Г Л А В А 1 9

АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

гими CMS приложениями, использующими LUT метод для преобразования цветовых пространств). Многомерные LUT в форме т.н. словарей цветопереда чи внедрены также в язык описания страниц PostScript Level 2 (Adobe Systems Incorporated, 1990).

Еще одной хорошо известной открытой системой, создающей базис для ха рактеризации устройств посредством многомерных LUT, являются профайлы ICC формата (International Color Consortium, 1995), обеспечивающие между народный межплатформенный стандарт для CMS различных уровней.

19.6 ПОТРЕБНОСТЬ В МОДЕЛЯХ ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ

Схема аппаратно независимого цветовоспроизведения, показанная на рис. 19.1, наглядно демонстрирует необходимость использования моделей цве тового восприятия. Отметим, что существует по крайней мере два мотива при менения моделей: для редактирования изображений и для выполнения преоб разований между условиями просмотра.

Манипуляции с изображениями, такие, как приоритетное цветовоспроизве дение и гамут мэппинг, лучше всего выполнять в перцепционно значимых раз мерностях (к примеру, светлоте, насыщенности и цветовом тоне). Понятно

ито, что преобразование колориметрических координат из одного набора усло вий просмотра (белая точка, фотометрическая яркость, окружение, носитель

ипр.) во второй набор также требует использования модели цветового воспри ятия.

Единственный путь уйти от использования модели цветового восприятия в аппаратно независимом цветовоспроизведении — это описать и строго зафик сировать набор правил: репродукция оригинала должна быть выполнена по принципу колориметрического цветовоспроизведения, на том же носителе, рассматриваться в идентичных условиях просмотра и иметь такой же цветовой охват. В столь жестких условиях колориметрическое цветовоспроизведение и цветовоспроизведение по восприятию идентичны, но ясно, что требования, описанные выше, конечно же, чересчур строги (если не считать каких либо ис ключительных репродукционных ситуаций). Таким образом, участие моделей цветового восприятия в деле аппаратно независимого цветовоспроизведения неизбежно, если с помощью открытой системы мы хотим получить высокока чественные, надежные результаты.

19.7 УСЛОВИЯ ПРОСМОТРА

Единственной нерешенной проблемой в вопросе подключения модели цве тового восприятия к процессу аппаратно независимого цветовоспроизведения являются определение и контроль условий просмотра. Даже совершенной мо дели цветового восприятия грош цена, если фактические условия просмотра не идентичны тем, по которым модель выполняла расчеты (наличие метамеризма между CIE осветителем и его физическим имитатором — наипервейший при мер данной проблемы).

373

Г Л А В А 1 9

АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

Часть сложностей, возникающих при контроле условий просмотра, относит ся к определению полей зрения. В свое время Хант выполнил огромную работу по классификации их различных компонентов (Хант, 1991), однако даже с хан товским расширенным определением поля зрения трудно понять, какую именно долю сложного изображения (демонстрируемого в типичных условиях просмот ра) следует считать проксимальным полем, какую фоном и какую — окружени ем. К примеру: что считать фоном? — область, непосредственно прилегающую к краям изображения, или области, непосредственно прилегающие к отдельным элементам изображения? Второе определение, вероятно, точнее, но расчет в этом случае требует радикально более сложных вычислений (что зачастую непрак тично). Однако, кроме точного определения специфических аспектов условий просмотра, важно, чтобы четко была соблюдена последовательность обработки изображения (на всех этапах), дабы избежать потенциальных отклонений из за одного только факта участия в деле модели цветового восприятия.

Итак, практически оправданным определением фона является следующее определение: фон — это область, непосредственно прилегающая к краям изо бражения; окружением же считается вся оставшаяся область поля зрения. От метим, что данное определение фона отлично от хантовского (см. гл. 7).

Следует сказать, что в определении проксимального поля (в контексте про блемы воспроизведения изображений) нет необходимости, поскольку про странственные взаимоотношения между различными элементами оригинала и репродукции неизменны: проксимальное поле становится важным фактором в тех случаях, когда хотят воспроизвести цветовое восприятие элемента изо бражения в полностью самостоятельном контексте (например, цвета логоти пов, торговых марок и проч.).

Однако даже при наличии строгого определения различных компонентов поля зрения самым важным в деле аппаратно%независимого цветовоспроизве% дения является постоянный тщательный контроль условий просмотра. Если пользователи не желают скрупулезно следить за условиями просмотра, они должны быть готовы к полной непредсказуемости результатов цветорепродук ционного процесса.

Параметры условий просмотра, за которыми необходимо следить со всей тщательностью, таковы:

1.Спектральное распределение энергии источника освещения.

2.Уровень фотометрической яркости.

3.Относительная фотометрическая яркость и цветность окружения.

4.Относительная фотометрическая яркость и цветность фона.

5.Блики на изображении (если не учтены при характеризации устройства).

6.Размер изображения и расстояние просмотра (пространственный угол).

7.Геометрия просмотра.

Плюс к тому наблюдатели должны выносить окончательное суждение об изображениях только по прошествии времени, достаточного для полной адап тации к соответствующим условиям просмотра.

В 1996 г. Браун наглядно продемонстрировал важность контроля условий просмотра при сравнении изображений, выполненных на разных носителях:

374

Г Л А В А 1 9

АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

ученый пришел к заключению, что для вынесения окончательного суждения наилучшей является методика последовательного бинокулярного просмотра (successive binocular viewing), при которой наблюдатель обоими глазами смот рит на первое изображение, а затем, после минутной переадаптации к новым условиям просмотра, смотрит на изображение сравнения. Пространственное расположение оригинала и репродукции должно быть таким, чтобы в каждый данный момент было видно только одно изображение, и, отметим, что всякий раз, когда наблюдатель переходит от одного изображения к другому, требуется одна минута адаптации.

К сожалению, в большинстве случаев используется методика одновременно го бинокулярного просмотра (simultaneous binocular viewing), при которой ори гинал и репродукция (с разными белыми точками и на разных носителях) рас сматриваются одновременно, край в край, что в итоге дает неприемлемые ре зультаты. В таких ситуациях статус хроматической адаптации наблюдателя не может быть достоверно спрогнозирован, поскольку зависит от относительной ве личины времени, потраченного на рассматривание каждого изображения.

При одновременном просмотре оптимальные результаты могут быть полу чены, если предположить некую единую, промежуточную точку адаптации. Действительно, результатом такого выбора явится репродукция, которая бу дет соответствовать оригиналу при рассматривании с ним край в край, но при самостоятельном просмотре покажется весьма странной, к примеру, если CRT монитор имеет 9300 К по белой точке, а репродукционный отпечаток предназначен для рассматривания при свете D50 имитатора, то оттиск, обеспе чивающий равенство при одновременном просмотре, будет иметь общий синий сдвиг (blue cast). Как только такой отпечаток станут рассматривать изолиро ванно (но по прежнему при свете D50 имитатора), он будет восприниматься не приемлемо синим, то есть наблюдатель зафиксирует полное несоответствие. Когда же при условии последовательной адаптации используется метод после довательного сравнения, то изображение на экране (идеально сбалансирован ном по серому при коррелированной цветовой температуре белой точки 9300 К) будет совпадать с нейтрально сбалансированным отпечатком при D50 имита торе. Таким образом, при соблюдении соответствующих просмотровых проце дур можно получить как соответствие по цветовому восприятию, так и высокое индивидуальное качество изображения.

Вопросы одновременного сравнения изображений, выполненных на разных носителях, детально изложил Като (1995).

Когда условия просмотра четко определены и контролируемы, тогда путем разумных и осторожных предвычислений можно извлечь кое какую общевы числительную выгоду. Предвычисления делят работу моделей цветового вос приятия на процедурные составляющие — разбивают процесс на те участки, где требуются однократные вычисления (то есть по двум вариантам условий про смотра), и те, что требуют расчета по каждому элементу изображения. Таким об разом, оптимальная предвычислительная процедура сперва рассчитывает просмотро зависимые параметры модели, а затем полученный массив данных использует для индивидуальных вычислений по модели восприятия (выполняе

375

Г Л А В А 1 9

АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

мых в отношении каждого пиксела или элемента LUT). К примеру, если для уче та изменений в белой точке и яркости (но при постоянном окружении) задейст вуется RLAB, то с целью определения трехстимульных значений репродукции изменение в условиях просмотра может быть предрассчитано с помощью еди ничного преобразования по 3 3 матрице, примененного к CIE XYZ трех стимульным значениям оригинала. Сказанное является серьезным вычисли тельным упрощением, которое позволяет пользователям интерактивно менять параметры модели цветового восприятия, то есть оперативно выбирать источ ник, в свете которого будет рассматриваться данное изображение.

19.8 ПРОСМОТРО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОЕ ПРОСТРАНСТВО

Аппаратно независимые цветовые пространства понимаются нами как про странства, представляющие CIE характеристики цветового стимула, а не аппа ратные сигналы того или иного специфического устройства (альтернативно: аппаратно независимое цветовое пространство может быть позиционировано путем преобразования CIE координат в координаты какого либо абстрактного стандартного RGB устройства [Андерсон и колл., 1996]).

Внедрение моделей цветового восприятия в репродукционный процесс (рис. 19.1) позиционирует концепцию т.н. просмотро независимого цветового пространства (viewing conditions independent color space), которая дополняет общую схему действий. Просмотро независимые координаты расширяют CIE колориметрию до масштабов описания цветового восприятия элементов изображения на уровне, не подверженном внешним ограничениям и кодирую щем перцепционные корреляты элементов изображения (к примеру, их светло ту, насыщенность и цветовой тон). Данное представление облегчает работу ры чагов волевого управления цветами изображения, — управления, необходимо го для приоритетного цветовоспроизведения и гамут мэппинга.

Стоит также отметить, что условия просмотра как таковые могут опреде лить т.н. «субъективный охват» изображения («perceptual gamut limits»), к примеру: светлота, насыщенность и цветовой тон отдельных элементов изо бражения, имеющие некоторые значения при высокой интенсивности освеще ния, принципиально не могут быть воспроизведены с теми же значениями при низкой освещенности. Иными словами, — всегда найдутся цветовые ощуще ния, которые невозможно воспроизвести в конкретных условиях просмотра. Отметим, что «субъективный охват» изображения никоим образом не может умалить ценность моделей цветового восприятия — он лишь указывает на не обходимость их использования.

Любопытно, что концепция просмотро независимого цветового пространства в чем то созвучна с тезисами науки о мышлении: в 1991 г. Давыдов представил модель объектных цветов, которая на выходе кодирует их в обычной гуманитар ной лексике, то бишь в словах, которыми мы в повседневности описываем цвето вое восприятие. О таком представлении мы говорим как о высокоуровневой мо дели цветового восприятия, в которой цвет представлен с помощью наименова

376

Г Л А В А 1 9

АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

ний, употребляемых человеком, а не путем математического упрощения цвето вого восприятия до пяти необходимых атрибутов.

19.9 ГАМУТ%МЭППИНГ

Было бы ошибкой говорить, что все проблемы аппаратно независимого цве товоспроизведения можно решить за счет работы надежной и точной модели цветового восприятия, бо даже при совершенной модели всегда будет оставать ся проблема гамут мэппинга. Создание эффективных алгоритмов автоматиче ской спецификации цветового охвата и цветовой компрессии остается, пожа луй, самой важной нерешенной проблемой в вопросах цветовоспроизведения на разных носителях (Фершильд, 1994).

Цветовой охват устройства — это диапазон цветовых ощущений, вызывае мых стимулами, которые могут быть этим устройством воспроизведены. Цве товой охват может быть представлен в некоем трех или многомерном цветовом пространстве. Очень важно отметить, что цветовые охваты должны быть гра фически представляемы именно в трехмерном цветовом пространстве, тогда как попытки двухмерного представления (как, скажем, вычерчивание конту ра охвата на диаграмме цветностей) глубоко ошибочны.

Наиболее подходящим пространством для спецификации цветового охвата устройства является координатная система той или иной модели цветового вос приятия, поскольку в этом случае влияние на охват изображения условий его просмотра будет представлено адекватно. К примеру, только полная модель цветового восприятия может продемонстрировать то, что цветовой охват прин тера «съеживается» до нуля при падении освещенности.

В целом цветовой охват устройства должен быть представлен размерностя ми светлоты, насыщенности и цветового тона в рамках выбранной модели вос приятия. Однако в ряде случаев более подойдет описание охвата в размерно стях субъективной яркости, полноты цвета и цветового тона. Примером может служить проекционная или какая либо иная система, чувствительная к внеш ней подсветке, при которой абсолютный уровень фотометрической яркости оказывает существенное влияние на субъективное качество цветного изобра жения.

На рис. 19.2 в различных проекциях показаны цветовые охваты двух уст ройств, отрисованные в цветовом пространстве CIELAB: сетчатая фигура де монстрирует цветовой охват типичного монитора с белой точкой на D50 и с SMPTE люминофорами; сплошная фигура — охват типичного струйного принтера при CIE D50 осветителе. Отметим, что охват CRT монитора превы шает охват принтера в светах, в то время как охват принтера превышает охват CRT по некоторым теневым участкам.

Данное трехмерное представление цветовых охватов призвано устранить ряд заблуждений, в частности то, что охват CRT мониторов существенно боль ше, чем охват большинства принтеров (рис. 19.2 демонстрирует участки, в ко торых охват принтера выходит за границы охвата CRT монитора). Ошибочное представление о размерах цветовых охватов устройств — это чаще всего ре

377

Г Л А В А 1 9

АППАРАТНО%НЕЗАВИСИМОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

зультат оценки двухмерных проекций охватов на диаграмму цветностей, игно рирующих третью размерность цветового пространства (субъективную яр кость либо светлоту).

Гамут мэппинг — это процесс управления цветами изображения, стимулы которых могут быть воспроизведены данным устройством. К примеру, можно попытаться использовать CRT монитор для воспроизведения стимула насы щенного голубого (cyan), имеющегося на отпечатке. Если CRT дисплей не мо жет воспроизвести желаемый стимул, то цвет данного элемента изображения должен быть смещен к соответствующему цвету внутри охвата монитора. Одна ко может возникнуть проблема и противоположного характера, когда устрой ство способно воспроизводить стимулы, дающие более насыщенные цвета, чем те, что могут быть представлены на оригинальном изображении. Если полный охват выходного устройства не востребован, пользователь может оказаться не довольным результатами, поскольку знает, что на самом деле устройство спо собно к воспроизведению стимулов большего цветового диапазона, следова тельно, цветами изображения нужно управлять, дабы реализовать весь охват устройства.

Таким образом, о проблеме гамут мэппинга можно говорить как о сжатии цветового охвата изображения в тех его областях, что лежат вне охвата устройст ва (гамут компрессия — gamut compression) и о расширении охвата изображе ния в тех областях, которые лежат внутри охвата устройства, но не заполняют его полностью (гамут экспансия — gamut expansion). Отметим, что грамотная гамут экспансия требует полной спецификации охвата устройства источника изображения, а также сложной вычислительной процедуры, зависящей от само его изображения (image dependent processing). Таким образом, в ближайшее время не приходится ожидать полного решения проблемы автоматического гамут мэппинга.

Сказанное выше, как мы видим, противоречит общераспространенному мнению, будто вся проблема гамут мэппинга целиком сводится к проблеме цветовых компрессий. Мы видим также, что задача управления цветом в обрат ном направлении представляется не менее важной и не менее (если не более) сложной. Ясно, что модель цветового восприятия — это лучший участок для описания цветовых охватов и гамут мэппинга, так как все манипуляции могут быть выполнены в перцепционно значимых размерностях.

Ксегодняшнему дню предложено множество методов гамут мэппинга, но

вцелом еще только предстоит создать автоматический алгоритм, способный удовлетворить запросы большинства пользователей.

Читателю, вероятно, окажутся полезными тексты лекций Эванса и Ханта по цветной фотографии (Эванс, 1953; Хант, 1995), в которых показано, что оп тимальные репродукции — это те репродукции, что сохраняют цветовой тон элементов оригинала, минимально масштабируют светлоту (с целью сохранить ее относительность и средний уровень, а также масштабируют насыщенность таким образом, что взаимоотношения между относительными насыщенностя ми различных элементов изображения остаются неизменными. Разумеется,

378

Г Л А В А 1 9

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 CRT дисплея.

все эти рекомендации игнорируются, когда речь идет о каких либо 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 гамут мэппинга пока не най дено, можно все таки предложить его базовые концепции:

379