Марк Д. Фершильд. Модели цветового восприятия
Подождите немного. Документ загружается.
все эти рекомендации игнорируются, когда речь идет о какихлибо специфиче
ских задачах цветовоспроизведения.
Описанные подходы и учет конкретных практических задач, при гамут
мэппинге обсуждаются на страницах работ Стоуна и колл. (1988), Гентиля
и колл. (1990), Хошино и Бернса (1993), Вольского и колл. (1994), а также Мон
тага и колл. (1996, 1997).
Несмотря на то, что общего решения проблемы гамутмэппинга пока не най
дено, можно всетаки предложить его базовые концепции:
379
ГЛАВА 19 АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Рис. 19.2 Несколько проекций трехмерного представления цветовых охватов двух устройств
в цветовом пространстве CIELAB. Сплошная фигура — охват типичного термотрансферного
принтера. Сетчатая фигура — охват типичного CRTдисплея.
— для фотореалистичных изображений оправданным решением может
явиться следующее: вначале выполняется линейное шкалирование светлот,
обеспечивающее перцепционное соответствие белой и черной точек, а также
неизменность среднесерой точки (L
*
= 50); цветовой тон сохраняется, а насы
щенность отсекается (clipping) на поверхность целевого охвата (компрессия)
или же линейно расширяется до нее.
Упрощенным подходом является заурядный клиппинг внегамутных цветов
на поверхность целевого охвата по минимальной дистанции (выполняется
в перцепционноравномерном цветовом пространстве) при одновременной от
мене требования на постоянство цветового тона. Однако, такой подход являет
ся весьма упрощенным и не дает удовлетворительных результатов (Вольский
и колл., 1994; Монтаг и колл., 1996, 1997, Браун и Фершильд, 1999);
— для изображений иных типов, таких, как бизнесграфика, более подхо
дящими окажутся иные стратегии мэппинга: одной из них является приори
тетное сохранение насыщенности стимулов, требуемое для сохранения эф
фектности бизнесграфики. При этом, если необходимо, идут на изменения
в цветовом тоне.
Отличия в стратегиях гамутмэппинга выводят на передний план важность
понимания того, каковы конечные цели репродуцирования данного изображе
ния, то есть стратегия мэппинга зависит от того, для чего предназначено данное
изображение. Целевое отличие фотореалистичных изображений от бизнесгра
фики очевидно, однако даже для фотореалистичных изображений (в зависимо
сти от их назначения) выбираются разные стратегии мэппинга. К примеру, наи
лучший вариант мэппинга для научных или медицинских изображений будет
отличаться от варианта, пригодного для репродуцирования произведений живо
писи, который, в свою очередь, отличен от варианта, оптимального для бытовой
моментальной фотографии (consumer snapshot).
19.10 ЦВЕТОВЫЕ ПРИОРИТЕТЫ
Когда проблемы прогнозирования цветового восприятия и гамутмэппинга
решены, остается последняя цветовая операция — мэппинг исходных цветов
в направлении тех, что в данном конкретном случае приоритетны для наблюда
телей. Следовательно, высокоточное цветовоспроизведение может являться
лишь этапом цветорепродукционного процесса, но не его конечной целью.
Приоритетный мэппинг должен быть согласован с общим гамутмэппингом,
поскольку оба процесса, вопервых — осознанно искажают цветопередачу,
вовторых — влияют друг на друга. Аналогично гамутмэппингу, приоритет
ный цветовой мэппинг зависит от намерений пользователя и/или от характера
репродукционной задачи.
В ряде случаев, например в работе с научными и медицинскими изображе
ниями, высокоточное цветовоспроизведение может явиться бескомпромисс
ной целью, тогда как при работе с фотореалистичными изображениями при
оритетное репродуцирование цвета тех или иных объектов (к примеру, неба,
380
ГЛАВА 19 АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
кожи, листвы) может сместить приоритеты копирования в направлении идеа
лизированных памятных цветов.
При работе с абстрактными изображениями, такими, как бизнесграфика,
приоритетное цветовоспроизведение может по большей части зависеть от воз
можностей устройства или же смысла самоего бизнесдокумента, нежели от ис
ходных цветов изображения.
Культурологические акценты приоритетного
цветовоспроизведения
Дополнительным аспектом проблемы приоритетного цветовоспроизведе
ния являются его культурологические акценты.
Системы приоритетного цветовоспроизведения, предназначенные для про
изводственных сфер с разными культурологическими акцентами, обладают
разными возможностями, и из опыта работы известно, что неучет данного об
стоятельства неизбежно ведет к падению объема продаж цветовоспроизводя
щего оборудования.
Несмотря на то, что контроль социокультурных аспектов несомненно очень
важен (хотя многие из них уже отошли в прошлое и имеют лишь историческую
ценность), последние никак не оговорены документально и значимость их мало
кем осознается. К примеру, некоторые пользователи отдают жесткое предпоч
тение цветорепродукционным особенностям той или иной системы лишь пото
му, что давно к ним привыкли, и любые отклонения от этих особенностей вос
принимают отрицательно
1
. Такие пользовательские уклоны хоть и являются
строго культурологическими, в целом давно известны, то есть: большинство
(если не все) культурологические акценты приоритетного цветовоспроизведе
ния так или иначе изучены и входят в состав фундаментального определения
культуры как таковой.
Разговор о культурологических аспектах цветовоспроизведения безусловно
интересен сам по себе и заслуживает дополнительного исследования, однако
же Фернандес (2002), занимающийся данной проблемой, не отмечает на совре
менном этапе наличия четкого культурологического деления по цветовым при
оритетам: ученый показал, что ощутимо более выражены индивидуальные ва
риации, нежели средний разброс приоритетов по той или иной социокуль
турной группе. За вариациями приоритетов (если таковые существуют, конеч
но) было бы весьма интересно понаблюдать и проследить их историческое раз
витие по мере прогресса в сферах коммуникации и взаимообмена визуальной
информацией.
Концепция культурологической зависимости приоритетного цветовоспро
изведения поднимает ряд интересных тем исследования, однако, как было от
мечено, в вопросах приоритетного цветовоспроизведения ничуть не менее важ
381
ГЛАВА 19 АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
1
Наглядным примером сказанного может служить приверженность многих фотографов
к «классической фотохимической печати», объективные показатели которой на самом деле
серьезно уступают таковым у струйной печати последнего поколения. — Прим. пер.
ны индивидуальные вариации: коль скоро последние могут усиливать сущест
венные культурологические отличия в цветовых приоритетах, то столь же вер
ным будет и то, что диапазон цветовых приоритетов данной субкультуры мо
жет выходить за рамки индивидуальных отличий (Фернандес, 2002). Проще
говоря, достаточно лишь одной попытки воспроизвести изображение, призван
ное стать идеальным для двух разных наблюдателей, чтобы осознать масштаб
отличий между индивидуальными приоритетами.
19.11 ОБРАТНЫЙ ПРОЦЕСС
Итак, на сей момент процесс цветовоспроизведения достиг середины поточ
ной диаграммы на рис. 19.1. Как только обработка на данном уровне будет за
вершена, данные, представляющие цветовое восприятие в абстрактном про
странстве, репродуцируются при помощи выводного устройства. На данном
этапе процесс должен пойти в обратном направлении, то есть от просмотроне
зависимого цветового пространства к традиционному пространству аппарат
ных координат (а затем к собственно репродуцированному изображению). Ска
занное свидетельствует о равновеликой важности прямого и обратного направ
лений репродукционного процесса для получения высококачественной копии
оригинала.
Ясно, что для облегчения работы как самоя модель цветового восприятия,
так и схемы аппаратной характеризации должны быть легко обратимы. Глав
ное преимущество моделей цветового восприятия в том, что они позволяют
пользователю манипулировать установками устройства визуализации или из
менениями в условиях просмотра, но при этом не терять возможности при необ
ходимости восстанавливать весь процесс и воспроизводить изображение с дос
таточной скоростью.
Если же использованная модель требует итеративной инверсии или же вос
становления через полное измерение, то такая система может оказаться совер
шенно непрактичной.
19.12 ОБРАЗЦОВАЯ СИСТЕМА
Ранее мы говорили об общей идеологии аппаратнонезависимого цветовос
произведения, теперь же весьма полезным будет иллюстративный пример его
результатов, полученных с помощью образцовой цветорепродукционной сис
темы.
То, на что способны модели цветового восприятия, участвующие в аппарат
нонезависимом репродукционном процессе, последовательно иллюстрируют
рис. 17.4–17.6, тогда как качество цветовоспроизведения, которое можно по
лучить при тщательной характеризации устройств, в сравнении с качеством
репродукций, полученных при помощи устройств некалиброванных и неха
рактеризованных (то есть работающих, что называется, «прямо из короб
ки») — продемонстрирует нам рис. 19.3.
Образцовая система состоит из высококлассных настольных устройств вво
382
ГЛАВА 19 АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
да, обработки, отображения и печати изображений. Изображения на
рис. 19.3 — это искусственно подобранные цветовые стимулы, имитирующие
восприятие тех стимулов, что образуются на разных стадиях репродукционно
го аппаратнонезависимого процесса.
В нашем примере в качестве оригинала взят фотоотпечаток карты Macbeth
ColorCheker (МакКами и колл., 1976), который показан в первом ряду рис.
19.3: изображение сканировано с разрешением 600 dpi на планшетном сканере
и с разрядностью дискретизации 10 бит на канал.
Второй ряд рис. 19.3 демонстрирует идеальное условное отображение ска
нированного оригинала («безошибочная визуализация»). Изображение сле
ва — это результат, полученный без колориметрической характеризации
(только гаммакоррекция), в то время как изображение справа демонстрирует
результат высокоточной характеризации по методу Бернса и Шиу (1995).
Следующий шаг задействует процесс отображения, реализуемый при помо
щи CRTмонитора с высоким разрешением (третий ряд рис. 19.3). Левое изобра
жение — результат отображения при условии, что монитор и видеодрайвер уста
новлены на гамма, номинальную для данной операционной системы (к примеру,
1.8 для Macintosh; 1.3–1.5 для Silicon Graphics; 2.2–2.5 для Windows). Предпо
лагается также, что некое отклонение от номинальной белой точки не замечает
ся благодаря хроматической адаптации. Изображение справа демонстрирует
высокоточную визуализацию, полученную при помощи специфической харак
теризации системы отображения по методу Бернса (1996).
Отметим, что в работе системы, собранной из сканера и монитора, проявля
ют себя как недочеты сканирования, так и недочеты экранного показа (что вид
но на обоих изображениях).
Финальный этап демонстрации: печать изображения с разрешением 600 dpi
на цветном лазерном принтере. Изображение слева представляет результат,
полученный при использовании defaultустановок драйвера и PPDфайла
(PostScript Printer Description). Изображение справа демонстрирует результа
ты, полученные благодаря трехмерной LUT, построенной на основании проме
ров тесткарты с выборкой охвата 9´9´9. Здесь мы вновь наблюдаем ошибки,
накопившиеся в процессе работы некалиброванной и нехарактеризованной
системы воспроизведения. Становится ясно, что тщательная колориметриче
ская характеризация всех трех устройств делает систему способной выдавать
радикально лучшие результаты.
К сожалению, текущее состояние технологии не позволяет обычным пользо
вателям подняться на уровень колориметрической точности цветовоспроизве
дения, однако потенциально такое всетаки возможно: описанная в следующем
разделе т.н. ICCсистема, создает рабочий базис для достижения колориметри
ческого уровня точности цветовоспроизведения. Фактически, последнее, что
осталось сделать на этом пути, — это добиться того, чтобы уже на этапе произ
водства цветовоспроизводящие устройства подвергались точной калибровке и
характеризации (и при этом работали стабильно), что позволит обычному поль
зователю не утруждать себя решением данной проблемы.
383
ГЛАВА 19 АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
19.13 ICC%СИСТЕМА
Международный консорциум по цвету (International Color Consortium,
1995) путем спецификации формата ICCпрофайлов заложил основу универ
сальной системы реализации процессов аппаратнонезависимого цветовоспро
изведения (рис. 19.1). В консорциум вошли примерно 50 корпораций и органи
заций, имеющих прямое отношение к цветорепродукционному программному
обеспечению, аппаратам и компьютерным операционным системам.
Формат профайлов — это спецификация структуры данных, которая может
быть использована для описания результатов характеризации устройств, усло
вий просмотра и цветопередачи. Профайлы могут быть использованы в связке
с различными цветовоспроизводящими устройствами или присоединены
384
ГЛАВА 19 АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Áåç êîëîðèìåòðè÷åñêîé
õàðàêòåðèçàöèè
C êîëîðèìåòðè÷åñêîé
õàðàêòåðèçàöèåé
Äàííûå
îðèãèíàëüíîãî
èçîáðàæåíèÿ
Èäåàëüíàÿ
âèçóàëèçàöèÿ
ñêàíèðîâàííîãî
èçîáðàæåíèÿ
CRT-äèñïëåé
Ïðèíòåðíûé
îòïå÷àòîê
Рис. 19.3 Примеры точности цветовоспроизведения, выполняемого типичной настольной сис
темой до и после колориметрических калибровки и характеризации.
к цифровым изображениям с целью облегчения обмена информацией об их ко
лориметрической «биографии».
Формат профайлов обеспечивает структуру обмена информацией таким об
разом, что их можно легко перемещать с компьютера на компьютер, из одной
операционной среды в другую, от одной программы к другой. Поскольку
ICCпрофайлы поставляют данные, необходимые для реализации процесса
аппаратнонезависимого цветовоспроизведения, у разработчиков оборудова
ния и программного обеспечения есть возможность разрабатывать программы
эффективного использования данной информации с целью создания полноцен
ных цветовоспроизводящих систем. Такое программное обеспечение именует
ся «системой управления цветом» (color management system — CMS), которая
все более и более интегрируется в операционные среды компьютеров.
К профайлам предъявляется ряд серьезных требований, а именно: высоко
точная характеризация различных устройств, расчет смены цветового воспри
ятия, преобразования гамутмэппинга, а также мэппинг по цветовым приори
тетам.
Поскольку качество систем, основанных на ICCпрофайлах, зависит как от
возможностей CMSпрограмм, так и от самих профайлов, то в целом описание
цветовоспроизводящей системы с помощью ICCпрофайлов (при условии их
добротного исполнения) закладывает основу для получения высококлассных
результатов.
Структура и исполнение формата ICC, а также color managementпри
ложений (и прочих совместимых с ними систем) непрерывно развиваются
(www.color.org). Документы ICC, которые можно найти по указанной ссылке,
содержат информацию о текущих разработках международных стандартов, от
носящихся к аппаратнонезависимому цветовоспроизведению.
Пространство связи профайлов
Одной из важнейших концепций ICCспецификации является т.н. про
странство связи профайлов (profile connection space — PCS), суть которого для
многих остается непонятной, так как точное определение и реализация PCS
попрежнему проблемны и активно обсуждаются внутри самого ICC. Следова
тельно, ниже мы должны упомянуть о самой последней на сегодня ICCдоку
ментации
1
.
По сути, пространство связи профайлов определено неким конкретным на
бором параметров условий просмотра, позиционирующих т.н. эталонные усло
вия просмотра (reference viewing conditions). Концепция PCS состоит в том, что
профайл устройства ввода поставляет информацию, необходимую для преобра
зования аппаратных координат этого устройства в аппаратнонезависимую
цветовую спецификацию (CIE XYZ или CIELAB) или наоборот: из пространства
связи профайлов в аппаратные координаты выводного устройства. Аппарат
385
ГЛАВА 19 АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
1
На сегодня действует ICCспецификация 4го пересмотра (формат профайлов 4.2). Текст
спецификации в русском переводе можно найти по адресу: http://shadrin.rudtp.ru/ISOICC/;
файл: ICCSpecificationv42_RUS.pdf. — Прим. пер.
нонезависимая цветовая спецификация несет в себе информацию о цветовом
восприятии всех элементов оригинального изображения в условиях просмот
ра, прописанных в PCS. Однако сам метод, реализующий данное преобразова
ние, до сих пор не утвержден.
Согласно оригинальному ICCопределению, PCS эталонные условия про
смотра таковы:
Эталонный носитель: идеальный отпечаток с D
min
= 0.
1
Эталонное просмотровое оборудование: стандартная кабина ANSI PH2.30.
Окружение: среднее.
Освещение: CIE D50осветитель.
Освещенность: 2200 ± 470 lux.
Колориметрия: идеальное безбликовое измерение.
Наблюдатель: Стандартный колориметрический двухградусный наблюда
тель CIE 1931.
Геометрия измерения: не специфицирована.
В качестве примера использования ICCпрофайлов в связке с PCS рассмот
рим систему визуализации, состоящую из цифровой камеры (калиброванной
на D65освещение), CRTмонитора (с белой точкой на 9300 К) и принтера (с ус
ловием просмотра результатов при D50).
Профайл цифровой камеры на основании стандартной процедуры калибров
ки и характеризации должен поставлять информацию, необходимую для пер
вого преобразования аппаратных координат камеры (скажем, RGBданных)
в CIEтрехстимульные значения при D65осветителе. Трехстимульные значе
ния элементов изображения, полученные при D65осветителе (с учетом прочих
значимых атрибутов условий регистрации стимулов сцены) должны быть пре
образованы (с использованием той или иной модели цветового восприятия)
в согласованные трехстимульные значения для условий просмотра PCS (осве
титель D50 и пр.), то есть: в профайле устройства ввода должна содержаться
вся информация, необходимая для выполнения преобразования аппаратных
координат в согласованные трехстимульные значения для PCS.
CRTмонитор должен иметь выходной профайл, который должен нести ин
формацию, необходимую для преобразования значений из PCS в согласован
ные трехстимульные значения для условий просмотра на CRTмониторе
(9300 К по белой точке, тусклое окружение и пр.) и последующего преобразова
ния (на основании данных характеризации монитора) в RGBаппаратные коор
динаты, необходимые для экранного воспроизводства согласованных цвето
вых стимулов. Отметим, что профайлы устройств ввода и вывода могут быть
объединены так, что RGBданные камеры будут преобразовываться в RGBдан
386
ГЛАВА 19 АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
1
В последней редакции спецификации ICCпрофайлов действует следующее определение
эталонного носителя: «Эталонный носитель определен как гипотетический отпечаток, выпол
ненный на подложке с нейтральным коэффициентом отражения 89%; самый темный участок
отпечатка на данном носителе имеет нейтральный коэффициент отражения 0,30911%, что со
ставляет 0,34731% коэффициента отражения подложки: соответственно это будут белая и чер
ная точки эталонного носителя. Примечание: таким образом, линейный динамический диапа
зон эталонного носителя равен 287,9:1, а диапазон плотностей 2,4593». — Прим. пер.
ные монитора непосредственно, то есть, не задействуя при этом какиелибо
промежуточные пространства и даже самое PCS.
1
Теперь предположим, что принтер калиброван и характеризован так, что
предполагаемые условия просмотра отпечатка эквивалентны просмотровым
условиям PCS: в этом случае выходной профайл должен содержать информа
цию, необходимую для преобразования из D50CIEкоординат в аппаратные
координаты принтера.
387
ГЛАВА 19 АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Рис. 19.4 Общая схема процесса аппаратнонезависимого цветовоспроизведения, обновленная
концепцией пространства связи профайлов (ICC).
1
Действительно, два профайла устройств могут быть соединены непосредственно через
т.н. devicelink profile (профайл жесткой связки устройств — см. спецификацию профайлов).
Однако необходимо отметить, что в самоем процессе объединения неизбежно участвует PCS;
при этом из результирующего профайла оно исключается за ненадобностью. — Прим. пер.
Интересной «особенностью» данного процесса является то, что профайл уст
ройства необходим для преобразования аппаратных координат в PCS даже
в тех ситуациях, когда в использовании модели цветового восприятия нет необ
ходимости, к примеру: если фотокамера установлена на D65 и монитор при
этом тоже калиброван на D65 по белой точке, то нет никакого смысла использо
вать модель цветового восприятия, поскольку придется переходить к D50 PCS,
а потом назад к белой точке монитора на D65. Однако же, коль скоро профайлы
связаны между собой при помощи CMS, такой маршрут не создает проблем, бо
все переходы выполняются одной и той же моделью.
Отметим, что ICC работает над описанной проблемой, но в текущий момент
еще нет единой рекомендации по выбору модели цветового восприятия для по
строения ICCпрофайлов, то есть, входной профайл (для перехода к PCS) может
задействовать, например, хантовскую модель, в то время как программа по
строения выходных профайлов (для выхода из PCS) может использовать
RLAB. Поскольку разница между моделями цветового восприятия весьма су
щественна, обработанные изображения могут разительно отличаться друг от
друга даже тогда, когда применение моделей восприятия вообще не требуется.
Однако же появление моделей цветового восприятия, разработанных под эги
дой CIE, может помочь исправить сложившуюся ситуацию. По последним
ICCдокументам хорошо видно, как именно предполагается решать данную за
дачу.
Концепция пространства связи профайлов полностью совместима с процес
сом, показанным на рис. 19.1, к которому требуется лишь одно дополнение:
преобразование из просмотронезависимого цветового пространства в аппарат
нонезависимое цветовое пространство (CIE XYZ или CIELAB) проходит с уче
том условий просмотра, принятых в последнем. На данном этапе репродукци
онного процесса происходит концептуальная передача данных от одного уст
ройства другим устройствам.
Финальный этап: преобразование данных из аппаратнонезависимого цве
тового пространства (с определенным набором условий просмотра) в просмот
ронезависимое цветовое пространство, выполняемое до внесения поправок на
выходные просмотровые условия. Весь процесс иллюстрирован рис. 19.4: коль
скоро концепция обработки информации осталась неизменной, то о простран
стве связи профайлов мы говорим как о виртуальном устройстве визуализа
ции. Сказанное означает также, что поточная диаграмма на рис. 19.1
попрежнему работает, но любое устройство ввода (для выводных ситуаций)
или любое устройство вывода (для ситуаций ввода) благодаря пространству
связи профайлов превращается в идеологически «виртуальное устройство».
ГЛАВА 19 АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ