■ 認識色彩
現實生活中我們所面對的色彩，雖然繽紛多彩，實際使用時卻可歸納為兩大類：光線的顏色和物體的顏色。
光線是產生顏色最基本的要素，沒有光線就沒有顏色。光線的顏色改變時，我們所看到的景物顏色也會跟著改變，舞台燈光就是最好的例子。
在17世紀，人們發現白光實際上是由各種色光所構成。到1666年英國科學家牛頓(Isaac Newton)以三稜鏡分解太陽光，發現光線的顏色是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫所構成，也就是我們常見的彩虹顏色，在色彩學上稱為光譜色。因為這些顏色是人類的眼睛可以感知的波段，所以又稱為可視光譜。(圖2-1)
圖2-1：以三稜鏡分解太陽光，可以看到紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等彩虹的顏色。
這些光譜色經解析後，發現只有紅(Red，簡寫R)、綠(Green，簡寫G)、藍(Blue，簡寫B)三種色光是不能由其他色光混合而成，也不能再分解，同時這三種色光等量混合後會變回白光，所以確定R、G、B三色為光線的三個基本色。(圖2-2)
圖2-2：由光譜色中定義出R、G、B為光線的三原色。
在日常生活中，陽光是最大的光源色，當陽光改變時，萬物的色彩也跟著改變。在影像處理流程中，掃描或數位攝影都是攫取光線的行為，所以得到的影像檔，是RGB影像。我們在顯示器上檢視、編修影像，顯示器也是以光線傳遞影像的色彩訊息到我們的視覺系統。所以顯示器顯示也是使用RGB色彩模式。
當我們想將影像輸出成照片時，我們是使用顏料成像在紙張等媒材上。這時我們看到的顏色，是光線照射在紙張上，紙張與顏料會吸收及反射光線的顏色，反射光的顏色刺激眼睛，決定我們所看到的顏色。在色彩學上，物體表面的屬性與顏色，決定我們所看到的物體是甚麼顏色，此稱為物體色。(圖2-3)
圖2-3：物體色的原理：我們看到的影像顏色(楓葉的黃)是光線照在影像上，紙張與顏料會吸收及反射光線的顏色，反射光(紅光+綠光=黃光)的顏色刺激眼睛，使我們看到楓葉的黃顏色。
與光線一樣，顏料的色彩雖然有成千上萬種，但基本上也是可以由三種顏色，彼此混合來構成這千萬種顏色。這三種顏料的顏色就是青(Cyan，簡寫C)、洋紅(Magenta，簡寫M)、黃(Yellow，簡寫Y)，我們看噴墨印表機的彩色墨水匣，就是使用這三種基本色，來列印出所有的顏色，所以C、M、Y稱為色料三原色。理論上三色等量混合會變成黑色，但實際上由於油墨的純度不一，還是無法混合出純黑色。因此，不論是噴墨輸出或是印刷，都會再加一黑色(Black，簡寫K)，成為印表機最基本的四色墨水匣或基本的四色印刷。(圖2-4)
圖2-4：印表機的墨水匣，基本上以青、洋紅、黃三原色加上黑色為主。
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甚麼是色彩管理
如上所述，影像處理流程中，輸入設備的掃描機、數位相機和顯示設備的顯示器，都使用RGB色光，而輸出設備的各種印表機或印刷機器，則使用RGB或CMYK色料來呈現顏色。所以初學影像處理的人，最大的困擾是顯示器看到的與輸出的顏色，截然不同。這是必然的現象，因為影像處理流程中的所有設備，如掃描機、數位相機、顯示器和印表機，在顏色呈現上都有各自不同的色彩範圍(色域)，顏色都會隨著設備的不同而產生不同的色彩；即使同一廠牌、同一型號的顯示器，顯示的顏色也會不一樣。換言之，色彩是跟著設備而定(Device dependent)，同一數值在不同的設備上顯示或輸出，都會有不一樣的結果。
色彩管理就是要讓不同的設備間，都能夠準確的再生顔色，維持一致性的色彩。使顯示器所顯示的是原始影像正確的視覺呈現，而最後的列印輸出，也正確的反應顯示器所顯示的色彩，達到「所見即所得」的目標。(圖2-5)
圖2-5：影像處理流程中，輸入、顯示及輸出設備，各有自己的色域，造成色彩無法正確再現。
■ 色彩管理的原理
色彩管理主要有三大步驟：一、設備校正(Calibration)，二、色彩特性描述(Characterization)，三、色彩轉換(Conversion)，通稱3C色彩管理模式。
其運作原理主要包含四個部分：一、首先是為每種設備建立該設備色彩特性的ICC色彩描述檔(profiles)，同時作設備的校正。二、然後使用一個不受設備影響的中介色彩空間。三、藉由影像處理軟體(如Photoshop)的色彩管理模組，將包含在各種設備間的色彩描述檔作一解譯，並執行色域對應。四、最後執行色彩轉換，處理超出色域外的色彩轉換。(圖2-6)
圖2-6：色彩管理的主要工作，是藉由影像處理軟體(如Photoshop)的中介色彩空間及色彩管理模組，作色彩的解譯及轉換。
現在解釋一下：
一、ICC色彩描述檔
1980-1990年間，色彩管理的方法並沒統一，像Adobe、Kodak、Agfa、HP等公司都開發各自的色彩管理系統，並以色彩描述檔來描述設備的色彩特性，以解決設備間色彩匹配的問題。1993年，蘋果電腦在Macintosh(麥金塔)作業系統上建立色彩管理體系Color Sync，並成立Color Sync聯盟，該聯盟後來結合與色彩有關的軟、硬體廠商共8家，於同年成立國際色彩聯盟(International Color Consortium，簡稱ICC)。此聯盟制定了一個可以使用在所有廠商，且具開放性的色彩描述檔。並從Macintosh擴展到Windows和UNIX系統的電腦上，成為跨平台的色彩描述檔。ICC色彩描述檔遂成為色彩管理的標準。
ICC色彩描述檔基本上是一個色彩數值的對照表，包括描述特定設備如相機、掃描器、顯示器和印表機的RGB或CMYK數值，以及這些數值所對應的中介色彩空間數值(Lab)。(圖2-7)
圖2-7：在ICC色彩描述檔裡，除了有設備的色彩數值，還有這些數值所對應的中介色彩空間(Lab)數值。
二、中介色彩空間
1931年國際照明委員會(International
Commission on Illumination，法文：
CIE
Lab表色法所涵蓋的顏色範圍包含全部人眼所能辨識的色彩範圍，同時也涵蓋了RGB和CMYK的色域，是一個標準化的，可以做為設備色域轉換參考標準的色彩空間。國際色彩協會（ICC）在建立一套大家可以共同遵循的色彩管理標準時，便使用CIE Lab色彩空間來作為色光與色料轉譯的角色，使各廠商所使用的色彩系統可以有轉換的標準依據，進而達到色彩管理的目的。(圖2-8)
圖2-8：藉由兩個設備的ICC色彩描述檔，找出近似的Lab色彩對應數值，便可以產生看起來相似的色彩。
三、色彩管理模組
典型的色彩管理流程，包含由掃描機、數位相機到電腦顯示器，再到印表機的工作流程。要減少色彩差異，一方面要有正確的ICC色彩描述檔，同時需要使色彩管理模組(又稱色彩引擎)包含各設備的色彩描述檔，以正確的解譯各設備的色域。
低價的掃描機和消費性數位相機，大都會以sRGB作為影像的色彩空間，這就不符合高品質的影像處理所需。某些掃描機和印表機在R、G、B值各為128時，並不會產生中灰色，這在色彩管理時也是夢魘。如果沒有精確的設備色彩描述檔輔助，要由我們的掃描機和數位相機，精確的轉換顏色資料到工作中的色彩空間是很困難的。同樣要由工作中的色彩空間轉換到印表機的描述檔，若沒有特定的印表機描述檔輔助，也一樣困難。要克服這些問題，我們需要在一個有良好色彩空間的影像處理軟體中運作，如Photoshop。有些軟體並沒有色彩管理功能，即使是影像處理軟體也一樣。所以，不要隨便在其他非專業的影像處理軟體上作影像處理。(圖2-9)
圖2-9：在Photoshop的顏色設定，轉換選項裡可以看到Photoshop的色彩管理引擎：Adobe(ACE)。
四、色彩轉換
每種設備因其物理性質都有其固定的色彩範圍，這些特定的色彩範圍在作轉換時，有些色彩並無法複製到目標的色彩範圍裡，這些色彩稱為超出色域外的色彩。處理超出色域外的色彩，Photoshop有四種轉換的方式：
感應式和飽和度的演色法：是使用色域壓縮方式，即把來源色彩空間中超出色域或太飽和的色彩，壓縮或降低飽和度。影像的輸出一般會使用感應式的演色法。
相對色度和絕對色度的演色法：是使用色域裁剪方式，即將所有超出色域的色彩直接裁剪掉，而使用與他們最接近的色彩來代替。(圖2-10)
圖2-10：在Photoshop的編輯\顏色設定\更多選項(或進階)裡，可以看到四種色彩轉換的方式。
■ 色彩管理實務
完整的色彩管理包含輸入、顯示、輸出端所有設備都應該製作ICC色彩描述檔。但能夠製作這些設備的ICC描述檔的色彩管理硬體，其價格卻非一般人所願接受。因此，實務上，顯示器的色彩校正最為重要，只要顯示器的顯示正確，即使掃描或攝影有瑕疵，也能在顯示器上看出而校正。而輸出端的印表機，其驅動程式其實就是廠商所製作的印表機ICC色彩描述檔。我曾經以自製的印表機ICC色彩描述檔與使用原廠印表機驅動程式作輸出比較，結果兩者誤差不大。換言之，只要使用高階的印表機，遵照廠商指示，使用指定的紙張、墨水，選擇正確的驅動程式選項，一般輸出並無太大問題。如果要使用其他廠商所提供的墨水或紙張，則須使用自製的印表機ICC色彩描述檔，或由其他廠商所提供的相關驅動程式。可以說，輸出有問題，大多出在顯示器的顯示有問題，而不是印表機的問題。
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顯示器的色彩校正
顯示器校正前的工作：
1、預熱：在校準前讓顯示器預熱至少1小時，使它穩定後，將提高讀數的準確性。
2、室內照明條件應保持穩定性和重複性。不要有環境反光，也不用刻意關閉照明，在正常的工作環境光下作校正便可。
3、不要使光線直接照射在顯示器螢幕上。最好在顯示器加上遮光罩，以防止環境光或燈光的直接照射。
4、先設定顯示器硬體的白點(white point)為6500K。將 LCD 顯示器的「亮度」和「對比度」重設在他們的「工廠預設值」。LCD顯示器上的「亮度」和「對比度」控制與 CRT 顯示器的作用不同。若將這些控制調到遠離「工廠預設值」將使顯示器的顯示效果變差。
5、顯示器的解析度、更新頻率和色彩位元數，皆會影響色彩顯示。將解析度設爲最大，顯示器的顯示色彩應該設為24位元或更高的色彩。
6、應關閉螢幕保護程式和省電程式。以免在校準過程中顯示器自動關閉或變暗，而需重新執行校正程序。
7、把桌面色彩設置爲淺灰或儘量接近中性灰色。
8、清潔顯示器表面，灰塵和指紋會妨礙讀數。(圖2-11)
圖2-11：A、顯示器沒加遮光罩，影像沖淡。B、顯示器加遮光罩後，影像不受光照影響。C、遮光罩的基本結構。
■ 顯示器的色彩校正
顯示器的校正方法主要有兩種，一種是使用軟體校正，另一種是使用硬體校正。軟體校正是使用校正軟體依據個人的視覺判斷來設定，受主觀的影響，正確性難免不一，但好處是免費。早期軟體校正大都使用Photoshop所隨附的Adobe Gamma程式來作校正。但自CS3以後的版本就不再附此軟體。我想主要是數位攝影及影像處理已經是成熟的主流，對色彩管理的認知及需求也逐漸受到重視，帶動硬體設備的價格大幅滑降下，使用硬體作色彩管理，已是逐漸形成的共識。因此，建議選購一組硬體設備來做螢幕校正，較一勞永逸。硬體校正是使用測色儀器和軟體來調校顯示器的亮度、對比、伽瑪與白點，並產生ICC色彩描述檔。其優點是不必依賴眼睛進行判斷，結果當然會更客觀、準確。
色彩管理所使用的硬體設備，依其使用需求而有不同等級及價位。一般只要做螢幕校正的硬體，通常較便宜。若要滿足所有的色彩控制需求，對掃描機、數位相機、螢幕、印表機甚至投影機等作整套完善的綜合色彩管理，所謂專業級的色彩校正系統，價位自然昂貴。讀者可依自己的需求選購，適用即可，無需追高。
目前國內大多數使用的校正硬體廠商，主要有兩家，一是Datacolor出的Spyder系列校正儀器。一是X-Rite(愛色麗)出的i1系列校正儀器。Spyder採低價策略，所以市佔率頗高；X-Rite是非常老牌的廠商，在專業領域一直有很好的口碑。
不論選用哪個廠牌的校正儀器，其使用方法大致相同。其校正流程：
一、硬體色彩校正前的螢幕及環境設定，如同前述。
二、安裝隨附於硬體的色彩校正軟體。
三、選擇要校正的硬體設備：插入色彩校正硬體的USB連線。開啟軟體，一般會出現歡迎或說明畫面，接著出現選擇您想要校正並製作描述檔的硬體設備畫面。(圖2-12)
圖2-12
五、選擇要校正的硬體設備之後，會提示將測色儀器置掛在螢幕上。(圖2-13)
圖2-13提示掛上測色儀器。
六、接著依序會自動測量螢幕的對比度及亮度。(圖2-14)
圖2-14
七、然後軟體會顯示各種顏色色塊，儀器開始測讀各種顏色色塊的數值，以校正螢幕的偏色。(圖2-15)
圖2-15 測讀各種顏色色塊的情形。
八、測讀完色塊後，出現儲存ICC描述檔訊息，輸入檔名儲存後，便完成螢幕的硬體校正。(圖2-16)
圖2-16
硬體參考網站
各製造色彩校正硬體的公司，除提供商品資訊，也提供大量色彩校正的知識及資訊，即使沒有購買硬體，也可以到他們的網站參考相關訊息。
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