CN101317170A - 光谱色彩管理 - Google Patents

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Abstract

描述了涉及光谱色彩管理的技术。在一个示例中，一过程接收与物理色彩响应相关联的光谱色彩数据。在此示例中，该过程也将光谱色彩数据处理成适用于目标设备的设备数据同时维持从设备数据复制物理色彩响应的能力。

Description

光谱色彩管理
背景
传统上使用各种数字设备来捕捉和/或表示彩色图像。例如，数码相机、数码摄像机和扫描仪捕捉彩色图像数据。显示监视器生成彩色图像的电子表示，打印机生成硬副本的图像表示。色彩管理便于各种数字设备之间的互操作性，使得来自一个数字设备的数据可由另一数字设备利用。例如，色彩管理可处理来自一个数字设备的数据，使得数据适于在另一数字设备中使用。例如，色彩管理允许由数码相机捕捉的图像在监视器上显示和/在打印机或可能遇到的其他数字设备上打印。
捕捉和/或显示图像所涉及的数字设备传统上相对于少数几种牛顿色彩的组合来定义图像色彩。例如，诸如照相机和显示监视器的众多设备采用红绿蓝(RGB)牛顿色彩并通过定义用于红色的一个值、用于绿色的一个值和用于蓝色的一个值来描述图像色彩。类似地，印刷设备传统上利用青色、品红、黄色和黑色(CMYK)并通过向青色、品红、黄色和黑色中的每一个指派一个值来定义色彩。相应地，色彩管理传统上利用这样的三色或四色系统来处理色彩数据。
相对于牛顿色彩来定义彩色图像数据在某些场合中是令人满意的，但它并非没有其局限。例如，由这样的系统产生的色彩会出现分节现象。例如，考虑以下情形，其中用户找到一片树叶，用户决定这是油漆他/她的房子的完美色彩。用户从树上摘取叶子，并意识到叶子将很快开始改变色彩。因此，用户走进房子，并用他/她的扫描仪扫描叶子并在打印机上打印树叶的副本。用户将树叶与其打印的副本进行比较，并判定这是一个完美的匹配。用户然后带着打印的副本和原来的叶子走出去。一旦位于阳光下，用户就注意到打印的副本不再匹配树叶的色彩。这仅是牛顿色彩管理系统的局限的一个示例。
概述
描述了涉及光谱色彩管理的技术。在一个示例中，一过程接收与物理色彩响应相关联的光谱色彩数据。在此示例中，该过程还将光谱色彩数据处理成适用于目标设备的设备数据，同时维持复制来自设备数据的物理色彩响应的能力。
在另一示例中，一实现包括用于接收光谱图像数据的装置和用于呈现光谱图像数据以创建光栅(rastor)表面的装置。该实现还包括用于将多个光栅表面合成到目的地设备的单个演示表面上的装置。该实现还包括用于处理合成的演示以允许合成的演示被重定向到不同的目的地设备同时维持根据合成的演示重新创建光谱图像数据的能力的装置。
提供该概述以便用简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
附图简述
图1示出了根据一个实现的示例性光谱色彩管理系统。
图2示出了根据一个实现的示例性光谱色彩图像的表示。
图3示出了根据一个实现的示例性光谱色彩管理系统。
图4示出了其中可采用光谱色彩管理的环境中的示例性系统、设备和组件。
图5示出了根据一个实现与光谱色彩管理相关的示例性过程图。
详细描述
概观
色彩管理允许一个系统的数字设备提供可由一系统的多个其他数字设备利用的色彩数据。色彩管理便于色彩数据处理和/或系统内的色彩数据传送以及其他功能。在整个色彩管理过程中描述对象的物理性质提供了在色彩管理过程中的任何时刻复制对象的真实物理响应的机会。设备无关数据的一个示例是描述特定样本的物理特征的光谱数据。在至少某些所述实现中，光谱数据管理以允许对象的物理响应在光谱数据生存期限的任何时刻被复制的方式处理光谱数据。
在某些所述情形中，光谱色彩管理由诸如操作系统的编程的应用程序实现。操作系统可接收并处理光谱数据。例如，操作系统可从第一系统数字设备接收光谱数据，并以维护光谱数据的方式为其他系统数字设备处理光谱数据。处理可包括，例如：呈现和合成光谱数据以供目标数字设备使用。
在至少某些实现中，采用光谱色彩管理的操作系统可以允许光谱数据被处理以供多个不同的指定的目标数字设备使用的一般方式来运作。此外，操作系统可用于基于每一目标设备的配置将经处理的光谱数据从一个目标数字设备重定向到另一目标数字设备。例如，处理还可包括光谱色域(gamut)映射来考虑各个目标数字设备的色彩生成能力。
在某些实现中，采用光谱色彩管理的操作系统还可促进其中存在光谱数字设备和非光谱数字设备两者的系统内的互操作性。例如，光谱色彩管理系统可将光谱数据处理成可由非光谱数字设备利用的形式同时维护光谱数据。例如，用户可指定将图像数据从光谱数字设备发送到非光谱牛顿印刷设备。在一个实现中，光谱色彩管理系统将光谱数据转换成牛顿数据，并将一些或全部光谱数据的压缩形式附连于牛顿数据。这样的技术允许压缩的光谱数据被解压并与牛顿数据组合来重新创建原始的光谱数据。这样的技术还促进在整个系统中维护设备无关光谱数据。
示例性系统
图1是示出了根据一个实现通过传输和处理光谱数据来促进光谱色彩管理的示例性系统100。系统100包括数码相机102、监视器104、网络106、多合一打印机或多功能外设(MFP)108以及耦合至计算设备112的打印机110形式的示例性数字设备。采用光谱色彩管理的操作系统114形式的编程的应用程序在计算设备112上操作以处理整个系统100中的设备无关光谱数据。例如，数码相机102可以是光谱数据照相机，它可提供光谱图像数据120。
光谱图像数据120可由操作系统114处理以供系统100的另一数字设备使用。例如，仅在一个示例中，假定监视器104是光谱数字设备。操作系统的光谱色彩管理功能处理光谱图像数据120以供监视器104使用。在另一情形中，假定打印机被配置用于牛顿色彩数据而非光谱数据，操作系统114可特别为打印机处理光谱图像数据120以生成牛顿色彩图像数据122。操作系统114以维护一些光谱图像数据120或其派生物使得可从牛顿色彩数据重新创建光谱图像数据120的配置来生成牛顿色彩数据122。在此特定情形中，光谱图像数据120的压缩形式被连接于牛顿色彩数据122作为光谱图像元数据124。在牛顿色彩数据122和光谱图像元数据124中包含足够的信息以便随后重新创建光谱图像数据120。
操作系统114还便于将光谱图像数据120定向到任何其他指定的系统设备。例如，在该示例中，将光谱图像数据120处理成牛顿色彩图像数据126以及相关联的光谱图像元数据128供MFP 108使用。操作系统可重新配置牛顿色彩图像数据122以生成牛顿色彩图像数据126和/或可从光谱图像数据120生成牛顿色彩图像数据126。操作系统114还可将牛顿色彩数据映射到光谱数据以供光谱数字设备使用。例如，由MFP 108的扫描仪功能生成的牛顿图像数据可被转换成适用于诸如监视器104的光谱数字设备的光谱形式。这样的转换转化了牛顿图像数据传达的信息，这些信息少于光谱图像数据可传达的信息。因此，所转化的数据可由光谱设备利用，但数据包含的信息少于真正的光谱图像数据将包含的信息。
图2示出了根据一个光谱色彩管理实现的样本的所捕捉光谱图像202的一部分。来自光谱图像的光谱数据可由编程的应用程序的光谱色彩管理功能接收并维护，使得可在任何时间从数据复制该样本的真实物理响应，如下所述。
在该情形中，所捕捉的光谱图像202包含25个不同的单元，这些单元在此示例中包含像素。在此示例中，各个像素可被认为是用于处理目的的光栅对象。像素分别被指定为aa到yy。所捕捉的光谱图像202捕捉各个像素的光谱信息。所捕捉的光谱图像也捕捉各个像素的相对表面性质。对各个像素的描述可包含与各个像素的相对表面性质或上下文相关的数据。例如，所捕捉的光谱图像的像素mm在光谱像素或光栅对象204中从如光谱206一般指示的光谱角度以及从如数据块208一般指示的表面上下文的两个角度描述。数据块208涉及围绕像素mm的像素gg、hh、ii、ll、nn、qq、rr以及ss。在此实现中，块mm的表面性质可在这些相邻像素的上下文中传达。其他配置可包括传达个别像素的上下文的更多或更少的相邻像素。某些实现通过一起处理像素的块或集合而非单独处理各个像素来实现类似的功能。例如，关于该特定的示例，像素aa到yy可彼此相关地被处理以对各个像素提供相对表面上下文。换言之，这样的光谱色彩管理系统实现采用空间处理来保存样本的物理性质。
光谱206可为数据处理目的而被分成多个光谱通道。各个通道描述具有与其他通道有关的语义意义的相对值。在一简单的情形中，光谱被分割，使得向可见光谱的每一纳米(nm)指派一处理通道。另一实现向光谱的每相邻的十纳米指派一处理通道。这样的配置可提供准确的光谱信息同时减轻处理要求。其他实现可通过将光谱分成例如至少八个处理通道来实现可接受的结果。随着处理器速度改进，诸如根据摩尔定律，可向光谱分配更多数目的处理通道，同时满足用户对系统响应时间的期望。
在此示例中，各个光谱像素对象204提供关于所捕捉光谱202的相应区域的光谱数据206和表面数据208。此外，在某些情形中，光谱像素对象204可被转换成一般指示为分量210和图形表示212的牛顿色彩图像对象数据。在该情形中，图形表示212包括用于红绿蓝(RGB)的相对值。在此示例中，牛顿色彩图像对象数据210与光谱图像元数据214相关联。在此示例中，光谱像素对象204可从牛顿色彩图像对象数据210和光谱图像元数据214的组合中重新创建。
图3示出了其中可维护来自样本的光谱数据使得可从光谱数据复制样本的真实物理响应的系统300。图3包括提供光谱色彩管理功能并在计算设备112A上操作的操作系统114A。外围数字设备，诸如监视器104A和MFP 108A，通过未特别指定的各种硬件组件与计算设备的操作系统通过接口连接。
操作系统114A具有光谱色彩管理引擎306。在至少某些实现中，光谱色彩管理引擎支持各个处理级别的光谱色彩，使得样本的物理响应可在色彩处理的任何所需时刻复制。光谱色彩管理引擎可一般配置成处理可被耦合至计算设备112A的任何数字设备。为了实现其色彩管理功能，光谱色彩管理引擎306在该情形中包括呈现引擎308、合成引擎310、演示引擎312、存储器管理器314、光谱到牛顿映射引擎或光谱转化引擎306以及光谱色域映射引擎318。这仅是一种光谱色彩管理配置，其他配置可除去和/或组合在此特定配置中描述的各种细件。
呈现引擎308从样本取得诸如光谱对象等光谱数据的集合，并将光谱对象呈现在内部表面上。光谱对象可以是或者光栅对象或者向量对象。光栅是以矩阵形式组织的具有宽度和高度的色彩的集合。向量是诸如线或圆圈的具有色彩以及与色彩相关联的表面性质的对象。向量和光栅对象可随或不随分别通过视频或动画传达动作的基于时间的差值来表示。如上所述，某些实现通过进行空间呈现来传达光谱和表面特征两者。因此与表面性质相关地，关于给定对象的信息随关于一组周围对象的信息一起发送。
合成引擎310从一组已呈现表面中取得内容，并合成内容以生成演示表面。演示引擎312与诸如显示硬件、打印机硬件、用于存储目的的盘格式硬件和/或显示或打印机硬件的远程版本等硬件通过接口传输演示表面。
某些实现采用存储器管理器314来降低在光谱色彩管理系统中处理的数据量。如上关于图2所述，关于八个或更多的色彩波长处理通道存储光谱数据。存储器管理器314用于浓缩光谱数据以便进行处理同时仍维护样本的物理响应。例如，存储器管理器可将光谱数据重新组织成更少数目的本质(principle)分量。例如，光谱数据可被减少为相对于光谱以压缩方式描述光谱数据的五个或六个本质分量。换言之，本质分量可被认为是包含光谱数据的压缩光谱。除光谱数据以外，可分配一个或多个附加的本质分量来传达样本的表面性质。
光谱转化引擎316用于在传统的牛顿对象和光谱对象之间构建桥梁。光谱转化引擎的至少某些实现允许光谱和牛顿描述之间的转换同时维护光谱数据。在传统应用中利用光谱转换引擎316，使得操作系统可提供光谱数字设备与牛顿数字设备之间的互操作性。因此，光谱转化引擎316允许光谱色彩管理系统从牛顿数字设备接受图像数据以及将光谱图像数据转换成牛顿数据供牛顿数字图像设备使用。如上所述，光谱转化引擎可将牛顿数据映射成足以与光谱系统组件一起运作的光谱数据，然而光谱转化引擎映射的是包含在数据中的信息。因此例如，如果牛顿数据未包含足够的信息来重新创建样本的真实物理表示，则由光谱转化引擎生成的相应的光谱数据将不会包含比在牛顿数据中包含的更多的信息。
某些实现可将光谱数据转换成牛顿数据，然后在查找表或数据库中保存相关联的光谱数据或其派生物，使得如有需要则可检索原始光谱数据。更优选的实现将光谱数据转换成牛顿数据，然后维护相关联的光谱数据或其派生物以及牛顿数据。这样的配置允许生成的牛顿数据及其相关联的光谱数据用作即使数据被传送到另一系统也可重新生成原始光谱数据的独立式单元。这样的配置的一个示例以上关于图2示出，其中光谱数据被维护为附连于相应生成的牛顿数据的元数据。在某些情形中，光谱数据作为光谱光栅对象或向量对象传达，光谱转化引擎用于将光谱光栅对象或光谱向量对象中的每一个分别映射到牛顿光栅对象和牛顿向量对象。
在某些实现中，光谱色域映射引擎318用于在各种数字光谱设备的光谱色域之间映射。在某些示例性配置中，光谱色域映射引擎318以在牛顿色彩外观模型中所采用的类似方式运作。在一个这样的配置中，色域映射引擎与光谱转化引擎316协同操作以将光谱数据转换成带有相关联压缩光谱元数据的牛顿数据。光谱色域映射引擎然后从提供数据的设备的色域映射到目标设备的色域。为了计算目标设备的等效光谱，光谱色域映射引擎然后利用油漆行业的技术人员应知的算法来重新计算等效光谱应该是什么，以便适当地改变相对色彩性质或光谱性质的色调、色彩或亮度。
在另一配置中，色域映射引擎利用源和目标设备的物理光谱模型来使用解析方程从一个设备映射到另一设备。又一配置利用色彩外观空间和现有方法来定义源和目标设备色域。例如，光谱匹配可按照各种方式进行，且对目标设备的色域的“剪辑”是通过将经处理的值转换到色彩外观空间以确认它是否位于目标设备色域中来进行的。如果经处理的值不位于目标设备的色域中，则可利用减少色彩值以适应目标设备的色域的各种方法(诸如加宽所有或一组光谱响应的光谱带宽)。替换或附加地，这样的配置可从目标设备色域外的任何值计算最近的色彩外观值，然后为该色域值计算光谱值。
上述操作系统配置允许从源到目标以及沿各种处理可能发生的介入流水线的光谱数据的光谱色彩管理。这样的配置维护光谱数据，并最终维持在光谱数据的生存期限的任何时刻重新创建对象的物理响应的能力。
示例性系统环境
图4表示可在其上实现光谱色彩管理的示例性系统或计算环境400。系统400包括第一机器401和第二机器402形式的通用计算系统。
第一机器401的组件包括但不限于：一个或多个处理器404(例如，微处理器、控制器等中的任一个)、系统存储器406以及耦合各种系统组件的系统总线408。一个或多个处理器404处理各种计算机可执行指令以控制第一机器401的操作以及与其它电子和计算设备通信。系统总线408表示任何数目的若干类型的总线结构，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线、加速图形端口以及使用各种总线体系结构中任一种的处理器或本地总线。
系统400包括可以是可由第一机器401访问的任何介质的各种计算机可读介质，包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。系统存储器406包括易失性存储器形式的计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)410和/或非易失性存储器，诸如只读存储器(ROM)412。基本输入/输出系统(BIOS)414维护诸如在启动期间便于第一机器401组件之间信息传送的基本例程，它被存储在ROM 412中。RAM 410一般包含可由一个或多个处理器404立即访问和/或当前正在操作的数据和/或程序模块。
第一机器401可包括其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。作为示例，硬盘驱动器416对不可移动、非易失性磁介质(未示出)读写，磁盘驱动器418对可移动、非易失性磁盘420(例如，“软盘”)读写，光盘驱动器422对诸如CD-ROM、数字多功能盘(DVD)、或任何其它类型的光学介质等可移动、非易失性光盘424读写。在此示例中，硬盘驱动器416、磁盘驱动器418和光盘驱动器422各自经由一个或多个数据介质接口426连接至系统总线408。盘驱动器及相关联的计算机可读介质为第一机器401提供对计算机可读指令、数据结构、程序模块和其它数据的非易失性存储。
任何数目的程序模块可被存储在硬盘416、磁盘420、光盘424、ROM 412和/或RAM 410上，作为示例包括：操作系统426、一个或多个应用程序428、其它程序模块430和程序数据432。这样的操作系统426、应用程序428、其它程序模块430和程序数据432中的每一个(或其某种组合)可包括此处所述的系统和方法的实施例。
用户可经由任何数目的不同输入设备来与第一机器401通过接口连接，诸如键盘434和定点设备436(例如，“鼠标”)。其它输入设备438(未特别示出)可包括麦克风、操纵杆、游戏手柄、控制器、圆盘式卫星天线、串行端口、扫描仪等。这些和其它输入设备经由耦合至系统总线408的输入/输出接口440连接至处理器404，但也可由其它接口和总线结构，诸如并行端口、游戏端口和/或通用串行总线(USB)连接。
监视器442或其它类型的显示设备可经由诸如视频适配器444的接口连接至系统总线408。除监视器442之外，其它输出外围设备可包括诸如扬声器(未示出)和打印机446的各种组件，它们可经由输入/输出接口440连接至第一机器401。
第一机器401可使用至一个或多个远程计算机，诸如第二机器402的逻辑连接在网络化环境下操作。作为示例，第二机器402可以是个人计算机、便携式计算机、服务器、路由器、网络计算机、对等设备或其它公共网络节点等。第二机器402被示为便携式计算机，可包括此处相对于第一机器402描述的众多或所有元素和特征。
第一机器401与第二机器402之间的逻辑连接被描述为局域网(LAN)450和一般的广域网(WAN)452。这样的联网环境在办公室、企业范围计算机网络、内联网和互联网中是常见的。当在LAN联网环境中实现时，第一机器401通过网络接口或适配器454连接至局域网450。当在WAN联网环境中实现时，第一机器401通常包括调制解调器456或用于在广域网452上建立通信的其它装置。调制解调器456可以置于第一机器401之内或之外，它可以通过用户输入接口440或其它合适的机制连接至系统总线408。所示网络连接是示例性的，且可以使用在第一与第二机器401、402之间建立通信链路的其它手段。
在网络化环境中，诸如与系统400一起示出的，相对于第一机器401描述的程序模块或其部分可以存储在远程存储器存储设备中。作为示例，用第二机器402的存储器设备维护远程应用程序458。为说明目的，应用程序和其它可执行程序组件，诸如操作系统426，在此处被示为离散的框，尽管认识到，这样的程序和组件在各个时间驻留在第一机器402的不同存储组件中，且由第一机器的处理器404执行。
示例性过程
图5示出了根据一个实现用于实现光谱色彩管理的示例性过程500。描述该过程的次序并不旨在被解释为限制，且可按照任何次序组合任何数目的所述过程框以实现该过程。此外，该过程可用任何合适的硬件、软件、固件或其组合来实现。
在框502，该过程接收与物理色彩响应相关联的光谱色彩数据。光谱色彩数据可以是任何合适形式的，诸如例如光栅对象或向量对象。
在框504，该过程将光谱色彩数据处理成适用于目标设备的设备数据，同时维持从设备数据复制物理色彩响应的能力。在某些情形中，这样的处理包括将设备数据呈现到单个表面上。处理然后合成一组所呈现的表面以生成演示表面。替换地或附加地，这样的处理可将光谱数据转化成用于非光谱设备的诸如牛顿数据的非光谱数据。该处理可维护足以允许重新创建原始光谱数据的某种形式的光谱数据。例如在上述一个示例中，将光谱数据转换成牛顿数据，且一压缩形式的光谱数据被附连于牛顿数据作为元数据。原始的光谱数据可在解压元数据时重新创建。
尽管用结构特征和/或方法专用的语言描述了涉及光谱色彩管理的实现，但可以理解，所附权利要求书的主题不必限于所述的特定特征或方法。相反，特定特征和方法为上述和下述概念提供了实现的示例。

Claims (20)

1.一种体现在计算机可读介质上的编程的应用程序(428)，包括：
用于接收光谱图像数据(120)的装置；
用于呈现光谱图像数据(120)以创建光栅表面的装置(308)；
用于将多个光栅表面合成到用于目的地设备的单个演示表面上的装置(310)；以及
用于处理合成的演示以允许将所述合成的演示重定向到不同的目的地设备同时维持从所述合成的演示重新创建所述光谱图像数据的能力的装置(316)。
2.如权利要求1所述的编程的应用程序，其特征在于，所述目的地设备是一光谱设备，且所述不同的目的地设备是一光谱设备。
3.如权利要求1所述的编程的应用程序，其特征在于，所述目的地设备是一光谱设备，且所述不同的目的地设备是一非光谱设备。
4.如权利要求1所述的编程的应用程序，其特征在于，所述光谱图像数据包括向量数据。
5.如权利要求1所述的编程的应用程序，其特征在于，所述用于处理的装置包括色域映射器。
6.如权利要求1所述的编程的应用程序，其特征在于，所述用于处理的装置包括被配置成从一个光谱设备映射到另一光谱设备的色域映射器。
7.如权利要求1所述的编程的应用程序，其特征在于，所述用于处理的装置包括被配置成从一光谱设备映射到一非光谱设备的色域映射器。
8.如权利要求1所述的编程的应用程序，其特征在于，所述用于合成的装置和所述用于处理的装置被体现在不是所述目的地设备或是所述不同的目的地设备的计算设备上。
9.如权利要求1所述的编程的应用程序，其特征在于，被体现为计算设备的操作系统。
10.一种操作系统(426)，包括：
用于处理像素化的光谱数据(204)的光栅流水线；
用于处理定义光谱色彩和表面性质的向量相关光谱数据(204)的向量流水线；以及
用于将光谱数据(204)转化成附连有经压缩的光谱数据(214)的牛顿色彩数据(210)使得可从所述牛顿色彩数据(210)和所附连的经压缩的光谱数据(214)重新创建所述光谱数据(204)的色彩转化引擎(316)。
11.如权利要求10所述的操作系统，其特征在于，所述光栅流水线涵盖所述操作系统在源设备与目标设备之间实现的所有光栅处理。
12.如权利要求10所述的操作系统，其特征在于，所述向量流水线涵盖所述操作系统实现的所有向量处理。
13.如权利要求10所述的操作系统，其特征在于，所述色彩转化引擎被配置成执行光谱色域映射。
14.如权利要求10所述的操作系统，其特征在于，所述色彩转化引擎包括用于呈现光谱数据以创建光栅表面的呈现引擎。
15.如权利要求14所述的操作系统，其特征在于，所述色彩转化引擎包括用于将多个光栅表面合成到单个演示表面上的合成引擎。
16.一种计算机实现的方法，包括：
接收与物理色彩响应相关联的光谱色彩数据(502)；以及
将所述光谱色彩数据处理成适用于目标设备的设备数据同时维持从所述设备数据复制所述物理色彩响应的能力(504)。
17.如权利要求16所述的计算机实现的方法，其特征在于，所述接收包括接收图像的光谱色彩数据。
18.如权利要求16所述的计算机实现的方法，其特征在于，所述处理包括对所述目标设备的光谱色域的色域映射。
19.如权利要求16所述的计算机实现的方法，其特征在于，所述处理包括将所述光谱色彩数据色域映射到附连有压缩的光谱数据作为元数据的牛顿数据。
20.如权利要求16所述的计算机实现的方法，其特征在于，所述处理是由未体现在所述目标设备上的色彩管理引擎实现的。
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