从手机屏幕色彩浅谈色彩管理

■ 文/周亚东、王玮

（1、山东大众报业集团半岛传媒股份有限公司；2、西安理工大学印刷包装与数字媒体学院）

一、手机屏幕色彩发展现状

目前只能手机主流的屏幕可分为两大类，一种是LCD（液晶显示器），目前大多数的手机屏幕都是LCD屏幕。另一种是OLED（有机发光二极管）。这两类材质的屏幕，在色彩再现上有很大的差别。2016年，苹果首次在手机上使用广色域屏幕，材质是IPS，属于对LCD屏幕的宽视角改进产品，支持Wide Color广色域，让iPhone 7的显示效果更加出众，色彩还原更加接近真实。iPhone 7拍摄的照片，在本机上显示效果可以和专业级别的相机相媲美，但是将照片传送到Android手机上，色彩会发生比较明显的失真，图像颜色，细节等方面，没有在iOS系统上显示的那么逼真。与之相同，在Android手机上拍摄的照片，传到iPhone上显示，其效果也没有在本机上显示的好。那么到底是什么原因导致这种现象呢？

sRGB色彩空间是惠普和微软共同开发的标准颜色空间，受限于落后的显示技术，在制定色域空间时比较保守，导致很多颜色无法被显示出来。之后Adobe RGB与Apple RGB两个色彩空间也相继问世，相比sRGB，拥有更宽广的色域和良好的色彩层次表现。后来源于美国电影行业的DCI-P3 色彩空间，DCI-P3是电影行业中应用非常成熟的标准，相比sRGB色域空间提升了25%，因此所呈现出来的颜色更加丰富。不同材质的屏幕，其显色能力也有所不同。目前市面上大多数移动设备色彩空间都是sRGB色域，而iPhone 7是DCI-P3广色域。将图片传到不同设备上进行显示，首先要经过设备文件，进行颜色转换。各个颜色空间表达颜色的能力大相径庭，而这种不同正好反映出了我们平时使用的屏幕显示能力的差距，同一个颜色在不同屏幕上看上去很有可能是不同的颜色，所以我们不得不在若干个颜色空间中进行转换，而色彩不一致问题，就出现在了转换的过程中。

由于不同制造商的品质、能力有差异，表现出来的色彩无法统一，再加上使用者自行校正后，更是没有统一的标准。为了减少色彩在不同设备、系统上所造成的差异，建立一套完善的色彩管理系统，从而减少色彩转换时可能产生的色差或者失真，提高用户体验。

二、色彩管理的步骤

显示器色彩管理就是在不同的设备上进行色彩匹配，尽可能地实现色彩再现，以达到精确的色彩复制。目前使用最多的方法就是ICC色彩管理系统，它是由国际色彩协会（International Color Consortium）提出的一种针对ICC标准格式的系统，通过这个标准，修正各个设备在描述相同颜色时的差异，尽可能减少颜色转换时可能产生的色差以及失真。

基于ICC的显示器色彩管理实施主要有以下三个步骤：

（一）设备校正（Calibration）

使设备处于稳定、正常的工作状态，通常是指将屏幕亮度、颜色等参数调整至ICC特性文件描述的初始状态，对手机来说，大多数都是将手机屏幕等参数调至出厂状态。

（二）设备特征化（Characterization）

当所有设备都校正完成，将各个设备的颜色特性作为特性文件进行记录，主要包括设备的颜色特征和色域范围等。一般显示设备，在出厂时都会建立好ICC文件，在进行色彩管理时，直接调用ICC文件。ICC文件主要是描述色域的大小、动态范围（黑白亮度范围）、阶调层次复制特性等，如果用户需要自己进行校正，则需要自行通过软件测试的方法建立ICC文件，然后再调用文件进行色彩管理，但是目前对手机屏幕进行校正，用此方法的比较少，此方法大都是对显示器进行校正时使用。

（三）色彩转换（Conversion）

通过源ICC文件，将源设备色转换到PCS颜色空间，再通过目标设备ICC文件，将颜色由PCS空间转换到目标设备空间。比较常见的ICC文件是基于LUT（Look-Up Table）颜色转换查找表的。一般LUT被置于操作系统色彩管理模块或者显卡驱动中，比较高端的显示器也会内置LUT。首先将源设备颜色经过已经建立好的查找表，查找与之对应的PCS（设备无关色空间）的坐标，如果查找表中没有对应的颜色坐标，则通过插值的方式得到精确坐标。再通过相同的方法，将颜色从PCS转换到目标设备空间，输出目标设备所对应的颜色值，尽可能的减少色差。

色彩管理的目的就是使得颜色在不同设备上无差别的显示，但是不同的设备，色域大小不同，颜色很难在目标色彩空间中全部复制。为了达到复制的目的，通常把颜色范围和阶调作适当的压缩,以使得能够达成设备和设备之间的颜色精确匹配。将目标设备色域外不能被复制的色彩叫做色域外色彩。对于这部分色域外色彩，使用不同的映射意图将其转换到目标设备色域之中。主要有四种映射意图：

（一）可感知映射意图

保持原有的色彩关系，将源设备空间等比例压缩到目标设备空间。由于人眼对各种颜色之间的关系比较敏感，因此这种可以用来做高质量的图片还原，注重色彩关系的摄影等方面。

（二）饱和度优先

不太注重色彩之间的准确关系，优先保护高饱和度色彩的还原，比较适合用于图形、图表和地图等领域。

（三）相对色度

对于色域外颜色进行裁剪，使用与之相近的颜色来代替，优先白平衡的色彩再现。适用于色彩精度高的色彩还原，比如艺术品。

（四）绝对色度

精确匹配色度值，使得色相准确再现，但是饱和度和明度会有很大的损失。不同的映射意图得到的效果有比较大的差别，因此，具体选择哪种映射意图，还要根据具体情况而定。

通过对设备进行校正，特征化以及色彩转换步骤后，就实现了对设备的色彩管理。使得色彩还原更加准确，提高用户体验。

三、总结

目前大多数屏幕色彩管理系统主要是针对显示器进行色彩管理，而随着手机屏幕材质的更新换代，手机分辨率越来越高，色彩显色越来越细腻，人们对色彩再现的要求会越来越高，以后对手机屏幕的色彩管理，将会是一个发展趋势。目前手机厂商会通过对设备进行系统升级，对色彩转换进行优化，但是不同厂商的优化程度不同，导致显示结果差异很大。因此需要对手机屏幕方面建立一个色彩管理标准，建立色彩管理系统，从而实现色彩的精确复制。