第二節(jié)　圖像階調(diào)和層次的復(fù)制

一、階調(diào)復(fù)制曲線

在進(jìn)行圖像階調(diào)及層次復(fù)制時(shí)，復(fù)制品的階調(diào)狀況與原稿階調(diào)狀況的關(guān)系是受到關(guān)注的方面之一。階調(diào)復(fù)制曲線表征了上述兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

階調(diào)復(fù)制曲線是指原稿圖像階調(diào)數(shù)值與印刷品階調(diào)數(shù)值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。圖像階調(diào)數(shù)值可以是光學(xué)密度D、色度值L*、網(wǎng)點(diǎn)面積率φ等。

在印前技術(shù)全面數(shù)字化以后，數(shù)字圖像的階調(diào)數(shù)值常以“灰度值”表示。在處理數(shù)字圖像時(shí)，經(jīng)常要進(jìn)行曲線調(diào)整，而數(shù)字化曲線的本質(zhì)是“數(shù)字灰度值對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線”，它表明原始數(shù)字圖像的灰度值與處理后灰度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

應(yīng)注意的是“灰度值”所代表的只是數(shù)字圖像信號(hào)的等級(jí)，它可以有不同的光度學(xué)或色度學(xué)意義。

舉例而言，RGB模式的彩色圖像，其紅、綠、藍(lán)原色通道的圖像都各有若干個(gè)灰度等級(jí)（如8位數(shù)字圖像有256個(gè)灰度等級(jí)），但灰度等級(jí)數(shù)據(jù)所代表的物理意義卻并不是一成不變的。如果RGB模式彩色圖像是由一臺(tái)對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換的掃描設(shè)備（如電子分色機(jī)）輸入計(jì)算機(jī)的，則圖像灰度值與光學(xué)密度呈現(xiàn)線性關(guān)系；如果該RGB圖像是sRGB模式的，則其灰度值代表sRGB所定義顏色空間下的數(shù)值。CMYK模式圖像的灰度值所代表的意義是網(wǎng)點(diǎn)面積率；而LAB模式彩色圖像下，LAB模式圖像三個(gè)通道的灰度值分別與色度值L*、a*、b*線性對(duì)應(yīng)。

階調(diào)曲線所涉及的階調(diào)數(shù)值既可以是光學(xué)密度，也可以是明度或其他的量。圖3-4和圖3-5分別給出了按光學(xué)密度D和按色度值L*繪出的階調(diào)復(fù)制曲線。

階調(diào)曲線的形態(tài)直接影響到圖像階調(diào)復(fù)制的狀況。通常，曲線導(dǎo)數(shù)或曲線段的斜率大小決定層次的拉開(kāi)或壓縮。曲線段斜率大，則該段曲線所對(duì)應(yīng)的階調(diào)范圍的層次反差會(huì)被拉大，反之則被降低。圖3-4和圖3-5中的曲線1呈現(xiàn)出亮調(diào)層次拉開(kāi)而暗調(diào)層次被壓縮的狀態(tài)，而曲線2呈現(xiàn)出暗調(diào)層次被拉開(kāi)而亮調(diào)層次被壓縮的狀態(tài)。

二、階調(diào)的還原復(fù)制和壓縮復(fù)制

在圖像復(fù)制當(dāng)中，如果原稿圖像的階調(diào)層次狀況正常，人們自然會(huì)追求印刷品能夠?qū)⑵溥€原復(fù)制。這就意味著要求印刷品呈現(xiàn)的階調(diào)量值（光學(xué)密度D、明度值L*等）與原稿的階調(diào)量值完全相等，即

D（印刷品）=D（原稿）

L*（印刷品）=L*（原稿）

這種復(fù)制方式也稱(chēng)為階調(diào)層次的“理想復(fù)制”。

但是，“理想復(fù)制”經(jīng)常受到實(shí)際條件的限制。例如，一些原稿的光學(xué)密度或明度范圍大大超過(guò)印刷復(fù)制所能夠達(dá)到的值，即ΔD（原稿）>ΔD（印刷）或ΔL*（原稿）>ΔL*（印刷），這種狀況造成采用現(xiàn)實(shí)的印刷復(fù)制技術(shù)無(wú)論如何也無(wú)法達(dá)到階調(diào)的還原。由此，需要解決的問(wèn)題是，如何將原稿呈現(xiàn)的階調(diào)“壓縮”到印刷復(fù)制能夠再現(xiàn)的階調(diào)范圍之內(nèi)。

在原稿階調(diào)狀況正常的情況下，如果采用密度線性壓縮復(fù)制，使原稿的最大密度值DMAX0和最小密度值DMIN0分別與印刷品的最大密度值DMAXP和最小密度值DMINP對(duì)應(yīng)（用雙向箭頭表示），印刷密度值DP按直線關(guān)系與原稿密度值D0線性對(duì)應(yīng)，即

　　

（3-6）

另一種方法是采用色度空間L*進(jìn)行線性壓縮，使原稿的最大亮度值L*MAX0和最小亮度值L*MIN0分別映射（對(duì)應(yīng)）到印刷品的最大亮度值L*MAXP和最小亮度值L*MINP，印刷品亮度值L*P按直線關(guān)系與原稿亮度值L*0對(duì)應(yīng)，即

　

　（3-7）

按式（3-7），可以計(jì)算在色度空間L*線性壓縮的條件下，印刷L*P與原稿L*0之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再依據(jù)式（3-5），即可得到色度空間L*線性壓縮的條件下的密度階調(diào)曲線。圖3-6給出了L*線性壓縮的曲線[圖3-6（a）]以及原稿密度值D0與印刷密度值DP的對(duì)應(yīng)關(guān)系[圖3-6（b）]，從圖中可以看出，亮度的L*線性壓縮并不一定與密度線性壓縮相對(duì)應(yīng)。