第二節　圖像階調和層次的復制

一、階調復制曲線

在進行圖像階調及層次復制時，復制品的階調狀況與原稿階調狀況的關系是受到關注的方面之一。階調復制曲線表征了上述兩者的對應關系。

階調復制曲線是指原稿圖像階調數值與印刷品階調數值之間的對應關系曲線。圖像階調數值可以是光學密度D、色度值L*、網點面積率φ等。

在印前技術全面數字化以后，數字圖像的階調數值常以“灰度值”表示。在處理數字圖像時，經常要進行曲線調整，而數字化曲線的本質是“數字灰度值對應關系曲線”，它表明原始數字圖像的灰度值與處理后灰度值的對應關系。

應注意的是“灰度值”所代表的只是數字圖像信號的等級，它可以有不同的光度學或色度學意義。

舉例而言，RGB模式的彩色圖像，其紅、綠、藍原色通道的圖像都各有若干個灰度等級（如8位數字圖像有256個灰度等級），但灰度等級數據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對圖像信號進行對數變換的掃描設備（如電子分色機）輸入計算機的，則圖像灰度值與光學密度呈現線性關系；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值。CMYK模式圖像的灰度值所代表的意義是網點面積率；而LAB模式彩色圖像下，LAB模式圖像三個通道的灰度值分別與色度值L*、a*、b*線性對應。

階調曲線所涉及的階調數值既可以是光學密度，也可以是明度或其他的量。圖3-4和圖3-5分別給出了按光學密度D和按色度值L*繪出的階調復制曲線。

階調曲線的形態直接影響到圖像階調復制的狀況。通常，曲線導數或曲線段的斜率大小決定層次的拉開或壓縮。曲線段斜率大，則該段曲線所對應的階調范圍的層次反差會被拉大，反之則被降低。圖3-4和圖3-5中的曲線1呈現出亮調層次拉開而暗調層次被壓縮的狀態，而曲線2呈現出暗調層次被拉開而亮調層次被壓縮的狀態。

二、階調的還原復制和壓縮復制

在圖像復制當中，如果原稿圖像的階調層次狀況正常，人們自然會追求印刷品能夠將其還原復制。這就意味著要求印刷品呈現的階調量值（光學密度D、明度值L*等）與原稿的階調量值完全相等，即

D（印刷品）=D（原稿）

L*（印刷品）=L*（原稿）

這種復制方式也稱為階調層次的“理想復制”。

但是，“理想復制”經常受到實際條件的限制。例如，一些原稿的光學密度或明度范圍大大超過印刷復制所能夠達到的值，即ΔD（原稿）>ΔD（印刷）或ΔL*（原稿）>ΔL*（印刷），這種狀況造成采用現實的印刷復制技術無論如何也無法達到階調的還原。由此，需要解決的問題是，如何將原稿呈現的階調“壓縮”到印刷復制能夠再現的階調范圍之內。

在原稿階調狀況正常的情況下，如果采用密度線性壓縮復制，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對應（用雙向箭頭表示），印刷密度值DP按直線關系與原稿密度值D0線性對應，即

　　

（3-6）

另一種方法是采用色度空間L*進行線性壓縮，使原稿的最大亮度值L*MAX0和最小亮度值L*MIN0分別映射（對應）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按直線關系與原稿亮度值L*0對應，即

　

　（3-7）

按式（3-7），可以計算在色度空間L*線性壓縮的條件下，印刷L*P與原稿L*0之間的對應關系，再依據式（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的對應關系[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應。