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江瑞璋,知名電子出版專家、網路作家。
   
  彩色筆記 彩色影像與色彩品質研討會
  江瑞璋 Jan 10, 2002
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摘要         

          由中華色彩學會主辦的一場研討會之記錄,彩色彩像與色彩品質技術。探討的內容有色彩修正、色域及對色處理、顯示器之色彩品質測試和未來的趨勢。

前言
        2001年12月27日,由中華色彩學會在新竹工研院舉辦了四場的研討會。由矽峰光電黃金龍副總經理主講 "色彩科學與色彩修正",世新大學陳鴻興博士主講 "色域及對色處理",工研院光電所彩色技術課陳君彥課長主講 "顯示器之色彩及品質測試" 和 "彩色處理技術趨勢",最後是參觀光電所的彩色技術課實驗室。

色彩科學與色彩修正
       
第一場是由
矽峰光電黃金龍副總經理主講,他深入淺出的介紹了色彩科學相關的基本原理,從人眼的結構、掃瞄器或數位相機等輸入設備、螢幕和印表機的輸出設備,該如何做色彩修正,採用何種方式實行色彩修正的方法做了一系列的探討。並發表了他個人對於目前在操作色彩時的一些問題和以他的角度來看未來的發展方向:
待解決的
問題

    與色度學有關的議題
          1. 螢光色的量測
          2. 觀測者並不一定遵循色彩配色函數,如 1931 年的 COLOR MATCHING FUNCTION,不同的觀測者有不同的差異性存在
         3. 與視覺上看顏色時有同樣感覺的色差評估模式,如最近提出的CIE 2000色差公式等等
    與量測有關的議題
          1. 特別的測色樣本,如半透明、螢光和金屬物體的量測
未來的方向
     1. 色外貌模式標準的建立
     2. 如何描述人眼看色的適應情形,如長期在螢幕前看一顏色,如何描述此顏色是改變的,但人眼的看色機構仍視為此顏色不變的現象
    3. 更完整的描述色物體散射和吸收的特性
        

色域及對色處理
       
第二場由世新大學平面傳播科技學系  陳鴻興博士主講 "跨媒體色域對映技術的發展與應用"。其內容包含了 ICC PROFILE 內四種模式的色域對映處理(Rendering Intents)
        1. 絕對色度的 (Absolute Colorimetric)
        2. 相對色度的 (Relative Colorimetric)
        3. 知覺性的 (Perceptual)
        4. 彩度性的 (Saturation)
        對映的媒體分為 Device-to-Device, Image-to-Device,並且探討了設備從屬或影像從屬的色域壓縮方式。至於色域輪廓的描述過程,主講人從二次平面擴張到 3D的色域空間描述,同時也比較了印表機、影像、螢幕等不同設備的立體色域圖形。而在色域對映方向上則採用了
        1. 單一集中點
        2. CARISMA (Johnson A. J., 1998)
        3. 多重複數集中點
        色立體的形成有兩種,網目格色立體和 Overhauser Spline Surface。
    這次的實驗有兩大結論
        1. 影像對設備的色域壓縮演算法的開發
            (1) 利用了二次元明度-彩度平面
            (2) 以色相分割方式實行色領域分割
            (3) 導入非線性壓縮係數(如最小平方法)
         2. 影像依存性三次元色域對映演算法的開發
            (1) 影像-設備 色域壓縮法採三次元空間的擴張方式
            (2) 明度-色相 分割法:自動抽出影像色域的表面點
            (3) 網目格/平滑曲面:形成影像色立體

            (4) 多重複數集中點的壓縮方向 

影示器之色彩及品質測試
       下午的場次全由工研院光電所主導,除了兩場精彩的講題外,還安排了參觀歷年來的研發成果,其目的是希望業界能多暸解光電所在色彩上所做的努力是否可以和產業界共同研發和分享新的技術。
         影示器之色彩及品質測試內容重點有
          1. 顯示器的色彩特性
          2. 顯示器的色彩量測和色彩修正
        這部份是工研院光電所彩色技術課最引以為豪的產品之一,彩色技術課提供了螢幕生產業者快速量測和品檢的儀器,而其量測的方法可以是CCD和色彩輝度計所構成的測色機構,如此一來不但可以快速得知螢幕的顏色(三刺激值),也可以經由彩色CCD對照函式轉換成三刺激值,並且快速量得螢幕上所有點的色彩資料。而這方面類似的操作原理就如同目前在輪轉機上 CLOSE LOOP 的色彩量測方式。
        另外,為了方便使用者更靈活的運用分光光譜儀或輝度計等,光電所彩色技術課就將這些儀器與目前的PDA工具結合,讓作業系統能在更輕薄短小的電腦設備上執行。

彩色處理技術趨勢
        光電所認為色彩的演進趨勢為:
         如果依照色彩品質管理的需求是從最早期的High Color, True Color, Real Color 至 Interactive Color。而各階層相對應的領域為:
         High Color: 紡織、印刷、電視等工業
         True Color: 資訊周邊設備和多媒體
         Real Color:  Smart 資訊周邊、多媒體、3D影像、娛樂
         Interactive Color: 網路、多媒體、娛樂、設計、傳統工業的結合
         有了以上的色彩發展指南後,工研院光電所彩色技術課也就率先研發出一些關鍵技術以符合以上各行業之所需,如:
         白平衡轉換:在跨媒體色彩轉換的第一個課題就是白點轉換,就是所謂的白平衡。最簡單的解釋在平面設計領域如果要採用螢幕來預測平面紙張的色彩結果,第一個要件就是先模擬紙張的白點,讓螢幕的白能儘量與紙張的白接近。而工研院在這方面做了許多很好的研發成果。
         版調處理的調整 (S Curve) :版調對從事複製工藝的人來說是耳熟能詳的事情,因為在複製的條件上往往無法再重建當時的條件,如色彩強度 (濃度) 和材質 (油畫、水彩、素描)等等的條件均不一定一致 ,最常發生的情況是像幻燈片原稿的色彩強度就比噴墨印表機來的強。因此在複製時就必須要做些必要的版調調整。而工研院光電所彩色技術課也想著調整版調不能老是用人力來調整,如果能以電腦來學習人的經驗後、符合人類的視覺習慣所做出的自動調整至最佳化之影像才有發展性。因此發展出了可自動調整的版調曲線 (S Curve) 。

         左圖為原圖,經由版調調整功能(S Curve)後所呈現的影像在
        右圖,可以看出右圖的感覺更好一點(工研院光電所提供)


         喜好色調處理:喜好色調之色彩轉換方法。由於目前影像顏色的調整大都屬於全面性的調整,如果要單獨調整或改變某一部份的顏色就會影響其它的色彩。因此彩色技術課發展了喜好色調整的方式,針對您想要改變的特定顏色區域做調整,但是卻不會讓整體影像產生斷層的現象,整體影像品質的感覺是很平滑的。
         喜好色色調變化,由以上兩項技術所發展出來的成果可再結合成喜好色色調變化。舉個例子:您到科隆大教堂時,由於古蹟的保存原因,裡頭的燈光是昏昏暗暗的,此時您拍得到的照片也是如此。但是,這樣一張偏暗的原稿可能不是您想要的結果,在複製時最好將其調亮一點,因為您已經在腦子裡記憶了眼睛桿狀細胞作用後的結果,腦海裡的感覺並不是像剛進去教堂時那麼的暗了。相同的原理也可以應用記憶色彩或喜好色的色調,可以讓影像的品質更有人性,或者讓您在調整影像時更能得心應手。 

         左圖為原圖,經由喜好色調調整功能後所呈現的影像在右圖,
        可以看出右圖的感覺和色調才是您適應教堂環境後的感覺
         (工研院光電所提供)

參考資料
1. 黃金龍上課講義: KLHuang@NuCam.com.tw
2. 陳鴻興上課講義: bridge@gc.shu.edu.tw
3. 陳君彥上課講義: Chunyen@itri.org.tw

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