印表機階調曲線&色彩視覺

本篇在於探討印表機階調曲線對色彩視覺之影響為何?基於數位攝影之影像與噴墨印表機亮度、對比輸出皆須經由視覺評量其品質,因此必須了解不同被攝體表面與色彩,對噴墨印表機之影像亮度、對比與人眼觀測產生之變化,探究出最佳化模式。

測試影像:亮面&霧面拍攝

選擇以木質表面分別塗佈霧面與亮面塗料,了解不同表面材質(反射率)及色彩的主體在攝影上之視覺效果。

考量被攝體在實際應用上受光角度的多樣變化性,與複雜的商業攝影需求較為接近,採用測試被攝體為素描練習用之小木偶(30cm高),表面光質特性根據使用塗料的不同,分散射表面(霧面)與鏡射表面(亮面)兩種。

圖3-1 第一列:霧面、第二列:亮面

  • 圖3-1對於拍攝的兩種表面塗佈木偶(第一列: 霧面,第二列: 亮面)進行色彩評估。
  • 由於色彩範圍太過廣泛,因此採用實際商用領域經常性接觸之色彩(咖啡色、橙色、粉紅色、水藍色)四種以及無色彩(黑色、白色、銀灰色)三種為代表。
  • 以14個小木偶分為兩組,一組則表面是霧面,另一組表面上亮面噴漆。
  • 為求色彩能完全均勻覆蓋木頭顏色,故分為3次重複性著色,以達到所要之色彩呈現。
  • 14個小木偶著色後經24小時乾燥,以Eye-One Pro分光儀搭配Eye-One Share軟體量測每個小木偶胸前平滑區域的CIELAB值,結果如表3-1。

表 3-1 小木偶表面塗佈後的 CIE LAB 色度值

  • 攝影燈光的設定如圖 3-2,使用3具COMET-3200W電筒及COMET – 400W單燈1盞。
  • 燈光位置與出力分別為:主光位於左上方約60輸出瓦數為400W光圈值為f22,頂光位於上方約90輸出瓦數為200W,輔助光位於右上方約45輸出瓦數為317W,背景光則位於正後方約15處輸出瓦數為1/4。
  • 使用光源面積比為2:1,光源對比分別為主光是3頂光是2輔助光是1,主光比為2:1,次光比為5:1。
  • 燈光的色溫及頻譜部分(圖3-3)經由使用MINOLTA色溫表與Eye-0ne Pro光度計所測得的數據,分別是主光5050K、頂光5050K、輔助光5050K以及背景光5010K。
  • 光質控制部份使用的是自製100×100公分木質框,並利用雙面膠黏貼95公克之描圖紙進行光質柔化,架設方式以四片控光幕距離木偶40公分處以ㄇ字型圍繞,與光源距離則為100公分。

圖3-2 攝影燈光設置

圖3-3 攝影燈光之頻譜特性(相關色溫CCT=5,251K,演色指數CRI=98)

  • 攝影燈光的設置如圖3-2所示:主光位於左上方約60輸出瓦數400W光圈值為f22,頂光位於上方約90輸出瓦數為200W,輔助光位於右上方約45輸出瓦數為317W,背景光則位於正後方約15處輸出瓦數為1/4(400W)。
  • 首先將Horseman 4×5相機固定在FOBA大型角架上,裝上Schneider Makro – Symmer 5.6/180 mm傳統鏡頭,使Horseman 4×5相機前後面板上裝置之水平儀呈現在水平狀態,拍攝畫面比例約為80 % 後進行對焦。
  • 以測光表測得的標準光圈 f22為中心,以1/2級光圈包圍曝光方式連續拍攝五張影像。
  • 所得影像曝光量分別為:f16 ~ f161/2 ~ f22 ~ f221/2 ~ f32。

應用設計:

由測試影像獲得霧面(黑、白、銀灰、彩色)與亮面(黑、白、銀灰、彩色)兩類共 8種影像。套用 A~E 歸納所獲得的較佳影像擷取模式獲得 RGB 顯示影像,再以 G 所得最佳印表機色彩描述檔,使用 EFI Color proof XF 軟體輸出六種不同亮度(+15、0、-15)、對比(+10、0、-10)共 48 張之測試影像,進行人眼視覺評量。對象是以影像相關之專業人士,其中分為平面廣告設計與平面廣告攝影工作者,受測人數約為 25 ~ 30 人,年齡分布約在 25 ~ 45 歲。實驗場地設於專業攝影棚內,並以全暗室環境提供觀測者進行視覺實驗。實驗前先行對受邀觀測者進行色盲檢測,使用的是日本出版之色盲檢測手冊,通過後才可進入正式視覺實驗。

如圖 3H-1 與 3H-2 受測者進入實驗場地時,先行對標準色溫燈箱(D50)作亮度適應 60~90 秒,並對觀測者配對實驗指導語加以說明:首先填寫觀測者姓名,在標準色溫燈箱(D50)出現的兩個影像根據影像亮度與對比選擇最標準的影像,然後在表格內打∨。在標準色溫燈箱(D50)出現的所有配對影像順序和左右位置,完全以隨時方式出現。由於本實驗採用記憶配對法,標準色溫燈箱(D50)配對前 ,觀看由實驗(四)所得最佳色彩描述之液晶螢幕(D65)內實際輸出影像,約60~90秒左右,之後,關閉一旁之液晶螢幕(D65),依序完成所有觀測者配對實驗,再利用Thrustone的配對比較法則分析數據。

圖3H-1 視窗H所使用之標準觀測燈箱(D50)的光源頻譜特性

(相關色溫CCT=5,019K,演色指數CRI=94,頻譜為紅色曲線)

圖3H-2 標準觀測燈箱(D50)與液晶螢幕(D65)

操作流程:

  • 套用G所得最佳印表機色彩描述檔,使用EFI Color proof XF軟體輸出六種不同亮度(+15、0、-15)、對比(+10、0、-10)共48張之測試影像。
  • 觀測者觀看知覺檢驗手冊,進行知覺檢測。
  • 觀測者進行約60~90秒左右,標準色溫燈箱(D50)亮度適應。
  • 觀測者配對實驗指導語解釋與說明。
  • 套用D視窗所得最佳色彩描述檔之液晶螢幕(D65),觀看並記憶實際輸出影像,約60~90秒左右。
  • 在標準色溫燈箱(D50)中選出配對影像之亮度與對比較佳的影像。
  • 利用Thrustone的配對比較法則分析數據。

技術分析:

本單元邀請30位目前在平面廣告領域從事攝影及設計工作之專業人士進行暗室視覺評比。經由數位影像RAW檔擷取時,套用A ~ C視窗(鏡頭最佳光圈值、數位機背銳利度最佳對映參數、最佳色彩描述檔)及視窗E&F(最佳曝光值、階調曲線)所取得之最佳參數,輸出影像TIFF 檔格式顯示於EIZO CG243W LCD(D50)螢幕並透過Epson Stylus Pro 4880噴墨印表機列印出8X10尺寸圖片放置於標準觀測燈箱中(D50),以雙眼同時比對法,請觀測者同時觀看螢幕中與燈箱中(D50光源)之圖像,對擷取之數位影像噴墨打樣作出選擇,根據z- score 統計結果,評斷出最佳參數組合所擷取之數位影像品質。由於噴墨影像評比較費時,因此僅對「去背」影像作視覺實驗。圖3H – 3與3H – 4分別是亮度增減與對比增減的例子。

圖3H-3 亮度增減

圖3H-4 對比度增減

視覺實驗統計結果呈現在表 3H – 1 以及圖 3H – 5 至圖 3H – 8。從數據的觀察,可獲得以下歸納:

  • 本實驗的亮度與對比調整幅度造成明顯的視覺評分差異。
  • 平均而言,以亮度與對比皆不增減的效果較佳。但就個別顏色來看,表現稍有不同,黑色木偶需調高亮度使暗部細節清晰,白色木偶似乎偏好稍為降低亮度。
  • 在表面特性方面,黑色與銀灰色的霧面與亮面階調偏好不一致,亮面黑色偏好以低對比呈現細節,亮面銀灰偏好高亮度增加金屬光澤感。

表3H-1 實驗八的視覺評比結果(Z分數)

圖3H-5 黑色Z值分析

圖3H-6 白色Z值分析

圖3H-7 銀灰色Z值分析

圖3H-8 彩色Z值分析

結 論:

印表機階調曲線對色彩視覺影響部分,平均而言,以亮度與對比皆不增減的效果較佳。但就個別顏色來看,表現稍有不同,黑色木偶需調高亮度使暗部細節清晰,白色木偶似乎偏好稍為降低亮度,在表面特性方面,黑色與銀灰色的霧面與亮面階調偏好不一致,亮面黑色偏好以低對比呈現細節,亮面銀灰偏好高亮度增加金屬光澤感。

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