还原世界的真实色彩——走近色彩管理
外设天地
照片打印逐渐在家庭用户中流行起来。最近百通收到了很多读者发来的邮件，有咨询照片打印色彩方面的问题的，也有咨询如何选择墨水和纸张进行搭配的，有咨询如何让电子版的照片尺寸与照片纸的尺寸一致的，还有咨询如何做到傻瓜式打印的……于是[百通就组织了这组有关照片后期打印输出的系列文章。
上海沃贤辉：目前喷墨打印机已经相当普及，自己打印数码照片非常容易，再也不用去彩扩店看他们的“脸色”了。可是能打印出自己满意的照片却不容易，在电脑上调整好的照片颜色与打印出来的照片颜色有很大差异，这样就必须调整很多次才能打印出自己满意的照片，使打印成本大大提高。请问如何处理才能做到所见即所得，让在显示器上看到的照片颜色和打印出来的照片颜色基本一致？
相信遇到过这种问题的朋友很多。同一张照片，在DC上看与在电脑上看会呈现出不同的色彩，在不同的显示器上看色彩也会有差异，而打印成照片后，这种色彩偏差就更加明显了。造成这些差异的原因，除去亮度、色温这些可修正因素之外，主要还是由于这些影像设备不同的“个性”造成的。如同我们每个人的眼睛对色彩的感知并不完全相同一样，不同的影像设备对色彩的“看法”和“偏好”也有差异，这种差异即使在同一厂商同一品牌的产品中都会存在，甚至同一型号的产品也会有个体差异，这就使得真实世界的色彩在不同的影像设备中呈现出的效果也千差万别。
色彩管理和色彩空间
为了消除不同设备的这种色彩差异，人们引入了色彩管理（Color Manager）的概念。色彩管理的目的是为了使记录真实世界的影像文件，在不同设备上所还原的色彩尽可能和真实世界保持一致，使人们在观看视觉作品时，可以获得和观看真实世界几乎一致的色彩感受。众所周知，色彩本身在物理上是确定的，每种色彩都对应着一定波长的光波，而色彩管理就是通过对影像输入、输出整个流程的设备进行色彩调校，消除不同设备对于色彩的主观“看法”和“偏好”，尽可能准确地还原特定波长光波所代表的颜色。
既然要对色彩进行管理，就要有统一的规范，这里首先要提到的概念就是色彩空间（Color Spaces）。色彩空间也叫色域，是指彩色影像所能够表现的色彩范围。我们知道，各种可见色光都可以分解为红、绿、蓝三原色，因此所有的色彩都可以用三原色中每种原色的亮度值来定义。虽然存在着不同的色彩描述方法，但它们基本上都需要三个输入变量，在数学上要用三维函数来表示。比如三原色系统中，颜色C=R（r）+G（g）+B（b)，需要三维坐标的三个轴来表示。一组色彩的集合在三维坐标中形成的立体模型，就是所谓的色彩空间。当我们限定了三个变量的输入范围，也就限定了模型的空间形态和大小，即定义了色彩空间的色彩范围，这个色彩范围也就是所谓的色域。
为什么要限定色彩范围呢？这是因为人实际上所能感知的色彩比理论上的色彩要少得多，因此，一个包含了所有理论色彩的色彩空间既没有太大的意义，也是不经济的。根据不同原理和目的，人们发明了不同的色彩空间描述办法和与之相关的色彩空间，这些色彩空间可以用数学方法互相转换。其中应用最广泛的一个就是由国际照明委员会（CIE）在1920年制定的LAB色彩空间。LAB色彩空间定义了人眼所能看见的完整色域，其中L轴代表亮度，A轴代表从红到绿的变化，B轴代表从黄到蓝的变化（图1）。LAB色彩空间是一个标准，不同的色彩空间相互转换往往要以它作为中介。
色彩空间定义了描述色彩的方法，限定了色彩的范围，它就相当于色彩的语言。这样一来，使用同一色彩空间的不同设备就可以在统一的指令下工作，做到步调一致、色彩无偏差。
RGB色彩空间与CMYK色彩空间
LAB色彩空间描述的是物理世界中特定波长光波的色彩特性，与我们所使用的各种设备无关，因此，它又被称为绝对空间。LAB色彩空间定义的是人眼可见的色域，但它并不适合影像设备，因为影像设备所能表现的色彩要大大少于人眼所能感知的色彩，因此，影像设备所采用的色彩空间是RGB和CMYK色彩空间。
1.RGB色彩空间
RGB色彩空间广泛应用于扫描仪、显示器、数码相机、投影机等影像设备中，这些设备都有一个共性，就是通过发射光线或吸收光线来实现色彩再现，而不是通过反射光线来实现色彩再现。RGB色彩空间依据的是三原色原理——利用红、绿、蓝三色间的相加迭合能够模拟出自然界中的各种色彩（图2），以这种方法产生的色彩也叫作加法混色，所以习惯上我们也将RGB色彩空间称为加色空间。RGB色彩空间可以达到1670万种色彩，但它仍然远低于可见光谱的色彩范围。
RGB色彩空间并不只有单一的标准，sRGB和Adobe RGB是两种最流行的RGB色彩系统。sRGB色彩空间是Standard RGB的简称，它是微软和惠普两家公司于1996年推出的，目的是让电脑外设在实现色彩再现时拥有统一的标准，从而保证外设间色彩的兼容性与统一。但sRGB色域相对狭窄，无法满足更高端的专业色彩需求，Adobe公司便于1998年推出了Adobe RGB色彩空间。相比sRGB，Adobe RGB色域更广，它还包含了sRGB所没有完全覆盖的CMYK色彩空间，这使得Adobe RGB色彩空间在印刷等领域具有更明显的优势。
2.CMYK色彩空间
CMYK色彩空间广泛应用于打印、印刷领域，是印刷品唯一的色彩模式，也被称为杂志广告标准色彩空间。CMYK色彩空间依据的是三原色减色法混色原理，即从白色中减掉相应原色而形成青（Cyan）、洋红（Magenta）、黄（Yellow）色，这三种色彩再进行叠加形成其它颜色（图3）。不过，青色、洋红色、黄色这三种补色所形成的黑色在印刷中往往因为油墨杂质等原因而呈现为棕灰色，为了表达全黑色，于是又引进了全黑的油墨（用K表示）。
打印、印刷行业之所以要采用CMYK色彩空间，是因为印刷品的色彩是通过反射光线来实现的，需要外界的辅助光源才能被感知，当光线投射在印刷品的油墨上时，有一部分色彩被油墨吸收，而没有被吸收的则反射到人的眼睛中，从而“产生”色彩。
RGB 和CMYK色彩空间的各项数值仅仅是用来告诉特定设备输出某种原色的量的多少，而不是描述确切的物理上和视觉上的某种色彩，因此它们与设备相关，不是严格意义上的色彩空间，所以人们也把RGB和CMYK叫做“设备的”色彩空间。
sRGB色彩空间、Adobe RGB色彩空间、LAB色彩空间和CMYK色彩空间的大小关系见图4。
认识ICC 特性文件
在不同影像设备之间出现色彩偏差，最主要是因为它们所使用的色彩空间不一致造成的，但统一了色彩空间并不等于就万事大吉了。因为不管这些色彩空间定义得如何完美，色域如何宽广，但影像设备未必就是能解“风情”的可人儿，毕竟设备的类型和生产厂商众多，设备的品质和能力不一，所能表现的色域也不相同。
要让影像设备尽可能地再现真实的色彩，它们还需要拥有自己的ICC特性文件——ICC Profile，这个文件也叫作特性描述档案，它将设备可再现的色彩数值（RGB或CMYK数值）和与设备无关的标准色彩值（CIE LAB等）联系起来，使设备得以再现出尽可能真实的色彩。ICC是国际色彩协会（The International Color Consortium）的简称，该组织建立了色彩描述文件的标准格式，称为ICC 标准格式，它能跨平台、跨系统地应用在不同的公司成员的设备及软件系统中，从而实现不同设备色彩的统一。
ICC色彩管理对数字影像从输入到输出各环节中影响色彩变化的各种因素进行精确检测和定义，从而取得相关呈现的色域曲线数据，并对数据进行对比、分析，最后用来纠正输入、输出各个环节中产生的偏色问题。当包括色彩信息的影像文件在不同设备中传递时，色彩管理系统把输入设备的ICC Profile描述的色彩空间转换为输出设备ICC Profile所描述的色彩空间，使得文件中RGB数值在输入、输出设备上以尽可能一致的色彩形式再现出来。
ICC虽然看起来很玄，却无时无刻不在和我们这些电脑用户打着交道。在Windows系统中的“显示属性”中查看“高级设置”时，有一项叫作“颜色管理”，如果选择不同的ICC文件时便会感觉到显示器的色彩会发生微妙的改变，这就是ICC Profile在起作用了。同样彩色打印机设置也会有“打印机配置文件”一项，也就是打印机所使用的ICC文件。我们前面所说的那些色彩空间，它在电脑中要起作用，也是通过ICC来实现的，它们也都是采用ICC格式进行编制的。
如果看到这里，你还是一头雾水了，没关系，我们可以如此理解：色彩空间也好，ICC Profile也好，说到底都是为了将“自由散漫”的影像设备的色彩管理起来，将它们的独特个性加以统一，让各种设备的色彩达到尽可能一致，真正实现所见即所得的效果。