Статья: О подходе к созданию протокола цветопередачи в офисной компьютерной системе

Каждое из устройств характеризуется множеством значений аппаратно-зависимых координат, которые могут быть воспроизведены на данном устройстве. Как правило, при определении цветопередачи рассматриваются и используются лишь некоторые подмножества этих полных совокупностей.

Под цветовыми пространствами периферийных устройств M, P и S будем понимать именно такие подмножества, хотя в отдельных случаях они и могут совпадать с полными совокупностями пикселей периферии. Например, часто M=RGB.

Обозначим образы пикселей, по которым производятся измерения их цветовых координат:

_m - образ на мониторе, соответствующий координатам (R,G,B) при форме представления m:

_m=₁(R,G,B);

_p - отпечаток пикселя - фрагмент отпечатка изображения, соответствующий растровой точке {r_ij} при форме представления p:

_p=₂({r_ij});

_s - образ на мониторе, соответствующий матрице координат {(R_ij,G_ij,B_ij)} при форме представления s:

_s=₃({(R_ij,G_ij,B_ij)}).

Аппаратно-независимые цветовые координаты, измеряемые с помощью специальных колориметрических устройств (колориметров и спектрофотометров), объективно характеризуют цвет измеряемых образов пикселей как, например, координаты c=(L,a,b) в цветовом пространстве cLab.

Свойства форм представления определяются как цветом каждого из пикселей, составляющих изображение, так и соотношением цветов пикселей в данном изображении. Следовательно, Lab-координаты являются единственной количественной основой характеристики свойств изображения и следствием реализации на периферийном устройстве аппаратно-зависимых координат пикселя.

Как правило, в современных компьютерных системах при цветопередаче обеспечивается сохранение следующих свойств изображений:

образы близких по цвету (цветонеразличаемых) пикселей цветонеразличаемы;

образы значительно отличающихся по цвету (цветоразличаемых) пикселей цветоразличаемы.

Для анализа свойств изображения при его обработке необходимо:

формальное описание форм представления изображения на периферийных устройствах путем определения необходимых дескрипторов;

характеристика функций преобразования дескрипторов при использовании предустановленного программно-технического обеспечения;

проблемно-ориентированная постановка задач управления преобразованием форм представления изображения, решение которых необходимо для достижения целей обработки изображений;

разработка средств, методов и технологии решения поставленных задач.

Без ограничения общности последующих рассуждений, вместо изображения (совокупности пикселей) можно рассматривать преобразование формы представления одного пикселя с цветовыми координатами (R,G,B) в растровую точку, описываемую матрицей специального вида {r_ij} [2]. Растровая точка определяет механизм воспроизведения отпечатка _p пикселя, однозначно указывая, какие цветные пятна (доты растровой точки) должны быть размещены в данной позиции соответствующего фрагмента отпечатка.

Отпечаток _p пикселя, воспроизведенный на принтере в соответствии с указанной растровой точкой, является неэлектронной формой его представления и нуждается в оцифровке при дальнейшей компьютерной обработке. Для этого используется форма представления пикселя на сканере.

После оцифровки отпечатков с помощью сканера исходному пикселю можно сопоставить новый цифровой носитель данных - скан отпечатка ({(R_ij,G_ij,B_ij)} - матрицу RGB-пикселей, размеры которой зависят от соотношения разрешений принтера и сканера).

В силу вероятностной (случайной) природы процедуры печати и сканирования значение скана отпечатка пикселя можно рассматривать как значение некоторой случайной величины, которое меняется при повторении процедуры.

При реализации аппаратно-зависимых цветовых координат на периферийном устройстве и измерении соответствующих представлений могут быть получены цветовые характеристики пикселя - его Lab-координаты:

- для пикселя m монитора c_m=(L_m,a_m,b_m)=₁(_m);

- для пикселя p принтера c_p=(L_p,a_p,b_p)=₂(_p);

- для пикселя s сканера c_s=(L_s,a_s,b_s)=₃(_s).

Поскольку получение Lab-координат связано с измерениями, а измеряемые объекты являются результатом работы программно-технического обеспечения, то на практике мы имеем дело с некоторыми приближенными величинами, которые также можно рассматривать как значения некоторой случайной величины. Таким образом, цвет пикселя при любой форме представления не может быть точно и однозначно идентифицирован, а в качестве характеристики цвета можно использовать лишь некоторую область в пространстве

{c}=CLab, c=(L,a,b).

Обозначим соответствующие области следующим образом:

- для пикселя m монитора C_m=₁(_m);

- для пикселя p принтера C_p=₂(_p);

- для пикселя s сканера C_s=₃(_s).

Для пикселей с разными аппаратно-зависимыми координатами при измерениях могут быть получены одинаковые результаты, а при многократном измерении одного и того же образа пикселя на периферийном устройстве - разные значения координат. Следовательно, по измеренным Lab-значениям нельзя однозначно определить аппаратно-зависимые координаты пикселя.

Итак, в качестве характеристики формы представления изображения можно использовать следующие дескрипторы соответствующей формы представления пикселей:

для монитора m=((R,G,B),_m,C_m);

для принтера p=({r_ij},_p,C_p);

для сканера s=({(R_ij,G_ij,B_ij)},_s,C_s).

При следующем порядке преобразования одной формы представления изображения в другую mps, происходит соответствующее преобразование значений дескрипторов пикселей:

.

Обозначим как f₁ и f₂ функции, реализуемые в предустановленном фирменном ПО и определяющие аппаратно-зависимые координаты пикселя на принтере и сканере:

{r_ij}=f₁(R,G,B);

{(R_ij,G_ij,B_ij)}=f₂(_p)= f₂(₂({r_ij})).

Измеренные значения цветовых координат Lab

c_mc_pc_s,

можно считать представителями соответствующих областей, характеризующих цвет пикселя:

c_mC_m, c_pC_p, c_sC_s.

На этой основе можно приближенно определить преобразование цветовых характеристик пикселя при преобразовании формы его представления:

C_mC_pC_s.

Следовательно, дескрипторы форм представления пикселей имеют вид:

для монитора ((R,G,B),_m,₁(_m)), ((R,G,B),_m,₁(_m));

для принтера (f₁(R,G,B),_p,₂(_p)), (f₁(R,G,B), _p,₂(_p));

для сканера (f₂(_p),_s,₃(_s)), (f₂(_p),_s,₃(_s)).

В принятой терминологии сохранение двух ранее упомянутых свойств пикселей изображений, обычно обеспеченное при компьютерной обработке, может быть описано с помощью следующих формальных соотношений.

Свойство 1 (сохранение цветонеразличаемости пикселей). Пусть E'_m, E'_p и E'_s - некоторые фиксированные величины, и пусть произвольные пиксели m' и m" близки по цвету, т.е. (c_m',c_m") (расстояние между соответствующими им Lab-точками c_m' и c_m" ) невелико, а именно:

(c_m',c_m")E'_m,

Где

(c_m',c_m")=,

тогда при преобразовании форм представления должны быть выполнены соотношения:

(c_p',c_p")E'_p,

(c_s',c_s")E'_s.

В рамках данной работы в качестве значений величин E'_m, E'_p и E'_s будет использоваться одно и то же значение, равное значению коэффициента цветоразличия , обычно применяемого в полиграфии (в зависимости от применяемых стандартов =3-6 [4-5]).

Свойство 2 (сохранение цветоразличаемости пикселей). Пусть E"_m, E"_p и E"_s - некоторые фиксированные величины и пусть произвольные пиксели m' и m" значительно различаемы по цвету, т.е. (c_m',c_m") (расстояние между соответствующими Lab-точками c_m' и c_m") велико, а именно:

(c_m',c_m")>>E"_m,

тогда при преобразовании форм представления должны быть выполнены соотношения:

(c_p',c_p")>>E"_p,

(c_s',c_s")>>E"_s.

Заметим, что в качестве значений величин E"_m, E"_p и E"_s должны быть использованы значения, не меньшие значения коэффициента цветоразличия .

Если RGB-изображение представляет какое-либо художественное полотно, логотип фирмы, новые модели одежды или ткани, т.е. является копией, то цветовые характеристики его пикселей должны быть сохранены при переходе к другим формам представления изображения.

Свойство постоянства цветовых характеристик не обеспечивается автоматически при преобразовании форм представления изображения. Более того, во многих случаях в силу объективных причин выполнение этого свойства и не может быть обеспечено. Как правило, можно говорить, лишь о некоторых подмножествах пикселей изображения, для которых это свойство может быть (приближенно) выполнено.

Свойство 3 (сохранение цветовых характеристик при печати). Пусть V_m - некоторое подмножество пикселей изображения, для которых известны дескрипторы их формы представления на мониторе:

{m}={((R,G,B),_m,₁(_m))}, mV_m.

При преобразовании формы представления на мониторе в форму представления на принтере для произвольного пикселя mV_m должны быть выполнены соотношения:

(₁(_m),₂(₂(f₁(R,G,B)))).

Если имеется достоверный отпечаток какого-либо RGB-изображения, то для его достоверной оцифровки должны быть сохранены цветовые характеристики при переходе к форме представления изображения на сканере.

Если необходимо изменить результаты цветопередачи, то необходимо модифицировать функцию цветопередачи, изменив определение предустановленных функций, ее реализующих.

При определении функции цветопередачи были использованы функции:

получения измеряемых образов аппаратно-зависимых координат - ₁, ₂, ₃;

измерения Lab-координат пикселей - ₁, ₂, ₃;

получения аппаратно-зависимых координат - f₁ и f₂.

Очевидно, что только данные определения функций f₁ и f₂ можно использовать как параметры управления цветопередачей, чтобы модифицировать процедуру цветопередачи путем применения на следующем шаге преобразования специальным образом модифицированных данных (значений функций f₁ и f₂). Так вместо координат

{r_ij}=f₁(R,G,B)

можно применить модификации

{r'_ij}=F₁(R,G,B),

а вместо координат

{(R_ij,G_ij,B_ij)}=f₂(₂({r_ij}))

модификации

{(R'_ij,G'_ij,B'_ij)}=F₂(₂({r_ij})).

Чтобы минимизировать вмешательство в предустановленную технологию цветопередачи, модификацию функций f₁ и f₂ можно осуществить на основе дополнительной обработки их значений. В этом случае модификация F_i представима в виде суперпозиции предустановленной функции f_i и новой функции модификации ее значений g_i:

F_i=g_if_i;

{r'_ij}=F₁(R,G,B)=g₁(f₁(R,G,B))=f₁({r_ij});

{(R'_ij,G'_ij,B'_ij)}= F₂(₂({r_ij}))=g₂(f₂(₂({r_ij})))=g₂({(R_ij,G_ij,B_ij)}).

Поскольку функции f₁ и f₂ (F₁ и F₂) применяются при обработке произвольных изображений, то проблему их определения необходимо рассматривать в общем плане как проблему определения функций цветоделения - функций отображения соответствующих цветовых пространств, или, как говорят, как проблему согласования цветовых пространств периферийных устройств [6_7].

Универсальный подход к согласованию цветовых пространств состоит в применении так называемых профилей цветовых пространств - наборов данных о значениях цветовых координат определенных подмножеств пикселей, определяемых своими аппаратно-зависимыми координатами. При интерполяции и экстраполяции указанных данных можно получить приближенное описание образов цветовых пространств соответствующих устройств в аппаратно-независимом Lab-пространстве.

Для согласования цветовых пространств достаточно определить функции цветоделения, отображающие цветовые пространства так, чтобы были выполнены заданные ограничения на их цветовые характеристики. Таким образом, процедура цветопередачи определена и может быть реализована в компьютерной системе для любых графических изображений. Очевидно, что при произвольных цветовых пространствах и произвольных функциях цветоделения выполнение свойств 1-3 цветопередачи не гарантируется. цветопередача координата колориметрическое устройство