色彩管理的兩種思考方式 sRGB v.s. ICC

前言

在各種彩色成像設備或是網路連接的開放係統中，如果彼此之間不能有一個協定來處理資料，則不能保證複製色彩會和原物相同。為了在開放的架構中實現設備獨立的色彩再現(Device Independent Color Reproduction)，必須讓各個設備的色彩訊號在共通的平台上作定義。

這?，我們有兩種思考方式來考量色彩管理：

1.在每種機器中，規定訊號-訊號-色彩值的關係及它們之間的色彩轉換方法。

2.僅規定傳送訊號在機器中的變換方法。

前者以ICC [1]架構為代表；後者則以sRGB [2] 架構為代表。以下將作詳細說明。

▼ICC描述檔

ICC（International Color Consortium）提倡的ICC描述檔（ICC profile），指的是在經由電腦來處理色彩管理的架構下，將每種機器中不可欠缺的色彩特性資料預先保存於色彩描述檔（color profile）中。在這種色彩管理係統中，首先必須把輸入機器的色彩特性描述檔，從輸入的資料空間變換到中間過渡性質的設備獨立色彩空間（像是CIEXYZ，CIELAB等色彩空間），然後再變換到輸出資料空間，如此才可能達成測色的色彩再現 (colorimetric color reproduction)。以ICC描述檔為架構的色彩管理係統在操作上具有相當的柔軟性，例如，當描述檔的資料量增大時，則可以得到精度較佳的色彩再現效果。依照不同的機器種類，收納的資料形式和大小也會有所差異，一般來說，像是CRT螢幕的情況，其描述檔大小大約能夠維持在1 Kbyte以下；但像是彩色印表機等的輸出機器，如果需要製成精度較好的描述檔，則需要數百Kbyte的記憶量；在描述檔需要較大記憶量的情況下，如果使用網路環境進行傳送，將會造成很大的負擔。

▼sRGB色彩空間 另一方麵，也有相互交換彩色影像訊號達成標準化，來實行色彩管理的做法，這也就是，說每台機器都應有自己的責任變換成標準的彩色影像，不需要經過中間過渡的變換。因為市麵上販賣的許多彩色影像機器大部份是以RGB當作色彩空間，這些機器大多是以CRT螢幕呈現良好色彩再現的原則下設計。於是，以電腦或網路為中心的多媒體領域中，共同提議製定了一種假想的RGB色彩空間 (Default RGB Colour Space) ，即以稱為 "sRGB"(standard RGB)規格來當作標準色彩空間。在1996年，最先是由HP和Microsoft共同提倡，之後IEC(國際電氣標準會議)將其製定成標準化，1999年10月則成為國際性標準，並在sRGB規格中規定了標準條件及以編碼變換方法。

這?所謂的標準條件，是為了在顯示影像時，希望能夠在一定的條件下，定義出標準顯示器的特性(表1)以及標準觀測環境(表2)。為了使彩色影像達到最佳顯示，在標準條件下的編碼變換提供了在編碼作業時所需的資訊。如果實際條件和標準條件不同，那麼，是需要進一步將實際條件變換成標準條件[3]。標準顯示器的RGB螢光體和白色色度點是以ITU-R BT.709為基準，螢幕的階調特性（gamma）則是以目前電視台常用的CRT螢幕基準值γ＝2.2來設定，階調曲線在暗部為直線，其他部分是以指數為2.4的指數函數來表示。為了防止暗部在量子化時崩潰，階調特性本身是以γ=2.2（Y=X2.2 ）的曲線為基準。"標準觀察環境"是以表2的內容來定義，sRGB規格就是在這樣定義下的觀察環境來觀察顏色。

在sRGB規格成立之前，在個人電腦係統中，並沒有所謂的標準RGB規格存在，因此數位相機或是彩色印表機等周邊設備廠商，對於要如何設定色彩再現的目標感到相當苦惱。自從sRGB規格公布之後，因為明確規定了色彩再現的目標，使得sRGB的使用越來越普及。例如， 數位相機中的影像DCF規格[4]即是依據sRGB規格發展；

盡管已經使各個機器的目標明確化，但實際結果仍與sRGB規格的理想狀況之間，有著相當的誤差存在。到底要達成怎麼樣的誤差範圍，才可以被人們接受，但到目前為止，仍還沒有能夠決定出適當的指導方針(guideline)。

在微軟(Microsoft)公司的Window OS中，也是以sRGB當作假想的色彩空間。 盡管已經使各個機器的目標明確化，但實際結果仍與sRGB規格的理想狀況之間，有著相當的誤差存在。到底要達成怎麼樣的誤差範圍，才可以被人們接受，但到目前為止，仍還沒有能夠決定出適當的指導方針 (guideline)。 微軟公司已經進行了以sRGB規格為基準的周邊設備指導方針 (WinColorKit) [5]，彩色印表機、CRT/LCD相關的文書部分均已陸續公布，可以上網查閱 [6]。

這?，試以ICC描述檔和以sRGB為依據的色彩管理方式的比較整理如下：

▼以ICC描述檔為依據的色彩管理方式

1.以提供機器的特性為前提來處理。

2.針對機器實行特性評估，以此特性資料作為進行色彩校正的基準。

3.預先設定以利用PC端的CPU進行色彩轉換。

4.實行高精度色彩變換時，柔軟性較高，但計算處理負荷稍重。

▼以sRGB為依據的色彩管理方式

1.在機器端預先進行合乎標準色彩空間的設計。

2.在機器設計時，需要開發合乎標準色彩空間的媒體 (螢光體、彩色濾光片或印表機等)或材料。

3.不需要以個人電腦連接為前提，可以作到彩色影像機器間的直接連接。

4.色彩變換處理的負荷較輕，但柔軟性較ICC描述檔為差。

5.以sRGB規格形成的色域並不能代表照相或印刷的全部色域範圍，需要實施色域壓縮。

表1 sRGB標準影像顯示器特性

表2 sRGB標準觀察環境程度

結論

乍看之下，ICC描述檔和sRGB規格下的色彩管理思考方式有很大的不同，但實際上，它們之間並非相互衝突，而是為互補的關係。例如說，從減輕計算處理和傳送負擔的意義來說，以sRGB規格作輸出或輸入的對應方式，來處理CRT顯示器或低階周邊設備即相當充分；像是高階滾筒掃描機或彩色印表機等需要較複雜色彩變換方式的成像設備，使用ICC 描述檔則較具有柔軟性。對於一般性消費者而言，sRGB之類的色彩管理方式比較容易獲得了解，因此，在使用上較易普及。但是，sRGB規格並非在各方麵都是萬能，因此，陸續仍有各種擴張形式的色彩空間被提議出來。

參考文獻

1.International Color Consortium (ICC)

http://www.color.org/ICC_Minor_Revision_for_Web.pdf

2.IEC 61966-2.1 Ed.1∶1999 "Color Measurement and Management in Multimedia Systems and Equipment, Part2.1∶Default RGB Colour Space- sRGB"（1999）

http://www.iec.ch/cgi-bin/procgi.pl/www/iecwww.p?wwwlang=E&wwwprog=cat-det.p&wartnum=0254087.

3.M. Anderson, et al., " Proposal for a Standard Default Color Space for the Internet- sRGB ", Proc. IS&T/SID Color Imaging Conf.

4, 238-246 (1999) 4.JEIDA-49-1998

 http://it.jeita.or.jp/jhistory/document/standard/exif_eng/Dcfe.pdf

5."WinColorKit: Windows Color Quality Test Kit for Device OEMs"

http://www.microsoft.com/hwdev/tech/color/ColorTest.asp

6."Windows Color Quality Specification for Printer OEMs", Microsoft Corporation (2000)

http://www.microsoft.com/hwdev/color/download/ColorTest.zip