扫描仪、显示器和打印机与色彩管理浅探

xx_912 · 发表于 2006-8-29 08:08:59

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Integrated Color Management version 2 (ICM 2.0)是win98和win2000内置的色彩管理模块，以使用户能得到稳定高质的彩色图像。

本文讲述了一些彩色设备方面的技术问题以及如何在win98和win2000平台上实施色彩管理。

色彩管理

若图像由扫描仪扫描制成数字文件，用于桌面出版，使用者当然希望最终打印或印刷出来的复制品能与原图非常相似。如果还做了色彩校正，就希望最终的印刷品的颜色就是在做校正时屏幕上显示的颜色。ICM能描述图像的颜色特征，管理色彩数据，得到高质量的彩色复制品。

彩色设备的种类和产品越来越多了，由显示器显示或打印机打印出高质量的彩色图像的困难也越来越引起人们的关注。彩色设备如扫描仪、数字相机、显示器和打印机开始进入家庭，人们希望自己也能做出诸如彩色杂志上的漂亮的图片，但其中涉及到的许多技术以及艺术上的知识和技巧可不是每个人都能轻松掌握的。

色彩管理的目地就是要使人们能轻易地扫描、拍摄、显示和打印出高质量的彩色图片，而不必绞尽脑汁去学习那些过去只有非常熟练的技术人员才能驾驭的各种各样的技巧。对于色彩管理，当然主要是其软件部分，起到一个中枢的作用；但硬件设备的数据和其描述文件才提供了可操作的信息，这样软件部分才能进行真正的个性化的色彩管理。

图一所示的色彩系统描述了用户可能碰到的一些典型的外围设备：PC管理着外围设备之间的通信，因此它必须与呈色特性各异的不同外设之间有合适的接口。

图一：典型的彩色系统（缺图）

有三个术语很重要：校正calibration, 特性化characterization和设备特性文件profile

对设备校正以后，对输入的已知的值应能预见其输出的结果。比如，0.65的反射效果可由打印机打印R、G、B值分别为255、127、0的图像得到。对设备作特性化就是给设备输入一系列的值，然后对结果分别测量。与校正过程不同点在于特性化并不预先估计可能得到的结果。给设备输入值127、127、127，一般认为当然会得到中性灰色，但结果很可能是另外一种颜色。做好特性化以后，输入某个值，针对该特定设备就应得到某种特定的颜色效果。

设备特性Profile文件可认为是特性化的反函数。比如想得到中性灰色，profile文件会告诉你应该输入的RGB值为131、122、119（这里仅仅是个例子），而不是127、127、127，因为做好的特性化数据能表明输入的数值与输出效果之间的关系。Profile文件可以告诉你要得到某种色彩因该输入多大的值。现今的大多数CMS方案都是这样工作的。

图2描述了一个简单的色彩管理工作流程。色彩管理模块（CMM Color Management Module）根据设备特性文件由设备驱动产生大小合适的信号值。如果彩色设备是正确特性化过的，那么CMM就应能产生用户想要的效果。比如，有了显示器和打印机的profile文件，由显示器显示和打印机打印的同一幅图应该是非常相似的。

图2. 简单的色彩管理系统（缺图）

对彩色设备实施色彩管理

某彩色设备的呈色特性可不是一成不变的。比如，过了一段时间后，你桌上的显示器显示同一幅图，效果会不同；彩色打印机若更换了纸或墨，环境湿度有变化或使用了一段时间以后，打印效果就会不同。

对打印机做特性化，生成的profile文件是有一定的有效期的。一旦更换了纸张等耗材或人为对打印机做了调整，其打印结果很可能会出人意料。除了专业的出版商，一般人不会用到专业的色彩测量仪器，这些仪器很贵而且需要娴熟的使用技巧。

显示器的电子枪是有一定的使用寿命的，红绿蓝光的不同组合会改变显示器的成像效果。显示器有许多调节方式，尤其是对阴极射线管CRT的调节可以改变亮度对比度甚至色平衡。用户还可以人为设置Gamma值。显示器的老化和保养不善会增添CMS的困难，改变了显示器的呈色特性，也即改变了profile文件所依赖的基本数据。

对显示器实施色彩管理 

彩色显示器是最容易做特性化和生成profile文件的。显示器和显卡相互通信，结合操作系统来表现彩色图像。用户可以人为调节显示器和显卡，但对亮度、对比度和色平衡所作的改动必须能载入到操作系统中去。

将来的显示系统将由简单的传感器来探测亮度、色平衡或"白场"。显示器应能与当时的呈色状态实现实时沟通，随时调节发生的偏移和误差。显示器和显卡供应商应能使操作系统介入成像系统，以简化显示特性文件的升级，实施正确的色彩管理。

液晶显示屏后有基于染料的过滤器，这种过滤器性质稳定，寿命很长，显示屏的呈色性能也相当稳定。随着用于桌面出版的液晶显示屏LCD的出现，显卡和操作系统的重要性日渐突出。对显示器做的任何调节都应能被操作系统读取。其它种类的显示技术如FED，数字镜像设备等也须向操作系统反映回馈。

显示器设计应注意的要点：

显示设备的特征值如亮度和对比度必须能被操作系统识别和处理，进行正确的色彩管理。

对显卡的调整如Gamma值的调节也必须能被操作系统识别。

仍何显示器和显卡的呈色特性均应能由操作系统进行设定。

扫描仪、数码相机和色彩管理 

输入设备如扫描仪和数码相机涉及到另外一些问题。扫描仪通常自带有软件控制成像。但任何调节都应能输入操作系统，进而进入色彩管理软件。扫描仪的状态设定也应能输入操作系统，被色彩管理软件利用。

数字相机利用外部光源，可能是直接的阳光，或多云天气的日光，家里的白灯光，或办公室里的荧光灯等等。自然光在光谱分布和强度上可能有很多变化，各种问题都可能影响数字图片的质量，但若能知道环境的大致亮度，再借助CMS，这个过程就会容易得多。也许每个数字相机都应在机身上装配一个简单但有效的RGB传感器以探测环境亮度。

设计数字相机或扫描仪应注意的要点：

扫描仪和操作系统之间的双向通信必须使色彩管理系统能接收到扫描仪或数字相机的设置数据,如亮度和对比度等.

数字相机和扫描仪都应能通过操作系统进行控制，可能影响图象质量的任何设置都应能通过操作系统传送到彩色外设中去。

若能通过彩色管理系统对外设进行设置就更方便了。使用者若已知他要用的扫描仪的profile 文件，就可以立即通过操作系统向该扫描仪传送数据信息。

打印机和彩色管理 

由于影响因素众多，打印机可说是色彩管理系统中最困难的部分。色彩由打印机表现的方式是与其在数字相机或扫描仪上的表现方式截然不同的。这是一种减色法，三原色为C、M、Y，由墨粉和墨滴来表现，为了更好的表现深暗调和节约打印成本，一般还会用到黑墨。

有许多种打印技术，如热敏、静电、喷墨等。纸张对打印的影响极大，因为墨粉、

染料等与纸张表面会发生非常复杂的相互作用。对于显示设备，要生成其profile文件可能需要测量几十上百个色块；扫描仪和数字相机需要测量约200个色块；而打印机则需要打印并测量好几百甚至上千个色块，这可是一个痛苦的过程，往往需要配备价值几千美元的专业仪器，耗时甚至几个小时之久。

打印机生产商应考虑添加打印机的自检功能，可不必打印测量几百个色块而仅仅是几个关键的色块。然后一种更成熟的色彩管理系统能读取并处理这些测量信息，生成新的profile文件。目前色彩管理技术的发展已考虑到了这一点，打印机生产商也应清楚地认识到这一点，做出自己的努力。

打印机设计应注意的要点：

打印机要准备能与使用者在调节色彩上实现某种通信。

内部监测能力应能监测到打印色彩的密度和光谱数据。

打印机应能在某种程度上"下载"纸张和油墨的特征信息，供操作系统和高级的色彩管理软件使用以控制打印机的输出。

开发人员不应期待使用者都能独立地进行光谱测量并生成彩色设备的profile文件，只有印前和其他专业的用户才能做到这一点。

总结 

要得到高质量的彩色图像，请记住，"你若不能测量，你就不能控制"。

如果硬件制造商能为其产品提供好的通信与控制手段，操作系统与色彩管理软件就能补偿硬件设备的状态漂移。将来的色彩管理，只需很少的人的参与就能

完成稳定的高质量的色彩复制。

设备生产商应针对影响色彩复制的各种参数设置实现外围设备与计算机操作系统和色彩管理软件之间的双向通信。

成熟的彩色设备应能允许色彩管理系统获取任何用户允许的设备状态漂移信息，从而能随时升级设备的profile文件。

设备参数应能由色彩管理系统通过操作系统进行设置，从而能即刻达到基于以前某种呈色表现的工作状态。</DIV>

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