个原因，这些颜色称为减色法三原色。因为所有打印 油墨都会包含一些杂质，这三种油墨实际上产生一种土灰色，必须与黑 色( k ) 油墨混合才能产生真正的黑色( 使用k 而不是b 是为了避免与 蓝色混淆) 将这些油墨混合产生颜色称为四色印刷，减色三原色( c m y ) 和 加色三原色( r g b ) 是互补色，每对减色三原色产生加色三原色的一种，反 之亦然。 在p h o t o s h o p 的c m y k 模式中。每个象素的每种印刷油墨会被分配 一个百分比值。最亮( 高光) 颜色分配较低的印刷油墨颜色百分比值。 较暗( 暗调) 颜色分配较高的百分比值。例如，明亮的红色可能会包含2 青色、9 3 洋红、9 0 黄色和0 黑色。在c m y k 图像中，当所有四种 分量的值都是o 时，就会产生纯白色。 要用印刷色打印制作的图像时，使用c m y k 模式。将r g b 图像转换 成c m y k 就产生分色。如果我们是从r g b 图像开始的，最好先处理好图 像之后再转换成c m y k 。在r g b 模式中，我们可以使用“c m y k 预览”命 令模拟更改后的效果，而不用真的更改图像数据。我们也可以使用c m y k 模式直接处理从高档系统扫描或输入的c m y k 图像。 2 1 5h s b 色彩空间 基于人类对颜色的感觉，h s b 模型描述颜色的三个基本特征： 色相是从物体反射或透过物体传播的颜色。在0 到3 6 0 度的标准色 轮上，色相是按位置度量的。在通常的使用中，色相是由颜色名称标识 9 第二章色彩空间及色彩管理 的，比如红、橙或绿色。 饱和度，有时也称彩度，是指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中 灰成分所占的比例，用从o ( 灰色) 到1 0 0 ( 完全饱和) 的百分比来 度量。在标准色轮上，从中心向边缘饱和度是递增的。 亮度是颜色的相对明暗程度，通常用从o ( 黑) 到1 0 0 ( 自) 的百 分比来度量。 2 2 色彩管理系统 桌面出版系统中，彩色图像复制流程色彩传递是从原稿r g b _ 显示器r g b 到软片_ c m y k 一印刷油墨c m y k 。由于这一过程是 由开放型结构完成的，其结果将受到许多因素的影响，现在广泛使用的 色彩管理系统( c i s 一一c 0 1 0 rm a n a g es y s t e m ) 就是用来管理颜色准确传 递的。色彩管理系统所要解决的是使所有与扫描、现实、输出有关的设 备在产生、处理和再现彩色信息时，尽量保持视觉效果上的一致，或尽 可能地接近。这种一致性是针对各种不同的设备和系统构成的开放系统 之间的一致性。c m s 采用如图2 3 所示的系统转换结构。它是通过一个核 心的色彩转换引擎将各种带有不同设备特征文件的扫描输入r g b 信息、 区习巨习匹习e 习 仁j仁= 匡匡习区习匿3 1 0 图2 3 色彩管理系统结构图 西安理工大学硕士学位论文 显示器r g b 信息和打印输出c m y k 信息进行相互转换。 色彩管理系统一般分成三个部分：校准，特征化( 设备p r o f i l e 文件) ，转换( 色域对应) 。校准是将每个设备( 显示器，扫描仪，印刷 机等) 调整到定义的标准状态的方法，以确保它达到或精确到生产厂商 的规范上。因为设备随时都在变化，这会影响到色彩显示和产生的方式， 所以校准过程十分重要。特征化过程，是对每个输出设备色域的描述， 产生鉴别色料和操作模式的作用，生成设备特征描述文件p r o f i l e 。这些设 备的p r o f i l e 文件常用在从一个设备向另一个设备转换过程。某一个设 备的特征文件( p r o f i l e ) 用来反映此设备表现色彩的范围和特征，利用 这个特征文件就可以使用转换引擎在该设备的颜色和l 宰a 幸b 木色度空问之 间进行映射转换。所以，在使用c m s 进行色彩传递管理的系统中，设备 特征文件成为了除文件中包含的颜色信息以外的“第二种信息”，即颜色 信息的“颜色身份证”。转换函数将一个设备的色彩绘制到另一个设备上， 并一定会发生变化，这样两个设备才会显示或产生相似的色彩。 2 3 p h o t o s h o p 软件中的色彩管理 p h o t o s h o p 色彩管理的主要特点是提供了功能较强的显示器r g b 与 c m y k 色空间之间的相互转换功能，即分色、软打样功能和较强的显示器、 彩色胶印特征文件的制作功能。 2 3 1p h o t o s h o p 的分色和软打样功能 p h o t o s h o p 中的分色处理和软打样是一个非常出色的功能系统，它主 要实现r g b 和c h l y k 空问的相互转换。但有两个问题值得我们关注： 色域差别：r g b 的色域范围比c 盯k 范围广，r g b 空间中的某些颜 色无法用c r y k 油墨印刷出来。如果在r g b 中的颜色在c f f k 中没有。我 第二章色彩空问及色彩管理 们在拾色器和信息调色板中会看到警告。r g b 范围大于c m y k 范围的事实 意味着从r g b 到c m y k 方向的转换是一个信息压缩和丢失的必然过程。如 果再从c m y k 转回r g b 则许多像素不会复原到原有的r g b 数值上。而这个 压缩和丢失的过程在p h o t o s h o p 和其他有色彩管理的软件中部有不同的 算法。 设备相关性：r g b 和c i y k 都是设备相关的颜色空问，同一个r g b 或c m y k 颜色值在不同的设备上会有不同的颜色外观，因此要保证颜色转 换前后在两个色域上颜色近似相等，就必须全面考虑所使用的设备和条 件的具体参数，并作为设备特征参数加入到分色算法中。即使这样，分 色后的c m y k 文件被输出到其他非分色条件的设备上和印刷系统上也不会 有好结果。 p h o t o s h o p 的分色及其软打样流程及原理下图所示： 甲 书 显不器牛牛i l i = 灰度系数 白场 升色选顺：7 憎翠选j 更： 分也麦掣g c r i l j c r 油罩颜包 要扳产生 黑色油墨阻翩 油掣总蜃限制 图2 4p h o t o s h o p 的分色及其软打样流程原理 从图中可以看出两个设备空间的转换是经过l $ a 幸b 丰色度空问作为中转。 也就是设备颜色值首先使用设备特征参数将设备相关的颜色值转换成色 度值，然后再用目的设备的空问参数特征值将该色度值转换成目的设各 的空间颜色值。而且这种转换是双向的。从显示器r g b 空间向c m y k 空间 转换的过程属于分色过程，而相反的过程就属于软打样过程。 1 2 西安理工太学硕士学位论文 2 3 2 彩色胶印特征文件的制作 彩色胶印特征文件的制作也是十分重要的，因为i c cp r o f il e 文件 为色彩管理系统提供将某一设备的本地色彩数据( 例如一个设备能够产 生或获得的色彩范围、色域) 转换到设备无关的色彩空间中所要的必要 信息。i c c i ：1 9 9 8 - 0 9 规范将彩色设备分成三大类：输入、显示、输出设 备。对每一种设备，都有一个算法模式会执行色彩转换过程。这些数学 模型根据内存大小，执行过程和图像质量的不同要求，提供一定范围的 色彩质量。 基于从光谱数据而来的色度数据，i c ep r o f il e 一种标准，可携带的 格式来描述和翻译不同厂商生产的彩色设备能力的方式成为可能设备 p r o f i l e 是由分光光度计对选中的一组色块进行物理测量而创建的。这些 色块被创建或捕捉成电子文件( 在输入设备的情况下) 或是输出形式( 在 输出设备的情况下) 。然后，将设备相关的色度值( 例：r g b 或c m y k ) 计 算成设备无关的c i e l a b 色彩空间值。正确制作i c cp r o f i l e 的过程就是 精确地将所有的r g b 或c m y k 值转成c i e l a b 值的过程 2 3 3p h o t o s h o p 中的设备特征文件设定功能 设置设备特征的功能是在f i l e ( 文件) c o l o rs e t t i n g ( 彩色设置) 菜单中进行。该菜单中设有“r g b 设置”和“c m y k 设置”。 a r g b 显示设置的设备特征文件设定 包含了显示器特征文件选择项“r g b ”及其被选特征文件的三个基本 参数g a m m a ( 伽玛) 、w h i t ep o i n t ( 白场) 、p h o s p h o r s ( 荧光粉) 。 在特征文件选择项“r g b ”中p h o t o s h o p 将设备特征抽象为几种厂家 公认的标准文件而不再使用具体的显示器设备名称。 三个基本参数的具体含义如下： 1 ) 三原色：又称荧光粉或磷粉( p h o s p h o r s ) ，该参数组合数值给出了显 第二章色彩空间及色彩管理 示器的红色、绿色和蓝色三色荧光粉的确切颜色色度。这个参数涉及 到显示器玻璃上涂的是哪钟化学物质。他决定了显示器和其他r g b 设 备最饱和的红色、绿色、蓝色的鲜艳程度。也就是某一种颜色的最高 饱和度。每一种类型的显示器，其色度值是相对固定的，在显示器之 间没有太大差别。 2 ) 白场：又称白点( w h i t ep o i n t ) ，给出了当所有电子枪的强度都设置 为最大是显示器产生的光的颜色。它的本质是显示器白色亮度的外观 特征，也就是最亮点的亮度，它是用色温这种颜色的度量方法来定义 白点的颜色。它定义了显示器的“纯”白色质量。 3 ) 灰度系数：又成为伽玛值( g a m m a ) ，它是控制显示器的亮度及其亮度 和驱动值之间的映射关系，它的是指是显示系统对比度的整体校正 值。 在p h o t o s h o p 的r g b 设置中，不同的r g b 空问有不同的色域和特性。 我们常用的几种r g b 如下： “s r g b ”用于标准r g b 色彩空间。这种色彩空间被大量的软硬 件制造商所采用，并成为许多扫描仪、低档打印机和软件的默认色彩空 问。但其色域并不宽，对于c m y k 印刷可能会丢失一部分色彩。它比较适 用于从事w e b 图像制作并希望在典型p c 显示器上看到其图像的情况。 s r g b 的技术描述如一f ：w h i t ep o i n t = 6 5 0 0 ，g a m m a = 2 2 ：r e d ：x = o 6 4 0 0 ， y = o 3 3 0 0 ，g r e e n ：x = o 3 0 0 0 ，y = o 6 0 0 0 ，b l u e ：x = 0 1 5 0 0 ，y = o 0 6 0 0 ，白 色：x = o 3 1 2 7 ，y = o 3 2 9 0 。 “a p p l er g b ”空问是基于老的标准a p p l e l 3t r i n it r o n 彩色显 示器的。它曾是以前版本的a d o b ep h o t o s h o p 和大量其它桌面出版应用 程序使用的r g b 色彩空间。a p p l er g b 是在m a co s 系统上显示网上图 像的较好选择。它的色域并不比s r g b 空间宽。a p p l er g b 的技术描述如 下： w h i t ep o i n t = 6 5 0 0 ，g a m m a = 1 ，8 ，r e d ：x = o 6 2 5 0 ，y = o 3 4 0 0 ，g r e e n ： 西安理工大学硕士学位论文 x = o 2 8 0 0 ，y = o 5 9 5 0 ：b l u e ：x = o 1 5 5 0 ，y = o 0 7 0 0 ，标准白：x = o 3 1 2 7 ， y = o 3 2 9 0 。 “c i er g b ”用于由“国际色彩委员会”( c o m m i s s i o n i n t e r n a t i o n a l ed e c l a i r a g e ) 定义的r g b 色彩空间。这种选项提供了 相当宽的色域，但它不能很好地处理青色。c i er g b 的技术描述如下： w h i t ep o i n t 为标准照明e ，g a n u n a = 2 2 ，r e d ：x = o 7 3 5 0 ，y = o 2 6 5 0 ， g r e e n ：x = o 2 7 4 0 ，y = o 7 1 7 0 ：b l u e ：x = o 1 6 7 0 ，y = o 0 0 9 0 ，标准白： x = o 3 3 3 3 ，y = o 3 3 3 3 。 “c o l o r m a t c hr g b ”色域比s r g b 和a p p l er g b 空间大。这一空 间是基于r a d i u sp r e s sv i e w 显示器的，这种显示器是高质量彩色处理 的工业标准。c o l o r m a t c hr g b 有几个优点，对于从事印刷工作的人尤为 明显。首先是以前一直使用p r e s sv i e w 显示器的用户可以在不进行任何 转换的前提下，打开老的为标记文件。其次是色域较宽，至少对c m y k 印 刷是足够的。c o l o r m a t c hr g b 的技术描述如下：w h i t ep o i n t = 5 0 0 0 ， g a f 岫a = 1 8 。r e d ：x = o 6 3 0 0 ，y = o 3 4 0 0 ；g r e e n ：x = o 2 9 5 0 ，y = o 6 0 5 0 ： b l u e ：x = o 1 5 5 0 ，y = o 0 7 7 0 ：标准白：x = o 3 3 3 3 ，y = o 3 3 3 3 。 b ：c n y k 输出设备特征文件的调用和设定 有三种c m y k 设备的色彩特征文件的调用和创建方式，包括b u i l d i n ( 内建模式) 、i c c ( 标准设备特征文件模式) 和t a b l e ( 分色表模式) 。其 中内建模式是p h o t o s h o p 最有特点的，主要用于胶印过程的设备特征的 定制。i c c 模式是使用色彩管理系统的标准设备特征文件，它符合现代彩 色出版发展方向，并且可以用用于各种输出设备的分色，包括电子出版 物、胶片记录仪等等，系统开放，使用灵活。而t a b l e ( 分色表模式) 是 对上述r g bs e t u p 和c m y ks e t u p ( 内建模式) 两套参数的一种特征文件 的保存格式。 本文不对l a 岫章和c m y k 相互转换作为研究对象，所以对c m y k 相关 内容仅做以上介绍。 第三章色彩空间转换模型研究 3 色彩空间转换模型研究 p h o t o s h o p 所呈现的一切颜色，都可以在计算机的显示器来显示。在 研究p h o t o s h o p 中个色彩空问是如何相互转换的，很有必要了解显示器 是如何呈色的。 3 1 显示器呈色原理及显示器色空间与l 丰a 柚牢色空间 转换 3 1 1 显示器呈色原理 显示器显示一个色彩时，总是先给出一组数字值表示的颜色信息，其 中包含了红、绿、蓝三基色分量的信息量，然后，按一定的方式，将其 送往数模转换器，以驱动显示器三个电子枪电子束的强弱，电子束轰击 荧光屏上相应的红、绿、蓝三基色荧光粉发出不同亮度的光线，并通过 相加混合产生各种颜色。 与显示器的呈色特性有关的参数有：显示器的色温、显示器的磷粉、 显示器的伽玛值。另外显示器的亮度控制和对比度控制也对其成色特性 有影响。 显示器的色温是指其三个枪( 红、绿、兰) 都是最大驱动值时所显示 的颜色的色度坐标所对应的黑体轨迹中最接近颜色的色温。 显示器的磷粉分别是红色磷粉、绿色磷粉、蓝色磷粉对应的色度值， 用y x y 坐标制中的( x ，y ) 表示。 显示器的伽玛值一般指其驱动值( 为o - 2 5 5 ) 与其显示的亮度之间的 指数的次数。 影响计算机( c r t ) 显示器呈色的因素很多，为了简化呈色模型是需要 忽略一些次要因素，为此人们作了以下假设： 1 磷粉的恒常性：当输入电压变化时，磷粉的色度坐标不变，只是 西安理工大学硕士学住论文 亮度发生变化。 2 枪的独立性：r 、g 、b 各枪分别作用在各自对应磷粉上，彼此之 间互不影响。 3 空间独立性：给定位值的光输出不依赖于其他位置输入。 4 时间的稳定性：驱动值不变时，r 、g 、b 各枪对一个恒定的输入 响应不随时间而变化。 5 空间均匀性：r 、g 、b 各通道的响应独立于屏幕位置。 3 1 2 显示器色空间与l 章a 柚宰色空问转换模型 前人对显示器的色空间转换模型已有多种，近来较为流行的是b e r n s 等人提出的g o g 模型，此模型符合国际照明委员会技术报告所述用增益、 偏移量和伽玛值来确定显示器的色空间转换模型，同时忽略一些次要因 素。 b e r n s 等人所采用的转换模型如下： a 数字驱动值( d ，d 。，d b ) 向显示器呈色空间( 足g ，b ) 的转换 在上述假设的前提下，b e r n s 等人提出了数字驱动值和光谱数据之问 的关系： l = l 2 lxb = k 。r a ， ( v m , - v ) d ，2 5 5 + v + b ，一v ， v 。a ， ( v - v ) d r 2 5 5 + v 】+ b 。 o ：v 。a ， ( v m , - v 。) d , 2 5 5 + v + b ， k ( v , - v ) d j 2 5 5 + v 。 + b 。一v 。 。： y c 。a 。 ( v 一v 。) d j 2 5 5 + v o i o + b 。 ( 3 1 ) o ：v 。a 。 ( v 。一v ) d j 2 5 5 + v , i m + b 。 k 、。 a 。 ( v m , - v 。) d j 2 5 5 + v + b 一v 。 。 v n a 。 ( v , - v ) d j 2 5 5 + v 。 + b b 0 ：y r b a b 【( v 一v ) 【d j 2 5 5 + v - ；】+ b 。 第三章色彰空间转换模型研究 在此式中，三、分别代表显示器光潜数据； ( r ，g ，6 ) 是 用来线性化显示系统的输入数字值和输出亮度的指数；口，b ( r ，g ，b ) 分别 是视频放大器的增益和偏移量：v 。( r ，g ，b ) 定义了产生零电流的截止电压。 通过归一化后，上述公式变为： rl 2 ，= 尺i l i ，p = g l 。一 ( 3 2 ) 。l 1 ，= 曰x m “ 其中厶( r ，g ，6 ) 、l 。、( r ，g ，6 ) 分别表示某一数字驱动值和最大数字驱 动值下所发出的光谱辐射。 进一步可推出： 峨，去”。 峨，急”。 急”c k 急广。 ( v 熹产。 式中r 、g 、b 为归一化系数在此定义为c r t 显示器的呈色空间，k 。( r ，g ，b ) 、 k 。( r ，g ，b ) 分别指系统的增益和偏移量，y ( r ，g ，b ) 指系统的伽玛值。 b 显示器呈色空间向c i e x y z 标准空间的转换 0k + 生拼 畔 m ，、l 肛 0 主i ： 螂 w 生娜生| 晚 b 丽 m 仁 曲 眯 m ，【 胪 西安理工大学硕士学位论文 根据色度学理论，有下列关系式： 且有 综合( 3 2 ) 、( 3 - 4 ) 、( 3 - 5 ) 式可得下列关系式： ( 3 4 ) ( 3 5 ) rx ，= 七e 肚。一i (