4.1 設備的顏色特性化

4.1.1 特性化的含義

我們知道，設備是用自己的語言表現顏色的。這里的設備語言是指諸如掃描儀、數字相機響應物體色所形成的記錄值RGB、控制顯示器呈現出某一色光的控制數字RGB，以及控制輸出設備色料輸出量的數值CMYK/RGB等。表現的顏色即響應的物體色、出射的色光和硬拷貝基質材料上的色樣顏色等，實質上是指這些顏色的視覺三屬性。

于是，一個顏色設備在其性能固定的狀態下，一組設備顏色值一定對應著一個確定的視覺顏色，即一組確定的顏色三屬性數值。這樣，所有的設備顏色值，就決定了其所有能夠形成的視覺顏色值。

所謂設備的特性化（Characterization），指建立設備在某一狀態下所有設備顏色值與其對應的視覺顏色值之間關系的過程。這種顏色關系稱為設備的特性化關系。

例如，從第3章中我們已經知道，sRGB顏色空間可代表符合表3-2條件下CRT顯示器在一種狀態下的呈色特性。于是，在這樣的狀態下，當給予顯示器一組RGB控制數值時，顯示器上呈現的色光三刺激值便遵從式（3-1）～（3-4）的規律。這種關系的建立即是此時顯示器的特性化，式（3-1）～（3-4）即為此時該顯示器的特性化關系。

設備的顏色特性化實質上是從視覺的角度賦予了設備顏色的含義，使得具有各自特征的設備顏色語言可以從人眼的視覺感知角度去理解。這樣，所有設備表現的顏色便可用人眼的視覺感知屬性這種統一的標準去衡量、比較和交流。

設備特性化所建立的特性化關系在色彩管理工作流程中，可實現設備顏色值與CIE色度值（表征視覺顏色）之間的相互轉換，也提供了設備所能表現的顏色范圍，即色域的信息。利用色域信息，可建立設備色域的有效描述，為顏色在設備間傳遞的映射打下基礎，而顏色轉換和色域映射，是色彩管理流程中必不可少的關鍵內容。

4.1.2 設備的校準

一個設備的性能是由其可調節、控制的參數決定的，顏色性能也是如此。

比如，顯示器的亮度和對比度可以通過調節旋鈕控制，這對階調和顏色的顯示影響很大。又比如，打印機在怎樣的控制值下輸出多大的色料量，以及可輸出的最大色料量，對復制的圖像階調以及顏色范圍構成了主要影響因素。

無疑，我們希望設備具有優良的顏色表現，該表現體現于以下兩方面：

1．性能穩定

設備的性能穩定是通過色彩管理技術實現顏色跨媒體傳遞的基礎，因為設備的顏色特性化關系只對應設備一定的狀態，工作流程中做不到實時更新設備的顏色特性關系。

2．具有理想的階調和顏色表現

階調是顏色的層次或反差，是圖像表現的基礎。

顯示器通過三個色光的混合呈現顏色。其中，每個顏色通道的數值控制值與對應通道的發光強度關系稱為階調曲線。假若紅光通道的階調曲線如圖4-1中的實線所示，則會有這樣的結果：當紅光輸出的數字控制值在R1和R2間變化時，輸出的紅光強度已幾乎沒有差異。也就是說，影像中代表不同紅光含量的顏色值會在顯示器上用相同的紅光呈現出來。倘若這些顏色沒有綠光和藍光的參與，那么，原來不同的紅色在顯示器上就分不出來了。這種現象稱為層次的損失。

顯然，層次缺損的顏色表現不是我們所期望的，也就不是合適的階調表現了。

實際上，顯示器三個色光通道的階調曲線都希望有圖4-1中虛線所示的效果。在數字控制值較小的區域，輸出光亮度差異較小，對應暗色調較小的層次差異；而對于中等數值以上的數字控制值，對應顯示的亮度層次拉得較開，形成較明顯的顏色差異。這些特征是經過視覺實驗而確認的較適合圖像表現的層次關系。

此外，從顏色控制的角度看，圖4-1中實線所示的階調曲線也不利于建立設備的顏色特性關系。因為在R1和R2之間幾乎為多對一的函數關系，其相反的過程（對應從視覺顏色CIE色度值到設備顏色值的變換）則不能給出確切解，即一個呈現的顏色得不到對應的設備顏色值。所以，不能對設備進行有效的特性化，也就缺少了對設備進行色彩管理的基礎。

在顏色表現的另一方面，圖4-1中實線的情況，還會因為輸出的最大亮度較低，降低（紅）顏色可達到的最大明度和飽和度，同時也會因此降低紅光與綠光或藍光混合形成的黃色和品紅色的最大明度和飽和度，進一步講，減少了可形成的顏色，減小了該顯示器的色域。如果另外兩個色光通道的階調曲線并非如此，則這樣的三色混合也很難達到灰平衡。

如此看來，只有在一定的條件下設備才具有優良的顏色表現。而設備的顏色表現優良、可控，又是對多媒體顏色傳遞中設備工作狀態的基本要求。但設備的優良狀態并不是唯一的。例如，對于圖像表現而言，圖4-1中虛線所示的階調關系可能是最佳的，但對某些特殊目的的研究而言，可能輸入、輸出間的線性關系最適合。因此，設備顏色表現優良性也與具體要求相關。

在應用中，我們將設備調整到一個顏色表現優良的、可控的合適工作狀態的過程，稱為設備的校準。這是實施色彩管理流程的必要步驟。

通常，諸如掃描儀、打印機這樣的設備，開發商對其設備的顏色性能具有深入的研究和了解，會將合適的參數固定為默認值作為出廠時的設置，也在驅動程序中通過軟件命令，可在任何應用過程中恢復到這個默認參數。但顯示設備則不然，亮度、對比度等多個旋鈕可以調節，給予了用戶充足的應用空間。一般應用時，可由視覺感知調節旋鈕至合適的位置即可。對于多媒體顏色傳遞中的設備，則需要用戶有一定的能力或技術手段進行合理選擇。

為了對設備進行校準，首先需要對設備有一個合理的評價。通常，測量的手段是不可少的。

測量能夠反映設備的狀態是否合理，并及時發現問題所在。例如，對于顯示器來說，通過測量最亮的白光和最暗的黑點亮度，能夠認知是否在保證暗色調的基礎上具有了足夠的亮度。對于輸出設備，通過測量不同單色色料量輸出的色度數值，能夠認知是否在保證最佳色域的基礎上，可達到準確的灰平衡和理想的階調層次。正是諸如此類不同目的的測量，使我們能夠認知和評判設備的工作狀態是否理想、是否能夠滿足需求。

在認知的基礎上，可改變設備參數，得到滿意的測量結果，即設備理想的工作狀態。