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五彩繽紛顏色的數(shù)字表示方法（2）

2010-09-17

                                                                  顏色的數(shù)字表示方法（2）
     像素、網(wǎng)點(diǎn)和抖動(dòng)加網(wǎng)
     我們盡量不去挑剔術(shù)語的毛病，然而“dpi”（每英寸的點(diǎn)數(shù)）和“ppi”（每英寸的像素?cái)?shù)）兩種術(shù)語的交替使用，確實(shí)河避免地會(huì)導(dǎo)致某種程度的混淆，因?yàn)榫W(wǎng)點(diǎn)（或墨點(diǎn)）與像素點(diǎn)是用在不同場合的兩個(gè)不同概念。在些更較真的人甚至在討論掃描儀分辨率時(shí)還堅(jiān)持使用“spi”（每英寸的采樣數(shù)）來取代dpi——這更是雞蛋里面挑骨頭了。
     像素中包含了密度等級(jí)的變化。單個(gè)像素在同一時(shí)刻不僅具有紅、綠和藍(lán)的顏色成分，而且還具有紅、綠和藍(lán)顏色的特定亮度值，而不僅僅是簡單的有或無。這就是我們所說的連續(xù)調(diào)這個(gè)術(shù)語的含義。顯示器就是一種連續(xù)調(diào)設(shè)備的例子。
     不過，大多數(shù)數(shù)字硬拷貝輸出設(shè)備都不是連續(xù)調(diào)的設(shè)備。它們用油墨或墨粉打印出的墨點(diǎn)，只能呈現(xiàn)有墨或無墨兩種狀態(tài)，也就是說，非有即無，或1或0。數(shù)字印刷機(jī)的分辨率大小使用每英寸可打印的墨點(diǎn)數(shù)來表示，即表示該設(shè)備在每英寸范圍內(nèi)可以打印、也可以不打印的墨點(diǎn)排列的位置數(shù)量。我們不能改變油墨的密度，也不能改變打印墨點(diǎn)的大小，我們只能告訴輸出設(shè)備在每一個(gè)墨點(diǎn)位置上究竟是打印還是不打印墨點(diǎn)。一臺(tái)600-dpi的激光打印機(jī)可以在一英寸的直線上打印或不打印600個(gè)墨點(diǎn)位置，而一臺(tái)2400-dpi的照排機(jī)就在每英寸的長度內(nèi)做2400次同樣的事情。每一個(gè)墨點(diǎn)形成的密度都是一樣的，我們能做到的就是控制打印墨點(diǎn)排列的位置。
     我們可以使用某種抖動(dòng)方法來排列大小相同，密度為常量的墨點(diǎn)，來產(chǎn)生連續(xù)調(diào)的幻覺。即使用不被眼睛明顯覺察的小墨點(diǎn)，按一定方式來排列在一起，產(chǎn)生連續(xù)調(diào)圖像的視覺效果。讓我們?cè)倩氐揭郧澳M生產(chǎn)方式的時(shí)代，印前工人將連續(xù)調(diào)的原稿轉(zhuǎn)化為網(wǎng)目調(diào)的形式，這也是一種抖動(dòng)方式，只不過網(wǎng)點(diǎn)的密度恒定，并且網(wǎng)點(diǎn)間距離不變，要通過改變網(wǎng)點(diǎn)的大小來產(chǎn)生深淺變化的效果。也就是說，將原稿通過彩色濾色片和像紗窗一樣的網(wǎng)屏投影到印版材料上。網(wǎng)屏上小孔的作用就像小孔透鏡一樣，在暗調(diào)區(qū)域產(chǎn)生的網(wǎng)點(diǎn)大，而在明亮區(qū)域產(chǎn)生的網(wǎng)點(diǎn)小。
     大多數(shù)數(shù)字印刷機(jī)還在使用這種抖動(dòng)方式，但是照排或直接制版機(jī)上生成數(shù)字式網(wǎng)目調(diào)圖像時(shí)，我們將單個(gè)印刷網(wǎng)點(diǎn)用多個(gè)排列在一起的點(diǎn)組成打印點(diǎn)組，叫做網(wǎng)目調(diào)單元或網(wǎng)目調(diào)斑點(diǎn)。我們采用控制單元內(nèi)打印點(diǎn)的有或無（黑或白）來模擬類似傳統(tǒng)的網(wǎng)目調(diào)。這種類型的抖動(dòng)方式就是所謂的“幅度調(diào)制（Amplitude Modulation）加網(wǎng)”，簡稱“調(diào)幅（AM）加網(wǎng)”，或簡單地稱為“傳統(tǒng)網(wǎng)目調(diào)”。
     加網(wǎng)將連續(xù)調(diào)圖像，例如數(shù)字文件或掃描圖，由像素轉(zhuǎn)換成墨點(diǎn)，以便使噴墨打印機(jī)或印刷機(jī)之類的輸出設(shè)備可以復(fù)制出來。熟悉的加網(wǎng)類型就是有時(shí)又被稱為規(guī)則抖動(dòng)的“傳統(tǒng)網(wǎng)目調(diào)”加網(wǎng)，也就是我們前面所說的“AM加網(wǎng)”。另一種不同的加網(wǎng)方式是誤差擴(kuò)散法，也有也稱其為（FM）加網(wǎng)或“隨機(jī)加網(wǎng)”。
     AM加網(wǎng)要改變網(wǎng)點(diǎn)的大小，但不改變它們的排列位置。顏色深的地方網(wǎng)點(diǎn)大、亮的地方網(wǎng)點(diǎn)就小（或沒有網(wǎng)點(diǎn)）。這種類型的網(wǎng)目調(diào)就是通常印刷中使用的轉(zhuǎn)移油墨的方法，是通過印版上的“加網(wǎng)”圖像來實(shí)現(xiàn)的。
     由于AM加網(wǎng)產(chǎn)生的網(wǎng)點(diǎn)排列圖案，在使用多種顏色油墨一起印刷時(shí)會(huì)出現(xiàn)“網(wǎng)屏”間的相互干擾作用，弄得不好就會(huì)產(chǎn)生令人不快的贗像，破壞了視覺效果。要避免贗像的發(fā)生，就必須轉(zhuǎn)動(dòng)每一色油墨網(wǎng)點(diǎn)排列的方向，以排除網(wǎng)屏間的沖突，因此就有了“加網(wǎng)角度”這個(gè)術(shù)語。
     另一種類型的抖動(dòng)加網(wǎng)方法是誤差擴(kuò)散法或FM加網(wǎng)，是大多數(shù)噴墨打印機(jī)使用的加網(wǎng)方法，偶爾也用在印刷機(jī)上。FM加網(wǎng)只改變網(wǎng)點(diǎn)的排列位置，不改變網(wǎng)點(diǎn)的大小。暗調(diào)區(qū)域的網(wǎng)點(diǎn)數(shù)量多，排列密集，亮調(diào)區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)少，就排列稀疏。FM加網(wǎng)中網(wǎng)點(diǎn)隨機(jī)排列的特性，使高分辨力噴墨打印機(jī)輸出的圖像呈現(xiàn)出很接近連續(xù)調(diào)圖像的視覺效果。FM加網(wǎng)有時(shí)也用于印刷的加網(wǎng)，但是由于印刷過程中一些小的變化會(huì)被FM加網(wǎng)方式大幅度地放大，比AM加網(wǎng)的放大作用要嚴(yán)重很多，因而通常僅限于在已獲得大量使用FM加網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)的印刷廠，并在復(fù)制高檔印刷品時(shí)使用。
     染料熱升華打印及照片輸出方法被視作連續(xù)調(diào)圖像的輸出，因?yàn)槊恳粋€(gè)著劑點(diǎn)的密度大小是可調(diào)的，因此用不著使用網(wǎng)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)階調(diào)變化，也就用不著加網(wǎng)了。
     非常重要的一點(diǎn)是，基于ICC的色彩管理方法僅能針對(duì)像素來進(jìn)行，而不是針對(duì)網(wǎng)點(diǎn)的，但是后的輸出形式還必須是網(wǎng)點(diǎn)。我們所看到的顏色效果，要是與色彩管理系統(tǒng)（CMS）測量和預(yù)測的顏色進(jìn)行比較時(shí)，其比較結(jié)果會(huì)受到加網(wǎng)方式和算法的影響。
     因此，在對(duì)一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行色彩管理時(shí)，必須將加網(wǎng)運(yùn)算規(guī)則的作用也考慮在內(nèi)，這需要靠我們?cè)谟≈铺匦晕募珮?biāo)時(shí)，采用與實(shí)際印刷時(shí)同樣的加網(wǎng)方式來保證，因?yàn)椴煌募泳W(wǎng)運(yùn)算則會(huì)產(chǎn)生不同的階調(diào)再現(xiàn)結(jié)果。
     數(shù)字化的發(fā)展歷程
     前面一節(jié)討論的是，RGB和CMYK的基礎(chǔ)是模擬量的概念，它們代表著各類著色劑的數(shù)量，如染料、油墨、熒光粉或?yàn)V色片，這些都是我們用來控制光的波長而使用的。到目前為止，所有的RGB設(shè)備，如電視機(jī)、顯示器、掃描儀和數(shù)字相機(jī)，以及未來可預(yù)見的RGB設(shè)備，都具有模擬式元件，即以連續(xù)量的電壓值來工作的器件，如電磁場、透鏡、反射鏡、熒光粉，以及在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中制作的濾色片。CMYK印刷機(jī)仍然要使用具有化學(xué)特性的油墨、染料和顏料，將這些著色劑呈現(xiàn)在一片由搗碎的木質(zhì)紙漿制成的我們稱之為“紙”的東西上面。
     然而，無論RGB與CMYK的數(shù)值代表的是什么含義，但它們畢竟還是一組數(shù)字而已。這使得它們適應(yīng)了當(dāng)今的數(shù)字化時(shí)代，可以用二進(jìn)制位和字節(jié)來表示這些量。
     近年來，我們看到越來越多的模擬式器件被替換為數(shù)字式的。推動(dòng)這一進(jìn)程的達(dá)爾文力很簡單，就是金錢。數(shù)字式器件速度快，價(jià)錢低，并且（從色彩管理的角度上看是重要的）具有可重復(fù)性和可預(yù)見性。所有這些好處都將直接轉(zhuǎn)化為節(jié)省金錢。
     但是，有關(guān)這一發(fā)展進(jìn)程有兩點(diǎn)是必須記住的。首先，它是漸進(jìn)的。制造商生產(chǎn)的產(chǎn)品通常都是在原有的技術(shù)上做了某種改進(jìn)得到的，而不論他們的確品手冊(cè)上怎么吹噓。新的產(chǎn)品及產(chǎn)品中的零部件必須與舊的共存，新技術(shù)也必須要讓過去已經(jīng)用了多年老產(chǎn)品的人會(huì)用。第二，由于這個(gè)漸進(jìn)的過程，數(shù)字式的RGB和CMYK設(shè)備，經(jīng)常要設(shè)計(jì)成仿照以前模擬式設(shè)備的工作方式。其結(jié)果是，數(shù)字式的彩色復(fù)制設(shè)備經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些小零碎，而這些小零碎要是在完全或大部分為數(shù)字式的設(shè)備中，是不需要和不應(yīng)該出現(xiàn)的東西。
     激光照排機(jī)的進(jìn)化歷程就是一個(gè)這樣的例子。照排機(jī)是一種制作曬版所用膠片的輸出設(shè)備，這項(xiàng)技術(shù)是由照相成像技術(shù)這種模擬技術(shù)進(jìn)化而來的。例如，將一幅照相負(fù)片通過一個(gè)精細(xì)的網(wǎng)屏投影到感光膠片上，以此來制作網(wǎng)目調(diào)圖像（術(shù)語“加網(wǎng)”和“加網(wǎng)頻率”就是由此而來的）。這種模擬方式被計(jì)算機(jī)控制激光束，使膠片逐個(gè)微點(diǎn)地精確曝光這項(xiàng)技術(shù)取代，但這種照排機(jī)輸出膠片的技術(shù)仍然離不開模擬式的暗房設(shè)備、化學(xué)藥品和技術(shù)熟練的技師來進(jìn)行顯影。然而，數(shù)字化技術(shù)在一點(diǎn)一點(diǎn)地演化，即便是模擬式暗房處理技術(shù)，也逐漸被數(shù)字化控制的沖片機(jī)所取代，可以對(duì)膠片顯影的各個(gè)方面進(jìn)行數(shù)字化的控制。
     然而我們?yōu)槭裁匆欢ㄒ媚z片呢？這是因?yàn)榉浅０嘿F的（而用又是不能少的）印刷機(jī)幾乎都配有同樣昂貴的制版設(shè)備，而制版設(shè)備需要使用膠片，而且還因?yàn)槭褂媚z片來制作印刷廠與客戶間的模擬式合同樣張，這是惟一可以承受得起的制作方法（客外付費(fèi)的活件有時(shí)可以采用真正的印刷機(jī)打樣方法，事實(shí)上是使用單獨(dú)的一臺(tái)印刷機(jī)來打樣，但是成本實(shí)在太高了）。然而，在當(dāng)今的技術(shù)條件下，制版與數(shù)字打樣技術(shù)變得更加成熟和可靠，所以出膠片的過程正在被逐漸地躍過（可以帶來明顯的成本效益），同時(shí)數(shù)字化進(jìn)程已經(jīng)擴(kuò)展到由計(jì)算機(jī)直接發(fā)送數(shù)據(jù)到印版輸出設(shè)備上，因而免去了膠片，甚至還有了直接在裝有印版的印版滾筒上成像的數(shù)字制版機(jī)。
     所有這些對(duì)RGB和CMYK的數(shù)值及色彩管理都有什么意義呢？它們意味著，有色彩管理參與的所有數(shù)字化計(jì)算和控制結(jié)果，更多只能達(dá)到對(duì)這些模擬設(shè)備行為模仿的準(zhǔn)確程度。數(shù)字化的色彩管理技術(shù)改變了表示顏色的數(shù)值，以此來補(bǔ)償各種模擬設(shè)備行為的差別。同樣，色彩管理的強(qiáng)項(xiàng)與弱點(diǎn)也完全取決于它的數(shù)字化處理對(duì)模擬部分行為模仿程度的好壞，包括對(duì)所有模擬“設(shè)備”中重要的一個(gè)——觀察者眼睛的模仿。