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『色出商機 – 真實色彩的媚惑』

本文作者： 陳乃塘點擊： 2012-03-28 15:58

前言：

雲端當道，追求真實色彩的影像應用，諸如遠端醫療、醫學工程甚至線上電子交易或網路物品銷售，美容化妝研究與藝術品拍賣市場，逐健要求產品真實顏色的再現。另一方面，四原色液晶面板

Compotech是江湖武林中正派名門的刊物，不會談「情色」，卻是來談「顏色」或是「色彩」。其實，色彩不僅是一門好學問，也是一項絕好的商機。就在2004，中國,日本,韓國聯手成立了亞洲色彩聯合會(AAC-Asia Color Committee)，推動亞洲色彩經濟。

今年2月到華山看數位故宮，內容的數位化屬性本來就是容易加工(re-touch)；因此，動態結合靜態的展現早就在意料之中，沒有驚喜；可是說到對於古文物的色彩再現，近看就有疑慮了；也就是那種古老感覺的味道細節並沒有呈現出來；感覺上就是科技味。那麼，究竟缺少了什麼呢？

先來說一說色彩的心情故事：

話說好久以前的70年代，音響追求原音再現的Hi-Fi高傳真，隨著視訊(video)的進展，而邁入了Hi-Vi，追求的層次邁入原色再現。然而，實際上的現場，應該說是在色彩空間裏追逐，從DVD進化到藍光進入了全彩HD高解析度的領域。但是，若是很仔細地來思考『忠於顏色』或是『色彩的真實度』的議題時，那就有得說了。

學電子的人多少都知道有一張色度圖，無妨將它說為色彩空間，簡稱為色空間。當初是利用人類的眼睛特性逐步實驗而做出來的。無論是視窗、視訊介面(如HDMI、DisplayPort)、週邊裝置產品(如數位相機、攝影機、顯示器、印表機)等等，多與色彩有很密切的關係。

色彩空間或色空間(Color Space)，是一門富有長久歷史的學問。也有人以「色域」或「色域空間」來表示。簡單地來說，色彩空間就是一個「色彩模型」所能呈現出所有顏色的集合；因為各種色彩模型的顏色總數不同，因此色空間也就有所不同。因此，可以用「色彩的再現範圍」來觀想之。

今日，消費者之所以會對色彩空間的認知會如此地薄弱甚至根本不知所云，禍首之一，就是在專業上將色彩空間給二分化了，一為與設備有關的色空間；如CMYK或是RGB 色空間；另一為與設備無關的色空間，如 CIEXYZ或CIELAB色空間。

在色彩管理的領域當中，有許多的問題存在著；其中，一個困擾著普通使用者的問題，就是不同色彩空間的轉換問題。

因此，在1996年Microsoft和HP聯合提出了單一標準的RGB色彩空間 - sRGB；sRGB(Standardized RGB)的出現，期望能夠解決這方面的困擾。

昔日的視窗作業系統，或是很多的數位相機預設值就是選用了sRGB。您可以實際操作相機或是查閱使用手冊，體驗會比較深。

注：sRGB 是傳統視窗系統中預設的色彩空間。換句話說，與sRGB相容的裝置，不需提供設定檔或其他色彩管理的支援，即可運作。

色空間。圖中三角形區域就是sRGB。

注：sRGB色空間被 Microsoft 和 HP 提出後，有兩項標準的數值被制定了：「色溫 5000 K」、「Gamma值為 2.2」。

不過，近年來影像設備發展相當快速，sRGB 的色域空間範圍相對狹窄，已經無法滿足更高端的專業色彩需求。也正是因為因此，越來越多的DSLR數位單眼相機或是EVIL機器支援了Adobe RGB這個更寬廣的色域空間。就以筆者所用的惡魔機(EVIL機或說MirrorLess機)NX100或數位單眼來說，也都有這個選項。

sRGB的能力逐漸跟不上高畫質時代的需求。

Adobe RGB 色域空間比 sRGB 和 CMYK 要來得大也完整。

視訊傳輸介面也關係著色彩空間。在HDMI視訊介面方面，從HDMI 1.3版本起，正式表明支援「xvYCC」之新色彩空間規格，而當今資料壓縮的泛標準規範，如MPEG2、H.264 MPEG4 AVC也決定參考這個新規範。

率先起義者應該算是新力，於2006/9販售的液晶薄型電視BRAVIA系列的高級機型，也開始出現「xvYCC」的字眼。

原來「xvYCC」是在2006/1，由國際電氣標準協會IEC針對動畫用影片，制定之國際標準色彩空間規格「IEC61996-2-4」，比較正式的官方英文說辭是「Extended-gamut YCC Color Space for Video Applications」。

注： xvYCC，乃是日本電子情報技術產業協會JEITA，於2004/10，遞交給IEC作為國際標準化的提案。由於判斷了規格的重要迫切性以及現行規格的相容性，該單位的審議採用加速化執行(Fast Process)的議程；短短一年就成為國際標準。

xvColor之Logo

注：新力於2007/1提出以「xvColor」的Logo來表示「xvYCC」色彩空間。而且，馬上推出高畫質攝影機。

HDR-HC7的畫面已經存在x.v.COLOR的顯示

高畫質、大畫面的薄型電視，逐步進入家庭，舊的色彩空間明顯已經不足，需要更新、更寬廣的色彩空間規格。此即「xvYCC」出現的時空背景。這個事實可以從市場的產品推出看出端倪。自從2004/11，新力推出LED背光源的液晶電視「QUALIA 005」之後，超越NTSC色空間的新產品，就陸陸續續地跟進，遍地開花與結果實。

xvYCC色空間之說明圖

x.v.Color的色彩展現與傳統色彩的比較圖

而2012年，傳聞HDMI會邁向2.0版，會有什麼變化呢？目前不詳。

2012年，MirrorLess機準備醞釀大風暴，色彩的追求商機可能是相機業者的戰場。

iPhone 4與未來的iPad 3，蘋果素求其Restina顯示。

色彩商機的淡入：

色彩商機的產品，其實在不少領域中早就存在了，好比說醫療領域，牙科用測量顏色裝置，在一些先進國家，已經成為牙科的基本配備裝置了。然而，引起一般消費者的關注催化劑，就在2011年的一款相機的訴求特徵『忠於物體對象的真實顏色來攝影』。當這個產品的推廣活動出現之後，馬上引起醫學院或是病理診所的高度注意。道理也太簡單了，好比說顯微鏡下所映射出來的細胞組織影像，必須能夠忠實地紀錄觀察，或是傳送到另一方做遠端應用。醫療講究的就是真實而不是加工的影像。

可是若是回頭來看當前的數位電視或是數位相機，可以說是各家唱各個調，無論是人類肌膚的顏色還是天空的顏色，與實際上的顏色，很明顯是有出入的。幾乎可以這麼說，每個廠商多是以『作畫‧繪畫』的做產品方式，來創出獨自的色彩表現，以人類討喜的鮮豔色彩來誘惑消費者；這一點可以到大賣場看日韓廠商的大畫面電視，每一家的顏色表現力差異不小。這一點不難體會，人類喜歡艷麗充滿色彩飽和的感覺，拍照要有美肌色、復古色、細緻色、自然色等等。因此，「忠於原來色彩」的應用，該不是先攻入消費性產品，而是從優關人類健康的醫療領域以及特殊產業用途(如化妝品研究的美容領域，商業印刷領域，藝術品拍賣等)先行展開。畢竟，這些領域是經不起有偏差色差所帶來的惡影響。

醫療領域的市場有兩個顯學，一個是「電子化」，另一項就是「遠距醫療」的步調開始越來越頻繁。因而，各種的影像裝置在醫療現場的需求逐漸提升。由於這個緣故，醫療用色彩顯示的色彩再現性之世界規格，終於在2010/2開始檢討。電子數位化使得電子資訊與醫療的緊耦合關係，密切不可分。

除了醫療領域的市場之外，產業用市場的需求呼聲也隨之而來。化妝品研究的美容領域，色彩一致的商業印刷領域，美術藝術領域等，對於色彩忠實度的追求技術，會在以上領域中逐漸展現成果。

蘋果iPad可望扮推手

當然，色彩忠實度的追求與消費性產品的相關性，還是存在的。而且，蘋果的iPad與平板裝置極有機會來扮演催化劑哩! 要思考這個問題，可以從兩個背景的動向來分析：

其一，電子交易與Net Shopping的市場會快速擴大。其中的偉大案例當然就是蘋果的iPhone與iPad所帶來的APP應用程式風暴，會不斷衍生複製。市場規模有如一顆小紅豆的台灣網購，不是讓一家公司賺到笑不停嗎？

這種內容配信帶來的連動就是電子交易。針對這項連動，當前一般的相機與顯示器，性能的底力(實力)明顯不足；為何產品往往會退還與造成了消費者的混亂，多是常常聽見的新聞。依據日本百貨公司一哥的說法，在端末(如智慧型手機、平板裝置等)畫面上購買的比率明顯在增加中；這種消費行為明顯比起電視購物的方式，使用者在螢幕的停留時間會比較長久來慢慢細看。『色彩』在如此的場合下，會是購買與否的重要判斷要素；現在的機器對於產品的顏色並不能夠真實地傳達出來。(往往透過攝影師與專家，將產品拍的絕美無比，可是當消費者收到真實產品之後，如果差異太多所引起的失落感，說不定會成為相信市場派的人之一場惡夢也說不定呢？)。網路產品買賣；誠實，還是最好的政策 !

商機敏銳的廠商早就意識到這個時代的到來，還有問題的克服方式或是解決方案。好比說，日本印刷Ink大廠DIC(也就是昔日大日本Ink化學工業)就在2011年就啟動了一項「色彩指引認證制度」。也就是說，對於印表機、液晶顯示器或是攜帶式具有影像顯示的裝置，與該公司的2230色的樣品做忠實再現的評估，若是合乎基準就給予認證的制度。該公司也不諱言底指出，平板市場的擴大是導入認證的背景緣由之一。(DIC的Color Guide也有對應的APP)。

DIC Color Guide之APP

SHV放眼下世代電視

至於在消費性產品方面，當今的產品對於色彩的追求，消費者不會感到不滿意；對於「真實色彩」的重現乃是放在下一世代的電視廣播服務；更明確地說，也就是NHK預計在2020年開始導入廣播實驗的Super Hi-Vision；簡稱為SHV(在英則是稱稱為UHDTV - Ultra High Definition Television)。因為，SHV相對於當前的HDTV放送信號規格，它需要色彩再現範圍更廣的顏色規格。SHV的總畫素約為HDTV的16倍。目前正在策劃中的規格，約略可以涵蓋Pointer Color(自然界存在物體之顏色範圍的指標)的99.9%。而當今的HDTV僅僅能夠涵蓋約75%的程度。換句話說，SHV可能會將相機/攝影機市場與顯示器市場、列印市場，又再創出另一塊市場也說不定。

注：Pointer Color，可以將之視為『物體色』。

SD、HD與UHD的比較

HV與SHV的色彩規格之比較。取自NHK。

影像裝置色彩真實度的追求技術開發，已經有企業與研究機關在進行中。不過，需求還沒那麼急迫性，成本面與性能面皆必須要求更進一步的演化。其實，技術的發芽關鍵就在於掌握現狀的技術，再依據需求來做最佳化。

且拿攝影機的市場來觀察。目前追求顏色真實度的主要技術，大概有兩大類：

. 多頻譜方式。

. XYZ(三刺激值) 。

多頻譜方式

其中，針對產業上用途市場所展開的方式就是多頻譜方式。誠如其名稱所隱含的意思，將物體顏色區分成多數個頻譜來攝影，然後推定出物體的本來顏色。為了要分割多數個頻譜，必須使用一些方法；好比說，波長通過頻帶的色彩濾光片，稜鏡(Prism)以及多色光源的逐次照射等等。

由於多頻譜方式能夠正確地攝影各式各樣的顏色，於是從收集物體的頻譜資訊，依據照明條件變化場合之顏色看法也會有所差異，這個特徵對於遠距醫療納入醫療領域自然受到很高的期待。資料通信研究機構NICT就在醫療現場反覆實驗(其研究計畫名稱為Natural Vision)，在人類血液顏色上能夠實現正確的攝影。

說到色彩與醫療，不得不談一件事情。因為這方面的用途，不單是還在實驗室階段，而是在市面上已經有實用化的實際案例可以拿出來證明。奧林帕斯(Olympus)於2006年推出了牙科專用的測量色彩裝置「Cystaleye」。它不會依賴著牙科醫師或護士等技師的視覺(或說視力)，而是正確地對照患者牙齒與色票。由於受到牙科醫療業界的高度歡迎，這個裝置竟然化身成為日本牙科業界的標準機。這個裝置運用了前面所提的多色光源的逐次照射的方法，具體說也就是利用7色LED逐次照射牙齒來攝影的。

總之，這是一個相當成功的產品實際案例。唯一的問題該是這種多頻譜方式要在產業上用途的進一步推升的障礙，就是價格點。因此，爾後的進展該是去解決這個課題吧。

牙科專用的測量色彩裝置「Cystaleye」。取自Olympus。

XYZ方式

另外一個的XYZ方式，就如一般相機利用了3頻帶的色信號。換句話說，若是具備了XYZ對應的色彩濾光片(color filter)，就可以沿用傳統的系統。正因為這個特徵，在小型化以及成本面上比較容易來實現。它的基本實踐方法大致上可以這麼來說，就是將人類眼睛感度的標準等色函數，經過了線形轉換來得到三頻帶的等色函數((S1,S2,S3)。不過要做成這種特殊的色彩濾光片就必須仰賴有光學技術能力的廠商。好比說，Nikon的多層膜形成技術，比較能夠快速又精確地達成要求(濾光片的曲線)。

至於，SHV相當的真實色彩大型電視，可以見到利用雷射光源的背面投射型投影電視。也許該這麼來說，三菱電機所販賣的雷射電視，是目前世界上實用化產品中色彩再現範圍最為寬廣的機種之一。三菱電機很自豪地說：”凡是自然界存在的物體色，該機器都能夠顯示”。事實上，SHV的色規格評估依據，也是採用了這個雷射電視。然而，這種技術若是要運用在攜帶式產品以及中小畫面的產品，非常地困難。

總而言之，這方面的解決方案就是將液晶面板的性能做升級，拉廣色彩再現範圍。若是就技術的層面來說，目前也有兩大流派。

. 拉廣RGB3色的原色點。 (三菱電機就是採用此種方法)

. 加入RGB以外的原色，與就是「多原色」的方法。

雷射電視。取自三菱。

三菱電機的雷射電視採用了RGB3色原色點的擴展方式。至於「多原色」方法的研究開發，也許Sharp最為積極。依據該公司的主張宣言，液晶面板最為理想的狀態是在RGB三色之外，再加入額外C(青綠色)與 Y(黃色)的五原色。依據Sharp的資料也顯示出，五原色幾乎已經涵蓋了物體色。從底下這個xy色度圖，的確可以看出5原色面板的色域涵蓋了物體色。多原色信號的處理技術是其中重要的關鍵與Know How。Sharp在光利用效率以及色彩再現範圍的比例上似乎也找到了平衡點。

5原色面板的色域。取自Sharp。

5原色顯示的系統方塊圖。取自Sharp。

Sharp於2010年開始先販售搭載了RGBY之4原色彩色濾光片之液晶電視。當地的媒體與網路甚至使用了經過半世紀來的進化革命畫質來讚賞，因為這個四原色面板幾乎包含了Japan Color，對於印刷品的匹配性能十分夠用。

注：Japan Color，乃日本國內膠版印刷(offset printing)的標準印刷色。

4原色面板與傳統3原色的比較。取自Sharp。

在高階高品質液晶顯示素有名氣的Nanao(也就是EIZO品牌)，提出了累積經驗的觀點。顯示裝置在追求顏色的傳真度(或說真實逼真度)時，單單利用延伸色彩再現範圍是不足夠的；還必須考量到兩件要素，分別是『階調特性』以及『面內的均一性』。事實上，Nanao在廣色域上的ColorEdge產品生產線上，都有施予面板階調以及偏差的調整，藉以吸收面板的個體差。堅持95%在日本製造，其餘5%在德國製造。產品價格的高貴，自然形成。

在列印市場，好比說商業印刷等產業市場，理所當然也會追求色彩的真實性。而消費性產品似乎也感染到這股氣息，比如說，噴墨式印表機有採用多色化顏料的手段。不過，單單是增加填充墨水的顏色數量，會影響到顆粒度以及階調性。Seiko Epson之所以會發展LCCS(Logical Color Conversion System)，就是要將這個影響抑制在最小的情況下。說穿了，LCCS就是一種選擇最適當噴墨分配組合的技術。

LCCS的概念圖。取自Epson。

畫像處理技術實例

底下來舉一個很實際的畫像技術處理案例，那就是肌膚顏色的真實再現。女人商機的經濟規模甚大，當代的數位相機不是具有美膚色就是搞自拍；往往有顏色不自然的現象。若是要運用於美容或是化妝品的市場，多少必須能夠實現使用者所期待的肌膚色。它能夠運用於手機、Web上的SNS以及照片服務；因此，畫像的處理技術也必須考量到不能夠耗費過多的硬體(如處理器)資源。

以N公司所開發的畫像處理技術來說，先將肌膚顏色透過光解析，分解成三個成份：

. 表面反射 Æ 艷麗。

. 陰影 Æ 立體感。

. 擴散反射 Æ 本來的肌膚色。

前面兩項作為質感上的控制(保存了立體感與素肌感)，後者則是施予肌膚顏色的補償(調整為理想的肌膚顏色)；然後，透過合成的方式來輸出影像。這個技術若是在ARM11的865MHz來運算時，平均100萬畫素的處理時間約是390ms。