自从20世纪90年代计算机技术进入印刷行业、彩色桌面出版系统诞生以来, 印刷技术得到了突飞猛进的发展。早在这项技术诞生初期, 人们就梦想着能够在印刷过程中实现“所见即所得”, 并坚持不懈地朝着这个方向努力。

色彩管理技术是随着印刷技术, 尤其是印前技术的数字化发展而发展起来。现代色彩管理技术的前提是数字化工艺流程, 是建立在颜色的测量和数字化基础上的, 没有对颜色的定量描述方法, 就不能实现对颜色的定量控制。

1 印刷色彩管理的基本原理

在彩色复制和信息传递的过程中, 颜色信息要经过各种不同的设备, 如不同的输入、输出和显示设备等, 在各个环节要由各种不同的彩色复制设备处理颜色数据或呈现出颜色的效果。由于各种设备的彩色特性不同, 并且呈现颜色的原理和方式不同, 使得相同的颜色信息在不同的设备上会出现不同的颜色感觉, 甚至在类型相同而型号不同或生产批次不同的设备上也会呈现出不同的颜色效果。如何使颜色效果在这些设备上一致, 或者使各种设备呈现的颜色效果可以控制, 这就是色彩管理要解决的问题。

最初的色彩管理方案是封闭式的方案。封闭式色彩管理的方法是将系统中所有设备间的颜色转换特性一一找出, 一对一地直接进行转换。如果有m个设备要向n个设备进行颜色转换, 则在这种方式下存在m×n种组合, 要确定m×n个转换关系, 如图1所示。

图1 m×n个颜色转换

开放式色彩管理或ICC色彩管理的思想是将系统中所有设备的颜色特性都用CIE颜色系统来描述, 任何设备间的颜色转换都要通过CIE颜色空间间接进行转换 [1] 。由于CIE颜色系统描述的是人眼对颜色的感觉, 与任何设备呈现的颜色无关, 而且任何设备的颜色都可以用CIE颜色系统描述, 因此, CIE颜色系统就成为描述各种设备颜色特性的共同语言和标准。在这种方式下, m个设备向n个设备的颜色转换只要有m+n个转换就够了, 如图2所示。更重要的是, 使用这种色彩管理方法可以建立对设备颜色特性描述的标准方法, 不再取决于两个设备之间的特定情况和关系, 使色彩管理方法标准化。

图2 ICC色彩管理模式, m+n个颜色转换

ICC色彩管理体系有3个要素:

1) 用来描述设备颜色特性的参考颜色空间, 称为PCS (Profile Connection Space) 。它是与设备无关的颜色空间, 所有设备的颜色特性都使用PCS来定义, 即在PCS中确定各设备颜色值对应的颜色感觉。ICC规定, PCS使用CIEXYZ或CIELAB颜色空间。

2) 特性文件 (Profile) 。特性文件是记录设备颜色特性、保存设备与PCS颜色转换关系的文件, 是进行设备间颜色转换的依据。根据设备的性质不同, 特性文件分为输入、输出和显示特性文件三类。从使用方法上来划分, 特性文件又可以分为独立的特性文件和嵌入式特性文件。独立的特性文件安装在操作系统中, 在使用时由应用软件来调用;而嵌入式特性文件则包含在图像文件中, 用来定义图像数值对应的颜色感觉, 随图像文件一起传递。特性文件是色彩管理的关键之一, 也是在实际应用中必须由使用者根据设备情况建立的。

3) 颜色转换模块 (CMM) 。颜色转换是计算机操作系统和应用软件提供的功能, 作用是将设备的颜色值转换为PCS颜色值, 或由PCS颜色值转换为对应的设备颜色值。当指定了颜色要从哪个源颜色空间转换到哪个目标颜色空间后, 计算机就会根据源特性文件将颜色从源设备转换到PCS, 然后再根据目标特性文件将颜色从PCS转换到目标设备上。因此, 任何一个颜色转换过程至少需要两个Profile。

根据ICC色彩管理系统的基本原理, 色彩管理系统通过CIEXYZ或CIELAB颜色空间对来自设备的颜色值进行定义, 在颜色传递过程中保持CIEXYZ或CIELAB颜色值不变, 然后将这种颜色感觉翻译成其他设备对应的颜色值, 并送到该设备上再现颜色, 同时保持颜色感觉一致。

在实际使用色彩管理系统时, 有3个重要的操作步骤, 简称为3C [2] :

1) 校准设备 (Calibration) 。对设备进行色彩管理首先要对设备呈现的颜色进行测量, 而设备的状态决定了所呈现的颜色, 所以, 在测量设备呈现的颜色前, 先要让设备处于最佳状态。这个调整设备状态的步骤就称为设备的校准。校准设备是实施色彩管理的关键步骤之一, 也是最容易被人们忽视的步骤。一旦忽视了这一步, 色彩管理很可能就会失败。

图3 色彩管理的3个步骤

2) 特征化 (Characterization) 即建立Profile的过程。在设备特征化这一步中, 要给设备发送一系列已知的设备颜色值, 并测量由这些设备值产生的颜色值, 建立设备值与CIE颜色测量值之间的对应关系, 即建立设备颜色与PCS颜色之间的转换关系, 并将这个转换关系记录在特性文件中。因此, 特性文件记录的是设备再现被测颜色样品时的状态。

3) 颜色转换 (Conversion) 。颜色转换是实现色彩管理的手段, 通过颜色转换将设备的颜色值定义为相应的颜色感觉, 并且通过颜色转换将颜色感觉转换为其他设备对应的设备颜色值, 以保证设备使用这个颜色值能够再现出正确的颜色感觉。如前所述, 任何颜色转换过程至少需要两步, 一步是从源设备的颜色空间向PCS的转换;另一步是从PCS颜色空间到目标设备颜色值的转换。

2 实施色彩管理的几个关键问题

实际上, 色彩管理的原理十分简单, 但在实际应用中却不容易, 要想得到好的色彩管理效果、发挥出色彩管理的所有功能就更难了。这也是为什么色彩管理已经诞生这么多年而没有得到很好普及, 甚至至今还有很多人对它并不认可的原因所在。

尽管色彩管理技术是数字化的产物, 必须在数字化的条件下实施, 但在实际生产中还有大量的模拟式设备, 还存在着大量的人为影响, 存在着各种可变因素。正是因为这些原因, 色彩管理并不像很多人想象得那样, 只是简单地将颜色从一个设备向另一个设备进行转换, 而是涉及到整个生产流程的管理, 可以说是一项系统工程。

根据色彩管理的原理和实施步骤, 要想成功实施印刷的色彩管理, 首先, 要做到整个生产工艺的规范化, 达到设备的稳定、工艺的稳定、材料的稳定, 还要达到环境的稳定;其次, 还要正确地使用色彩管理流程。采用色彩管理后, 有可能会改变原来的工艺流程, 改变习惯了的操作方法, 如果仍然按照传统的方法来操作, 就不能充分发挥色彩管理的作用, 甚至出现问题。归纳起来, 在实际生产中实施色彩管理要解决好以下几个关键问题：

1) 要具有一定的色彩学知识, 要掌握色彩管理的基本原理, 还要懂得印刷工艺。由于实际生产中情况的复杂性, 目前的色彩管理系统还不能做到完全自动化, 还必须有人的参与, 因此, 要得到好的效果, 必须要由理解色彩管理、了解生产工艺的人来实施。这不仅因为色彩管理处理的是颜色在各种设备上的传递问题, 而且在实施过程中也要进行大量的颜色测量和设备调整工作, 甚至要解决工艺上的问题。

2) 设备状态的调整与稳定性。根据色彩管理的原理, Profile记录的是设备特征化时的状态。根据色彩管理实施的步骤, 第一步就应该是设备的校准, 只有设备状态正常, 色彩管理才能反映设备的正确状态, 才能最大限度地发挥设备的功能。但是, 通常设备都是随着时间和环境而变化的, 所以, 设备不可能永远保持最佳状态, 这就需要定期对设备进行维护和校准, 使设备不偏离特征化时的状态, 这是保证色彩管理准确的必要条件。

3) 工艺条件的稳定性。印刷过程要经过多个工序, 要使用各种设备, 只要有一个环节出现不稳定的问题, 就会影响整个色彩管理的效果。工艺条件的稳定性不仅是设备要稳定, 环境温度、湿度、操作工艺、使用的材料等都会对最终结果造成很大影响。很多人都认为色彩管理就是对设备进行测量和特征化, 忽略了对工艺条件的控制, 使工艺条件处于波动的状态, 从而使Profile与实际设备状态不一致, 造成色彩管理的失败。事实上, 保证工艺条件的稳定性是在实施色彩管理过程中最重要、也是最困难的一个环节, 因为它不仅仅涉及到某台设备和某一个工序, 而是涉及到整个工艺的控制。

4) 对色彩管理系统的定期维护。无论怎样维护设备, 无论如何控制工艺条件, 设备的状态和实际生产的条件总会发生改变, 这种改变有可能是由于设备状态的漂移造成的, 也有可能是由于改变了工艺条件或使用了不同的材料造成的, 这就要求使用者时刻了解变化的情况, 适时地对色彩管理系统进行维护。定期维护包含两部分工作:对设备的定期校准和对色彩管理系统的定期检查和更新, 以使色彩管理系统始终反映设备当前的状态和工艺条件, 保证色彩管理的准确性。

5) 正确使用色彩管理。正确使用色彩管理包含两层含义, 一是要正确地对设备进行特征化, 保证特性文件准确;二是要在生产中正确地使用色彩管理功能, 正确进行操作。有了好的色彩管理数据, 不能正确地使用, 也会造成色彩管理的失败, 这也是为什么很多人都感到色彩管理技术深奥的原因。

色彩管理技术是一项新兴的技术, 很多人对其还不很了解, 在使用中还存在很多问题, 还需要不断摸索, 也还需要大量的宣传和培训工作。因此, 解决好色彩管理技术在应用中的瓶颈问题, 正确地使用色彩管理技术, 是推广和普及色彩管理技术应用的关键。

3 色彩管理技术面临的问题

色彩管理技术在近几年得到了非常大的发展, 在印刷行业得到了很大程度的普及。尤其是近几年, 随着直接制版技术的推广, 数字打样技术得到快速发展, 已经可以得到与印刷品非常接近的数字打样样张, 这在很大程度上应该归功于色彩管理技术的贡献。

但是, 色彩管理技术仍然存在一些技术上的制约, 还有不完善的地方, 有些问题还有待颜色理论的发展。下面是色彩管理进一步发展的几个方面：

在色彩管理的应用中, 颜色要在各类设备上传递并要保持颜色外貌一致。但是, 色彩管理技术是基于目前的颜色科学理论建立的。目前的颜色科学理论是建立在相同材料、相同观察条件下颜色匹配的基础上, 在理论上不能完全解决色彩管理技术面临的跨媒体颜色呈现问题, 而跨媒体颜色呈现的问题需要由颜色视觉理论来解决, 这是目前尚未很好解决的理论问题, 是一个研究热点, 还需要进行大量的实验和研究。

人的颜色视觉远比色度学理论复杂得多。人的视觉系统是一个非常复杂的系统, 不仅有明度、色调和彩度的感觉, 颜色感觉也不仅仅取决于被观察物体, 还会受到照明条件、观察条件、背景颜色、环境光、色适应等复杂因素的影响, 这些情况是在实际应用中不可避免的。

长期以来, 各国的颜色专家都在致力于研究色貌模型, 力图将观察条件对视觉的影响用定量的方法来表示。1997年和2002年, CIE先后推荐了CIE CAM97s [3] 和CIE CAM02 [4] 色貌模型, 丰富了颜色视觉理论。与目前广泛使用的CIELAB颜色系统相比, 在色貌模型中不仅要考虑颜色样品和照明光源的因素, 还要考虑到照明条件、背景颜色、环境光、色适应等对颜色感觉的影响, 模拟实际观察条件下的颜色感觉, 如图4所示。随着色貌模型的不断完善, 相信很快就会应用在色彩管理技术中, 就可以解决跨媒体颜色呈现的问题。

值得关注的是, 微软公司在下一个操作系统Vista版本中要采用全新的色彩管理方案 (Windows Color System) , 在兼容目前使用的ICM2的基础上增加了CIE CAM02色貌模型作为PCS颜色空间, 其目的是要解决跨媒体颜色传递的问题 [5,6] 。一旦这个系统发布, 相信会对色彩管理的构架产生深远的影响, 有可能成为色彩管理技术的一个发展方向。

在所有需要控制颜色的场合都需要计算色差, 目前广泛使用的是CIE1976LAB色差公式, 而这个颜色空间在视觉上并不是非常均匀的, 所计算的色差与实际的颜色感觉不完全一致。为此, 在很多色彩管理的应用中已经使用了CIE94、CIE2000和CMC等改进的色差公式, 以改善色差计算的效果 [7] 。

CIE建议, 色差的计算采用ΔL*、ΔH*、ΔC*的加权平方和计算, 但由于颜色感觉的复杂性, 色差的计算系数与具体的观察条件有关, 目前还没有任何一个色差公式能够适用于所有的应用场合, 色差的计算方法仍然需要大量的研究和实验。鉴于色貌模型研究的成果, 有专家建议使用色貌模型进行色差的计算。

色域映射是色彩管理的三要素之一。但在处理目标与源色空间不一致的情况时, 不同的色域映射算法就会导致不同的转换结果。尽管ICC推荐了4种色域映射的再现意图, 但并没有规定计算的方法。实际应用表明, 无论采用哪种再现意图方式, 都不可能对所有类型的图像产生满意的效果, 也就是说, 色域映射不仅与使用目的有关, 还与处理对象的内容有关。例如, 对于以暗调为主的夜景图像的颜色转换与以亮调为主的雪景图像的转换就不能使用相同的算法, 而目前的色彩管理还达不到这样的功能。因此, 色域映射的算法仍然是目前研究的一个重点。新的Windows Color System (WCS) 目的之一也是要增强色域映射时不同再现意图的功能, 使再现的颜色更符合观察条件下的颜色感觉。

色域映射的另一个发展趋势是使用根据图像内容的自适应转换方法, 或称为与图像内容相关的色空间。这种转换方法的基本思路是先判断图像内容的阶调分布, 然后根据阶调和颜色的情况来选择不同的映射方法。随着图像处理技术的不断进步, 一定还会产生更好的色域映射方法。

色彩管理技术在印刷行业得到了广泛应用, 取得了很好的效果。但应该看到, 色彩管理的原理与实施中的关键技术还未被业界完全掌握, 还要解决很多实施中的实际问题。尽管色彩管理技术已经成为成熟的技术, 但并非是完善的技术, 该项技术的完善还有待于颜色视觉理论的不断发展和最新技术的应用。

【来源：《北京印刷学院学报》。本文仅供美印团标网印友学习交流使用，请勿作他用。欢迎同行投稿】

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5、（－ ）0＋（－ ）2＋（－ ）－2 6、（2x＋3y－2）（2x－3y＋2）
三、 因式分解。（每题5分，共10分）
四、 解答题。（每题10分，共20分）
2、（1）计算下列各组算式，并观察它们的共同特点：
（2）从以上的计算过程中，你发现了什么？请用字母表示这一规律，并说明它的正确性。

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