4.1 設(shè)備的顏色特性化

4.1.1 特性化的含義

我們知道，設(shè)備是用自己的語(yǔ)言表現(xiàn)顏色的。這里的設(shè)備語(yǔ)言是指諸如掃描儀、數(shù)字相機(jī)響應(yīng)物體色所形成的記錄值RGB、控制顯示器呈現(xiàn)出某一色光的控制數(shù)字RGB，以及控制輸出設(shè)備色料輸出量的數(shù)值CMYK/RGB等。表現(xiàn)的顏色即響應(yīng)的物體色、出射的色光和硬拷貝基質(zhì)材料上的色樣顏色等，實(shí)質(zhì)上是指這些顏色的視覺(jué)三屬性。

于是，一個(gè)顏色設(shè)備在其性能固定的狀態(tài)下，一組設(shè)備顏色值一定對(duì)應(yīng)著一個(gè)確定的視覺(jué)顏色，即一組確定的顏色三屬性數(shù)值。這樣，所有的設(shè)備顏色值，就決定了其所有能夠形成的視覺(jué)顏色值。

所謂設(shè)備的特性化（Characterization），指建立設(shè)備在某一狀態(tài)下所有設(shè)備顏色值與其對(duì)應(yīng)的視覺(jué)顏色值之間關(guān)系的過(guò)程。這種顏色關(guān)系稱為設(shè)備的特性化關(guān)系。

例如，從第3章中我們已經(jīng)知道，sRGB顏色空間可代表符合表3-2條件下CRT顯示器在一種狀態(tài)下的呈色特性。于是，在這樣的狀態(tài)下，當(dāng)給予顯示器一組RGB控制數(shù)值時(shí)，顯示器上呈現(xiàn)的色光三刺激值便遵從式（3-1）～（3-4）的規(guī)律。這種關(guān)系的建立即是此時(shí)顯示器的特性化，式（3-1）～（3-4）即為此時(shí)該顯示器的特性化關(guān)系。

設(shè)備的顏色特性化實(shí)質(zhì)上是從視覺(jué)的角度賦予了設(shè)備顏色的含義，使得具有各自特征的設(shè)備顏色語(yǔ)言可以從人眼的視覺(jué)感知角度去理解。這樣，所有設(shè)備表現(xiàn)的顏色便可用人眼的視覺(jué)感知屬性這種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去衡量、比較和交流。

設(shè)備特性化所建立的特性化關(guān)系在色彩管理工作流程中，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備顏色值與CIE色度值（表征視覺(jué)顏色）之間的相互轉(zhuǎn)換，也提供了設(shè)備所能表現(xiàn)的顏色范圍，即色域的信息。利用色域信息，可建立設(shè)備色域的有效描述，為顏色在設(shè)備間傳遞的映射打下基礎(chǔ)，而顏色轉(zhuǎn)換和色域映射，是色彩管理流程中必不可少的關(guān)鍵內(nèi)容。

4.1.2 設(shè)備的校準(zhǔn)

一個(gè)設(shè)備的性能是由其可調(diào)節(jié)、控制的參數(shù)決定的，顏色性能也是如此。

比如，顯示器的亮度和對(duì)比度可以通過(guò)調(diào)節(jié)旋鈕控制，這對(duì)階調(diào)和顏色的顯示影響很大。又比如，打印機(jī)在怎樣的控制值下輸出多大的色料量，以及可輸出的最大色料量，對(duì)復(fù)制的圖像階調(diào)以及顏色范圍構(gòu)成了主要影響因素。

無(wú)疑，我們希望設(shè)備具有優(yōu)良的顏色表現(xiàn)，該表現(xiàn)體現(xiàn)于以下兩方面：

1．性能穩(wěn)定

設(shè)備的性能穩(wěn)定是通過(guò)色彩管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)顏色跨媒體傳遞的基礎(chǔ)，因?yàn)樵O(shè)備的顏色特性化關(guān)系只對(duì)應(yīng)設(shè)備一定的狀態(tài)，工作流程中做不到實(shí)時(shí)更新設(shè)備的顏色特性關(guān)系。

2．具有理想的階調(diào)和顏色表現(xiàn)

階調(diào)是顏色的層次或反差，是圖像表現(xiàn)的基礎(chǔ)。

顯示器通過(guò)三個(gè)色光的混合呈現(xiàn)顏色。其中，每個(gè)顏色通道的數(shù)值控制值與對(duì)應(yīng)通道的發(fā)光強(qiáng)度關(guān)系稱為階調(diào)曲線。假若紅光通道的階調(diào)曲線如圖4-1中的實(shí)線所示，則會(huì)有這樣的結(jié)果：當(dāng)紅光輸出的數(shù)字控制值在R1和R2間變化時(shí)，輸出的紅光強(qiáng)度已幾乎沒(méi)有差異。也就是說(shuō)，影像中代表不同紅光含量的顏色值會(huì)在顯示器上用相同的紅光呈現(xiàn)出來(lái)。倘若這些顏色沒(méi)有綠光和藍(lán)光的參與，那么，原來(lái)不同的紅色在顯示器上就分不出來(lái)了。這種現(xiàn)象稱為層次的損失。

顯然，層次缺損的顏色表現(xiàn)不是我們所期望的，也就不是合適的階調(diào)表現(xiàn)了。

實(shí)際上，顯示器三個(gè)色光通道的階調(diào)曲線都希望有圖4-1中虛線所示的效果。在數(shù)字控制值較小的區(qū)域，輸出光亮度差異較小，對(duì)應(yīng)暗色調(diào)較小的層次差異；而對(duì)于中等數(shù)值以上的數(shù)字控制值，對(duì)應(yīng)顯示的亮度層次拉得較開(kāi)，形成較明顯的顏色差異。這些特征是經(jīng)過(guò)視覺(jué)實(shí)驗(yàn)而確認(rèn)的較適合圖像表現(xiàn)的層次關(guān)系。

此外，從顏色控制的角度看，圖4-1中實(shí)線所示的階調(diào)曲線也不利于建立設(shè)備的顏色特性關(guān)系。因?yàn)樵?span id="zjciljq" class="italic">R1和R2之間幾乎為多對(duì)一的函數(shù)關(guān)系，其相反的過(guò)程（對(duì)應(yīng)從視覺(jué)顏色CIE色度值到設(shè)備顏色值的變換）則不能給出確切解，即一個(gè)呈現(xiàn)的顏色得不到對(duì)應(yīng)的設(shè)備顏色值。所以，不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的特性化，也就缺少了對(duì)設(shè)備進(jìn)行色彩管理的基礎(chǔ)。

在顏色表現(xiàn)的另一方面，圖4-1中實(shí)線的情況，還會(huì)因?yàn)檩敵龅淖畲罅炼容^低，降低（紅）顏色可達(dá)到的最大明度和飽和度，同時(shí)也會(huì)因此降低紅光與綠光或藍(lán)光混合形成的黃色和品紅色的最大明度和飽和度，進(jìn)一步講，減少了可形成的顏色，減小了該顯示器的色域。如果另外兩個(gè)色光通道的階調(diào)曲線并非如此，則這樣的三色混合也很難達(dá)到灰平衡。

如此看來(lái)，只有在一定的條件下設(shè)備才具有優(yōu)良的顏色表現(xiàn)。而設(shè)備的顏色表現(xiàn)優(yōu)良、可控，又是對(duì)多媒體顏色傳遞中設(shè)備工作狀態(tài)的基本要求。但設(shè)備的優(yōu)良狀態(tài)并不是唯一的。例如，對(duì)于圖像表現(xiàn)而言，圖4-1中虛線所示的階調(diào)關(guān)系可能是最佳的，但對(duì)某些特殊目的的研究而言，可能輸入、輸出間的線性關(guān)系最適合。因此，設(shè)備顏色表現(xiàn)優(yōu)良性也與具體要求相關(guān)。

在應(yīng)用中，我們將設(shè)備調(diào)整到一個(gè)顏色表現(xiàn)優(yōu)良的、可控的合適工作狀態(tài)的過(guò)程，稱為設(shè)備的校準(zhǔn)。這是實(shí)施色彩管理流程的必要步驟。

通常，諸如掃描儀、打印機(jī)這樣的設(shè)備，開(kāi)發(fā)商對(duì)其設(shè)備的顏色性能具有深入的研究和了解，會(huì)將合適的參數(shù)固定為默認(rèn)值作為出廠時(shí)的設(shè)置，也在驅(qū)動(dòng)程序中通過(guò)軟件命令，可在任何應(yīng)用過(guò)程中恢復(fù)到這個(gè)默認(rèn)參數(shù)。但顯示設(shè)備則不然，亮度、對(duì)比度等多個(gè)旋鈕可以調(diào)節(jié)，給予了用戶充足的應(yīng)用空間。一般應(yīng)用時(shí)，可由視覺(jué)感知調(diào)節(jié)旋鈕至合適的位置即可。對(duì)于多媒體顏色傳遞中的設(shè)備，則需要用戶有一定的能力或技術(shù)手段進(jìn)行合理選擇。

為了對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，首先需要對(duì)設(shè)備有一個(gè)合理的評(píng)價(jià)。通常，測(cè)量的手段是不可少的。

測(cè)量能夠反映設(shè)備的狀態(tài)是否合理，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。例如，對(duì)于顯示器來(lái)說(shuō)，通過(guò)測(cè)量最亮的白光和最暗的黑點(diǎn)亮度，能夠認(rèn)知是否在保證暗色調(diào)的基礎(chǔ)上具有了足夠的亮度。對(duì)于輸出設(shè)備，通過(guò)測(cè)量不同單色色料量輸出的色度數(shù)值，能夠認(rèn)知是否在保證最佳色域的基礎(chǔ)上，可達(dá)到準(zhǔn)確的灰平衡和理想的階調(diào)層次。正是諸如此類不同目的的測(cè)量，使我們能夠認(rèn)知和評(píng)判設(shè)備的工作狀態(tài)是否理想、是否能夠滿足需求。

在認(rèn)知的基礎(chǔ)上，可改變?cè)O(shè)備參數(shù)，得到滿意的測(cè)量結(jié)果，即設(shè)備理想的工作狀態(tài)。