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數位化工作流程指南:色彩管理

Tags: , , 發表: 2009-10-20, 點閱: 58,581 , 加入收藏櫃 , 列印 列印 , 轉寄 轉寄

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壹、基本概念

一、色彩管理

 

 

大多數的人,每天睜開眼即可看見色彩繽紛的世界。人眼能辨識這些萬物,必須先透過「光」。不管是自然光(太陽光)或電燈等光源的「光」,直接進入眼睛的光,或者經由照到物體變為反射光進入眼睛,皆由刺激大腦、視覺感官判斷解讀電波才引起色彩的感覺。色彩的定義即是「光刺激眼睛(視神經)而產生的視感覺」1-1。然而視覺感官所判斷的色彩資訊,也會因為周遭環境、光源、生理狀態等影響,而有不同的色彩描述(請參閱前言圖3、人類光源感知途徑)。因此,如何得到所謂正確的顏色?如何管理色彩?透過儀器和標準化流程定義色彩數值,以建立色彩描述與轉換間對應的標準,在數位典藏工作中扮演了重要的角色。

 

 

數位影像色彩管理主要流程有三個階段:影像輸入、影像處理、影像輸出。這三個部分都會經過許多不同的媒材,例如,影像擷取:數位相機、掃描器;影像處理:如Adobe Photoshop;影像輸出:螢幕畫面、噴墨印表機、相紙輸出機、印刷廠等。這些媒材都有不同的色彩特性,每一階段都需納為完整流程體系當中,方能確實落實色彩管理工作。

 

 

色彩管理主要有三個階段,每個階段都有重要的三步驟—設備校正(Calibration)、色彩特性描述(Characterization)、色彩轉換(Conversion),即所謂的3C原則。不同的設備皆有不同的校正方式,例如掃描機和數位相機需進行灰平衡校準,印表機的總墨量、濃度等設定。以及螢幕方面,需調整色溫與gamma值,並使用色彩管理軟體、分光光譜儀等校正螢幕顯示的色塊和標準值之間的落差。將這些設備校正中的落差值,以色彩管理軟體儲存並建立ICC Profile。當所有數位化流程中所接觸的設備皆產生ICC Profile後,來源影像的色彩數值,即可透過對應表格轉換成目的地之數值,即稱之為色彩轉換。

 

 

落實色彩管理的步驟,可以確保色彩品質達到一定的準確度,並且有利於檔案輸出印製、加值應用。部分的典藏單位在有限的經費與人力成本考量下,多採用委外的方式進行數位化工作,因此色彩管理的概念與基本需求更應在標單內容中加以規範,以利彼此合作及產生品質較佳的成果。

 

 

1-1、數位影像色彩管理主要流程三階段

 

 

二、色彩空間

 

 

色彩模式是描述使用一組數值(通常使用三個、四個值或顏色成分)表示顏色方法的抽象數學模式。例如三原色光模式(RGB)和四色印刷模式(CMYK)都是色彩模式。色彩空間(Color Space)是一種以數字來描述顏色的機制,結合色彩模式和色彩對應函式(Color Mapping Function),形成不同的色彩空間。例如Adobe RGB和sRGB是兩個基於RGB模式的不同絕對色彩空間。

 

 

色彩空間通常採用的標準是CIELAB或CIEXYZ色彩空間,它們是為了涵蓋正常人可見範圍所有色彩所設計提出的。由於每個色彩空間都是用絕對參考框架的功能來定義顏色,色彩空間及設備檔案可以通過模擬和數字呈現使顏色再現出來,色彩空間通常採用的標準是CIELAB或CIEXYZ色彩空間,它們是為了涵蓋正常人可見範圍所有色彩所設計提出的。由於每個色彩空間都是用絕對參考框架的功能來定義顏色,色彩空間及設備檔案可以通過模擬和數字呈現使顏色再現出來。

 

 

根據國際照明委員會(Commission Internationale de l’Eclairage,簡稱CIE)於1931年首次基於人眼對於的色彩感知,建立以數值度量描述色彩空間的嘗試,制定出CIE XYZ,為日後其它色彩空間的基礎。諸如:CIELAB、AdobeRGB、sRGB、SWOP CMYK等,皆屬於不同模式的色彩空間類型,以下提出幾個主要的色彩空間種類。

 

 

(一) CIE LAB1-2

 

 

1. CIE LAB,簡稱LAB。是由CIE在1976年時推薦的色彩空間,其座標是由明度(L*)和視覺互補色軸(a*)和(b*)構成三維色立體空間,再構成色相和彩度的特質。在此三維空間上所標示的色彩座標具有人類視覺上等距均勻色彩的特性。此色彩空間常被作為量化色彩信號的標準,色彩管理系統之概念即建構於此。

 

 

2. L代表著亮度,範圍從0(暗)到100(最亮);A代表著偏紅(或洋紅)/偏綠(或青)軸;B代表著偏黃/偏藍軸。

 

 

3. LAB色彩空間最接近人眼的所見色彩其色彩範圍也最大,它包含了RGB與CMYK色域裡的大多數顏色。

 

 

4. LAB並不依附任何特定的裝置、墨水、或列印流程,因此LAB的作用可提供一個共通的色彩定義。

 

 

5. 由於LAB範圍太大,因而在工作時容易導致飽和度扭曲或色調分離的範圍。其次,大部份的設備都無法涵蓋LAB的全部範圍,在顯示器上根本看不到編輯後的真正結果。

 

 

(二) RGB

 

 

1. RGB色彩空間奠基於:紅(R)、綠(G)、藍(B)為「色彩知覺」(color perception)的「三原色模型」基礎。

 

 

2. RGB使用中色域幾乎涵蓋了一般CMYK裝置的色域範圍但比不上更大的LAB色彩空間。

 

 

3. RGB色彩空間是一種「與裝置有關」(裝置相依)型色彩空間,最終會獲得怎樣的顏色取決於使用的裝置。

 

 

4. RGB色彩空間是大多數掃描器與數位相機的預設色彩空間(所有的掃描器都以RGB或CMYK模式來掃描影像稿)

 

 

(三) sRGB1-3

 

 

是惠普與微軟公司共同制定的色彩空間,目的是為了讓各種電腦週邊有統一標準的色彩規格,讓數位影像在不同裝置上有一致的色彩表現;不過由攝影角度來看,sRGB的色空間較小,在色彩表現上略為不足,無法忠實還原拍攝現場的顏色。

 

 

(四) Adobe RGB

 

 

是影像軟體Photoshop所使用的色彩空間,有更廣的色彩空間,更能還原拍攝現場的顏色,對於輸出和印刷照片的表現,也明顯優於sRGB許多。大多數圖片瀏覽軟體,都是以sRGB為基準,所以在瀏覽Adobe RGB的照片時,會出現顏色偏離的現象,必須重新設定色彩空間。

 

 

(五) CMYK

 

 

1. CMYK代表著Cyan(青)、Magenta(洋紅)、Yellow(黃)、與Black(黑)這4種減色系統列印墨色。

 

 

2. CMYK是一種「與裝置有關」(裝置相依)型色彩空間,最終會獲得怎樣的顏色取決於使用的裝置。

 

 

3. 技術數位列印輸出作業最終都採CMYK模型印製。

三、色彩描述檔

 

 

為解決不同設備之間影像轉換的問題,國際色彩聯盟(International Color Consortium,簡稱ICC)訂出一個設備描述檔的標準格式,稱為ICC profile。這個標準將各種輸入設備如數位相機、掃描器、顯示螢幕設備、印表機等,經過一定的標準校正程序後,產生色彩描述檔,使不同設備以色彩描述檔為基礎進行不同的色彩空間轉換模式,以做到色彩還原,達到色彩管理的目的。

 

 

國際色彩聯盟(International Color Consortium)是於1993年創立的組織,最早由Adobe、Apple、Agfa、Kodak、Sun等不同與顏色密切相關的公司所建立。

 

 

目的在於建立一個跨平台的色彩管理系統,主要任務是制訂ICC規範。

 

 

進行色彩轉換時總是需要使用兩個描述檔:一個是來源描述檔;另一個是目標描述檔。來源描述檔告訴色彩管理系統文件中實際包含的資料究竟是什麼色彩,而目標描述檔則告訴色彩管理系統,要在目標設備如何複製出哪些實際的色彩。1-4

 

 

圖1-2、一個描述檔包括兩組不同的RGB或CMYK設備控制值,並與其產

生的CIE XYZ或CIE LAB值相對應。k

 

 

大多數具有色彩管理功能的應用軟體都可以給影像和其他彩色物件指定一個描述檔。例如,Photoshop允許你給一幅影像指定一個描述檔。透過給影像指定一個描述檔的方法,給RGB或CMYK色彩值定義確切的含意,描述它的來源。例如,定義影像的色彩是從某台掃描器或數位相機而得到的。大多數的色彩管理功能的應用軟體還可以讓你在文件中內嵌描述檔,例如在儲存檔案時可以將描述檔嵌入到影像檔中。這樣的目的,能讓你在應用軟體和電腦之間傳檔案時,不會失去檔案中RGB或CMYK數值的含意。以下圖為例,其作業軟體為Photoshop,其色彩管理系統中已有預設集,可依需求選擇是否勾選色彩描述檔:Adobe RGB(1998)。1-5

 

 

圖1-3、將描述檔嵌入到影像檔中。l

表1-1、支援嵌入色彩描述檔的圖檔格式

 

檔案格式

型式(format)

psd

Photoshop

eps

Photoshop EPS

pdf

Photoshop PDF

jpg

JPEG

tif

TIFF

pct

PICT檔案

rsr

PICT資源

資料彙整:拓展台灣數位典藏計畫

表1-2、常用的ICC profile工具軟體

 

 

廠商

產品

測量

建立描述檔

編輯描述檔

描述檔評估

描述檔轉換

v4 支援

連結支援描述檔

Adobe Systems

Adobe Photoshop

 

Y

Y

 

Y

Y

Y

Heidelberg

Prinect Color Toolbox

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

HP

HP Designjet Z2100 / Z3100 / Z3100ps GP / Z6100 / Z6100ps

Y

Y

         

PANTONE

huey(TM) / huey(TM) PRO

Y

Y

     

Y

 

ColorMunki(TM) Create / ColorMunki(TM) Design

Y

Y

     

Y

 

X-Rite

i1DisplayLT / i1Display2

Y

Y

     

Y

 

i1Basic

Y

Y

     

Y

 

ProfileMaker 5 Publish / Publish Plus / Photostudio / Packaging

Y

Y

Y

Y

 

Y

 

資料來源:http://www.color.org/profilingtools.xalter

 

 

在各種媒體設備的色彩中,交換色彩資訊的標準格式可分為兩類型:一種為使用CIEXYZ、LAB、LUV等方式表示色彩的設備獨立色彩(Device independent color);另一種是使用RGB、CMYK等方式表示色彩的設備從屬色彩(Device dependent color)。所謂「設備獨立色彩空間」(如CIEXYZ、CIELAB),是屬於CIE國際照明委員會所制訂的色彩座標系統,其影像色彩數據資料並不會因為設備不同而改變色彩座標數據資料。「設備從屬色彩空間」(如Monitor 、Scanner、數位相機等RGB空間或印表機、印刷機等CMYK空間),因為每種設備均有其色彩特性,每一種廠牌的媒體設備其顯像色域色彩空間也會有所不同。

 

 

色彩空間轉換(Conversion)即根據各媒體設備的「色彩特性描述檔」(profile)數值資料,將影像的色彩資料由「設備從屬色彩空間」(Device dependent color space)轉譯至「設備獨立色彩空間」(Device-independent color space)的過程。1-6

 

 

意即,在實際應用上RGB或CMYK值與LAB之間沒有轉換的簡單公式,因為RGB和CMYK色彩空間是設備依賴的。RGB或CMYK值首先必須被變換到特定絕對色彩空間中,比如sRGB或Adobe RGB。這種調整是設備依賴的,但是變換的結果數據是設備無關的,允許把數據變換成CIE1931色彩空間並接著變換成LAB。

 

 

四、圖檔格式

 

 

電腦軟體日新月異,數位影像的檔案格式也隨著科技進展有所更替。每一種檔案格式都有其功能上的考量,以下為較常見的幾種基本檔案格式。

 

 

(一)RAW

 

 

是最原始的影像檔案格式,只儲存靜態的影像內容資料,所以有時被稱為未加工的格式,其他任何動態資料都不會被儲存。由於影像的尺寸等動態資料不會隨檔案儲存,在開啟RAW格式的檔案時得輸入尺寸的規格。開啟RAW檔案時,軟體會猜測檔案的尺寸,並以前次使用的數值做起始。避免發生軟體猜錯檔案尺寸的情形,可將尺寸的數值做為檔案名稱的一部份,例如該檔名稱rgb100×75.raw之中就提示其高為100畫素,寬為75畫素,這樣就比較不易忘記。

 

 

(二)JPEG

 

 

JPEG(Joint Experts Group)團隊是從事制訂國際影像壓縮標準的專家委員會,他們在1994年獲得ISO 10918-1的標準認定,也就是我們所使用的JPEG檔案格式,是一種針對圖檔影像而廣泛使用的一種失真壓縮標準方法。

 

 

JPEG是一種失真的圖檔格式,原因來自於它的壓縮方式。JPEG的壓縮方式通常是破壞性資料壓縮(lossy compression),意即在壓縮過程中圖像的品質會遭受到可見的破壞,導致原圖的影像資訊產生改變,解壓縮時無法還原回原圖JPEG是失真壓縮,亦可稱JPEG檔是有損的影像壓縮格式。其壓縮比例的多寡是可選擇的,使用者可依品質的需求來決定,是要用較高的壓縮比例得到較小的檔案及較差的品質,還是不犧牲影像品質採用壓縮比較低但尺寸較大的檔案  。                  

                    

                                                                                                                  

                                  

 圖1-4、JPEG檔案格式可以選擇不同品級的壓縮比例,檔案小者,壓縮比例大影像品質差;檔案大者,壓縮比例小影像品質佳。

(三)JPEG2000

 

 

JPEG2000正式名稱為「ISO 15444」,由JPEG(the Joint Photographic Experts Group)組織於2000年3月制訂完成。JPEG2000的壓縮率比傳統JPEG高約30%左右,並同時支援有損和無損壓縮,而JPEG只支援有損壓縮,且具有支援

 

 

「感興趣區域」特性,可任意指定部份影像壓縮量或先解壓縮。然而目前支援JPEG2000的應用軟體並不普及,較完整軟體則屬LuraTech技術廠商,其與ACD Systems公司簽訂協定,在使用率最高的圖形管理軟體ACDSee上,提供JPEG2000 LWF格式的外掛元件演算法,如此只要安置此插件就可觀看並製作LWF格式檔。

 

 

(四)TIFF

 

 

TIFF(Tag Image File Format)的第一個版本是由ALDUS公司於1986年所創立,它利用標籤(Tag)為其組成的基本架構,具有極大的擴充性。每一個TIFF檔可以是單頁或是多頁,在編輯的過程中能達到影像資訊無失真,已被大多數軟體所使用。TIFF是點陣格式的圖形,具有無失真壓縮的特性,該檔案格式不僅能支援黑白及RGB全彩模式,更支援CMYK的專業模式,包括LZW (Lempel-Ziv -Welch Encoding,簡稱LZW)線形影像壓縮功能,及變動長度編碼法等,能使檔案體積變小,但仍然不失真。使用者可依照需求使用合適的壓縮策略。可以支援印刷輸出等專業功能,也是最容易流通的影像檔案格式。但TIFF圖檔也通常比JPEG或GIF檔要大。TIFF檔雖然檔案較大、較佔儲存空間,但是其圖檔零失真、最接近原始物件的樣貌,是圖像數位典藏重要的格式之一。

 

 

 

圖1-5、TIFF格式可選擇以PC或Mac的原生位元排列順序來儲存資料,可提高相容性及存取速度。另外可選擇是否要用LZW的模式壓縮影像。[5]

 

 

(五)GIF

 

 

GIF(Graphics Interchange Format)是網際頁中常用的影像檔案格式,其特點為採用索引色的模式來達到資料壓縮的目的,同時還能做網頁動畫。由於其色彩深度只有8bits索引色,所以此類圖檔在印成相片時有色彩的失真,一般都只用在網頁的環境。

 

 

(六)BMP

 

 

BMP(Bitmap)是微軟Windows所採用的主要影像格式之一,其色彩模式不支援CMYK,所以大都使用在非印刷輸出的領域,或成為視窗作業環境的內部工作格式。

 

 

(七)PNG

 

 

PNG(Portable Network Graphics)是較新的檔案格式,為W3C組織為網頁影像顯示所設計的公用格式。其主要優點在於以小波壓縮(Wavelet)的方法,達到無失真的影像壓縮,同時還支援影像的穿透設定等功能。但目前並不是每一種軟體都能支援,所以會產生相容性的問題。

 

表1-3、各檔案格式比較表

檔案格式

檔案類型

顏色模式

壓縮特性

特性

RAW

點陣式

全彩

無失真壓縮

檔案會比較大

JPEG

點陣式

全彩

失真壓縮

檔案容量小,但影像會有一定程度失真

JPEG2000

點陣式

全彩

失真壓縮或無失真壓縮

以不同的濾波器可做失真或無失真壓縮,可對雜訊作更正

TIFF

點陣式

全彩

無失真壓縮

適宜做印刷用的圖檔格式

GIF

點陣式

256色

 

支援透明色彩,及顯示動畫

BMP

點陣式

全彩

 

為windows標準的影像格式,適合做原始影像檔

PNG

點陣式

全彩

 

支援透明色彩但不具動畫效果

 

 

 

資料來源:蔡永橙、黃國倫、邱志義等著,《數位典藏技術導論》,台北:臺大出版中心,2007年11月。

 

 

圖片註釋:

 

 

1. 圖片來源:拓展台灣數位典藏計畫 繪製:李佩瑛

 

 

2. 同註1。

 

 

3. 圖片畫面擷取自Adobe Photoshop?CS

 

 

4.同註3。

 

 

5.同註3。

 

 









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1 人回應 “數位化工作流程指南:色彩管理”

  1. steve Says:

    good article,for anyone want to study color manage
    ,Thanks all of writer and support.

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