颜色转换: 利用Profile文件实现精确计算和设备特性映射

设备表现颜色的特性由其特性文件Profile进行了标准模式的描述和记录，但记录不是目的，建立和记录设备颜色特性的目的在于在多媒体颜色传递过程中的应用。

以显示器显示颜色到打印输出的颜色传递过程为例。这里关联到两个设备，每个设备都有自己特有的颜色表现特性，可由其特性文件Profile表征。若要使显示的颜色准确地打印出来，在色彩管理方式中，需要首先将显示器的设备颜色控制值RGB转换为对应显示的视觉颜色CIE色度值，再看这个颜色若由打印机输出，需要这个打印机怎样的颜色控制值RGB或CMYK。只要正确地得到这个打印机控制值，原则上就实现了这个媒体链颜色的准确传递。

不难看到，这个过程中需分别应用两个设备的Profile文件。前一个是应用显示器的Profile文件，将其RGB值转换为对应的显示色CIE色度值（显示器的情况，通常为CIEXYZ）；后一个则是应用打印机的Profile文件，将该CIE色度值转换为需要的该打印机设备颜色值RGB或CMYK（若这个CIE色度值不在该打印机的输出色域内，则首先需要映射进该色域内，具体方法将在第5章详细介绍）。

注意这里两次应用了“转换”这个词汇，其含义是指利用Profile文件中的颜色数值和颜色模型，采用一定的数学方法，完成由设备颜色值到对应CIE色度值或相反的计算过程。这是颜色传递过程中必不可少的“颜色转换”环节。

可以说，在色彩传递过程中完成颜色的转换运算，是建立设备颜色特性关系的目的所在，也是特性文件Profile的应用所在。利用Profile文件进行的颜色转换，需要根据Profile文件中提供的颜色信息和颜色转换模型完成数学计算。

对于简单的阶调矩阵模型，需要根据给定的转换矩阵系数和一维关系参数进行计算。这里，转换矩阵运算只是简单的矩阵计算，不会因计算生成额外的误差。而对于一维非线性关系运算，若关系由数学关系式（如指数关系式）决定，计算同样不会引起额外误差，但若一维关系为一维查找表LUT，则需采用一定的插值方法完成颜色计算。

在一维插值方法中，有线性插值和非线性插值两类。线性插值计算简单，但精度低，往往不能保证满意的插值精度；非线性插值方法较多，如三次样条插值等，计算相对复杂，但能够提高插值精度。例如，图4-10中的曲线假定为其中的一维非线性关系，关联的输入和输出变量为x、y。如果这个一维关系以x=[0，1，2，3，4，5]和y=[0.14，0.38，0.84，1.74，3.81]的查找表数组方式xy给出，则“○”和“*”分别表示利用该查找表对给定的一些非表中数据的输入变量，经线性插值和三次样条插值得到输出结果的坐标位置。可以看到，三次样条的非线性插值结果较线性插值结果更好地符合了两变量间的关系。(www.xing528.com)

图4-10　一维插值方法比较

对于矩阵查找表模型，除了应用矩阵和一维查找表LUT的运算外，更主要的是利用三维或多维查找表的计算过程。通常，Profile文件中给定的某一特定运算方向的查找表，在输入变量空间中，格点分布是均匀的，形成了输入变量空间中立方体形状的查找表基本单元，以便于应用立方体或四面体插值方法完成插值计算。

同样，在三维或多维插值技术中，也有线性插值和非线性插值方法。线性插值的精度往往不能满足实际需求，多采用非线性插值技术。多维的非线性插值技术较一维情况复杂得多，所引起的计算量增加会很显著，且不同的方法所增加的计算量及实现的精度改善不尽相同。所以，色彩传递过程中的颜色转换这个环节，并不是简单地应用设备的Profile文件，而是需要一定的数学方法和技术手段。这种方法和技术手段的高低，也对颜色传递的准确性构成影响。

在色彩管理技术中，设定由一个特定的功能软件来实施颜色转换，具体为将这一功能包含于“色彩管理模块CMM（Color Management Model）”软件中。CMM还具有色域问题的处理功能，在第5章中将给予介绍。

不同公司开发的Profile特性文件制作软件，采用的技术不尽相同，Profile文件本身具有的颜色关系准确性不同。不同公司开发的颜色转换软件，采用的颜色转换计算方法也不尽相同，因而所实现的颜色转换精度也会有所差异。