数码摄影的色彩管理浅析

1、数码摄影的色彩管理浅析专 业：视觉穿达学 号：姓 名：贱人邮 箱：数码摄影的色彩管理浅析专业： 学号： 姓名：【摘要】数码摄影包括了三个过程，一是拍摄，二是修正和调整，三是打印输出。三个过程中，贯穿始终的是色彩，因此，色彩管理是数码摄影创作过程中最核心问题之一。【关键词】色彩管理、数码摄影、色域、数字图像【内容】一、摘要二、关键词三、目录四、正文五、结束语六、参考文献【前言】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几乎一致的色彩感受。在数码摄影里，色彩管理是

2、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”，尽可能的准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

3、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认识。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，掌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

4、些寻常百姓家了。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认识上的，他们的理解和认识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准确。二、色彩管理的知识准备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

5、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

6、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。要学习这些复杂的东东，可以看这里色彩描述理论。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，

7、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。为了看着方便，用二维坐标来表示色彩空间简单而明了。下面是我制作的一张xy色彩空间描述图。【图1】这张图这么大，是为

8、了看着清楚，我们后面的讨论都要用到它。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。4) 黄线是1DS2的色域，只是一个参考，后面文章中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。要特别指出，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

9、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递时，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

10、 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、色温和亮度对色彩的影响

11、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*（同色异谱）。这是由我们视觉系统的生理特征造成的“错觉”，除特别需要的情况外，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，色温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。

12、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，能够捕获的色域也不同。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。如果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.注释：Metamerism（同色异谱）：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

13、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。6、COLOR CONSTANCY（主观色彩认知）这是我们难以觉察到的视觉系统调整行为。例如人看见一张白纸，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。这是人的视觉自我调节功能。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。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

14、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，

15、因此其效果或多或少可能会有所差别。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。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。输入的颜色是否准确，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

16、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。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。可以准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

17、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。为大家所熟悉的蜘蛛和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，所以在色彩管理中比密度仪和色度仪强大很多，最合适不过。5、软 件上述硬

18、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。最常用的是GretagMatch公司的PROFILE MAKER PRO四、色彩管理的工作流（Workflow)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、获得满意的输出色彩。（2）、制作设备PROFILE的工作流1、给设备输入一组在PCS中对应

19、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、数码相机的色彩管理当在DSLR（数字单镜头反光相机）科学地运用色彩管理后，DSLR出来的照片将不再是大家印象中的灰蒙蒙的恶梦了。但我们依然不能期望它100地还原我们所看到的色彩。数码相机的曝光组合和环境光色温等都会影响其色彩表现。事实上，数

20、码相机和负片扫描一样，是色彩管理中效果最不确定和稳定的，色彩管理的作用受到很大限制。但是对于影棚等可控的、稳定光源的环境下，色彩管理是可行和可信的。这对在稳定光源环境中进行大量如产品广告类拍摄的人来说却意义重大。但也有专家指出，在某个特定环境下制作的ICC PROFILE，比如正午阳光下定制的，在不同阳光下应用，具有相当的广普适用性和实际意义。指出，制作正午阳光，阴天和钨丝灯三种情形下的ICC PROFILE，足以应付大多数的拍摄环境。（一） 应用色彩管理RAW转换软件中只有C1(CAPTURE ONE) PRO可以对相机进行系统的色彩管理。 C1 PRO的WORKFLOR菜单项下Color

21、Management Settings中，可以在Camera Product中选择您所用的相机，然后在Camera Profile中选用该相机某特定条件下的PROFILE,如果自己定制的PROFILE文件已经放到了XP的指定目录(winntsystem32spooldriverscolor)中,系统也将列出，可以点击选择。然后根据自己的要求可以选择其他项目。佳能的EOS1D相机提供了一个通用PROFILE，通用的PROFILE一般没有实际的应用价值。利用C1的色彩管理功能，选用您相机和合适的白平衡场景的ICC PROFILE后，您会发现C1里的照片缩略图和在相机LCD屏上看到的漂亮照片基本一致

22、，而不再是缺省设置时那样干涩昏暗。这样可以节约处理后期的大量时间。在RAW转换软件中，设置转换曲线为线性（GAMMA=1.0)，可以充分发会PROFILE的作用，充分挖掘DSLR的高动态优势。（二） 定制DSLR的ICC PROFILE前提：拍摄标准色卡和拍摄实物时光源色温应一致，确保白平衡的准确。在不同色温下，定制多个PROFILE，可以有效提高色彩管理的精确度。（1） 所需工具：1、 KODAK标准18灰板，用于设定白平衡。2、GretagMacbath ColorChecker SG或24色块的ColorChecker色卡。色卡的选择以所使用的软件推荐的色卡为最佳。上述色卡是被公认的适合

23、制作相机的PROFILE的几种，SG最优。【图4】3、 ICC PROFILE生成软件，如PROFILE PRISM、PROFILE MAKER PRO等。（2） 操作流程：1、在稳定光源下，使用三角架，拍摄灰板（手动对焦）。确保灰板平面的光照均匀。 2、 JPEG拍摄时，务必根据拍摄的灰板手工设定DSLR的白平衡。3、将色卡放置在灰卡同样的位置，在同样光源下，拍摄色卡。4、用RAW格式拍摄时，因设定的白平衡无效，所以在RAW转换软件中要从拍摄的灰板图像中获取精确的白平衡数据，应用到色卡图像文件中。转换前应设定RAW转换软件的曲线为线性（GAMMA=1.0)，关闭其他自动调整项目，推荐生成16

24、位TIFF文件。如果拍摄的色卡不是水平的，可以在PHOTOSHOP中利用校正工具和任意旋转功能进行适当编辑。但要保存文件时，不要绑定任何ICC PROFILE。5、将拍摄的色卡文件（JPEG或RAW转换的TIFF）、相应的色卡描述文件按软件要求导入软件中，生成ICC PROFILE。软件一般有许多设置项，采用不同设置生成多个PROFILE是值得尝试的。6、对PROFILE进行微调编辑，使其到最佳效果。六、打印机的色彩管理（一） 应用色彩管理打印输出中色彩管理的应用也不复杂。我们只要获得根据“打印机墨水纸张”三者的组合定制的ICC PROFILE，就可以轻松地对打印机进行色彩管理。以PHOTOS

25、HOP CS2做简要说明：(1)、校样设置打开PHOTOSHOP中的菜单“VIEW|PROOF SETUP|CUSTUM”（“查看|校样设置|定制”），设定“Device to Simulate”（“要模仿的设备”）为要采用（打印）设备的PROFILE，根据需要选择“Rendering Intent”（转换方式，请参看八、色彩空间转换方式探讨）和其它设置后推出。如果预览打开，设置的同时，就可以看到显示的图像会色彩发生变化，同时PHOTOSHOP的窗口标题栏尾部会显示源空间和校样的设备色彩空间。（2） 校样与调整使用快截键CTRL+Y，可在源空间和目的空间进行显示切换。SHIFT+CTRL+Y可

26、以查看目的空间中不能显示的源空间中的色彩产生的色域警告。警告区域的大小，可以帮助我们决定选用何种转换方式。同时，再校样图中，通过调整图片的反差和饱和度情况，可以进行最后的调整，求得最好的打印效果。提示：1、校样要在全屏方式下才可以有效的模仿输出效果，全屏可用“F”键切换。2、对于RGB照片，不要选择“保留颜色数目”。该选项是模拟不进行色彩空间转换的效果而设计的，对我们没有实用意义。3、选择“模拟纸张白色”，使得屏幕采用ABSOLUTE COLORIMETRIC RENDERING方式显示所模拟的样图，样本和最终的图像最为接近。(3)、打印设置和打印在PHOTOSHOP中打印，一般选用预览打印，

27、需要在OPTION“选项”中选择三项：1、“Let Photoshop Determine Colors”（“由PHOTOSHOP决定色彩”）；2、 选定打印机墨水纸张的ICC PROFILE；3、 选择合适的色彩空间转换方式和黑点补偿；4、 选择打印机并输出。（二） 定制打印机、墨水和纸张组合的ICC PROFILE定制打印机、墨水和纸张组合的ICC PROFILE的方法原理是一致的，都要在关闭打印软件的色彩管理和关闭打印机的色彩管理的情况下，打印一张标准的色卡，然后使用测量仪器对打印的色卡中的色块逐一测量，通过比较打印色卡和标准色卡的色彩值从而制作定制的ICC PROFILE。标准色卡的生

28、产厂家均会测量色卡中每个色块的色彩值并记录在对应的色彩描述文件中。如使用I1 DESIGN或者其它类似高精度的分光光度计时，只需测量打印样本上的每个色块值并交软件将其和色彩描述文件中对应的色块的色彩值比较，软件就可以生成高精度的ICC PROFILE。反射型的分光光度仪比色度仪要便宜，而且精度更高，是制作打印PROFILE的理想工具。七、色彩空间转换方式探讨由于各设备的色域范围并不相同，当输入设备的色域大于输出设备的色域时，将输入设备中的图像文件中的色彩转换（RENDER)到输出设备的色彩空间中时，需要对超出源色彩空间的色彩进行处理。这个转换过程采用的不同方法会导致不同的色彩视觉效果。常用的是

29、四种转换方法（RENDERING INTENTS)是：Perceptual（等比压缩）: 通过降低和改变源输入文件中的所有色彩的饱和度，使其整体落入输出设备色域的转换方法。它保留源图像中相邻色彩的相对关系，从而保留画面的整体色彩感观。该方式适合存在大量色域不匹配的图片的转换。在PS中的校样设置中设置好源空间和目的空间后，调用较样功能（CTRLSHIFTY）可以检查色域溢出的情况，若画面存在大量色彩溢出，可以考虑用选用PERCEPTUAL方式进行空间转换。有三点需要注意：1、相对于色相和饱和度来说，该模式优先细节和亮度的表现。当照片以细节和层次为其特色时，可以优先考虑该方法。2、该模式与设备的ICC PROFILE无关，由色彩管理软件（如PS）自行设计完成，因此不同软件，效果不同，存在一定的不可预期性。3、如果不存在大量色彩溢出，应优先选用RELATIVE COLORIMETRIC方式。八、胶片数码化过程中的色彩管理（一） 扫描过程的色彩管理胶片的数码化必须通过扫描这一关，因此胶片数码化中的色彩管理首要的是对扫描仪的色彩管理。对于负片扫描来说，应用色彩管理几乎没有意义。因为色彩管理需要拍摄色卡，色卡拍摄时的曝光组合、环