由工研院光電所和世新大學合辦的研討會共邀請了五位講者。從色彩的基礎影像工程、色域壓縮、數位相機結構和檢測、量測儀器、到噴墨印表機等等一系列的課程。
前言
2003年7月30日,工業技術研究院光電工業研究所與世新大學平面傳播科技學系共同舉辦了一天的研究會。會中邀請了
☆世新大學孫沛立博士主講色彩影像工程概論
☆世新大學陳鴻興博士主講色彩再現及色域對映
☆光電所胡國瑞先生主講數位相機之色彩修正與品質測試
☆深藍科技總經理張錫本主講彩色量測技術及測試儀器
☆EPSON行銷經理吳成功主講彩色噴墨印表機技術及發展
影像工程概論
世新大學孫沛立博士主講色彩影像工程概論
◆影像我們對色彩知覺的因素有:
一、亮度適應,如在教堂內拍攝實景採自動曝光時,出來的影像是較灰暗的絕度亮度,而人眼在適應現場環境後的視覺亮度會顯得較亮些。
二、色度適應,人眼對於同一影像在光源偏藍或偏黃之情形下,如果看久了會有趨向同一記憶影像的適應能力。而相機則是定白點方式的自動白平衡。
三、同時對比(相鄰色彩的影響),如同一顏色置中放在不同背景色下會讓人感覺是不同的二種顏色。
◆由於人眼的視覺只能分辨色彩的三種變化:明度、彩度和色相,(Lightness, Chroma, Hue ),所以在色彩量化的表現上儘量以 LCH 的方式表示較易為人了解色彩的屬性。
◆混色原理:
色光加色法,如 R+G+B=WHITE,混合光越多,亮度越高,而彩度越低。
色料減色法,如 C+M+Y=BLACK,色料混合越多,亮度越低,彩度也越低。
並置混合法,當印刷的線數、或螢幕解析力不能被人眼分辦時,在視網膜上會混合成一個顏色,如半色調印刷、彩色螢幕等。
交替混合法,當色彩快速交替的速率超過人眼能夠區別時,將會在腦海中混合成一種顏色。如快速轉動 RGB 三色輪盤將會在您的視覺上形成的顏色是灰色。
◆各種色彩測量單位的問題有二種:
一、與設備有關的色彩數值,如 RGB, CMYK
二、視覺是否等距的問題,如同樣的色差數值是否有相同的色差感覺。
◆適合色彩或成像工業使用的色彩測量單位應具備的條件
◇與設備無關 (Device Independent),與人眼有關
◇單位距離相當於視覺色差距離
◇能模擬各種人類視覺的現象
---亮度適度,色度適應、同時對比、背景與環境光源的影響、記憶色彩、空間解析度相關的色彩知覺
◇符合國際標準,如 ISO, CIE
色彩再現及色域對映
世新大學陳鴻興博士主講色彩再現及色域對映
◆數位色彩修正方法:
最早應用於滾筒式掃瞄器
進而應用於數位印表機
色彩修正的方法有:
◇色濃度模式:遮色方程式 (color masking equations)
◇色網點模式:諾克伯方程式 (Neugebauer equations)
◇對照表
◆盧瑟條件(Luther Condition)
由於取像設備之色彩感度特性並不一定與人眼(CIE配色函數)的感受情形相同,所以必須找出二者之間的關係式。
◆色彩管理的思考方式(其目的是為了在開放的架構中實現設備獨立的色彩再現)
◇ICC PROFILE, 在每種機器中規定信號---信號---色彩值的關係及它們之間的色彩變換方法。
◇sRGB, 僅對傳送資料信號在機器中的變換方法作規定。
◆色域對映
◇ICC 描述檔內對色域對映的處理稱為表現意圖 (Rendering Intents),如,絕對色度的、相對色度的、知覺性的、彩度性的。
◆色域對映的設計
◇對映方向、壓縮方法。(詳細作法請參考陳鴻興博士論文)
數位相機之色彩修正與品質測試
光電所胡國瑞先生主講數位相機之色彩修正與品質測試
◆數位相機的基本架構
◇三個色彩感測器和彩色濾鏡,而在排列上有多種方式,如RGB Staggered CFA,Sony Mavica CFA,補色 CFA,Bayer/Kodak,New Sony, Hitachi 等等。而在取樣上則依排列方式的不同做不同方式的平均和加權。
◆數位相機色彩品質的評估法
◇色彩再現性 (CR: Color Reproduction),可經由色塊導具等求得平均色差值來評估。
◇階調曲線 (Tone Curve),可藉由 ISO 14524 反差測試導具中的十二個灰階調求得,其濃度範圍自 0.1 至 2.3。
◇演色性指數 (Color Rendering Index)
◇自動白平衡 (Auto White Balance)
◇解析度 (MTF),採用 ISO 12233/WG18 的解析力測試導具。
◇雜訊比 (SNR)
◇均勻度 (Uniformity)
◇動態範圍 (Dynamic Range)
◇炫光 (Veiling Flare)
彩色量測技術及測試儀器
深藍科技總經理張錫本主講彩色量測技術及測試儀器
◆主要的測試儀器有
◇濃度計,大部份為 0/45, 45/0 的測色機構,主要測量色塊的入射光和反射光之比例,再經由算式求得濃度值和其它衍生數據。
◇色度計,內有 RGB 三色濾鏡求得三刺激值。
◇分光光度計,含積分球式分光光度計、多角度分光光度計(可用於求得鏡面反射的物品),以求得每小段光波長的反射率值,稱分光光譜反射曲線。
◇特殊量測儀器,如 CCDOT 等採用影像處理方式求得網點面積的設備,不但可以量版的網點面積,也可用於柔性凸版的量測。
◆相關色彩演算的資料可參考
◇http://www.brucelindbloom.com
彩色噴墨印表機技術及發展
EPSON行銷經理吳成功主講彩色噴墨印表機技術及發展
◆壓電式噴墨頭
◇比熱壓式噴墨頭有更好的品質和長的汰換率
◇據 EPSON 的測試,其壓電式噴墨頭可以印至800萬張,但在一般的環境下卻常會因紙粉、灰塵等因素而大大減少了噴墨頭的使用時間。
◆墨水
◇UltraChrome七色墨水,比傳統的六色多了淡黑色,成為 C, M, Y, K, LC, LM, LK (L: Light)。
◇以顏料粒子為基礎的墨水,顏料粒子約 100奈米,週圍的樹脂約 30 奈米。
◇比染料式墨水有更好的表現:由於 UltraChrome 是以顏料粒子為基礎的墨水,噴墨點較少產生毛邊的效果、抗光性強、色域更大、灰階表現能力更容易。
◆未來發展方向
◇朝向多功能印表機發展,結合掃瞄、傳真、印表等功能。
◇數位彩色自動沖印系統。
參考資料
1. 孫沛立,gcsun@cc.shu.edu.tw
2. 陳鴻興,bridge@cc.shu.edu.tw web page
3. 胡國瑞,kuojui@itri.org.tw
4. 張錫本,eastwood@deepblue.com.tw
5. 吳成功,victor.wu@exc.epson.com.tw