色彩管理中的ICC Profile剖析

       1993年世界著名印前软件开发商Adobe、Agfa、Apple、Kodak、FOGRA、Microsoft、Sun Microsystem等公司发起并成立了国际彩色联盟(International Color Consortium)，简称ICC，旨在建立、推广和鼓励公开的．跨平台的、中立性的色彩管理系统，并制定了ICC Profile规范，于2003年日月公布了最新版本File Format for Color Profiles(Version 4．1．0)。
　　色彩管理内容
    在彩色图像复制工艺流程中，涉及到的设备都工作在自身特有的色彩空间里，而色彩管理技术就是解释复制工作流程中连续变化的未知因素，对其进行定量分析，并在此基础上进行相应的色彩空间转换，从而使颜色再现与设备无关。色彩管理在原理上分为3个步骤，简称为“3C”。
　　1．校准设备(caiibration)
　　建立一个中性灰的环境，并将光源标准化，然后对输入设备、显示设备、输出设备进行校准。
　　1)输入设备校准。输入校正包括亮度、对比度、黑白场的校正。以扫描仪校正为例，对扫描仪进行初始化归零后，对于同一原稿，不论何时扫描，都可获得相同的图像数据。
　　2)显示设备校准。使用显示器校正系统(包括硬件和软件)对显示器的亮度。对比度、色温以及整个显示系统的Gamma值进行设定。
　　3)输出设备校准。对输出设备(打印机、印刷机)的灰平衡参数、黑版参数进行校正，这是针对对纸张\油墨等印刷材料参数的校正。
　　2．建立特征描述文件(characterisation)
　　使用色彩管理软件对设备的具体颜色特征加以解释，并在此基础上对照设备无关的颜色空间建立设备的色彩描述文件(ICC Profile)，这些描述文件是从设备颜色空间向设备无关颜色空间(PCS)转换的桥梁。
　　3．色彩空间转换(conversion)
　　在对系统中的设备进行校准的基础上，利用设备描述文件，以标准的设备无关色空间为媒介，实现各设备色彩空间之间的正确转换。
　　ICC Profile文件格式分析
　　1．ICC Profile文件的总体结构
　　从图1我们可以看出，ICC Profile文件主要由3部分构成：文件头、标签表和标签元素数据。

　　(1)文件头(Profile Header)
　　文件头由128个字节组成，4个字节为一个单位，依次记录了文件尺寸、CMM类型。版本信息、Profile类型或设备类型、设备颜色空间、转换连接空间(PCS)、主平台、文件创建日期、照明体色度、色域压缩方式(包括感觉法、相对色度法、饱和度法和绝对色度法)、介质类型等信息。
　　(2)标签表(Tag Table)
　　主要记录文件里包含的标签信息，类似于检索目录的功能。前4个字节是该文件所包含的标签总数(Tag Count)，后面依次是每个标签的描述，各占12个字节，包括标签的名称、在标签元素数据区的位置和尺寸。
　　(3)标签元素数据(Tagged Element Data)
　　按照标签表里的数据依次记录每个标签的信息，每个标签内容的前4个字节都是标签类型，后面的格式根据标签类型的不同而不同，尺寸也不同。
　　根据设备类型的不同，ICC Profile中所含的必要标签不同，而且对于同一种设备，由于生成ICC Profile的算法模型不同，也会产生不同的标签组合。色彩管理系统制造商也会根据具体的设备情况加入各自的私有标签。色彩管理系统在转换色彩时会根据所需的标签名称从标签表里找到该标签位置，然后读出这个标签的数据，进行色彩转换的数学计算。通过ICC Profile Inspector软件可以看到ICC Profile的文件头信息以及标签信息，该软件可以在ICC的官方网站www．color．org免费获得。
    2．ICC Profile文件的分类
　　ICC Profile可以分成四大类：输入设备Profile(Input Profile)、显示设备Profile(DisplaY Profile)、输出设备Profile(Output Profile)、附加的Profile(Additional Profile)。其中包括设备连接Profile(DeviceLink Profile)、色彩空间转换Profile(ColorSpace ConversionProfile)、抽象的Profile(Abstract Profile)、指定的色彩Profile(Named Color Profile)。
　　由于显示设备和输入设备的色彩空间都是RGB，所以它们的ICC Profile文件的必要标签组合相同，一般分为3种：单色显示(或输入)设备Profile、基于矩阵模型的三维显示(或输入)设备Profile、基于查找表模型的多维显示(或输入)设备Profile。输出设备的色彩空间是CMYK，它的标签组合比较复杂，主要有两种：单色输出设备Profile、彩色输出设备Profile。
     3．ICC Profile的常用标签说明
　　ICC定义了48个标签(Tag)，共30种类型(Tag Type)，每个标签都有一定的标签类型。对于每个ICC Profile文件来说，它们所包含的标签组合不尽相同，下面简单介绍几个常用标签。
  　profileDescriptionTag：特征文件的一般性描述；
　　copyrightTag：特征文件的拷贝权信息；
　　mediaWhitePointTag：介质白场三刺激值(XYZ)；
　　mediaBlackPointTag：介质黑场三刺激值(XYZ)；
　　grayTRCTag：灰度阶调再现曲线，一般只用于单色输出设备上；
　　redTRCTag：红色阶调再现曲线；
　　greenTRCTag：绿色阶调再现曲线；
　　blueTRCTag：蓝色阶调再现曲线；
　　redMatrixColumnTag：红色磷粉的三刺激值(XYZ)；
　　greenMatrixColumnTag：绿色磷粉的三刺激值(XYZ)；
　　blueMatrixColumnTag．蓝色磷粉的三刺激值(XYZ)；
　　AToBOTag：由设备色域到PCS色域的转换参数，适应的色域压缩方式为感觉法；
    AToB1Tag：由设备色域到PCS色域的转换参数．适应的色域压缩方式为相对色度法；
　　AToB2Tag：由设备色域到PCS色域的转换参数，适应的色域压缩方式为饱和度法；
　　BToAOTag：由PCS色域到设备色域的转换参数，适应的色域压缩方式为感觉法；
　　BToA1Tag：由PCS色域到设备色域的转换参数，适应的色域压缩方式为相对色度法；
　　BToA2Tag：由PCS色域到设备色域的转换参数，适应的色域压缩方式为饱和度法；
　　gamutTag：检测输入颜色是否在色域外。
　　其中，TRCTag和MatrixColumnTag是色域空间为RGB显示设备和输入设备的专有标签。由于色彩管理系统可以根据AToB1和mediaWhitePointTag计算出适应于绝对色域压缩法的转换参数，所以没有专门为绝对色域压缩法定义一个AToBTag标签。还有很多没有列出的标签，可以根据不同的算法要求有选择地添加。标签数越多，文件也越大。
　　ICC色彩标准已经得到了广泛认可，大多数硬件设备在出厂时已通过校正并带有各自的ICC Profile特性文件，但是随着使用时间的延续以及环境的变化，硬件参数会发生变化，所以我们需要经常校正设备并重新建立符合设备当时特性的ICC Profile文件，这样才能充分发挥设备的性能。
　　目前市面上有许多外设产品都配有各自的颜色校正软件，例如Agfa专业扫描仪校色软件COLOR TUNE；海德堡的色彩管理系统Scanopen(用于扫描仪和数码相机)、Viewopen(用于显示器)。Printopen(用于输出设备)；基于Apple操作系统的Color Sync色彩管理系统；Photoshop中的Adobe Gamma(校准显示器)；还有专用的ICC工具，如柯达的ColorFlom ICC profile Tools，包括ColorFolw ICC Monitor ProfileBuilder(用于显示器)、ColorFlow InputProfile Builder(用于扫描仪和数码相机)，利用这些软件可以实时地建立设备的颜色特性文件。