從手機屏幕色彩淺談色彩管理

■ 文/周亞東、王瑋

（1、山東大眾報業集團半島傳媒股份有限公司；2、西安理工大學印刷包裝與數字媒體學院）

一、手機屏幕色彩發展現狀

目前只能手機主流的屏幕可分為兩大類，一種是LCD（液晶顯示器），目前大多數的手機屏幕都是LCD屏幕。另一種是OLED（有機發光二極管）。這兩類材質的屏幕，在色彩再現上有很大的差別。2016年，蘋果首次在手機上使用廣色域屏幕，材質是IPS，屬于對LCD屏幕的寬視角改進產品，支持Wide Color廣色域，讓iPhone 7的顯示效果更加出眾，色彩還原更加接近真實。iPhone 7拍攝的照片，在本機上顯示效果可以和專業級別的相機相媲美，但是將照片傳送到Android手機上，色彩會發生比較明顯的失真，圖像顏色，細節等方面，沒有在iOS系統上顯示的那么逼真。與之相同，在Android手機上拍攝的照片，傳到iPhone上顯示，其效果也沒有在本機上顯示的好。那么到底是什么原因導致這種現象呢？

sRGB色彩空間是惠普和微軟共同開發的標準顏色空間，受限于落后的顯示技術，在制定色域空間時比較保守，導致很多顏色無法被顯示出來。之后Adobe RGB與Apple RGB兩個色彩空間也相繼問世，相比sRGB，擁有更寬廣的色域和良好的色彩層次表現。后來源于美國電影行業的DCI-P3 色彩空間，DCI-P3是電影行業中應用非常成熟的標準，相比sRGB色域空間提升了25%，因此所呈現出來的顏色更加豐富。不同材質的屏幕，其顯色能力也有所不同。目前市面上大多數移動設備色彩空間都是sRGB色域，而iPhone 7是DCI-P3廣色域。將圖片傳到不同設備上進行顯示，首先要經過設備文件，進行顏色轉換。各個顏色空間表達顏色的能力大相徑庭，而這種不同正好反映出了我們平時使用的屏幕顯示能力的差距，同一個顏色在不同屏幕上看上去很有可能是不同的顏色，所以我們不得不在若干個顏色空間中進行轉換，而色彩不一致問題，就出現在了轉換的過程中。

由于不同制造商的品質、能力有差異，表現出來的色彩無法統一，再加上使用者自行校正后，更是沒有統一的標準。為了減少色彩在不同設備、系統上所造成的差異，建立一套完善的色彩管理系統，從而減少色彩轉換時可能產生的色差或者失真，提高用戶體驗。

二、色彩管理的步驟

顯示器色彩管理就是在不同的設備上進行色彩匹配，盡可能地實現色彩再現，以達到精確的色彩復制。目前使用最多的方法就是ICC色彩管理系統，它是由國際色彩協會（International Color Consortium）提出的一種針對ICC標準格式的系統，通過這個標準，修正各個設備在描述相同顏色時的差異，盡可能減少顏色轉換時可能產生的色差以及失真。

基于ICC的顯示器色彩管理實施主要有以下三個步驟：

（一）設備校正（Calibration）

使設備處于穩定、正常的工作狀態，通常是指將屏幕亮度、顏色等參數調整至ICC特性文件描述的初始狀態，對手機來說，大多數都是將手機屏幕等參數調至出廠狀態。

（二）設備特征化（Characterization）

當所有設備都校正完成，將各個設備的顏色特性作為特性文件進行記錄，主要包括設備的顏色特征和色域范圍等。一般顯示設備，在出廠時都會建立好ICC文件，在進行色彩管理時，直接調用ICC文件。ICC文件主要是描述色域的大小、動態范圍（黑白亮度范圍）、階調層次復制特性等，如果用戶需要自己進行校正，則需要自行通過軟件測試的方法建立ICC文件，然后再調用文件進行色彩管理，但是目前對手機屏幕進行校正，用此方法的比較少，此方法大都是對顯示器進行校正時使用。

（三）色彩轉換（Conversion）

通過源ICC文件，將源設備色轉換到PCS顏色空間，再通過目標設備ICC文件，將顏色由PCS空間轉換到目標設備空間。比較常見的ICC文件是基于LUT（Look-Up Table）顏色轉換查找表的。一般LUT被置于操作系統色彩管理模塊或者顯卡驅動中，比較高端的顯示器也會內置LUT。首先將源設備顏色經過已經建立好的查找表，查找與之對應的PCS（設備無關色空間）的坐標，如果查找表中沒有對應的顏色坐標，則通過插值的方式得到精確坐標。再通過相同的方法，將顏色從PCS轉換到目標設備空間，輸出目標設備所對應的顏色值，盡可能的減少色差。

色彩管理的目的就是使得顏色在不同設備上無差別的顯示，但是不同的設備，色域大小不同，顏色很難在目標色彩空間中全部復制。為了達到復制的目的，通常把顏色范圍和階調作適當的壓縮,以使得能夠達成設備和設備之間的顏色精確匹配。將目標設備色域外不能被復制的色彩叫做色域外色彩。對于這部分色域外色彩，使用不同的映射意圖將其轉換到目標設備色域之中。主要有四種映射意圖：

（一）可感知映射意圖

保持原有的色彩關系，將源設備空間等比例壓縮到目標設備空間。由于人眼對各種顏色之間的關系比較敏感，因此這種可以用來做高質量的圖片還原，注重色彩關系的攝影等方面。

（二）飽和度優先

不太注重色彩之間的準確關系，優先保護高飽和度色彩的還原，比較適合用于圖形、圖表和地圖等領域。

（三）相對色度

對于色域外顏色進行裁剪，使用與之相近的顏色來代替，優先白平衡的色彩再現。適用于色彩精度高的色彩還原，比如藝術品。

（四）絕對色度

精確匹配色度值，使得色相準確再現，但是飽和度和明度會有很大的損失。不同的映射意圖得到的效果有比較大的差別，因此，具體選擇哪種映射意圖，還要根據具體情況而定。

通過對設備進行校正，特征化以及色彩轉換步驟后，就實現了對設備的色彩管理。使得色彩還原更加準確，提高用戶體驗。

三、總結

目前大多數屏幕色彩管理系統主要是針對顯示器進行色彩管理，而隨著手機屏幕材質的更新換代，手機分辨率越來越高，色彩顯色越來越細膩，人們對色彩再現的要求會越來越高，以后對手機屏幕的色彩管理，將會是一個發展趨勢。目前手機廠商會通過對設備進行系統升級，對色彩轉換進行優化，但是不同廠商的優化程度不同，導致顯示結果差異很大。因此需要對手機屏幕方面建立一個色彩管理標準，建立色彩管理系統，從而實現色彩的精確復制。