1、1测定影响色彩再现的媒介因素摘要：这篇文章主要分析研究图像再现过程中色彩传递性能的影响因素。由于各种原色的组合，我们生活中才有了丰富多彩的颜色，不同的媒介（承印物，和显示器等）对于色彩再现产生不同程度的影响是无法避免的。这项研究是利用埃伦施泰因图形在 CIE 标准 D65 光源来进行的。计算的过程使用的是颜色差异变量，该变量代表不同的影响因素对于色彩再现时各个颜色复制所产生的偏差量。统计分析的结果并没有规定的标准参数来进行比对，而只是对承印物与显示器两种因素的影响程度进行比较。最终，也证实了显示器对于色彩再现的影响程度大于承印物的影响程度。关键词：图像再现；强度；介质；色彩传递1 引言图形图像
2、和多媒体通信技术领域的变化与日俱增。相同信息的图像文件再现的过程是在不同的媒介上进行的，每一种媒介都需要使颜色样品能够呈现出真实的感觉。现如今，我们每天都使用各种各样的媒介如（印刷品、电脑屏幕、移动设备、电视、投影仪等等）都能够将色彩信息通过经典的 CIELAB 或CIEXYZ 颜色空间体系转换出来。除了提到的颜色空间体系之外,也有直观的色彩模型,与设备有关的颜色模型和表色颜色模型。构建人眼视觉目标颜色模型将有助于更好地理解光谱三刺激值和所有影响多媒体通信的相关参数的含义 1。尽管颜色模型是在多次的心理物理视觉观察的条件下产生的，图像再现过程中颜色能否实现均匀的复制(呈现正确的颜色外观）却仍令
3、人怀疑 2-5。对观察者心理物理视觉观察实验的效果定量和定性的分析有助于预测并排除所有的客观和主观的影响因素，创建一个适合观察的环境 6-8。过去关于图像再现的研究中并没有给予一个色彩复制过程中影响因素的完整的研究。对色彩复制效果有不同程度影响的已知的因素有 9-12：标准光源、颜色本身特征、几何特性、生理因素、媒介类型、图像再现的图形设计等等。 人们曾经分析研究出许多影响色彩复制的因素。发表过“周围环境条件对色彩复制的影响”和“原色的选择对色彩复制的影响”这两篇这论文，论文中提到使用埃伦施泰因图形设计的测试图形和一个特定水平的标准光源分别在加色和减色两种情况下来研究图像再现过程中色彩复制的影
4、响因素，研究结果清楚地表明,在埃伦施泰因图形插入部分颜色的和周围扩散颜色主要刺激的选择上的影响要比光源变化带来的影响更显著。本文将会研究图像再现过程中，不同种类的媒介对于色彩复制呈现效果的影响。来为比色法和心理物理学研究提供一定的使用价值。测试样品的创作是2基于埃伦施泰因图形，如图 1。各种媒介都对图像再现过程中色彩复制产生了一定的影响。心理物理视觉对色彩感知也会产生一定的偏差，这与色彩复制在不同媒介上所显现的效果不同是息息相关的 13。周围扩散颜色插入颜色片段图 1 埃伦施泰因图2 实验部分本篇文章实验部分的主要目的是证实图像再现过程中不同的承印物和显示器对于彩色复制有一定的影响。2.1 结
5、果分析此次实验，使用了 Adobe Illustrator(选项卡 1)来创建十二个测试样本。测试模型是依据埃伦施泰因图形即一种特定的几何结构，由各种不同原色的正交线构成的。表 1 测试样品的颜色组合测试样品 插入颜色片段 周围扩散颜色1 红 “黑”2 绿 “黑”3 蓝 “黑”4 青 “黑”5 品 “黑”6 黄 “黑”7 红 青8 绿 品9 蓝 黄10 青 红11 品 绿12 黄 蓝选项卡.1 主要显示的是原色的组合。每个测试样本中线条的色彩选择都结合了色光加色法( 红、绿、蓝)和色料减色法(青色,品红和黄色)来进行选择。如图2，使用“黑”作为原色，植入其补色的颜色片段。第二种情况如图(图 3
6、)。在A4 大小的纸板上以“白色”作为周围的底色。测试样本的大小是根据标准的环3境条件(ISO 3664:2009 标准,即规定的图像技术和专业照相的标准观察条件 )的10视角和 50 厘米的测试距离来观察测量。图 2 黑色环绕颜色的测试样图 3 通过补色环绕实验样品测试样本的创建使用的是 CMYK 的颜色空间，将其作为 (* .psd)格式的一个颜色文件。测试样品的印刷是在数字印刷机“爱普生 StylusPro 7900 HDR”上进行的。该印刷机采用的是液体喷墨技术(墨盒中的墨水是爱普生HDR 墨水 )。使用 ICC 标准绝对值比色法绘制的应用程序来实现加网和印刷。选择的打印分辨率为 72
7、0720 dpi，颜色复制精度的色差0.5E*。为了研究这三个不同的媒介：色彩管理软件、光泽度高的亚光防潮纸和液晶显示器对于色彩复制的影响，选择了惠普 DreamColor LP2480zx 型号印刷机，艺术品印刷用的克重 250g/m2 的涂布纸(L*=94，a*= 0.6 和 b*=0.3)和克重为4250g/m2 的 SemiMatte 纸(L*= 93.6，a*=0.6 和 b*=0.4)。在印刷之前，承印物被放在同一房间的同意标准环境条件下 48 小时（温度 23，相对湿度 55） ，规定标准如下：对角线 24“（ 61 厘米） ，显示分辨率 19201200，内部色彩空间处理带宽最
8、好是 10 位数且不超过 12 位数，IPS 面板，RGB LED 背光源的色彩空间显示值在 133NTSC 左右。使用六个参考图谱作为试验样品来进行视觉评估，其目的是使用 Adobe Photoshop 中加色和减色的方法创建合成原色。彩色图谱集是基于对 HSB 颜色模型内的颜色进行感知得到的，色相（H）和亮度（ B）是常数，参考值域中色彩饱和度（S ）在每一个步骤中算得到的值都是变化的，变化率为 1，饱和度值的范围是 030，如（图 4） 。位图（*.PSD ）ILE 的文件格式应用于在 CIE LAB 的颜色空间中。颜色图谱印在相同的承印物上，且在相同的印刷条件下观察。图像再现中色彩复制
9、的相关测定结果可能会被用于色度学和心理物理的研究上。同样的，确定颜色刺激的视觉感知的客观值是由于大量测试者的心理的视觉效果形成的。该项研究的比色分析部分提出了一个分光光度测定的方法，将其形成参考域的值用在印刷颜色图谱中来确定相应的 CIE L*A*b*比色法的值和不同承印物颜色色度差的值 13。视觉评价是利用双眼同时被刺激的基础上进行的 14。实验选定的参数（物理值）是利用永久刺激的方法设计的。在进行视觉评价时，测试目标应该分开，并与彩色图谱测试区域相对应，通过与其色域相同或最相似的色彩复制测试样品表现观察的值。色彩复制的效果取决于图像再现时所选的媒介，在标准 CIE D65 光源下，使用颜色
10、比色色差 E*94 计算出结果。色差 E*94 是使用公式 15-16计算出来的：E*94= (L*/KLSL)2 +(C*ab/KcSc)2 +(H*ab/KHSH)21/2， (1)KL=Kc=KH=1作为参考，SL=1，Sc=1+0.045C* ab，S H=1+0.015C*ab，其中，k L,、 kC 以及 kH 是亮度调节的相对参数值，饱和度和色调也是观察条件,它们与 CIE 委员会中定义的有所不同 17。SL， SC 和 SH 是 CIE LAB 颜色空间的不均匀纠正系数。在印刷颜色图谱集中，对 CIE 的 L*a*b*参考值进行了测定。该测量使用了“GretagMacbeth”
11、公司的“Eye-One”反射分光光度计，选择标准 CIE D65 光源作为“日光 ”，在 10的可视角度条件下进行。在 D50 标准光源和 2的视角下该装置的精度是E* 94=0.4。利用分光光度法参考色彩图谱集在 CIE 的 L*a*b*中分别显示了相应色度值。基于E*94 的比色色差的计算，相关媒介的颜色的5色度值产生了一定的偏差。图 4 彩色图谱视觉评价是利用 30 例（女性男性混合，平均年龄 21 岁）标准观察者作为实验样品进行的。评估之前，测量因素受到了石原莞尔测试（24 个印版）中潜在的视线不足的问题的影响。实验需被控制在标准的环境条件，根据 ISO3664的准则：2009 的标准
12、，匹配 10的视场角，50 厘米的测试距离的中性灰的灰色区域。为了达到这实验目的，使用一个稳定的 cabox 来观察测试图样，如图（图 5） 。根据预先设定的实验，测试样品和相应的颜色图谱均在标准 CIE D65光源（6500K“日光” ）下来进行评价。6图 5 为观测的测试模式视觉评价过程使用了双目同时调整技术即颜色图谱和所述测试样品同时并排的放置在一个开阔的视野中进行观测 18。根据对测试样品的视觉观察感受及个人的感官判断来对测量目标的颜色进行分离，从而找到相对应的颜色图谱上的位置来判断色彩复制的影响因素。目标的评估观测没有相应的时间限制。所使用的方法是向测试者随机呈现一组颜色刺激并给予预
13、设的固定物理值，相应的物理值供观察者参考（参考彩色图谱的色域） 。这种方式使人们潜在的感知转化为相应的阈值，以便进行统计分析。参考阈值中最小的物理值与人们感知的最高期望阈值十分接近。2.2 结果与讨论视觉评估的研究讨论和统计分析结果能够充分的证明媒介是影响图像色彩复制的主要因素。统计数据的概率分布与正态分布图像有明显的偏离（测试使用 Kolmo-gorov Smirnov 检验法） 。通过使用非参数 Kruskal-Wallis 测试方法计算出样品之间存在明显的差异，此试验的目的是测试三个或三个以上的不符合正态分布的独立的互不同的样品。利用盒形图来展现数据的分布图像。用较粗的黑线来标记中位数也
14、就是位置平均值（平均数的一个相关表示指标） 。50的盒形图是用矩形来表示的，那些非参考因素使测试样品的统计数据相对更分散。水平回归线表示的是所获数据中去掉最小和最大值后的分布（标有红色交叉线） 。异常值是偏离样本测试结果的偶然的值。统计分析证实了样品间无差异的假设是不成立的。因为只有7p0.05 时才被确认为存在显著差异。通常是由多次的比较测试才能确定样本之间是否存在显著差异。图形再现的过程中三种媒介（光泽纸，亚光纸和 LCD 显示器）决定了样品之间存在有显著的差异，对于插入的特定颜色片段（红，绿，蓝，青，品红，黄色）在 D65 光源下混合成“黑色” 或互其补色。图 611 表示的是图像数据的
15、分布情况。Kruskal-Wallis 的检验结果总结如表 2-7，植入的特定颜色片段， D65 光源等因素都决定了检验的结果。图 6 红色插入片段，D65 光源的强度，以及“ 黑色 ”或互补色等因素影响结果图 6 给出了植入的红色片段，D65 光源，以及“黑色”或其互补色等因素对色彩复制的影响程度的数据分布。其中最小的中值（0）与补色因素是相对应的。最大的中值（2,7）与 LCD 显示器相对应。大多数数据集中围绕在中值附近，其它的数值相对比较分散。从图 2 中可以明显看出，对于红色插入片段，D65 光源，和“黑”色（P=0,2186）等因素下，样本之间并无显著差异，而（p=0,0036） ，
16、样品 7D65-G 和 7D65-Z，7D65-S 和 7D65-Z 之间，却存在着显著的差异。8图 7 绿色插入片段，D65 光源的强度，以及“ 黑色 ”或互补色等因素的影响图形显示的是色彩复制效果的数据分布图，有绿色片段，D65 光源，和“黑色”及补色。如图 7 在 LCD 显示屏上显示的是一个“黑”色的中值（3,8） 。在互补色 Glossy 作为媒介的分布区域中 50的区域表示的是最低中值 0。不同的样本使结果产生显著差异是由于绿色片段的插入和 D65 光源以及黑色。不同的样本是 2D-G 和 2D-Z，此外，还有一个明显的差别是在 8D-G 和8D-Z，8D-S 和 8D-Z 之间
17、(如图 3)。 图 8 蓝色插入片段，D65 光源的强度，以及“ 黑色 ”或互补色等因素影响结果蓝色片段的插入，D65 光源，以及“黑色” 或互补色等媒介对色彩复制影响的数据分析如图 8，显示器这个因素对应了中值（1,5） ，位置平均值为 0。中间9值 0 的数据比较，而其余的数据则较为分散。图 9 青色插入片段，D65 光源的强度，以及“ 黑色 ”或互补色等因素影响结果根据表 4 中的数据可以看出，样本之间有显著差异是由于插入的蓝色片段，D65 光源，以及“ 黑色” （ p 值=0,0240）和互补色（p 值=0,0000）等介质的存在。不同的试样是分别是 3D-S 和 3D-Z，9D-G
18、和 9D-Z，9D-S 和 9D-Z。对色彩复制效果影响最大的因素是青颜色插入片段，D65 光源和黑色及补色等，黑色的值为 1.9。纸和液晶显示器对应显示的是最小中值。分布数据占了整个区域四分之一，如图 9。表格 5 中的数据表明，样本间有显著差异是由于媒介中有青颜色片段，D65 光源和“黑色” ，而补色却这一因素却并不存在（其中 p =0.8457） 。4D-G、4D-Z 两个试样有所不同。图 10 品色插入片段，D65 光源的强度，以及“黑色”或互补色等因素影响结果10图 10 的数据显示出插入品颜色片段，D65 光源，和 “黑色”及其补色对色彩复制效果的影响较小，众多因素中，补色因素有最
19、小的中值（0） 。最大中值（2,8）产生在“黑色”的 Glossy 纸上。其余的数据呈离散分布。在效果上存在显著差异的样品是因为品颜色插入片段，D65 光源，和“ 黑色”及其补色这些因素的存在。不同的试样分别是 5D-G 和 5D-S，5D-G 和 5D-Z，5D-S 和 5D-Z，(Tab.6).而补色不存在显著差异(p = 0.9790)如图 6。图 11 的盒形图，对于黄色片段的加入，D65 光源，黑色或补色显示出最大值是 2.2。另一方面，最小值来源于 S 纸上的补色。零散的数据呈现离散分布。图 11 黄色插入片段，D65 光源的强度，以及“ 黑色 ”或互补色等因素影响结果样品之间的有
20、显著的差异是由于黄色插入片段，D65 光源，以及“黑色”（p 值=0,0481 ） 。不同的试样分别是 6D-G 和 6D-Z，12D-S 和 12D-Z，如表 7。Kruskal-Wallis 检验结果中 p 的值，代表假设中 1D-G 试样产生影响的概率水平，数字 1 代表了原色的组合方式，字母“D” 代表 D65 光源的相关参数，字母“G”代表媒介的类型（包括 Glossy 纸，SemiMatte 纸，显示器） 。表 2 红色插入片段，D65 光源，Kruskal-Wallis 检验 “黑色” 或互补色的测试结果Kruskal-Wallis 测试试样 媒介 插入颜色片段 光源周围扩散颜色
21、 H P1D-G1D-S1D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器“黑色” 3,0407 0,21867D-G7D-S7D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器红 D65补色 11,2458 0,003611表 3 绿色插入片段，D65 光源，Kruskal-Wallis 检验 “黑色” 或互补色的测试结果Kruskal-Wallis 测试试样 媒介 插入颜色片段 光源周围扩散颜色 H P2D-G2D-S2D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器“黑色” 9,9563 0,00698D-G8D-S8D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器绿 D65补色
22、8,3963 0,0150表 4 蓝色插入片段，D65 光源，Kruskal-Wallis 检验 “黑色” 或互补色的测试结果Kruskal-Wallis 测试试样 媒介 插入颜色片段 光源周围扩散颜色 H P3D-G3D-S3D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器“黑色” 7,4614 0,02409D-G9D-S9D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器蓝 D65补色 26,6001 0,0000表 5 青色插入片段，D65 光源，Kruskal-Wallis 检验 “黑色” 或互补色的测试结果Kruskal-Wallis 测试试样 媒介 插入颜色片段 光源周围扩散颜
23、的 H P4D-G4D-S4D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器“黑色” 14,0592 0,000010D-G10D-S10D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器青 D65补色 0,3353 0,8457表 6 品色插入片段，D65 光源，Kruskal-Wallis 检验 “黑色” 或互补色的测试结果Kruskal-Wallis 测试试样 媒介 插入颜色片段 光源周围扩散颜色 H P5D-G5D-S5D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器“黑色” 26,3386 0,000011D-G11D-S11D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器品
24、D65补色 0,0425 0,979012表 7 黄色插入片段，D65 光源，Kruskal-Wallis 检验 “黑色” 或互补色的测试结果Kruskal-Wallis 测试试样 媒介 插入颜色片段 光源周围扩散颜色 H P6D-G6D-S6D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器“黑色” 6,0672 0,048112D-G12D-S12D-ZGlossy 纸Semimatte 纸显示器黄 D65补色 9,8458 0,0073调查结果证实了基于色光加色法的显示器要比基于色料减色法的承印物对色彩复制的影响大。显示器与承印物事实上就是光反射的媒介，媒介对颜色感知的过程，就是选择性的
25、吸收特定波长的可见光。而对于承印物来说，其颜色信息的损失较少。研究结果并没有表明色彩复制在承印物 Glossy 和 Semimatte 纸上有显著的差异。媒介对色彩复制的影响规律被人们了解是从在埃伦施泰因图上插入颜色片段开始的。研究结果表明，在所有媒介中绿色和品红色的插入片段对色彩复制引起的影响最大，同时，影响最小的是蓝色插入片段。虽然绿色互补色的插入片段的统计显示值表示其影响并不明显，但通过观察确实是一个明显的偏差。但实验结果并不能正确的解释这种差异。3 结论研究显示，在大多数情况下，所研究色彩复制效果的影响因素中，基于色料减色法的承印物（Glossy 和 Semimate 纸）和基于色光加
26、色法的显示器（LCD显示器）是影响最显著的因素色彩信息从色彩的数字空间转换到输出的印刷空间（承印物上）颜色信息会由于各种因素的影响而部分丢失。在本文的研究中，在显示器上对色彩复制效果的影响要比在承印物上效果影响更明显的这一事实证实了这一假设。其原因是，对颜色信息的损失导致了少量非预期的颜色也在埃伦施泰因图上复制了。更显而易见的是，某些图像再现过程中彩色复制的影响因素的可追溯性和可预见性包含在了几乎所有的测试样品中。基于这些，可以预先排除这些因素的影响，从而避免影响彩色复制。因此，选择什么样的底色组合（插入片段的颜色和周围扩散的颜色）是很重要的。从显示器到承印物的过程颜色信息必然会丢失，而对承印物进行处理也是一种补救措施。色彩复制后对图像进行修补处理，如添加涂料或对承印物表面进行加工等方法。但由此出现的问题是：印刷基材表面被处理后对图像再现的色彩复制会13产生影响或发生改变吗？又会产生多大程度的影响呢？答案应该在新的研究中寻求。
