1、色彩管理技术原理1 1 混色法2 2 密度3 3 CIE1931标准色度系统4 4 CIE1976 L*a*b*颜色空间5 色彩管理基本原理加色法锥体细胞：锥体细胞：视网膜上含有感红、感绿、视网膜上含有感红、感绿、感蓝三种锥体细胞具有各自的光谱吸感蓝三种锥体细胞具有各自的光谱吸收率收率 彩色感觉：彩色感觉：感红色素兴奋时产生红感红色素兴奋时产生红色感觉，感红感绿色素同时兴奋时，色感觉，感红感绿色素同时兴奋时，大脑产生黄色感觉，大脑产生黄色感觉，白色和灰色：白色和灰色：三种锥体细胞受到等三种锥体细胞受到等量刺激时产生自灰到白的感觉。量刺激时产生自灰到白的感觉。波长(nm)人眼的光谱灵敏度 三原色
2、光三原色光：红光、绿光、蓝光白光=红光+绿光+蓝光加色法500600400700015006004007000150060040070001600+=+=红光绿光黄光 加色法混合：加色法混合：色光混合后，混合色的光谱能量分布是每个组成色的光谱能量色光混合后，混合色的光谱能量分布是每个组成色的光谱能量分布的简单相加。分布的简单相加。混合光越多，光色越明亮混合光越多，光色越明亮加色法 互补色互补色：只要一种色光与另一种色光混只要一种色光与另一种色光混合能产生白光，这两种色光就合能产生白光，这两种色光就是互补色。是互补色。白光白光 =红光红光 +青光青光白光白光 =蓝光蓝光 +黄光黄光白光白光 =绿
3、光绿光 +品红光品红光加色法 彩色网点的混合：彩色网点的混合：彩色电视、彩色显示器彩色电视、彩色显示器加色法减色法 色料三原色色料三原色：青、品红、黄。：青、品红、黄。黑色黑色 =青色青色 +品红色品红色 +黄色黄色互补色：两色相加后成为黑色，该互补色：两色相加后成为黑色，该两色称互补色两色称互补色 减色法混合：减色法混合：色料混合后，混合色为光源的光谱成分减去被色料混合后，混合色为光源的光谱成分减去被几种色料吸收的光谱成分后所剩余的光谱成分引起的颜色视觉。几种色料吸收的光谱成分后所剩余的光谱成分引起的颜色视觉。50060040070001500600400700015006004007000
4、1600+=+=CMYPaper 彩色叠印属于减色法彩色叠印属于减色法透射率与反射率透射率与反射率 透射率透射率:T=T=T T/反射率反射率:R=R=R R/W W 变黑面积的吸光性能变黑面积的吸光性能标准白反射介质 W W=100%=100%I I R R I I反射率及其比较基础透明介质透射与投射光通量 T T 黑度与透射率的光系密 度反射密度与透射密度反射密度与透射密度 透射密度透射密度:D=lgD=lg(1/T)(1/T)反射密度反射密度:D=lgD=lg(1/R)(1/R)密度可表示视觉黑度密度可表示视觉黑度N T 1/T N T 1/T D D0 1 1 0 1 1 0D 0D1
5、 0.5 2 1 0.5 2 0.3D 0.3D2 0.25 4 0.6D2 0.25 4 0.6D3 0.125 8 3 0.125 8 0.9D 0.9D密 度彩色密度彩色密度 定义定义:图像上某一色相的浓淡层图像上某一色相的浓淡层次的定量表示，即可表示颜色次的定量表示，即可表示颜色的饱和度的饱和度 测量油墨的彩色密度：测量油墨的彩色密度：印刷中用印刷中用互补色滤色片测量三原色油墨互补色滤色片测量三原色油墨的密度，不使用滤色片测黑色的密度，不使用滤色片测黑色油墨的密度油墨的密度 彩色密度仪的基本构成：彩色密度仪的基本构成：蓝 紫 光滤色片光源被测品光电管放大器密度显示光孔1.8 51.8
6、51.8 51.8 51.8 51.8 5密 度习惯法：习惯法：是用红、大红、绿、墨绿、黄、金黄、湖蓝、是用红、大红、绿、墨绿、黄、金黄、湖蓝、浅蓝、中蓝等颜色名称来表示颜色。浅蓝、中蓝等颜色名称来表示颜色。显色系统表示法：显色系统表示法：在大量收集各种色样的基础上；根据在大量收集各种色样的基础上；根据颜色外貌的心理感受，将颜色进行有系统、有规律的排颜色外貌的心理感受，将颜色进行有系统、有规律的排列；并给每个颜色一个标记（即固定的空间位置）。如，列；并给每个颜色一个标记（即固定的空间位置）。如，孟塞尔表色系统、自然色系统，印刷用的色谱等。孟塞尔表色系统、自然色系统，印刷用的色谱等。混色系统：混
7、色系统：它是基于三原色能混合出各种色彩，以颜色它是基于三原色能混合出各种色彩，以颜色匹配实验为出发点建立的表色系统。匹配实验为出发点建立的表色系统。CIECIE标准色度系统就标准色度系统就属于这种表色系统，它能定量表达和测量每一个颜色。属于这种表色系统，它能定量表达和测量每一个颜色。颜色的表示方法可分成三类颜色的表示方法可分成三类密 度CIE1931标准色度系统 CIECIE色度系统以两组实验数据为基础色度系统以两组实验数据为基础：CIE1931CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值：标准色度观察者光谱三刺激值：实用于实用于1 1o o-4-4o o视视场颜色测量；场颜色测量；CIE1964
8、CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值：补充标准色度观察者光谱三刺激值：实用于大实用于大于于 4 4o o视场颜色测量视场颜色测量 CIECIE色度系统色度系统两组光谱三刺激值两组光谱三刺激值必须在明视条件下使用必须在明视条件下使用。CIE1931 CIE1931标准色度观察者光谱刺激值：标准色度观察者光谱刺激值：用假想三原色用假想三原色X X（红）（红）Y Y（绿）（绿）Z Z（蓝）（蓝）三原色匹配等能光谱的三刺激值三原色匹配等能光谱的三刺激值4005004505506006507002.000.51.01.5波长（nm）三刺激值)(x)(y)(zCIE1931标准色度系统波长（nm）
9、3800.00140.00000.00653900.00420.00010.02015000.00490.32300.27205100.00930.50300.15825200.06330.71000.07825300.16550.86200.04225400.29040.95400.02035500.43340.99500.00877800.00000.00000.0000CIE1931-XYZ系统标准观察者光谱三刺激值CIE1931标准色度系统 等能光谱色色品坐标的计算：等能光谱色色品坐标的计算：CIE1931-XYZCIE1931-XYZ系统的色品图系统的色品图 色品图的中心为白点色品图
10、的中心为白点 光谱轨迹上的点代表不同波光谱轨迹上的点代表不同波长的光谱色，是饱和度最高的颜长的光谱色，是饱和度最高的颜色；越近中心，饱和度越低。色；越近中心，饱和度越低。围绕白点的不同角度，表示围绕白点的不同角度，表示不同色相。不同色相。yxzyxzyxzzyxyzyxx1CIE1931标准色度系统CIE1931-XYZCIE1931-XYZ系统的色品图系统的色品图 色品图的中心为白点色品图的中心为白点 光谱轨迹上的点代表不同光谱轨迹上的点代表不同波长的光谱色，是饱和度最高波长的光谱色，是饱和度最高的颜色；越近中心，饱和度越的颜色；越近中心，饱和度越低。低。围绕白点的不同角度，表围绕白点的不同
11、角度，表示不同色相。示不同色相。CIE1931标准色度系统三刺激值中的Y既代表亮度（常称亮度因素）又代表色品；采用Yxy表色方法完整地表示颜色的色度特征CIE1931标准色度系统 CIE1964 CIE1964补充标准色度系统：补充标准色度系统：是是CIECIE在在19641964年采用年采用1010o o视场建立视场建立的色度系统，用以适应大于的色度系统，用以适应大于4 4o o视视场观察面积的颜色测量。场观察面积的颜色测量。10o视场2o视场CIE1931标准色度系统 标准照明体和标准光源的区别：标准照明体和标准光源的区别：标准照明体标准照明体：是指标准的光谱功率分布，不必：是指标准的光谱
12、功率分布，不必 由一由一个光源提供，不一定能真正实现。个光源提供，不一定能真正实现。标准光源：标准光源：是符合标准照明体规定的光谱功率是符合标准照明体规定的光谱功率 分分布的物理发光体。布的物理发光体。CIE1931标准色度系统30050040016060080070010020406080波长（nm）相对辐射功率120140D75D50D75D50D55D65100200400500600700波长（nm）相对辐射功率ABCCIE1931标准色度系统 物体色三刺激值与色品坐标的计算物体色三刺激值与色品坐标的计算色度坐标的计算是标准光源相对能量分布、样品的光谱反射率色度坐标的计算是标准光源相对
13、能量分布、样品的光谱反射率和标准观察者光谱三刺激值的乘积和标准观察者光谱三刺激值的乘积1.20380780波长(nm)相对功率CIE标准光源X XX XX=13.47Y=14.39Z=47.52波长(nm)38078010反射率物 体波长(nm)38078020三刺激值=标准观察者CIE1931标准色度系统 物体色坐标的计算公式：物体色坐标的计算公式：X,Y,ZX,Y,Z:三刺激值三刺激值 :物体色光谱反射率或透射率物体色光谱反射率或透射率 S S:光源相对功率分布光源相对功率分布 (在在560 nm560 nm处，为处，为100)100)k k=100/S(=100/S()y y()d)d
14、常数常数 可使可使X X、Y Y、Z Z值不受值不受的影响，的影响，Y Y相当于物体的反射率（称为相当于物体的反射率（称为 亮度因素）。亮度因素）。:波长间隔，取波长间隔，取 5 5-20 nm-20 nm780380780380780380)()()()()()()()()(zSkZySkYxSkX 1 z y x Z)Y(X/Z zZ)Y(X/Y y Z)Y(X/X x CIE1931标准色度系统 CIE1976 L*a*b*颜色空间：用三维坐标系统表示，L*为明度，a*、b*为色品坐标。CIE L*a*b*由CIEXYZ转换所得：标准照明体的三刺激值是颜色样品三刺激值CIE、Z、YXX、
15、Y、baLnnnnnZZYYYYXXYYYY000*)()(200)()(500)01.0(16)(11631313131031L*=100a*b*-a*-b*L*=0CIE1976 L*a*b*颜色空间 CIE1976 L*a*b色品图：由色品坐标a*、b*构成的平面直角坐标系。a*轴为红-绿轴；b*轴为黄-蓝轴。CIE1976 L*a*b*颜色空间 CIE1976 L*a*b色差公式：色差单位：Eab=1时称为1个NBS。一个NBS单位约相当视觉色差识别阈值的5倍。*h*h*h色相角差*C*C*C饱和度差*b*b*b*a*a*a色相差*L*L*L明度差)*b*(b)*a*(a)*L*(La
16、bE总色差2121212121221221221CIE1976 L*a*b*颜色空间 NBSNBS单位与色差感觉程度：单位与色差感觉程度：在最佳光照下，人眼可分辨在最佳光照下，人眼可分辨0.2NBS0.2NBS的色差的色差NBSNBS色差单位色差单位 E E人眼的色差感觉程度人眼的色差感觉程度小于小于0.20.2不可见不可见0.20.21.01.0刚可察觉刚可察觉1.01.03.03.0感觉较明显感觉较明显3.03.06.06.0感觉明显感觉明显大于大于6.06.0感觉强烈感觉强烈CIE1976 L*a*b*颜色空间色彩管理基本原理设备无关颜色空间如果一种颜色表示方法所表示的颜色如果一种颜色表
17、示方法所表示的颜色真正与人眼的感觉相同，而与设备无真正与人眼的感觉相同，而与设备无关，这种表示方法就被称作设备无关关，这种表示方法就被称作设备无关颜色空间颜色空间 CIE1931XYZCIE1931XYZ CIE1976LCIE1976L*a a*b b*设备1设备2设备nX=56.5Y=47.3Z=12.0颜色1=颜色2=颜色n设备相关颜色空间如果一种颜色表示方法所表示的颜色只如果一种颜色表示方法所表示的颜色只与某一特定的设备相关，这种表示方法与某一特定的设备相关，这种表示方法所表示的颜色空间就被称作设备相关颜所表示的颜色空间就被称作设备相关颜色空间。色空间。RGBRGB：扫描仪、照相机、显
18、示器、电扫描仪、照相机、显示器、电视机视机 CMYKCMYK：打印机、印刷机打印机、印刷机设备1设备2设备n颜色1颜色2 颜色nC=0M=100Y=0色彩管理基本原理 CMYK的颜色空间完全与设备相关。不同的设备具有不同形状和大小的颜色空间0.20.40.600.20.40.6vuUSSheetfedCoatedUSSheetfedUncoatedUSWebCoatedSWOPPhotoshop5DefaultCMYKNewsprint(CMYK)设备相关颜色空间色彩管理基本原理是包含某一特定设备，如某一扫描仪、某一显示器或某一印刷机的颜是包含某一特定设备，如某一扫描仪、某一显示器或某一印刷机
19、的颜色特性的数据文件色特性的数据文件 ICC Profile ICC Profile：ICCICC颜色属性文件是由颜色属性文件是由ICCICC开发和提出的标准颜色属开发和提出的标准颜色属性文件，常称为性文件，常称为ICC ProfileICC ProfileICC颜色属性文件色彩管理基本原理 属性文件连接空间：属性文件连接空间：是输入是输入和输出属性文件之间的连接桥和输出属性文件之间的连接桥梁梁CIE1931 XYZCIE1931 XYZCIE1976 LabCIE1976 LabICC颜色属性文件设备相关颜色转换=表示不同设备之间的转换表示不同设备之间的转换转换转换转换转换转换转换转换转换转
20、换转换转换转换转换转换转换特点特点-设备相关颜色转换主要用于封闭式高端专用系统中设备相关颜色转换主要用于封闭式高端专用系统中-是是原设备到目标设备之间的一对一的特有转换原设备到目标设备之间的一对一的特有转换-这种这种转换既有原设备的信息也有目标设备的信息（色域、观察条件）转换既有原设备的信息也有目标设备的信息（色域、观察条件）-能够能够做到所涉及的两设备的色域最佳使用做到所涉及的两设备的色域最佳使用缺点缺点-对于具有对于具有n n个设备的系统，需要个设备的系统，需要n n2 2个转换。个转换。-增加增加一台设备，要求增加一台设备，要求增加n n个色彩转换。个色彩转换。-重新校正一台设备，需要重
21、新校正一台设备，需要n n个新的彩色转换。个新的彩色转换。设备相关颜色转换 设备无关颜色的转换过程 转换PCS转换转换转换转换转换转换=表示表示每一设备到每一设备到PCS的转换的转换转换特点：特点：-对对每一个设备，有一个从设备到每一个设备，有一个从设备到PCSPCS的转换。的转换。-转换转换是从源设备到是从源设备到PCSPCS或从目标设备到或从目标设备到PCSPCS的转换。的转换。优点：优点：-对于对于具有具有n n个设备的系统，只需要个设备的系统，只需要n n个色彩转换。个色彩转换。-系统中增加一个新设备，只需增加一个新的颜色转换。系统中增加一个新设备，只需增加一个新的颜色转换。-重新校正
22、一台设备，也只需一个新的颜色转换。重新校正一台设备，也只需一个新的颜色转换。ICC颜色属性文件分类三类常用的设备属性文件三类常用的设备属性文件输入属性文件输入属性文件：用于扫描仪和数字相机：用于扫描仪和数字相机显示属性文件显示属性文件：用于：用于CRTCRT和和LCDLCD输出属性文件输出属性文件：用于印刷机和图像记录设备：用于印刷机和图像记录设备四类用于特殊目的的属性文件四类用于特殊目的的属性文件设备连接属性文件设备连接属性文件：表示设备之间的单线连接：表示设备之间的单线连接颜色空间转换属性文件颜色空间转换属性文件：提供非设备空间与：提供非设备空间与PCSPCS空间之间颜色空间转换空间之间颜
23、色空间转换的相关信息（的相关信息（sRGBsRGB,CIE XYZ,L,CIE XYZ,L*a a*b b*,etc.,etc.）抽象属性文件抽象属性文件：表示从：表示从PCSPCS到到PCSPCS的色彩转换时使用的属性文件的色彩转换时使用的属性文件命名颜色属性文件命名颜色属性文件：它提供多个命名色的颜色属性（如：它提供多个命名色的颜色属性（如：PantonePantone等）等）ICC ICC输入输入属性文件属性文件大多数扫描仪大多数扫描仪ICCICC输入属性文件都是输入属性文件都是RGBRGB到到LabLab的对的对照表照表，表中包含有白度点的，表中包含有白度点的XYZXYZ坐标。坐标。R
24、GGB B2552552552552552230031000La ab b1000099-3111.0912300.9800ICC颜色属性文件分类 ICC ICC显示属性文件显示属性文件显示属性文件描述显示属性文件描述CRTCRT或或LCDLCD显示器的色域或者显示器的色域或者RGBRGB工作空间的色域工作空间的色域（可以看成是（可以看成是“理想显示器）。理想显示器）。显示属性文件转换到显示属性文件转换到PCSPCS和从和从PCSPCS转换到转换到RGBRGB可以使用算法（矩阵属性可以使用算法（矩阵属性文件，从文件，从RGBRGB到到XYZXYZ和反过来，即连接空间必须是和反过来，即连接空间必
25、须是XYZXYZ），），矩阵显示属性文件的结构：矩阵显示属性文件的结构：ICC颜色属性文件分类显示属性文件也可能是查找表的形式。显示属性文件也可能是查找表的形式。从从RGBRGB到到XYZXYZ或或LabLab和相反转和相反转换换255255255255255R RG GB B2552552552552232230 00 031310 00 00 00 01001000L La ab b9999-3-311112 21212-30-301 10 00 0ICC颜色属性文件分类 ICC ICC输出输出属性文件属性文件ICCICC输出属性文件描述的是印刷机和胶片记录仪的色域。输出属性文件描述的是印
26、刷机和胶片记录仪的色域。ICCICC输出属性文件的特性：输出属性文件的特性：是双向的，既可以作为源设备也可以作为目标设备的属性文件。是双向的，既可以作为源设备也可以作为目标设备的属性文件。有三种复制意图供选择有三种复制意图供选择 从从CMYKCMYK到到LabLab的转换必须是查找表式的属性文件的转换必须是查找表式的属性文件0 00 0100100100100C C0Y Y12.512.587.387.31001000 00 00 00 0K K0 00 0100100100100MM100100L L99.199.11.091.090.980.980 0a a-3-312120 00 0b
27、b1111-30-300 0ICC颜色属性文件分类ICC复制意图1 1、绝对色度复制绝对色度复制（Absolute Colorimetric RenderingAbsolute Colorimetric Rendering）：将可将可复制的颜色准确地复制，超色域颜色进行裁减（复制的颜色准确地复制，超色域颜色进行裁减（clippedclipped）。缺点）。缺点是原图象中不同的颜色经转换后可能相同。是原图象中不同的颜色经转换后可能相同。应用：应用：当已知图象的颜色都可在目标设备上显示或印刷时使用当已知图象的颜色都可在目标设备上显示或印刷时使用绝对绝对色度复制。如商标和商品名（色度复制。如商标和商
28、品名（logo or brand namelogo or brand name）。它们的设计）。它们的设计特别要考虑可印刷，很少像素不能被印刷。特别要考虑可印刷，很少像素不能被印刷。2 2、相对色度复制意图（相对色度复制意图（Relative Relative Colorimetric Rendering Colorimetric Rendering）不对颜色进行准确匹配，但是将整个源色域的亮不对颜色进行准确匹配，但是将整个源色域的亮度级按某一算法分配在目标色域的亮度范围内。度级按某一算法分配在目标色域的亮度范围内。特点：特点：使用相对色度意图，源白点（如，使用相对色度意图，源白点（如，RGB
29、=255RGB=255，255255，255255）被转换为目标白点（如：）被转换为目标白点（如：CMYK=0CMYK=0，0 0，0 0，00）这种做法被称为白点补偿；）这种做法被称为白点补偿；所有其它色都做相应移动。效果是处理后的图像所有其它色都做相应移动。效果是处理后的图像比原图像更亮或更暗，但是保持白色面积相同。比原图像更亮或更暗，但是保持白色面积相同。L=80L=0L=100L=0L=100L=20比原图像更亮比原图像更暗ICC复制意图3 3、感性复制（感性复制（Perceptual RenderingPerceptual Rendering ）感性复制总是将整个源色域压缩到目标色域
30、内感性复制总是将整个源色域压缩到目标色域内，而保持颜色之间的相，而保持颜色之间的相对关系。对关系。使用感性复制的对象：使用感性复制的对象：当目标色域小于源色域并且图像是当目标色域小于源色域并且图像是照相图像照相图像时，时，相对或绝对色度复制都是不合适的。相对或绝对色度复制都是不合适的。感性复制用于照片感性复制用于照片感性复制不可接受的情况是：感性复制不可接受的情况是：某些颜色被准确复制，而另外一些颜色某些颜色被准确复制，而另外一些颜色作近似复制。作近似复制。ICC复制意图4 4、饱和度复制饱和度复制定义：在从一个色域向另一色域的转定义：在从一个色域向另一色域的转换过程中，保持颜色的饱和度不变，
31、换过程中，保持颜色的饱和度不变，但是会损失亮度和色相，这种意图称但是会损失亮度和色相，这种意图称为饱和度复制意图。为饱和度复制意图。特点：特点：使用饱和度复制意图，是要使使用饱和度复制意图，是要使得原图色准确地充满目标色域。是唯得原图色准确地充满目标色域。是唯一的一种能够扩大色域的复制意图一的一种能够扩大色域的复制意图用途：用途：该意图似乎将精确的颜色复制该意图似乎将精确的颜色复制看得不十分重要，如统计图表更注重看得不十分重要，如统计图表更注重颜色的亮度和饱和度颜色的亮度和饱和度123456S1S2S302468101214161820ICC复制意图色彩管理系统CMS C CMSMS(colo
32、r management system)(color management system)：用来让我们按照前面所述方法：用来让我们按照前面所述方法和过程管理颜色。和过程管理颜色。CMSCMS的内容的内容 -属性文件属性文件：用以描述设备的色域用以描述设备的色域 -转换方法转换方法：从源属性文件到目标属性文件的计算（常称为色域映射）：从源属性文件到目标属性文件的计算（常称为色域映射）-复制意图复制意图：可以说是色域映射的类型可以说是色域映射的类型 -颜色引擎：颜色引擎：即转换软件即转换软件 ICCICC属性文件的颜色引擎属性文件的颜色引擎 常称为色彩管理模型常称为色彩管理模型CMMCMM（=Co
33、lor=Color Mabagement Mabagement Module)Module)。其任务是以某种方式将源设备的色域转换。其任务是以某种方式将源设备的色域转换到目标设备的色域。到目标设备的色域。AppleCMMAppleCMMAgfaCMMAgfaCMM、KodakCMMKodakCMM、HeidelbergCMMHeidelbergCMM等等。等等。Adobe Adobe 颜色引擎颜色引擎(ACE)ACE)LogoCMMLogoCMM。色彩管理系统CMS ICCICC颜色引擎颜色引擎CMMCMM的任务的任务 查找表应用引擎查找表应用引擎 颜色表各行之间的颜色内插颜色表各行之间的颜色
34、内插 矩阵变换（白点适应时）矩阵变换（白点适应时）CIECIE颜色空间之间的转换颜色空间之间的转换 (XYZ Lab)(XYZ Lab)色彩管理系统CMSCMS执行过程显示器印刷机扫描仪属性文件属性文件属性文件转换转换PCSCMSCMS使用扫描仪属使用扫描仪属性文件定义颜色性文件定义颜色CMSCMS将扫描仪颜将扫描仪颜色转换成显示色色转换成显示色CMSCMS将颜色从扫描将颜色从扫描仪属性文件转换成仪属性文件转换成印刷机属性文件印刷机属性文件生成印刷机属性文件的一般过程1 1 设备校准：改变设备特性的过程，使设备达到所希望的稳定状态。设备校准：改变设备特性的过程，使设备达到所希望的稳定状态。稳定设备稳定设备分色参数控制分色参数控制线性化：输出灰色梯尺，测量并输入测量数据线性化：输出灰色梯尺，测量并输入测量数据2 2 特性化：特性化：输出色标，测量并输入测量数据输出色标，测量并输入测量数据3 3 生成特性文件（测量数据与参考数据比较）生成特性文件（测量数据与参考数据比较）
