2.3.1 Đặc điểm không gian màu
Không gian màu là khoảng không gian thể hiện toàn bộ các màu có thể phục chếđược bởi một thiết bị hay một hệ thống nào đó. Không gian màu được xây dựng dựa trên các trục tọa độ trong không gian 3D nhằm thể hiện các yếu tố ảnh hưởng
cũng như khả năng phục chế của nó. Nếu càng nằm xa gốc tọa độthì khối hình 3D
càng lớn được tạo thành và chất lượng của hệ thống phục chế màu của thiết bị đó
càng cao.
Hình 2.4 đã thể hiện được sự phân bố của các không gian màu. Các không gian màu có phạm vi bao phủ lớn sẽ tái tạo được nhiều màu sắc hơn.
“Mỗi người sẽcó ba đường cong đáp ứng màu tương ứng với sốlượng và cách thức hoạt động của các loại tếbào hình nón để cảm nhận các màu Red, Green, Blue. Thông thường, các màu ở vùng biên dễ dàng cảm nhận sựkhác biệt vềmàu sắc nhất. Ví dụ có những màu mà người này cảm nhận là ngả sang xanh, có người thì nhận thấy thì ngả sang vàng. Chính điều đó cần thử nghiệm để tìm ra “Người quan sát chuẩn”. Định nghĩa này được thực hiện với góc nhìn 20, khoảng cách 1m cùng vùng màu có đường kính 3.5cm vào năm 1931. Và 1964, thực nghiệm tương tựđược tiến hành với góc nhìn 100, khoảng cách 1m cùng vùng màu có đường kính 17.5cm,
thực nghiệm này được gọi là “Người quan sát chuẩn 1964” để phân biệt với thực nghiệm năm 1931”4.
“Kể từnăm 1931, khi “Người quan sát chuẩn” được thực nghiệm thành công, CIE (International Commission on Illumination) - Ủy ban đo lường và chiếu sáng quốc tếđược thành lập. Hệ thống CIE cung cấp các phương pháp tiêu chuẩn trong việc cảm nhận màu trong điều kiện chiếu sáng chuẩn và góc nhìn chuẩn”5. CIE
LAB và CIE LUV là hai hệ thống có khả năng tính toán các khoảng sai biệt màu E (khoảng cách giữa 2 vịtrí màu trong không gian) đáng tin cậy nhất.
2.3.2 Không gian màu phụ thuộc vào thiết bị
Không gian màu phụ thuộc vào thiết bị chủ yếu là các không gian màu RGB và CMYK. Các không gian màu này thể hiện các giá trị màu sắc của thiết bị hiển thị như màn hình, máy in hay các thiết bị ghi như máy quét, máy chụp ảnh kỹ thuật số,…
Nói một cách dễ hiểu thì không gian màu phụ thuộc thiết bị chính là khi cho một màu đi qua các thiết bịkhác nhau sẽcho ra màu sắc khác nhau mặc dù cùng thể
hiện cùng một giá trị màu. Ví dụdưới đây sẽ làm rõ hơn về vấn đề này.
4 Ngô Anh Tuấn và Vũ Khắc Liên (2002), “Màu sắc và chất lượng”, Công ty TNHH Huynh Đệ Anh Khoa,
Việt Nm, trang 70-71.
5 Ngô Anh Tuấn (2010), “Màu sắc – Lý thuyết & ứng dụng”, Nhà xuất bản ĐHQG Tp. HCM, Việt Nam,
Hình 2.5: Sựkhác biệt về thành phần màu khi phụ thuộc vào thiết bị
Mỗi thiết bị của mỗi thương hiệu (hãng) đều sử dụng một cơ chế quản lý màu riêng, không hãng nào giống hãng nào. Do đó, tùy vào cơ chế quản lý màu của mỗi
hãng sẽcho ra một kiểu màu sắc riêng.
2.3.3 Không gian màu tham chiếu
Không gian màu tham chiếu hay còn gọi là không gian màu độc lập. Ở đây nó đóng vai trò làm trung gian để so sánh với không gian màu của thiết bị. Hầu hết các phần mềm quản lý màu hiện nay đều sử dụng các không gian màu độc lập với thiết bị được cung cấp bởi CIE. Vào năm 1976, các không gian màu CIE LAB và CIE
LUV – các không gian màu sử dụng thông dụng nhất được tiêu chuẩn hóa quốc tế.
2.3.3.1 Không gian màu CIE XYZ
“Trước đó, vào năm 1930 Wright và Guild đã thực hiện độc lập về những thực nghiệm quan sát để thu được các hàm CMFs (sự phản ứng của tế bào cảm nhận
trong mắt người) sử dụng 3 màu cơ bản R, G, B. Đến năm 1931 CIE đưa ra một tập hợp các hàm CMFs được xem là tiêu chuẩn quan sát và chuyển đổi hàm CIE RGB sang hàm mới là CIE XYZ”6. Hàm tổng hợp RGB bộc lộ một số hạn chế của mình khi một số màu được tạo ra với giá trị âm và một sốđáp ứng màu cơ bản CIE RGB
rất khó phục chế.
Trong thực tế nhiều thiết bị được chế tạo trên cơ sở tổng hợp các màu cơ bản chẳng hạn màn hình màu được chế tạo dựa trên nguyên tắc tổng hợp màu cộng
RGB, còn trong khi in thì lại dựa trên tổng hợp màu trừCMYK. Khi mô phỏng kết quả của bốn màu mực in lên màn hình thì gặp phải vấn đề là sẽ có màu không thể
6 Ngô Anh Tuấn (2010), “Màu sắc – Lý thuyết & ứng dụng”, Nhà xuất bản ĐHQG Tp. HCM, Việt Nam,
mô phỏng được. Chính vì vậy phải có một hệ thống liên hệ giữa màu mực in và màu màn hình, nói cách khác là một hệ thống chung không phụ thuộc thiết bị và hàm
tổng hợp màu của hệ thống này không chứa phần âm. Và CIE XYZ là một hàm tổng hợp mới được đưa ra để giải quyết vấn đề trên. “Tuy nhiên, không gian CIE XYZ
lại có các điểm bất cập đáng kể:
Hệ số z không đọc được ngay mà phải tính toán mặc dù đây là một tiến
trình tương đối đơn giản.
Các màu trong tam giác màu không được phân bố hài hòa lắm xét về mặt cảm nhận màu sắc. Mặc dù thông qua nó ta có thể xác định một cách rõ ràng
những màu giống nhau nhưng lại không thểxác định chính xác sự biến đổi giữa
các màu.
Biểu đồ màu CIE được thiết kếđể đo màu của các nguồn sáng hơn là màu
sắc của vật thể”7.
2.3.3.2 Không gian màu CIE LAB
Được sử dụng nhiều nhất cho việc đo màu vật thể(mực in), chẳng hạn như để pha một công thức mực hay kiểm tra chất lượng in. Không gian màu CIE LAB ra đời để thay thế cho không gian màu CIE XYZ. Ưu điểm lớn nhất của không gian
màu CIE LAB là có khả năng thể hiện tất cả các khoảng phục chế thực (ví dụ như màn hình màu hay mực in CMYK). Các tông màu và độ bão hòa màu được vẽ trên các trục a* và b*. Trục a chạy từ -a* (Green) đến +a* (Red) và trục b chạy từ -b*
(Blue) đến +b* (Yellow). Trục độ sáng L* có giá trị từ0 (đen ởđáy) đến 100 (trắng
ở đỉnh).
Hình 2.6: Mô hình giản lược của không gian màu CIE LAB
7 Ngô Anh Tuấn (2010), “Màu sắc – Lý thuyết & ứng dụng”, Nhà xuất bản ĐHQG Tp. HCM, Việt Nam,
Do CIE LAB là kết quả của quá trình chuyển đổi nên hình dạng của nó khác
với không gian màu CIE XYZ. Hình dạng mặt cắt ngang của mỗi giá trị độ sáng L*
thay đổi khác nhau. Những màu nằm bên ngoài không gian màu này là các màu không thấy được như hình minh họa dưới đây.
Hình 2.7: Mô hình đơn giản không gian màu CIELAB ứng với khảnăng cảm nhận của mắt người
Có một sự khác biệt trọng yếu giữa số liệu quang phổ và đơn vị cơ sở CIE –
đơn vịcó thể được lấy từ số liệu quang phổnhư là XYZ và LAB. Số liệu quang phổ thường bao gồm 40 chỉ số từ380, 390, 400, 410 nm,... Khi đo màu và tính toán các
chỉ sốL*, a*, b*, điều này sử dụng không gian lưu trữít đi từ40 xuống còn 3 chỉ số.
LAB là cách mô tả ngắn gọn hơn về màu sắc và là một trong các lý do vì sao hầu hết các hệ thống quản trị màu sử dụng LAB. Chúng ta chỉcó thể lấy các số L*, a*, b* từ các phép đo quang phổ và không thể lấy lại các số liệu quang phổ từ L*, a*, b*. Sẽ có nhiều lợi ích để giữ lại và sử dụng các số liệu quang phổ. Khi một mẫu
được đo và giữ lại các số liệu quang phổ thì ta có thể sử dụng nó để thay đổi các
điều kiện đo giả định và thực hiện tính toán lại cho các lần đo mới. Nguồn sáng có
thểđược thay đổi từ nguồn sáng A sang D50 hay D65 và người quan sát chuẩn. Ví dụ như có thểthay đổi người quan sát chuẩn từgóc nhìn 20 sang 100. Để minh họa
cho điều này thì một mẫu màu xanh được đo bằng thiết bị quang phổ Techkon
SpectroDens, thiết bị này sẽ giữ lại các số liệu quang phổ và hiển thị các giá trị L*,
a*, b* khác nhau khi người dùng thay đổi các nguồn chiếu sáng cũng như người quan sát chuẩn mà không cần phải tiến hành đo lại.
Hình 2.8: Sựthay đổi các giá trịL*, a*, b* khi thay đổi nguồn sáng
(Hình đầu tiên từ trái sang phải thể hiện các giá trị L*, a*, b* khi được đo với nguồn sáng A với góc nhìn 20, hình ở giữa thể hiện giá trị L*, a*, b* khi thay đổi từ nguồn sáng A sang D50 và vẫn giữ nguyên góc quan sát, hình cuối là giá trị L*, a*, b* khi sử dụng nguồn sáng D65.)
Việc sử dụng số liệu quang phổ rất quan trọng và thường được đề cập trong các giải pháp quản lý màu thương mại nhằm thúc đẩy khả năng sử dụng số liệu quang phổhay đưa ra xửlý màu quang phổ. Nhìn chung, việc sử dụng số liệu quang phổlà một điều tốt vì nó cho phép ta linh hoạt và khả năng thay đổi các tham số và
tham gia vào các quy trình kết hợp phổ tiên tiến.
Hệ thống CIE XYZ không sử dụng trong thực tếđể ước lượng khoảng sai biệt
màu vì nó thể hiện các dung sai giữa các tông màu đều khác nhau. Còn không gian màu CIE LAB cho những sự khác biệt về màu được cảm nhận như nhau có cùng một trị sốnhư nhau. Đây là quá trình biến đổi từkhông gian màu CIE XYZ. Để tính
độ sai biệt màu trong không gian màu CIE LAB ta dùng công thức sau:
Trong đó: các giá trị L1, a1, b1 là các giá trị màu ta đo được và L2, a2, b2 là các giá trịmàu tham chiếu. Trên thực tế, màu đo được là màu mà ta phục chế lại và màu tham chiếu là màu được chọn đểlàm chuẩn hay màu cần phải phục chế lại.
Độ sai biệt màu có thểđược phân loại theo như bảng 2.1.
Bảng 2.1: Ý nghĩa các giá trị sai biệt màu
Nằm giữa 0 và 1 Không cảm nhận được
Nằm giữa 1 và 2 Khác biệt rất nhcó nhiều kinh nghiệmỏ và chỉ cảm nhận được bởi người
Nằm giữa 2 và 3.5 Khác biệt tương đối, có thểngười không có kinh nghiệm cảm nhận được bởi
Nằm giữa 3.5 và 5 Khác biệt lớn
2.3.3.3 Không gian màu CIE LUV
Không gian màu CIE LUV cũng được tạo thành qua sự chuyển đổi từ không gian màu CIE nhưng sử dụng công thức chuyển đổi khác. Ba trục tọa độ được xác
định bởi các giá trị L*, u*, v*. Không gian màu CIE LUV thường được dùng cho việc đánh giá màu trên màn hình như trên máy quét hay máy tính. Ưu điểm nổi trội
là có sự chuyển đổi tuyến tính để tất cả các tính cân đối của không gian màu CIE được giữnguyên không đổi (khác với không gian màu CIE LAB).
Hình 2.9: Mô hình đơn giản không gian màu CIE LUV
2.3.3.4 Không gian màu CIE LCH8
Không gian màu CIE LCH là một biến thể của không gian màu CIE LAB và là không gian màu bổ sung, nó được sử dụng chung biểu đồ với không gian màu CIE LAB nhưng thay vì sử dụng trục tọa độ vuông thì nó lại sử dụng trục tọa độ góc. Trong không gian màu CIE LCH, giá trị L* biểu thị độ sáng và giống với không gian màu CIE LAB. Trong khi đó, giá trị C* biểu thị cho cường độ và H* là góc tông màu. Giá trị cường độ màu C* bằng 0 ngay tại tâm và gia tăng tùy thuộc vào
khoảng cách từ tọa độmàu tới tâm. Giá trịgóc tông màu h được xác định khởi điểm
tại trục a* và được tính bằng đơn vị độ: 00 là +a* (Red), 900 là +b* (Yellow), 1800
là –a* (Green) và 2700 là –b* (Blue).
8 Ngô Anh Tuấn (2010), “Màu sắc – Lý thuyết & ứng dụng”, Nhà xuất bản ĐHQG Tp. HCM, Việt Nam,
Hình 2.10: Mô hình không gian và mặt cắt của không màu CIE LCH
2.3.4 Chuyển đổi không gian màu
Chuyển đổi không gian màu là một quá trình mà module diễn dịch màu (CMM)
chuyển đồi màu từkhông gian màu từ thiết bị nhập sang thiết bị xuất. Việc chuyển
đổi này đi kèm với các khuynh hướng diễn dịch màu để đảm bảo chất lượng màu
sắc hình ảnh. Module này có thể gồm một phần mềm hay một phần riêng biệt của hệ thống, nó bao gồm các kiểu sau:
Module có tác dụng trên toàn hệ thống: quản lý theo hệ điều hành giống
như ColorSync trên hệđiều hành Macintosh.
Module quản lý trên mạng
Module áp dụng trong phạm vi phần mềm hoặc nhóm phần mềm: Adobe Bridge, các công cụ quản lý màu của Photoshop, các loại RIP cho quá trình ghi bản, in thử,..
Các bước làm việc của CMM:
Trước tiên, CMM sẽ chuyển đổi các trị số màu phụ thuộc thiết bị của hình
ảnh đến một không gian màu độc lập với thiết bị qua việc sử dụng mô tả của ICC Profile nguồn. Bây giờ các trị số màu của hình đã ở trong không gian màu Lab độc lập với thiết bị. Không gian màu trung gian này được gọi là không gian màu
chuyển đổi (Transfer color space) hay là không gian kết nối profile (Profile
Kế đến, những trị số màu Lab này sẽ được chuyển đổi đến trị số màu có thể
phục chế đượctrên thiết bị xuất và giống với màu cần phục chế. Nếu thiết bị xuất
không thể phục chế màu giống với màu gốc, CMM sẽ cố gắng tìm một màu gần giống với màu gốc nhất. Ánh xạ để tìm kiếm màu gần giống nhất được gọi là
Rendering Intent.9
Hình 2.11: Các bước làm việc của CMM
Hình 2.12: Chuyển đổi không gian màu
9 Nguyễn Mạnh Huy (2006), “Giáo trình xử lý ảnh kỹ thuật số”, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM,
Hình 2.12ởtrên mô tả với các hình mang giá trịRGB khi được mở trong phần
mềm Photoshop, module quản lý màu sẽ chuyển các gía trị RGB này thành các giá trị L*, a*, b* độc lập với thiết bị trước khi đi qua máy in. Mỗi máy in đều có một
profile màu khác nhau với chức năng chuyển đổi các giá trịL*, a*, b* sang CMYK.
Các thiết bị chỉcó thể xửlý các màu RGB hay CMYK phụ thuộc thiết bị. Do đó mà đối với các hình từmáy ảnh kỹ thuật số nhất thiết là RGB và dữ liệu hình ảnh được gửi đến máy in là CMYK thì L*, a*, b* được xem là các giá trị trung gian trao đổi
chung để truyền thông tin màu từ thiết bị nhập đến thiết bị xuất.
2.4 Khuynh hướng diễn dịch màu
Diễn dịch màu là phương pháp nén dữ liệu và chuyển đổi màu từkhông gian màu này sang không gian màu khác. Thường thì phần lớn không gian màu của thiết bị không đủ lớn để phục chế các màu mà mắt người nhìn thấy nên người ta phải nén các không gian màu lại để tạo ra các màu có thể phục chếđược trong các điều kiện thiết bị cụ thể.
Hình 2.13: Các kiểu khuynh hướng diễn dịch màu Có bốn loại khuynh hướng diễn dịch màu cơ bản gồm:
Perceptual Intent:
Đây là phương pháp phục chế màu phù hợp với cảm nhận màu của mắt người nhất, tất cả các màu sẽ được thay đổi thành phần sao cho vừa khít với không gian màu đích. Phương pháp này thay đổi tất cả hoặc phần lớn không gian màu gốc
nhưng mối liên hệ giữa chúng không đổi. Kiểu phục chế này đảm bảo đúng tông màu nhưng độ tương phản bị mất đi. Kiểu phục chế này thích hợp cho ảnh vẽ hoặc
ảnh chụp khi không gian màu gốc lớn hơn không gian màu đích, ví dụ khi chuyển từRGB sang CMYK.
Saturation Intent
Phương pháp diễn dịch này làm tăng độbão hòa màu, màu sắc luôn có sự rực rỡ.