面向復制的跨媒介色域轉換方法研究

摘 要：不同設備的顏色表現力各不相同，為保證圖像在不同顏色設備間的準確傳遞，需要使用色域映射技術。文章介紹了色域映射轉換的基本理論，并選擇圖像進行了色域映射實驗，對四種色域映射方法進行了比較。對于不同特征的圖像，應考慮不同的色域轉換方法才能保證轉換效果。

關鍵詞：色域；色域映射；影響因素；實驗

不同的數字設備，其顏色模式也不相同。數字技術和設備在印刷領域的應用，對顏色傳遞和再現的控制技術提出了新的要求。為解決媒介間的顏色傳遞問題，需要進行色域映射，這也是色彩管理的關鍵。當前跨媒體復制日益復雜，要求越來越高，只有選擇合適的色域映射方法，才能保證顏色信息在傳輸過程中失真最小，可以對圖像進行精確再現，從而推動印刷科技的進步。

1 色域映射轉換理論

國際照明委員會（CIE）將色域定義為：某一種復制媒介在一定的觀察條件下，能夠獲得的顏色范圍。國際標準化組織將色域定義為色彩空間上的一個顏色實體，這個實體包含了圖像稿、顯示設備及其他復制品上的所有顏色。色域映射轉換技術是在與設備無關的色空間中，將兩個不同設備的色域準確地表示出來。通過選擇合理的映射算法，使目標設備色域內的顏色在視覺上盡可能與源設備內的顏色保持一致。其常用的映射準則包括：保持圖像的中性灰與亮度反差，把色域外顏色的數量控制到最少，保持色相恒定，增加飽和度。目前在實際應用中基本的色域算法包括色域裁切和壓縮兩類。色域裁切可以保留源色域中大部分顏色，卻容易使兩種不同的顏色合并，降低圖像的層次。色域壓縮可以在一定程度上保持顏色之間的相互關系，雖然可以保留圖像的細節，但會降低部分顏色的飽和度。色域映射既包含映射方式， 又涉及到映射方向的選擇，從未來色域映射技術的發展趨勢看， 在三維色彩空間中設計更加合理的色域映射算法， 直至實現各種設備間的通用式交換， 是未來色域映射技術一個主要的發展方向。

2 色域映射轉換實驗

國際色彩聯盟ICC的色彩管理系統定義了四種基本的色域匹配方法：視覺匹配法、飽和度匹配法、相對色度匹配法和絕對色度匹配法，為得到最佳的色域轉換，可根據復制要求，對不同圖像采用不同的色域匹配方法。本研究選擇心理物理學實驗中的排序方法進行實驗，為了與已有的色域映射方法評價進行比較，本研究盡可能遵循CIE的色域映射算法評價準則。

1）實驗方法。要對各種圖像進行評價研究，視覺實驗是最直接和最合適的實驗方法，其目標是確定兩個顏色刺激是否對人眼的感知一致。本試驗采用雙目觀察法，也即用雙眼觀察原始景物畫面和和復制畫面，又可分為同時雙目觀察、相繼雙目觀察和記憶觀察三種方式。根據本研究目的，確定采用同時雙目觀察法進行，也即把不同介質和周邊條件下的原始景物畫面和復制畫面并排擺放進行觀察。2）實驗。不同的觀察者對實驗結果影響很大。受條件所限，本實驗選擇視力色覺正常具有一定印刷知識基礎的印刷工程專業十名在校學生。輸入和輸出圖像色域的差別越大，就越需要使用色域映射方法，選擇輸入和輸出色域有顯著的差異的設備，才能更好觀察色域映射算法表現性能。本實驗中，輸入色域選用sRGB特性文件描述的色域，輸出色域選用Epson7600噴墨打印機的色域。首先對顯示器進行校正及特性化，其次對打印機進行特性化。進行實驗時，在顯示器上同時展示源圖像及四幅色域映射圖像，將顯示器的色溫設置為6500K，周圍環境顏色均是中性灰，觀察距離為50cm。實驗開始前觀察者需先適應顯示器的色溫和周圍環境的亮度條件。實驗時，在顯示器上分別展示每類五幅圖像，觀察者根據源圖像的特點，判斷四種色域映射算法得出的圖像的再現效果，并按質量高低排序，分別用1，2，3，4表示，并記錄。1表示算法最佳，4表示最差。

3 實驗結果分析

分析排序數字結果，得到如下結論。對于亮調圖像，絕對色度匹配法得到的圖像階調變化較大，顏色失真，其他三種色域映射方法再現效果較差。從細節來看，相對色度匹配法可以更好地再現源圖像。對于中間調圖像，絕對色度匹配法得到的圖像，部分灰調與暗調并級，圖像層次減少；相對色度匹配法則階調變化不明顯；經過飽和度匹配法和視覺匹配法得到的圖像，灰調部分沒有明顯的區別，但飽和度匹配法對于圖像彩色部分的再現效果較好。對于暗調圖像，視覺匹配法和飽和度匹配法得到的圖像顏色偏暗，沒有層次感；絕對色度匹配法得到的圖像細節部分模糊；相對色度匹配法比其它三種色域映射方法得到的圖像顏色更佳。對于人物膚色圖像，絕對色度匹配法得到的圖像整體顏色偏暗且模糊不清；相對色度匹配法轉換后的圖像人物膚色整體偏亮，不自然；飽和度匹配法得到的圖像在人物膚色、細節上更加接近源圖像。對于記憶色圖像，絕對色度匹配法效果比其它三種色域映射方法要好，圖像自然更接近觀察者記憶中的顏色，其次是飽和度匹配法，相對色度匹配法效果最差。從實驗中看出，不同類型的圖像適合不同的色域映射方式。對于人物、風景等注重色調和層次上表現的圖像，適合采用視覺匹配法及相對色度匹配法；注重色彩渲染的圖像適合采用飽和度匹配法，而對于精確再現的圖像適合采用絕對色度匹配法；對于記憶色調的圖片，視具體情況而言，本實驗采用了絕對色度映射方式，效果最佳，但是在實際印刷生產中應根據印刷生產需要選擇色域映射方式。

4 影響因素

“專家”與“非專家”型的觀察者在判斷圖像時所依據的原則不同而影響最終結果。本實驗中的印刷工程專業學生，有專業基礎，可以看作是“專家”。測試圖像的選擇會對實驗結果產生很大的影響，增加圖像數量也可以減少誤差。選擇圖像時應選擇最具有階調顏色特征的圖像。由于實驗條件有限，本課題選擇了五幅測試圖像，這五幅測試圖像擁有不同的圖像特征。當然，觀察者如有個人喜好，長時間觀察帶來的視覺疲勞等都會影響結果。應選擇大量觀察者；觀察時，每個觀察者出現的圖像順序隨機，盡量保證數據客觀。另外，設備特性化及校正也會出現誤差。這些因素，也會影響觀察效果。

5 結語

色域映射方式的選擇要考慮圖像特征及印刷復制的需要。印刷復制中，為了實現更好的色彩管理和圖像復制效果，應充分考慮輸入輸出設備的色域關系以及源圖像的色彩特點，同時在三維色域空間中考慮圖像相鄰像素色彩表現的影響，從而選擇更加合適的色域映射方法，只有這樣，才能改善同一圖像在不同設備之間傳輸時色彩不匹配的問題，這也是下一步要研究的內容。

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作者簡介：劉瑩莉（1994-），女，漢族，山東臨沂人，本科，研究方向：包裝印刷技術。