不同观察环境下相同三刺激值的颜色给人的心理感知结果不同, 这即是色貌现象, 几乎所有的色彩感知过程都会受到色貌现象的影响。人眼感知的色彩属性与仪器测量的色彩属性是有差距的, 不同定量的纸张色彩再现效果也不同^[1]。为了满足高保真的色彩颜色信息复制, 提高颜色再现的质量, 引入了基于色貌模型的色彩传递^[2]。色貌模型色适应可以保证人眼视觉系统在不同观察条件下对原稿与复制品有近似相同的色貌感知, 这是将色貌模型应用于图像复制评价的基础^[3]。不同纸张再现的色貌属性也不同, 结合不同定量纸张与色貌模型, 对给定观察条件下的颜色再现效果进行评价，考虑了近场、背景与周围环境的影响, 能描述包括视明度和明度、视彩度和彩度以及色调等色貌属性, 应用了色适应变换，可以实现预测目标观察条件下的对应色^[4]。

CIE L^*a^*b^*是早期为了解决CIEXYZ不均匀性而制作的均匀色空间, 最常用的功能是计算色差, 也可以表征明度、彩度和色调^[5]。但其缺点是没有使用模拟人眼生理感知的锥响应空间, 没有使用正确的色适应变换模型, 没有考虑不同环境下的色貌属性, 因此CIE L^*a^*b^*不能很好地适应各行业的需求。基于此，色貌研究人员推出了多种色貌模型^[6]。色貌模型使用各种参数来规定不同的观察条件, 包括背景相对亮度、适应场白点、适应场亮度、参考白点、周围环境影响因子、明度对比因子、色适应因子等, 对颜色刺激进行正向变换逆向变换之后可以预测不同观察条件下对应色数值^[7]。

在印刷复制再现中, 输出环境和输入环境往往不同, 将颜色刺激从初始观察条件变换到目标观察条件, 必须使用色貌模型的逆变换。正变换把CIEXYZ三刺激值变换到原媒体观察条件下的色貌属性, 逆变换把色貌属性变换到再现媒体观察条件下的CIE三刺激值, 以此来实现对应色的预测^[8]。文章以色适应原理以及图像色貌模型为主要研究对象, 采用八种不同定量的纸张, 使用CANON IPF8300喷墨印刷机输出样张, 分别使用CIE L^*a^*b^*与iCAM06色貌模型进行原稿与样张的色差与色貌属性对比, 以此反映图像色貌模型在印刷色彩复制中的作用。与传统CIE L^*a^*b^*模型输出进行对比, 探究图像色貌模型应用于印刷色彩复制评价的优缺点。

1 实验材料及设备 1.1 实验材料

艺美A6彩色相片纸, 天威A4喷墨打印纸, 天野A4彩色喷墨专用纸, 原色A4喷墨专用纸, 钻石A3数码彩激纸, 亮彩A3彩色喷墨打印纸, XEROX Colotech+A3, Professional color paper。

1.2 实验设备

输出设备：CANON IPF8300大幅面12色彩色打印机、EIZO显示器。

测量设备：X-Rite Eye-one PRO色彩管理分光光度计、GretagMacbeth Judge Ⅱ标准光源观察箱；

观察条件：D65/2°。

软件：Photoshop CS6、MATLAB R2014a、Office2016。

2 实验数据与分析 2.1 主观评价

标准观察条件：于暗室中将八种纸样放在GretagMacbeth Judge Ⅱ标准光源观察箱中, 避免外界光线干扰, 采用D65光源, 亮度100 cd/m²。

目视评判：采用双目逐次法^[9-11], 邀请实验室七位具有视觉正常的观察者进行主观评价。采用7级评价法^[12-13], 按照每种纸样与标准样张的色貌差、色差、阶调层次、清晰度综合表现等级来划分：

1级：与标准样张无色差, 阶调层次明显, 清晰, 完全匹配。

4级：与标准样张存在可接受的差别, 感觉明显, 但仍然认为差别是在可以接受的范围内。

7级：匹配效果很差, 存在明显差别, 差别不可以接受。

在标准光源观察箱与自然光显示器两种观察环境下, 八种印刷复制梯尺给人的颜色感知差距并非十分明显, 色貌属性比较接近。对印刷品复制再现效果打分结果如表 1所示, 其中, A、B、C、D、E、F、G分别表示7位标准观察者。

结果表明七位观察者在进行主观评价时表示灯箱环境下的纸张色貌属性和显示器色貌样张色貌属性以及阶调再现效果差距并不明显, 八种纸张给人的心理感受是近似的。

2.2 客观评价

计算所取色块的平均色貌差ΔI_m和平均色差ΔE_ab^*如表 2所示。

ΔI_m表明, 显示器样张色貌属性和灯箱环境中的纸张色貌属性色差都小于1。ΔE_ab^*表明, 显示器样张L_ab属性与灯箱环境L_ab属性差距较大, 色差都在5以上。

结合主客观评价, 表明使用iCAM图像色貌模型获得的色差更小, 效果更好, 更适合跨媒体多环境印刷复制评价。

2.3 八种纸张再现效果

如图 1所示, 分析八种纸张复制品与原稿的平均ΔI_m色貌差。再现效果最佳的是四号纸张, 最差的是八号纸, 二号、三号、六号纸张效果相近, 一号、五号、七号纸张再现效果最差。

如图 2所示, 七名观察者的评价结果表明, 四号纸张再现效果最佳, 八号纸张再现效果最差。

客观评价与主观评价近似达到了一致性, 再一次得出iCAM图像色貌模型的复制评价效果较为准确, 评价结果更符合人的视觉感知与心理感受。

2.4 分析iCAM06模型纸张的复制再现效果

选择色彩再现效果最优的四号纸张作为主要分析纸张。纸张CMYKRGB梯尺共有182个色块, 将所有色块的颜色差范围划分为五个区间, 使用每个区间内色块数量占总体色块数量的频率分布直方图分析其ΔI_m色差、明度差和彩度差。

如图 3所示, 所有色块的ΔI_m色差均小于1, 50%的色块色差在0.62以下, 表明原稿色貌属性和复制品色貌属性差距并不大, 没有发生明显的色彩失真现象。使用iCAM色貌模型处理梯尺之后，色彩还原更为准确。

如图 4所示, 81%的色块明度差在0.47以下, 图像色貌模型对于目标环境下的明度预测较为准确。明度差公式为：

$\Delta J = {\left( {{J_1} - {J_2}} \right)^{0.5}}$

(1)

如图 5所示, 64%的色块彩度差在0.48以下, 图像色貌模型对目标环境下的彩度预测同样准确。彩度差公式为：

$\Delta C = {\left( {{C_1} - {C_2}} \right)^{0.5}}$

(2)

3 结论

iCAM图像色貌模型综合了人眼对比度敏感函数CSF、S-CIELAB模型和IPT均匀色空间的优点, 能够较好地预测由EIZO显示器环境到D65灯箱环境的对应色。利用色貌模型iCAM06进行评价, 发现原稿和复制稿之间的色差、明度差以及彩度差更加符合人眼视觉感知效果。相较于CIE L^*a^*b^*, iCAM能够更准确地再现跨媒体复制的色彩信息, 证明了色貌模型对色彩复制及评价的有效性。