從手機(jī)屏幕色彩淺談色彩管理

■ 文/周亞東、王瑋

（1、山東大眾報(bào)業(yè)集團(tuán)半島傳媒股份有限公司；2、西安理工大學(xué)印刷包裝與數(shù)字媒體學(xué)院）

一、手機(jī)屏幕色彩發(fā)展現(xiàn)狀

目前只能手機(jī)主流的屏幕可分為兩大類，一種是LCD（液晶顯示器），目前大多數(shù)的手機(jī)屏幕都是LCD屏幕。另一種是OLED（有機(jī)發(fā)光二極管）。這兩類材質(zhì)的屏幕，在色彩再現(xiàn)上有很大的差別。2016年，蘋果首次在手機(jī)上使用廣色域屏幕，材質(zhì)是IPS，屬于對(duì)LCD屏幕的寬視角改進(jìn)產(chǎn)品，支持Wide Color廣色域，讓iPhone 7的顯示效果更加出眾，色彩還原更加接近真實(shí)。iPhone 7拍攝的照片，在本機(jī)上顯示效果可以和專業(yè)級(jí)別的相機(jī)相媲美，但是將照片傳送到Android手機(jī)上，色彩會(huì)發(fā)生比較明顯的失真，圖像顏色，細(xì)節(jié)等方面，沒有在iOS系統(tǒng)上顯示的那么逼真。與之相同，在Android手機(jī)上拍攝的照片，傳到iPhone上顯示，其效果也沒有在本機(jī)上顯示的好。那么到底是什么原因?qū)е逻@種現(xiàn)象呢？

sRGB色彩空間是惠普和微軟共同開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)顏色空間，受限于落后的顯示技術(shù)，在制定色域空間時(shí)比較保守，導(dǎo)致很多顏色無法被顯示出來。之后Adobe RGB與Apple RGB兩個(gè)色彩空間也相繼問世，相比sRGB，擁有更寬廣的色域和良好的色彩層次表現(xiàn)。后來源于美國(guó)電影行業(yè)的DCI-P3 色彩空間，DCI-P3是電影行業(yè)中應(yīng)用非常成熟的標(biāo)準(zhǔn)，相比sRGB色域空間提升了25%，因此所呈現(xiàn)出來的顏色更加豐富。不同材質(zhì)的屏幕，其顯色能力也有所不同。目前市面上大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備色彩空間都是sRGB色域，而iPhone 7是DCI-P3廣色域。將圖片傳到不同設(shè)備上進(jìn)行顯示，首先要經(jīng)過設(shè)備文件，進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換。各個(gè)顏色空間表達(dá)顏色的能力大相徑庭，而這種不同正好反映出了我們平時(shí)使用的屏幕顯示能力的差距，同一個(gè)顏色在不同屏幕上看上去很有可能是不同的顏色，所以我們不得不在若干個(gè)顏色空間中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而色彩不一致問題，就出現(xiàn)在了轉(zhuǎn)換的過程中。

由于不同制造商的品質(zhì)、能力有差異，表現(xiàn)出來的色彩無法統(tǒng)一，再加上使用者自行校正后，更是沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。為了減少色彩在不同設(shè)備、系統(tǒng)上所造成的差異，建立一套完善的色彩管理系統(tǒng)，從而減少色彩轉(zhuǎn)換時(shí)可能產(chǎn)生的色差或者失真，提高用戶體驗(yàn)。

二、色彩管理的步驟

顯示器色彩管理就是在不同的設(shè)備上進(jìn)行色彩匹配，盡可能地實(shí)現(xiàn)色彩再現(xiàn)，以達(dá)到精確的色彩復(fù)制。目前使用最多的方法就是ICC色彩管理系統(tǒng)，它是由國(guó)際色彩協(xié)會(huì)（International Color Consortium）提出的一種針對(duì)ICC標(biāo)準(zhǔn)格式的系統(tǒng)，通過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，修正各個(gè)設(shè)備在描述相同顏色時(shí)的差異，盡可能減少顏色轉(zhuǎn)換時(shí)可能產(chǎn)生的色差以及失真。

基于ICC的顯示器色彩管理實(shí)施主要有以下三個(gè)步驟：

（一）設(shè)備校正（Calibration）

使設(shè)備處于穩(wěn)定、正常的工作狀態(tài)，通常是指將屏幕亮度、顏色等參數(shù)調(diào)整至ICC特性文件描述的初始狀態(tài)，對(duì)手機(jī)來說，大多數(shù)都是將手機(jī)屏幕等參數(shù)調(diào)至出廠狀態(tài)。

（二）設(shè)備特征化（Characterization）

當(dāng)所有設(shè)備都校正完成，將各個(gè)設(shè)備的顏色特性作為特性文件進(jìn)行記錄，主要包括設(shè)備的顏色特征和色域范圍等。一般顯示設(shè)備，在出廠時(shí)都會(huì)建立好ICC文件，在進(jìn)行色彩管理時(shí)，直接調(diào)用ICC文件。ICC文件主要是描述色域的大小、動(dòng)態(tài)范圍（黑白亮度范圍）、階調(diào)層次復(fù)制特性等，如果用戶需要自己進(jìn)行校正，則需要自行通過軟件測(cè)試的方法建立ICC文件，然后再調(diào)用文件進(jìn)行色彩管理，但是目前對(duì)手機(jī)屏幕進(jìn)行校正，用此方法的比較少，此方法大都是對(duì)顯示器進(jìn)行校正時(shí)使用。

（三）色彩轉(zhuǎn)換（Conversion）

通過源ICC文件，將源設(shè)備色轉(zhuǎn)換到PCS顏色空間，再通過目標(biāo)設(shè)備ICC文件，將顏色由PCS空間轉(zhuǎn)換到目標(biāo)設(shè)備空間。比較常見的ICC文件是基于LUT（Look-Up Table）顏色轉(zhuǎn)換查找表的。一般LUT被置于操作系統(tǒng)色彩管理模塊或者顯卡驅(qū)動(dòng)中，比較高端的顯示器也會(huì)內(nèi)置LUT。首先將源設(shè)備顏色經(jīng)過已經(jīng)建立好的查找表，查找與之對(duì)應(yīng)的PCS（設(shè)備無關(guān)色空間）的坐標(biāo)，如果查找表中沒有對(duì)應(yīng)的顏色坐標(biāo)，則通過插值的方式得到精確坐標(biāo)。再通過相同的方法，將顏色從PCS轉(zhuǎn)換到目標(biāo)設(shè)備空間，輸出目標(biāo)設(shè)備所對(duì)應(yīng)的顏色值，盡可能的減少色差。

色彩管理的目的就是使得顏色在不同設(shè)備上無差別的顯示，但是不同的設(shè)備，色域大小不同，顏色很難在目標(biāo)色彩空間中全部復(fù)制。為了達(dá)到復(fù)制的目的，通常把顏色范圍和階調(diào)作適當(dāng)?shù)膲嚎s,以使得能夠達(dá)成設(shè)備和設(shè)備之間的顏色精確匹配。將目標(biāo)設(shè)備色域外不能被復(fù)制的色彩叫做色域外色彩。對(duì)于這部分色域外色彩，使用不同的映射意圖將其轉(zhuǎn)換到目標(biāo)設(shè)備色域之中。主要有四種映射意圖：

（一）可感知映射意圖

保持原有的色彩關(guān)系，將源設(shè)備空間等比例壓縮到目標(biāo)設(shè)備空間。由于人眼對(duì)各種顏色之間的關(guān)系比較敏感，因此這種可以用來做高質(zhì)量的圖片還原，注重色彩關(guān)系的攝影等方面。

（二）飽和度優(yōu)先

不太注重色彩之間的準(zhǔn)確關(guān)系，優(yōu)先保護(hù)高飽和度色彩的還原，比較適合用于圖形、圖表和地圖等領(lǐng)域。

（三）相對(duì)色度

對(duì)于色域外顏色進(jìn)行裁剪，使用與之相近的顏色來代替，優(yōu)先白平衡的色彩再現(xiàn)。適用于色彩精度高的色彩還原，比如藝術(shù)品。

（四）絕對(duì)色度

精確匹配色度值，使得色相準(zhǔn)確再現(xiàn)，但是飽和度和明度會(huì)有很大的損失。不同的映射意圖得到的效果有比較大的差別，因此，具體選擇哪種映射意圖，還要根據(jù)具體情況而定。

通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行校正，特征化以及色彩轉(zhuǎn)換步驟后，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的色彩管理。使得色彩還原更加準(zhǔn)確，提高用戶體驗(yàn)。

三、總結(jié)

目前大多數(shù)屏幕色彩管理系統(tǒng)主要是針對(duì)顯示器進(jìn)行色彩管理，而隨著手機(jī)屏幕材質(zhì)的更新?lián)Q代，手機(jī)分辨率越來越高，色彩顯色越來越細(xì)膩，人們對(duì)色彩再現(xiàn)的要求會(huì)越來越高，以后對(duì)手機(jī)屏幕的色彩管理，將會(huì)是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。目前手機(jī)廠商會(huì)通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，對(duì)色彩轉(zhuǎn)換進(jìn)行優(yōu)化，但是不同廠商的優(yōu)化程度不同，導(dǎo)致顯示結(jié)果差異很大。因此需要對(duì)手機(jī)屏幕方面建立一個(gè)色彩管理標(biāo)準(zhǔn)，建立色彩管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)色彩的精確復(fù)制。