eH2009复制软件介绍
来源: | 作者:怡泓网软件 | 发布时间: 2014-04-11 | 4110 次浏览 | 分享到:

多项创新支持的

怡泓网eH2009图像色彩控制与输出软件

 
       eH2009是一款集图像调整、彩色管理、分色、挂网及输出控制于一体的软件系统。采集到的图像数据,经必要的编辑,如拼接、修版后即可载入eH2009系统处理。

eH2009主界面


eH2009的第一项功能是RGB色彩调整与图像修饰。eH2009支持13个色域的曲线,并具有相对亮度移色相、相对亮度调饱和度和相对饱和度调饱和度等功能,色彩控制能力和调色质量远远超过业内经典软件Photoshop CS5。它不仅能使色彩充分逼近原作,更能为摄影、电脑绘画提供强大的创作能力。调色函数全部采用32位浮点运算,对色彩层次几乎没有影响。

eH2009调色界面
 
    经调色处理后,你可以选择16种彩色风格在一种介质上印出图像。如选择“自然-风光”风格在宣纸上印刷照片,或选择“明晰-国画复制”在宣纸上印制当代艺术风格的宣纸作品。eH2009可根据介质和彩色风格对图像进行色系转换(从RGB彩色转换为印刷墨色),生成网点,并控制打印机按你设定的速度印出。
    eH2009还有强大的排版功能,允许你在一个版面上排512个不同大小,不同精度的图像,并按各自的精度和彩色风格输出。
    为保护知识产权,eH2009还提供了多种数据保护方案:
    1、用指定软件锁加密数据,使数据只有当这个软件锁插在计算机上时才能输出。但任何锁都不能解密数据。此加密方法适于作者保护自己的作品数据,避免在印制环节泄露;
    2、用有发行权限的锁加密数据,任何一个有艺术品印制权限的锁都可以用eH2009系统印刷这些数据,但在印制过程中会被扣除著作权人的费用,并将相关信息发到发行人邮箱中。发行人按此付给作者稿费。
    3、用指定软件锁加密数据,只有该锁签发的电子许可文件被载入打印控制锁内时才能打印该作品,许可文件控制了打印的量。
 
 
概念创新
    eH2009引入了许多创新的概念。最重要的是关于色彩的概念。
 

    1.心理亮度表达

    在使用eH2009调色时,我们会发现多了一个数据参数eHL,这是一种心理亮度。与CIE组织与辐射能量线性相关的亮度概念不同,它是一种与色相和色饱和度相关的心理亮度。一个合成辐射能量较大但色饱和度低的颜色在人眼里看起来可能没有另一个能量较小但饱和度高的颜色亮。下图是eH2009的等亮度色表,在垂直方向上,人的心理亮度基本是一样的。而在CIE的XYZ或Lab系统中,它们的亮度都不是相等的。

下面的色表是一个等心理亮度色表。它从左面开始的5个大区心理亮度是相等的。用PS或CIE的任何一个彩色坐标系去衡量,它都不是等亮度的。但它比原有任何一个彩色坐标系都更接近人类的心理亮度感受。

1  eH2009中的等亮度色表

 
  心理亮度的建立是eH2009彩色系统的根本改变,当我们改变某种颜色的饱和度时,不会改变这幅图在我们印象中的亮度关系。或更彻底地,将一幅图改为黑白方式,它的亮度关系更符合我们的感受。
 

图2 按sRGB亮度公式转换为灰度                          图3 用photoshop缺省方式转为灰度                           图4 用怡泓心理亮度公式转为灰度


我们来看对一幅彩色图片的转换可能会有更直观的印象。

图5  彩色的原图                                                                                            图6 用怡泓心理亮度转换的灰度图像

图7  用sRGB亮度转换的灰度图像                                             图8  用photoshop转换的灰度图像



    对比以上的几张图,哪幅更接近我们的心理预期?

 
    2. 颜色相似性
     我们发现,随着显示设备的改进,显示器的色彩空间越来越大,很多显示器的色域甚至达到了sRGB色域的1.6倍。但在现在的应用中并没有把图像数据变换到新色域中使用,而是直接送到屏幕上显示。对多数人来说,不同色彩空间显示器显示的颜色没有本质区别,只是新显示器的颜色更好看一些。
  以此推论,在人的心理反映中,颜色没有相等,只有相似。其实在CIE的色彩试验中色彩也是以相似的概念建立的,如同色异谱的说法。这种相似性也并不完全合理。如认为用三原色可以合成任意一种颜色,但用三原色合成的灰色与全光谱组成的灰在人眼看来就是不同的。这并不是一个没有漏洞的理论。
  用CIE的色度计可以证明显示器的颜色和打印出来的颜色相等,但在人眼看来它很可能不是一种颜色,而不等的颜色反而看上去是一样的。这也是因为它们的光谱成份不同给人的感受实际上是不同的。三原色理论只是一个近似模型。同样的,如果我们把一幅图的饱和度和亮度范围线性放大若干倍(如现在对比度达10000:1的显示器),只要不改变色相,在人们看来图的色彩就是相同的。只是后者看上去更漂亮。因此现在的彩色电视和显示器的生产者都在追求更大的色彩空间和更高的对比度,而不是去考虑符合sRGB标准还是Adobe RGB标准。
  不象有些人的耳朵有绝对音准,人眼对色彩没有绝对标准。只有在比较的环境下人才能判定两种颜色是否相似。如果这两种颜色的绝对亮度或光谱成份不同(如显示颜色和打印颜色),人眼还需要其它参照颜色,即整幅图的其它颜色作为参考才能判定。 
    因此在做一个颜色输出系统时,大的色彩空间和对比度是更重要的因素。打印系统也是如此,我们要将图像数据的颜色最大限度地向饱和度范围和亮度范围扩展,而不是削足适履,取两者在CIE系统中都存在的颜色。实践证明,这种方式并不会影响艺术品复制时的准确性和工作效率。而在输出创作作品时,这种系统供作者发挥的自由度更大,效果自然就会更好。
 
    3. 基于“黑箱”原理的多色分色系统eH:RGB-CMYKN
 在2009版本之前,eH软件一直使用传统4色分色系统。这个系统不仅无法应对新出现的多色印刷系统,即使在4色印刷中它也存在许多问题。最直观的问题是每个色系从明到暗的实际色调不准确。如红色系,尽管我们可以在色彩设置中令它某一亮度的颜色偏品或偏橙,但我们无法准确控制它从最亮到最暗都呈现正确的红色。传统分色的色彩设置只能控制6个色调:红、黄、绿、青、蓝、品,在这6个色调之间的颜色就很难做到准确控制。如最重要的肤色就介于红和黄之间,传统分色系统很难准确控制肤色从明到暗的正确表现。由于这些问题,使用传统分色系统时不得不用ICC文件来添加控制因子,纠正每一个色系的偏差和增加对中间色系统的控制。但ICC模式的天然缺陷是,插值函数不连续,测量反馈精度不够容易引起系统振荡,因此做出来的东西不够精致。eH2006曾用一组调色函数来增强对分色系统的控制,但它无法纠正已被传统分色系统丢失的层次和色彩空间,因此也只是一种补救方法。但它是开环方式的控制,又使用了高阶连续函数,因此层次还是比ICC方式好得多。
最理想的印刷系统第一先要把可印的色彩空间做大,在此基础上要把RGB色系的每一种颜色都合理地对应到这个可印的空间上去。合理的对应有以下几点要求
    1、RGB色系中每一色都应有合理的交待,不得有不可预测的结果;
    2、应确保亮度和色相能被准确印出,色饱和度可以打折扣;
    3、在RGB色系统中有差别的颜色到新色系中也应该有差别,饱和度的差别允许被缩小,但不得消失或缩小得太多近乎消失。在印刷色系大于RGB色系的地方饱和度的差别允许(也应该)被扩大以填满整个印刷色系。
    4、饱和度变化时靠近灰色核心的变化应该少些,基本与RGB色系相符,最大的变化应该放到高饱和度的区域。因为人眼对低饱和度区域饱和度变化的分辨能力更强。
     建立一个新的分色系统的想法已在我们头脑中盘旋了10年,每次觉得接近解决时它又倏然离去,直到一年前才建立起eH:RGB-CMYKN(N表示理论上可以有任意多种墨色)的数学模型,并从数学上证明了它的正确性。
从原理上看,eH:RGB-CMYKN依据“黑箱”理论,即不去分析颜料怎样构成颜色,只要求颜色的一一对应,即RGB三原色和多种颜料的一一对应。这个机制颇有些像ICC的方式。但它与ICC不同的是,eH:RGB-CMYKN是一种拓扑映射。即无论采用什么精度的RGB空间(每色32位甚至浮点连续),每一个RGB色彩均有一个唯一的CMYKRGB…墨量对应。在这个空间内不仅处处可导,而且有连续的二阶导数。这些特征保证了色彩有极平滑的过渡和很敏感的颜色表现。
它目前可以有效且准确控制12个色相从明到暗的正确颜色表现,目前设计最多可以使用12种墨色(目前的打印机最多只有8个色系)。从实际使用情况看,即使扩大到控制24个色相和24种墨色,当前的计算系统也是可以承受的。但12个色相已经有极好的控制效果了。12个色系的打印机也许要5年后才会出现。除了控制点外,中间色可保证精确的eH心理亮度过渡和可控的饱和度过渡。利用可控的饱和度过渡可以营造出一系列特殊的色彩方案。
    我们通过两个例子对比一下世界通用的分色系统与eH2009的差别。

图9 当前与新颜色有明显差别,但色相H和明度L相同
 
    于是人们就想到是不是把原来可印出的,界于CMYK边缘的颜色往里挤一挤,腾出一定的空间来表现刚才那两种颜色的差别。最早介绍这个概念的是ADOBE公司的一个工程师。但他们做得如何呢?
    我们把两个色块列出在图10中
图10 两个不同饱和度的绿色块
 
    这两个色块在Photoshop中色相都是120度,明度L都等于67,但饱和度分别是100%和65%,按SWOP胶印工艺两色块的分色结果是
    CMYK=77,0,100,0            CMYK=72,0,100,0
    从数据看,右色块比左色块变亮了,而且偏黄了,但饱和度并没有降低。由此可以看出,Photoshop对超过CMYK色域的颜色并没有采取合理的对应,其结果仍是不可预知的。
    在eH2009分色系统中,两色块的色相也都是120度,但心理亮度分别是55和62,比Photoshop定义的暗且有很大的亮度差别。二者的饱和度分别是100%和58.3%,针对惠普喷墨打印机HP Z3200 RC相纸四色印刷状态下分色的结果是
    CMYK=41,0,69.9,2          CMYK=22.5,0,39.9,14
    把心理亮度差和饱和度的变化都表现出来了。
    我们再看一个实际印刷的例子。
图11 不同系统做出来的转换
 
    图11中a是原始数据,b是用Photosop分色出来的结果,我们看到,它并没有保持红色块之间的亮度关系,而是为了达到最大饱和度牺牲了亮度关系。我们在印有红色花的照片时,经常发生红色变成一个平面,没有了立体感,原因就在此。再看c,这是eh2009做出来的CMYK红色阶,在亮度增加时,保证了亮度差而牺牲了饱和度。我们注意到d是eH2009使用了红墨的CMYKRGB多色系统印出的色阶,它基本做到了既保持亮度差又有足够的饱和度。
我们同样来看一个实例,这是一幅王雪涛画的牡丹,花上用了厚重的红色,用传统四色分色在普通宣纸上根本无法印出这种颜色
图12  原图电子文件
 

图13  传统四色分色普通宣纸印制图                                                            图14  eH2009 eH: CMYKN分色普通宣纸印制


    图13和图14是在扫描仪上一次扫出和调色的。

我们看到,尽管凭借eH2006系统的RIP,画中的水墨部分已有很好的密度和层次,但深红色还没印到够深饱和度就已经很低了。而用eH2009 CMYKN分色模式在普通宣纸上印出的颜色,已达到了复制的要求。
 
    4.  纯灰核心彩色系统及其应用

    除了我们在上面说的几项优点外,纯灰核心彩色系统在印制国画时是绝对必要的。

    以最常见的水墨画为例,绝大画面是纯黑色,如果用传统方式,这些黑色的表现是由黑墨和大量的彩墨组成,如果灰平衡不准,画面就很难看,即使在日光下校准了灰平衡,换到日光灯或白炽灯下,画面仍可能呈现偏色。按此方式复制出来的国画,不要说仿真了,连一般标准都算不上。

图15  灰度色谱中就是印刷常用灰色的颜料组成
 
采用了eH2009的纯灰核心彩色系统印制时,这些纯黑色或由纯碳黑组成的黑墨印制,或加少量1-2种颜料调节调子,如加一点点红墨将黑调为暖调。这样的黑色,无论在什么光源下观看都不会显得偏色。除此之外,画面中的其它颜色,如红色的印章,可一次印出,并不影响黑色部分的纯净度。
纯灰核心彩色系统印制彩色国画时也可以使画面中的纯黑部分,如题款、纯黑笔墨等,只用黑墨印出,使印出的国画真正达到仿真的境界。
纯灰核心的分色方式不仅用在国画复制上,我们在照片印制或油画印制时也使用了这个方案,同样收到很好效果。eH2009使用的eH:RGB-CMYKN分色模型也可以使用传统分色模型的彩墨混合灰核心的结构,但根据实用情况,纯灰核心在使用和维护方面有巨大优势。
传统分色算法中也可以设置纯灰核心方式,即将黑版产生设为最大,但由于没有足够的其它控制能力,这样的系统暗部灰成一片,根本无法正常印刷彩色图片。这种方式被传统印刷业认为是不可行的方案。
 
5.相对亮度的饱和度调整
这是继承2006版的一个创新。其它软件只能简单调整饱和度,而2009是用一条曲线调整与亮度相关的饱和度。如对某一色域,可在亮度减饱和度面暗部加饱和度等等
图16 相对亮度调整饱和度


        图16中通过加中间调饱和度减亮部饱和度,改善了人物皮肤质感。

       与专业图像处理软件Photoshop CS5只能分6个色域调整不同的是,eH2009除整体调整外还允许分12个色域调整,另外色域的起止也比Photoshop更平滑。
图17a Photoshop CS5作用力变化                                                                  图17b eH2009作用力变化  
 
  图17a是Photoshop CS5当色相变化时调饱和度作用力的变化,可以看到它存在4个突变点,很容易产生色阶;而eH2009都采用了逐渐增减的方式过渡,不会产生色阶。eH2009在所有分色域操作时都采用了这种平滑的作用力增减模式。
  eH2009在调整饱和度时保持心理亮度不变,很好地保持了图片的素描关系。
 
  6.相对饱和度调整饱和度
  继承于2006版的一个创新。这是一个比较难理解但非常有用的功能。
图18 相对饱和度调饱和度的曲线
 
    用图18的曲线来调整图19a,使低饱和度的颜色更灰,经处理后的画面鲜艳的花的颜色没变灰,但背景和白色的花更灰了,整个画面更加整洁,也和原作更加一致。
 
图19a 调色前的画                                                         图19b 调色后的画
 
    很多照片的颜色有拥塞感,就是因为画面中高低饱和度的颜色没有拉开,用此曲线可拉开饱和度的差别,使颜色更有层次感。这组曲线也有12个选定色域的操作,可分别操作某一类颜色的饱和度梯度。

    7.  12个色域的RGB曲线
    继承于2006版的一个创新。它将整体RGB曲线的调整的概念扩展到分色域的RGB曲线调整。它可以极为灵活地控制各色系之间亮度、饱和度、对比度的关系。共可以选择12个色系分别调整颜色。
图20 在橙红色域中调整RGB曲线
 
    8. 相对亮度移色相
    继承于2006版的一个创新。与Photoshop CS5的类似功能相比,它不仅将可选择的色域扩展到了13个,而且每一组移色相都是一条与亮度相关的曲线,在一个色系中可根据不同亮度选择不同的移动量和移动方向。与Photoshop CS5改变图像色相时会影响亮度不同,eH2009在改变色相时不改变亮度,保持图片原有素描关系不变。
 
技术创新
 
2009一些重大的改变或许在概念上不算创新,但在技术上的创新使软件的功能更强大,适应性更好。
 
    9. 多遍渲染的自定义RIP
我们在使用很多打印系统时都没有看到关于RIP的选项。因为RIP程序通常被认为是没有发展空间的一项技术。实际在2006中我们使用了创新发明的“可设计墨点分布多遍渲染”RIP大大提高了在非涂布纸上颜色的饱和度,并使一个像素的浓度达到5级可变。多遍渲染又使墨滴分布更均匀和渐变过渡更好。但2006中根据不同介质编写了多个程序,维护起来甚不方便。在2009中。我们统一了所有的RIP程序为一个,并扩展为最多可渲染12色。但它的渲染模式却是可填表自定义的。这样根据不同的介质和应用,我们可以填表构造出无穷多个RIP,控制每种墨的阶调,着墨量、墨滴分布和淡墨的使用比例等等。
 
图21  eH2009一类RIP渲染模式选项 
 

        从一类RIP的着墨方式看,如果是照片黑系列的墨,每遍渲染就有10种着墨方式,两遍渲染就可以有100种组合。就是青和品色系也有49种组合。不过像黄、红、蓝、绿这类单深度的墨就只有4种组合了。从左侧的选项中我们还可以看到有墨点分布的选项,它的目的是让颜色接近互补的墨尽量相互错开,以提高色饱和度。如让青墨和品墨的分布位置尽量错开可以提高蓝色的饱和度。

2009又开发了一种墨滴更细,每像素可有7/9级浓度(单浓度墨/双浓度墨)的新RIP程序,这个程序最多也可以渲染12色。这种RIP可为只有一种深度的墨提供16种渲染方式。由于它能在每英寸600像素的水平上为每个像素提供每色7级以上(一类RIP程序是5级以上)浓度的渲染,因此它的清晰度也更高。这类RIP我们叫二类RIP。
       2009中的RIP程序全名应该是“可设计墨点分布可自定义多遍渲染光栅化程序”。
 
    10. 损失极小的色彩处理通道
在一家著名印刷企业的展馆中,原作与复制名两两并列,我们无须借助放大镜,很快就判断出哪个是复制品。主人很惊讶,问原因,对曰:原作润泽,复制品干涩。究其原理其实很简单,复制品的色彩层次太少,给人的感觉产生断层,所以干涩。
对每种颜色,人眼至少能分辨256个层次,如果想完全看不到色阶,每色至少要512个层次,即每色9位。我们来看采用传统印刷技术的复制过程中,颜色的层次会遭到哪些破坏。
现有的绝大部分印刷系统都是每色8位(256个层次)的系统,即便你给它16位颜色,在输出处理前,它也要变成8位后再输出。
在传统系统中,被复制画的数据经过打样并和原作校对后,要在Photoshop之类的软件中调色,修改这些数据后再次打样。平均每一次不大的修改要损失0.25位左右信息量。由于原始数据被修改,这个损失就被固定到复制数据中,下一次打样修改是在这个数据的基础上进行,因此每一次打样都会使数据的信息受到损失。以每次至少打样4次算,复制数据经这个过程就损失了1位的信息。每色的层次只剩下128个了。要避免这个损失,只有将打印前的数据提高到16位,这样经过4次校色后,还能剩下7.5位,即180个层次。如果原始数据也是16位的,这种操作方法可保证进入打印前的层次还有足8位。遗憾的是目前大多数复制单位都不采用这个方法,包括北京的一线单位。
下一步是对数据摧残更严重的过程——ICC校色。ICC校色采用不足1000个实印检测数据为参考,插值出其它RGB-CMYK的对应。仅仅从印刷-检测这个环节,误差就差不多1位,如果插值函数处理不好,损失还会增加。我们看到很多彩色设备在没使用ICC校色时层次尚可,校色后即出现极严重的色阶,就是这两个环节产生的。我们考虑一个单位在最理想的状态下做了ICC校色数据,并使用了最佳的插值函数,这时的信息损失量为8位中的1位。ICC校色过程如果做成16位的精度也不会提高,因为印刷-检测这个环节的精度不可能随表达数据精度的提高而提高。信息的损失还将是1/8左右。因此我们得出传统仿真印刷多数的颜色层次只有64个,即便前端用了16位RGB数据,它的层次最多只能提高到128个。
 

    下面我们来看eH2009的彩色处理系统。

    eH2009的RGB校色与eH2006一样,是在原始数据上外挂了一个32位浮点校色函数,因此无论校正多少次,RGB数据的精度损失只相当于一次校色。即大概0.25位。如果输入的是16位数据,则在进入打印前还有15.75位精度(55100个层次)。RGB数据经过一个32位浮点函数模型转换为CMYKN多色墨量数据。当打印机或介质发生变化时,可对这个模型进行直接修正或间接修正。直接修正则不产生任何误差。间接修正是在原模型上叠加一个墨量修正函数。这个函数可由最终用户直接设定。无论使用哪种方法,都不会对颜色的层次产生损失。 

如果考虑到输入数据在采集时实际的信息量大约只有14位左右,再经调色等处理,最后的CMYKN数据有效信息量可能不足14位,eH2009在使用RIP程序挂网前将数据精度压缩到13位,即每色8192个层次。如果使用当前的CMYKRGB 7个色系印刷,也有2475亿亿亿种颜色(2.4759x1027),可产生极平滑的颜色过渡。
 
    11.快速处理超大文件

在复制大幅画作时,数据量往往超过1G,有时甚至达到4G以上。由于照片自动拼合软件的完善,大幅照片的数据量也往往在1G以上。多数系统在处理1G以上图片时要么拒绝接受数据,要么处于假死状态,半小时甚至1小时机器都没有反映。由于绝大多数印刷系统都是在32位文件系统下开发的,因此超过4G的文件也不能接受。

    eH2009将所有文件操作改为64位文件系统,并适当加大了系统缓存。使软件可以打开百亿G级的文件。它巧妙地使用了分段处理技术,不仅在衔接处颜色过渡、清晰度不受任何影响,在排除印制设备自身的误差后,在印刷几十米长的片子时它的累积几何误差也小于万亿分之一。无论多长的片子,在启动印刷操作后,十几秒钟机器就以它的最佳速度开始印制。大型图片的每处细节都能达到小图片的清晰度水平。

如果经常印制巨幅图片,应保证eH2009至少有500MB的可用内存。当使用 Windos 7 Ultimate 64 操作系统时,4G内存的配置可保证eH2009在处理巨幅图像时有充足的内存。如果使用32位操作系统,无论在机器上装多少内存,可用的只有3.5G,不过对eH2009来说也足够了。
  
程序优化
 
引入新概念新技术后,eH2009的计算量大增,其中每一个像素的实时分色计算就增加了几百个浮点运算。加之原来高精度的实时锐化程序已使系统不堪重负,如不改进,eH2009在打印600PPI以上的高精度图像时就达不到每小时4.5平米的速度,打印机会出现等待数据的现象。
首先我们使用了双线程并行运算使程序在多核CPU上的运算速度提高了一倍,又使用SSE2多媒体指令加汇编语言使原来用纯汇编语言编写的高精度锐化程序运行速度提高了2倍,加上双线程加速,锐化运算只需原来的1/6时间即可完成。只需使用主流配置的计算机,打印过程又像使用eH2004时那么轻松了。只是用双核计算机,在eH2009打印时,再运行photoshop之类的程序会有停顿感。建议使用3核以上CPU。
 
技术规格
 
推荐运行环境:四核CPU,主流显卡级GPU    Windos 7 Ultimate 64
可载入图像大小:2147483647x2147483647像素;文件大小<17179869184GB
每页可排版图像数:512个
可打印页面大小:45455x45455米(1200DPI打印机);37879x37879米(1440DPI打印机)
可支持墨色系统数:12个墨色系统,目前常见的是   黄,品,青,红,绿,蓝,黑,粗面黑,8个墨系。每个墨系允许3种浓淡,最多支持36种墨水的打

试用软件可以导出长边不超过800像素的JPG小图供上网用,可以使用所有调色功能。
下载后,放到合适的磁盘分区中解压缩,然后进入eH2009文件夹运行  vcredist_x86.exe,这是windows支持多线程的一个程序。然后双击eh2009应用程序就可以使用了。为方便使用还可以将它放到任务栏,单击就可以进入程序。
运行条件:win 7 64以上版本。经一些人试用,在win 7 32版本和win XP下使用不正常。



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