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江瑞璋,知名電子出版專家、網路作家。
   
  掃瞄器的描述檔 RGB至CIE XYZ色空間
  江瑞璋 May 10, 2002
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摘要         

          為什麼這二台掃瞄器掃出來的顏色會有差別呢?如果那一天您用了 RGB 的色空間,如美術館或故宮的典藏檔案等都需要 RGB 色空間。那麼如何讓不同掃瞄器的顏色儘量與原稿接近是可以藉由掃瞄器描述檔來完成。

前言
        在色彩管理的過程當中通常會使用到三個描述檔 ICC Profiles,符合國際色彩協會 (International Color Consortium) 的描述檔 (Profile)。分別為螢幕、掃瞄器、和印表機等三個重要的檔案。而掃瞄器的描述檔算是最容易製作的,其主要目的是將 RGB 色空間;與設備有關的色空間,轉換成與設備無關的 CIE_XYZ 色空間。

與設備有關的色空間
       
假設你手頭上有一張原稿,經由不同的掃瞄器掃瞄之後,原本您期望能得到每一影像檔案經由不同的輸入設備都能有相同的色彩,可是很不幸的您所得到的 RGB 訊號都不一樣了,如何能得到與原稿一樣的顏色呢?在知道如何做之前我們已了解這些 RGB 訊號與掃瞄器有關,不同的掃瞄器會得到不同的 RGB 訊號。我們稱 RGB 為與設備有關的色空間。

同樣的一張燈塔的原稿,我們期望在不同的輸入設備都能得到相同的顏色。但事實上所得到的 RGB 訊號都不相同,我們稱 RGB 為與設備有關的色空間。(圖片提供 AGFA)

        可是我們的原稿就這麼一張,你看到照片的顏色也是唯一的一張,因此我們希望不同設備所得到的訊號能表現出與原稿一樣的顏色。而我們所用的技巧就是描述掃瞄器的特性,使其能再度還原並接近原稿的顏色。


與設備無關的色空間

        剛剛所提到的 RGB 是與設備有關的訊號,那什麼是與設備無關的訊號呢!就與如何將人眼所看到的顏色加以量化的過程有關,而國際照明委員會 CIE 在此方面做了許多努力,在光源、物體和接受器(SAD系統)的交互作用下就可以得到三刺激值,XYZ。CIE XYZ為與設備無關的色空間,因為光源可以採用CIE所制定的標準光源 D50 的分光能量分佈曲線,而眼睛的感應情形也在 1931年就做好了三種感色細胞的配色函數,剩下的就只有物體的分光反射率曲線或是分光透射率曲線。難怪有人說顏色的身份證是物體的分光反射率曲線或是分光透射率曲線。詳細的內容請參閱 " NO LIGHT NO COLOR 光在那裡" 一文。

        以照片稿來說,就拿標準的反射稿導具好了,IT8.7/2,照片上的每一色格表示一個顏色,只要測量得到每個色塊的分光反射率曲線就可以經由簡單的計算得三刺激值XYZ。

       ANSI IT8.7/1彩色校正稿(透射稿),IT8.7/2彩色校正稿(反射稿):可供彩色掃描器、數位相機使用

       
每一格色塊所量的資料如下的例子(部份資料,一般而言都會由廠商提供):

實作一下
        有了掃瞄器所得到的 RGB 訊號與廠商提供給您的 IT8.7之三刺激值資料,您就可以經由簡單的迴歸曲線或套裝軟體等,儘量將 RGB 的數值轉換成 XYZ(或LAB)數值。如此的步驟其目的就是讓每一台掃瞄器的訊號儘量能回到原稿的顏色XYZ值。最後再依據國際色彩協會的標準格式寫成檔案就行了,而這就是所謂的掃瞄器描述檔。描述檔內紀錄了特定掃瞄器的情形,以及轉換成 CIE 色空間的轉換係數等。

                有了每一色塊的 RGB 和 LAB 值,就可以得到轉換係數,並紀錄於掃瞄器的色彩描述檔以方便得到與設備無關的顏色。
       
依國際色彩協會的標準格式寫成的檔案就稱為 ICC PROFILE。安裝至SYSTEM的COLOR裡就可以讓 PHOTOSHOP 看得到。



進入PHOTOSHOP
        以一張掃瞄器所得到的數位影像, RGB 色空間的影像,經由影像處理軟體將掃瞄器的色彩描述檔起作用,就可以看到影像的變化情形。
       打開PHOTOSHOP內的 "Image>Assign Profile" 

         打開 Assign Profile 功能

從 Profile 裡可以選到我們所製作的掃瞄器 Profile,將預視 Preview 勾選起來就可看到顏色的變化。

                                     改變前                                   改變後                  
           Assign Profile 作用後,可明顯的看到藍色和綠色地方的顏色明顯改變了


螢幕的影像顏色改變了,但是RGB呢?
        此時我們也注意到了在掃瞄器描述檔改變前後的訊息變化,如下

        您可以發現改變前後的 RGB 數值並沒有改變,反倒是 CIE色空間的數值改變了。您可想像成同一掃瞄器的 RGB 訊號,經由不同的函數所得到的結果,其中一條函數是 Photoshop 內定的,另一條函數則是我們剛做成的掃瞄器描述檔。其目的都是以能儘量接近原稿的顏色 XYZ ( or LAB) 為主,也就是將與設備有關的 RGB 色空間,經由 ICC 描述檔,轉換成與設備無關的 CIE 色空間。

給論

        顏色以能溝通為主要目的,就像語言一樣。而溝通的標準最廣為大家所採用的首推 CIE 系統和 ICC 的標準等。雖然同樣是一個紅色的色塊,您可以說是大紅色,也可以是 M100+Y100,或是 R=255。但如何將這唯一的紅色色塊以量化且精準的方式表現出來才是我們想要的,不論是您眼睛所看到的或者是掃瞄器所看到的顏色,都可藉由 CIE 色空間達到溝通的目的。

參考資料
1. AGFA COLOR TUNE
2. ANSI

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