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標準光源在色彩管理中的運用

發布時間: 2007-09-07

我們生活的世界之所以看起來是一個色彩繽紛的世界,是因為有光和視覺神經的存在。我們眼睛中的感光細胞感受著外界不同波長的光線從而使我們的世界看起來是色彩斑斕,五光十色。人們總是喜歡漂亮的東西,希望美麗的色彩可以一直留在身邊或者可以和更多的人一起分享,于是就開始了復制色彩,進而就產生繪畫、攝影、印刷、噴繪等等各種與色彩相關的行業??墒穷伾且粋€捉摸不定的東西,并不是那么輕易的能夠把握的,對于色彩的復制也不是輕易的一件事情,所以,在印刷領域中人們引入了色彩管理系統的理念。為了能夠得到與原稿盡量一致的印刷效果,色彩管理已經被引入到了生產的每一個流程:從原稿的輸入——電分掃描或者數碼攝影開始,到顯示器上的圖像編輯,到樣張的傳統或者數碼打樣一直到印刷成品與樣張的比較,在每一個環節上加入科學的色彩管理從而最大可能實現對色彩的精確復制。在國內,色彩管理可以說是一個新興的理念,但其正迅速地被國內與色彩相關的行業,尤其是印刷業所接受和運用。越來越多的從事色彩管理解決方案的企業進入了這個市場,越來越多的企業將色彩管理系統運用到了自己的生產過程中去。


那么什么是色彩管理呢?現在人們所說的色彩管理一般是指色彩空間(掃描儀、電腦屏幕、打印機以及印刷機等)轉移的管理,同時它還應該包括色彩的一致性、可重復性,或穩定性的管理。對于現在的印刷行業來說色彩管理是非??傄?,因為現在的很多印刷業務的前期制作是廣告公司完成的,并且有很多業務不一定總是在一個企業印刷印刷廠之間也需要有交流,對這樣一個開放的系統,需要更多的協調,大量的時間和人力用于顏色的修改,來消除彼此之間因為各自不同的環境帶來的顏色偏差。色彩管理有更多的含義,如果每個企業都有完善的色彩管理應用,這樣的過程可以大大簡化,印刷廠完全可以清楚地預知和再現廣告設計的顏色效果,印刷廠之間也容易達到相同的印品顏色。所以,色彩管理真正的作用在于它是顏色交流的橋梁,大家都可以從中獲益。

色彩管理系統并不是一個簡單的軟件系統,這是很多人對色彩管理認識的誤區,色彩管理系統應該是一個硬件和軟件相互配合的系統,它應該包括以下幾個要素:

首先當然是硬件系統。電腦、顯示器、掃描儀或者數碼相機、打印機、印刷機和度量顏色的儀器等等,這都是進行色彩管理的硬件要素,如何運用儀器和軟件來協調協調管理好色彩在這些空間的轉換就是我們進行色彩管理的最終目的之一。

但是每一款設備的色彩特性都是不同的,甚至同一型號的2臺機器的特性也是不同的,所以要進行科學的色彩管理的第二個重要要素就是設備的特征文件(DeviceProfile)。這個文件就是通過分光光度計對印刷設備的顏色樣品進行測量,然后在專業的軟件中運算生成
ICCProfile文件,它能夠精確地描述印刷設備的顏色特性,決定了印刷色彩管理效果的優劣。精確的ICCProfile文件取決于所用測量系統的精確性,也取決于生成ICCProfile軟件的算法和控制參數。所以每個設備的精確的特征文件是色彩管理不可或缺的要素之一。


再者就是模擬對象的特征文件(ReferenceProfile)。色彩管理是企圖使用有限的裝置使彩色更能預先斷定,它在各裝置間轉換色彩時使用一份裝置獨立色彩特性描述文件連接各裝置的空間和標準色彩特性描述檔間作比對,色彩特性描述文件以裝置的色彩復制可行性為特性,便由色彩管理模塊(CMM)來執行色彩轉換,經對各裝置及色彩管理模塊使用色彩特性描述文件,能提供廣泛特性的應用范圍,可減少復制色彩的時間和成本。

最后還有一點,往往也是容易被忽視的一點,就是觀察色彩的環境,也就是光源環境。色彩管理成果的最終評判者還是人的眼睛。無論設備怎樣調試,色彩的像與不像,準與不準都是要觀察者通過自己的眼睛來確定的,因為一串數值只能給人一個抽象的色彩概念,就像我們平時說的眼見為實,人總是更相信自己的眼睛。但是眼睛也會欺騙你哦,或者說是光在欺騙你,有時不同的色彩在同一個光源下會讓你看起來是一樣的,相同的色彩在不同的光源下看起來卻是不一樣的。所以在色彩管理中我們必須為觀察色彩創造一個良好的、穩定的、能夠看到盡可能真實色彩的環境。當然這個最理想環境就是在晴天上午的自然光下面環境,這是最好的觀察環境,但是對于實際操作來說這又是一個很難達到的環境,因為我們總是在室內進行色彩管理,所以我們就需要用人造光源來營造一個能夠盡可能模仿理想自然光的環境來觀察色彩,這個人造光源就是標準光源。只有在這樣一個環境中,我們才能夠正確的進行色彩管理,才能夠準確的評價色彩管理的成果。

那么為什么色彩會有時看起來一樣有時看起來不一樣呢?又為什么色彩管理需要標準光源來創造觀察環境而別的光源不行呢?我們一起來了解一下原因吧。

如上面所說的,色彩管理的最終評判是要通過我們的眼睛來進行觀察的。我們就首先來了解一下為什么我們的眼睛會看到不同色彩呢?我們先來了解一下為什么我們的眼睛能夠看到不同的色彩。色彩,是視覺神經對光的反應,一種視覺神經刺激,沒有視覺神經或光,就沒有色彩。注意:光不等于色彩。人可以看見的光的波長一般介于380nm到780nm之間。以下是可見光的波長。


光色波長λ(nm)代表波長
紅(Red)780~630700
橙(Orange)630~600620
黃(Yellow)600~570580
綠(Green)570~500550
青(Cyan)500~470500
藍(Blue)470~420470
紫(Violet)420~380420


從應用的角度來看,600nm到780nm波段為紅色光(R),570nm到600nm的為黃色光(Y),500nm到570nm波段為綠色光(G),470nm到500nm波段為青色光(C),380nm到470nm波段為藍色光(B)。我們可以發現其中R,即紅色光的波長間距為180nm,G的波長間距為70nm,B的波長間距為90nm明顯比Y和C的30nm間距,分別在可見光譜中占據較大的比重,這就構成我們所說的RGB色光。而白光的產生即是完全透射或者反射所有的光。我們能夠看見色彩就是因為我們的眼球中的視網膜上有三種類似錐狀體的負責感受彩色光的錐狀細胞ργβ和類似桿狀體的負責感受明暗的桿狀細胞。其中,負責感紅光的是錐狀細胞ρ,負責感綠光的是γ錐狀細胞,負責感藍光的是β錐狀細胞,他們與桿狀細胞一起構成了我們的眼睛對于光的主要接收器。然后通過神經傳遞到大腦,形成了我們對于色彩的感覺。所以說我們能看到不同色彩的物體,是因為光照射在色物體上,色物體吸收了部分光波同時又反射了部分光波,反射的這部分光又作用于我們的眼睛,于是這個世界我們看起來就是色彩繽紛的了。

換一種說法,色彩就是大腦對于光作用于眼睛視網膜上細胞形成的R、G、B三刺激值的感受結果。也就是說如果R、G、B的三刺激值的計算結果X、Y、Z是相等的話,那么就算兩個色物體的光譜分布是不一樣的,我們感覺他們的色彩還是一樣的。如下圖:

雖然色物體1和色物體2的分光曲線是不一樣的,但是在照明體C下兩者分別計算出來的XYZ值是相等的,也就是在照明體C下面色物體1和色物體2對于眼睛視網膜的三刺激值相等,那么大腦的感覺就是他們是兩個一樣的色彩。我們把這個稱為照明體條件等色現象,或者同色異普現象。如果我們把照明體C換成了照明體A。

在照明體C下,色物體1和色物體2分別計算出來的XYZ值是不一樣的,也就是對于眼睛視網膜的三刺激值是不一樣的,于是我們大腦就感覺到了這是兩個不同的色彩。這就是為什么會出現不同的色彩在同一個光源下面看起來會是一樣的原因。同樣,如果色物體的光譜是一樣的,在兩個不同的光源的照射下就有可能產生2個不同的三刺激值的結果,于是這個色彩就會看起來不一樣。

通過這個我們就可以看到照明體是影響色彩的重要因素之一,在我們色彩管理的過程中如果沒有一個能夠起到溝通作用的標準照明體,或者說光源,那么我們的色彩管理的成果將大打折扣。這也是為什么在印刷領域要用D50或者D65的標準光源為顏色溝通的依據。

由上可知照明光源對物體的顏色影響很大。不同的光源,有著各自的光譜能量分布及顏色,在它們的照射下物體表面呈現的顏色也隨之變化。為了統一對顏色的認識,首先必須要規定標準的照明光源。那什么樣的光源能被稱為標準光源呢?國際照明委員會(CIE)首先規定了四種標準照明體的色溫標準:標準照明體A(代表完全輻射體在2856K發出的光)、標準照明體B(代表相關色溫約為4874K的直射陽光)、標準照明體C(代表相關色溫大約為6774K的平均日光,光色近似陰天天空的日光)、標準照明體D65:代表相關色溫大約為6504K的日光,而標準照明體D代表標準照明體D65以外的其它日光。為了實現CIE規定的標準照明體的要求,于是就規定標準光源,以具體實現標準照明體所要求的光譜能量分布。CIE推薦下列人造光源來實現標準照明體的規定:標準光源A:色溫為2856K的充氣螺旋鎢絲燈,其光色偏黃。標準光源B:色溫為4874K,由A光源加罩B型D-G液體濾光器組成。光色相當于中午日光。標準光源C:色溫為6774K,由A光源加罩C型D-G液體濾光器組成,光色相當于有云的天空光。模擬典型日光的標準照明體D65,目前CIE還沒有推薦相應的標準光源?,F在研制的三種模擬D65人造光源分別為:帶濾光器的高壓氙弧燈、帶濾光器的白熾燈和熒光燈。

以上是一些官方的學術性的標準光源的定義,在色彩管理的實際運用中,因為色彩管理的目的是為了最真實的還原色彩,在工藝流程中讓色彩的損失降到最小,所以其對于光源要求就是能夠最大限度的模擬特定時間的自然光(在我國大部分地區的上午8點至10點和下午3點至5點的自然光線是觀察顏色、進行色彩比較的最為理想的光源),這個時候的自然光線柔和,包含了所有顏色的光譜曲線。在自然光線的照射下,物體能100%顯現出它的絢麗色彩。很明顯,我們需要運用標準光源就是為了能夠在人工制造的環境下獲得盡可能真實的色彩,以進行色彩的復制、傳遞和比較。從CIE的對于標準照明體的規定和標準光源的推薦中我們可以看到,判斷一個光源是不是標準光源重要指標之一是色溫。從應用中我們也可以發現另一個判斷光源是不是標準光源的指標就是顯色性。色溫是衡量光源色的指標,而顯色性是衡量光源視覺質量的指標。假若光源色處于人們所習慣的色溫范圍內,則顯色性應是光源質量的更為重要的指標。這是因為顯色性直接影響著人們所觀察到的物體的顏色。所以說我們考慮實際應用的標準光源的最重要的兩個顏色指標就是色溫和顯色性。

色溫也許大家都聽說過,一般實際運用的標準光源都是有標準的相對色溫指數的。比如說6500k色溫的標準光源,那這6500k是個什么概念呢?我們先來了解一下什么是色溫,從字面上看您就可以明白它和溫度有關。其實色溫的概念就是當某一種光源的色度與某一溫度下的絕對黑體的色度相同時絕對黑體的溫度。絕對黑體是人工制造的能夠在任何溫度下全部吸收任何波長的輻射的物體。一般只能用光源的色度與最相接近的黑體的色度的色溫來確定光源的色溫,這樣確定的色溫叫相對色溫,一般就簡稱色溫了?,F在我們可以知道6500k的意思就是這個光源的光色和黑體被加熱到6500k(k表示絕對溫度)時的色度最相接近。而正午日光的色度也是接近于黑體被加熱到6500k時候的色度。如果黑體連續加熱,溫度不斷升高,那么其相對光譜能量分布的峰值部位將向短波方向變化,所發的光帶有一定的顏色,其變化順序是紅-黃-白-藍。這也就是表示如果一個光源的色溫偏低,那么就會看起來光色偏紅,或者說偏暖,如果一個光源的色溫過高,那么就會看起來偏藍,或者說偏冷。毫無疑問這就會大大影響觀察色物體顏色的效果了。所以標準光源都一個色溫標準,比如說6500k,這樣才能真實模擬日光的環境。

另一個重要指標就是顯色性。在同樣兩個6500k色溫的光源觀察同一張圖片,一個是標準光源而一個不是,你就會發現在兩個光源下同一張圖片的色彩會產生變化。這是因為非標準光源的光譜能量分布與日光卻有很大的差別,這些光譜中缺少某些波長的單色光成份。在這個光源下觀察到的顏色與模擬日光的標準光源下看到的顏色當然就不同了,所以顯色性就差了。顯色性的定義是什么呢?由于同一個顏色樣品在不同的光源下可能使人眼產生不同的色彩感覺,而在日光下物體顯現的顏色是最準確的。因此,可以用日光標準(參照光源),將白熾燈、熒光燈、鈉燈等人工光源(待測光源)與其比較,顯示同色能力的強弱就叫做該人工光源的顯色性。比較物體在待測光源下所顯現的顏色與在參照光源下所顯現的顏色相符的程度的定量評價指標就是“一般顯色性指數”,也就是顯色指數。顯色指數的最高值就是100,值越低就說明在這個光源下待測物體的變色、失真度就越高。顯色指數(Ra)值為100~75顯色優良,75~50顯色一般,50以下顯色性差。比如,在色彩管理中用普通光源來看一幅樣稿,這個光源的顯色指數可能只有60,那么本身它在陽光下是紫色的,在這個光源下它看起來就變成了蘭紫色。所以顯色指數是標準光源另一個重要的顏色指標。

所以說,色溫和顯色性是影響光源色彩還原能力的最重要的兩個指標,只有具備了一定的色溫和顯色指數(一般為5000k或者6500k色溫,95%以上的顯色指數)的光源才能夠被稱為標準光源。

我們進行色彩管理的目的就是要讓色彩在經過多次傳遞和轉換以后盡可能的保持最真實的色彩,所以我們在進行色彩管理的時候,觀察色彩的環境要盡可能的模擬一個可以顯示最真實的色彩的環境,也就是一個模擬日光的環境,而且這要是一個標準的環境,這樣才能在每個色彩管理步驟之間起到溝通的作用。在現在這樣一個開放的印刷工作流程中,創造一個標準的環境來進行溝通是十分有必要的。所以我們說,標準光源是現在進行色彩管理不可或缺的重要因素之一。毫無疑問,色彩管理能夠為印刷業提高質量起到巨大的作用,我們如何在印刷流程中合理地運用好這個有力的武器,讓它的功效發揮到最大,而不是僅僅把色彩管理流于形式作為一個宣傳的手段,是每一個希望通過提高產品質量來提升企業競爭力的領導者所應該正確認識的問題。相信隨著質量競爭成為競爭的主要手段,中國的印刷質量一定能夠進一步提升。


 
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