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技術文章

在 Delphi 中將 PDF 轉換為單一色彩空間

Delphi PDF Library

以 1 0 0 rg 填色的純紅標題，經過灰階轉換後變成 0.299 g。純藍落在 0.114 g，黑到跟內文難分難辨，深藍商標與文字就此糊成一片。這些數字不是捨入的意外：它們是 BT.601 的亮度權重，跟檢視器在灰階裝置上顯示 RGB 頁面用的是同一組，也決定了彩色型錄不得不變灰階時，還能保住多少對比

RecolorDocument 對每個色彩算了什麼

PDF Library for Delphi 把這個轉換暴露為 TPDFlib 上的 RecolorDocument(TargetSpace)：1 灰階、2 RGB、3 CMYK。它回傳轉換了多少東西，幾何、文字位置與圖片擺放都停在原處。變的只有色彩值與圍在周圍的色彩空間名稱

每個色彩在抵達目標之前都會先過 RGB。灰階是亮度總和 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B。CMYK 按 ISO 32000-1 §10.3 的樸素裝置規則回到 RGB：每個色頻是一減去自身油墨與黑色之和、再夾到零。RGB 轉 CMYK 則把最大分量拉進黑：K = 1 - max(R, G, B)，其餘油墨從剩下的部分縮放。送印之前有幾個結果值得知道：

  • 灰階 0.4 g 轉 CMYK 變成 0 0 0 0.6 k，只有黑油墨，這正是印刷機想要的文字與線條
  • RGB 1 0.5 0（橘色）變成 0 0.5 1 0 k，完全沒有黑
  • 0.6 0.4 0.4 1 k 這種複合黑在轉灰階的路上變成 0 g，多出來的油墨就這麼消失
  • 純青 1 0 0 0 k 變成 0.701 g，比多數人對飽和油墨的預期更淺

轉換後的運算元最多寫三位小數，而且一律用句點當小數點分隔符，無論執行這項工作的機器是什麼 locale。ISO 32000-1 §7.3.3 在內容串流裡不允許其他寫法，用系統 locale 格式化數字的轉換器，會在德文工作站上寫出 0,5 g，閱讀器把它解析成數字 0 加一個不認識的運算子

var
  Lib: TPDFlib;
  Converted: Integer;
begin
  Lib := TPDFlib.Create;
  try
    if Lib.LoadFromFile('brochure.pdf', '') <> 1 then
      raise Exception.Create('Could not open brochure.pdf');
    Converted := Lib.RecolorDocument(1);   // 1 = 灰階，2 = RGB，3 = CMYK
    WriteLn(Format('%d colors, images and gradients converted', [Converted]));
    Lib.SaveToFile('brochure-gray.pdf');
  finally
    Lib.Free;
  end;
end;

色彩已經在目標空間裡的頁面，保留它原本的內容位元組。RecolorDocument 只統計真正跨空間的轉換，所以已經是灰階的文件回報 0，裡面什麼都不會被改寫。在大檔案上這很重要：輸入與輸出做個 diff，改變的頁面一目瞭然

為什麼 RecolorPage 留著封面照片的彩色？

RecolorPage 只轉換所選頁面上的色彩運算子，到此為止。圖片與漸層是文件層級的物件，常常被好幾頁共用，只有 RecolorDocument 會轉換它們。所以「只轉換封面」的直覺做法——選第 1 頁再呼叫 RecolorPage(3)——給您的是 CMYK 標題與線條壓在一張 RGB 照片上

這個切分是刻意的。畫在封面的圖片 XObject 可能也畫在第 12 頁，為一頁轉換它就等於為兩頁轉換。頁面範圍的呼叫若悄悄伸進共用資源，會改到呼叫端從未選過的頁面。兩種意外裡這個更糟，所以逐頁呼叫只碰屬於頁面的東西

// 只轉封面上的運算子；圖片與漸層不在這裡轉換
Lib.SelectPage(1);
Changed := Lib.RecolorPage(3);
if Changed = 0 then
  WriteLn('Cover already uses CMYK operators (or the target was out of range)');
Lib.SaveToFile('cover-cmyk-operators.pdf');

// 文件必須整份同一空間時，全部轉換
Lib.RecolorDocument(3);
Lib.SaveToFile('all-cmyk.pdf');

留意那段程式碼的回傳值。目標落在 1 到 3 之外時兩個呼叫都回傳 0，而 0 也可能代表頁面本來就不用改，所以目標打錯字看起來跟文件本來就正確一模一樣。呼叫之前自己驗證引數。RecolorDocument 會還原它執行前選中的頁面，所以您可以在逐頁處理的工作中途呼叫它，事後不必重新選頁

還有一個範圍細節。運算子這一趟讀的是每頁自己的內容串流——列在頁面上的繪製指令——轉換 g、rg、k、它們的筆畫形式，以及當前空間是裝置空間時的 sc / scn。當 /DeviceRGB cs 出現在要轉換的 sc 之前，空間名稱也會一併改寫成目標。手寫轉換器若跳過這個改名，閱讀器就會在一個灰階值所在的位置繼續找三個 RGB 分量

圖片與色盤：哪些會變，哪些保住原位元組

圖片跟運算子一樣重要。型錄只轉了運算子就變灰階，灰階頁面上依舊是彩色照片，觀感比原版或完整轉換都糟。帶每元件八位元、裝置色彩空間，且無壓縮或只帶無 decode 參數的純 Flate 的圖片，RecolorDocument 會予以轉換

索引式圖片走另一條路。取樣是色彩表的索引，所以轉換的是表，每個取樣保留原本的索引值。存成 256 色盤圖片的截圖或圖表都這樣轉，取樣怎麼打包、怎麼壓縮都不影響，因為取樣從頭到尾不解碼。色盤的基底必須是裝置空間；架在 ICC 設定檔上的色盤保留原表

圖解：Delphi 中 RecolorDocument 會改寫 PDF 的哪些部分，而 JPEG 影像與軟遮罩等部分則以位元組完全相同的方式原樣通過
RecolorDocument 一趟改寫運算子、符合條件的影像、索引調色盤與漸層配對，而 JPEG 位元組、遮罩與綁定設定檔的顏色則原樣跟著走

JPEG 或傳真編碼的圖片保住自己的位元組。改它的色彩意味著解碼、轉換、再壓縮，等於疊上第二代 JPEG 失真，還以沒人要求的方式改變檔案大小。工作真的需要每張照片都變灰階時，重新編碼是另一個有自己畫質設定的決定，我們寧可讓呼叫端明確做出這個決定，而不是由一次色彩轉換代勞

柔遮罩與鏤空遮罩保持原樣，是另一個理由。柔遮罩通常是 DeviceGray 圖片，但它的值代表的是覆蓋率。把它轉成三分量 RGB，檢視器就不再把它當透明度處理；它最後會以灰階美工圖的身分，畫在本該被它塑造的內容上面。RecolorDocument 在轉換任何圖片之前，先收集所有經 /SMask 或 /Mask 引用的物件，而帶 /ImageMask true 的圖片本來就沒有色彩可轉

運算子層級經 ICCBased、Separation、Indexed 或 Pattern 空間設定的色彩，同樣照寫入原樣保留。不讀設定檔就把特別色或帶設定檔標記的值轉成裝置灰階，會改變頁面的外觀，而一份職責是保持外觀的程序，不能開始猜測設定檔想表達什麼

漸層：色彩空間與色標一起搬

著色宣告一次色彩空間，把每個色標交給一個函式。函式還在回傳三個數字時就把 /ColorSpace 從 DeviceRGB 改名成 DeviceGray，閱讀器會拿第一個數字——紅色頻——當灰階值。藍到白的漸層於是渲染成一條從黑色開始的色帶。RecolorDocument 先以唯讀走完整棵函式樹，任何節點轉不了就什麼都不轉；全部可行，才改寫色標並改名空間

它改寫的函式是指數型——兩個端點色 /C0 與 /C1 是純陣列——以及由它們拼起來的 stitching 函式。/Background 色跟著其餘部分一起轉換。由取樣表或 PostScript 程式定義的著色保留自己的定義，網格型 4 到 7 也一樣，它們把色彩裝在串流裡而不是函式裡。改寫其中任何一種都是重新產生，跟轉換一個色彩是兩份工作

PDF Library for Delphi 圖解：漸層轉換在獨立物件、圖樣與頁面著色資源之間，為著色色彩空間配對其色標函式；取樣、PostScript 與網格著色則保留自身定義
轉換漸層意味著無論著色定義在哪裡，都要把色彩空間連同背後的色彩停駐點一起搬過去；網格或取樣函數著色則保留自己的定義

把漸層找出來本身就是個陷阱。設計工具很少給著色一個獨立物件；它通常內嵌在繪製它的圖樣字典裡，或落在頁面的 /Shading 資源中。我們打造漸層這一趟時，掃頂層物件幾乎一無所獲。現在的搜尋沿物件圖走，深度以十二層為限、每個物件編號只拜訪一次，所以全頁共用的資源只轉換一次，物件指向自身的檔案也迴圈不起來

送印之前，重新上色該擺在哪一步

把 RecolorDocument 當正規化。它在裝置空間之間轉換數值；不套用 ICC 設定檔、不理會演算用途、也不模擬印刷條件。對必須對上合約打樣的稿件，由設定檔驅動的工作流程才是正確工具，重新上色頂多是那道在工作流程啟動前、把所有東西放進同一個空間的步驟

它真正發揮價值的是日常生產場景：必須是灰階、卻帶著 RGB 商標送來的稿件；不准以彩色列印的內部報告；預檢步驟刁難到每個檔案都用同一空間才放行的一批檔案。凡是要出門的東西都該過 RecolorDocument，絕不能只跑 RecolorPage，因為轉了一半的檔案過得了快速目檢，卻會在印表機那裡翻車。判定就在同一個工作裡跑：PDF/A 與 PDF/UA 預檢與合規與簽章工作台的筆記示範怎麼做

// IsValidRecolorTarget 是您自己加的輔助函式；函式庫沒有這個呼叫
function IsValidRecolorTarget(Space: Integer): Boolean;
begin
  Result := (Space >= 1) and (Space <= 3);
end;

procedure NormalizeFile(const Src, Dst: string; Space: Integer);
var
  Lib: TPDFlib;
begin
  if not IsValidRecolorTarget(Space) then
    raise EArgumentException.CreateFmt('Bad recolor target %d', [Space]);
  Lib := TPDFlib.Create;
  try
    if Lib.LoadFromFile(Src, '') <> 1 then
      raise Exception.CreateFmt('Could not open %s', [Src]);
    if Lib.RecolorDocument(Space) = 0 then
      WriteLn(Src, ': already in the target space, copied unchanged');
    Lib.SaveToFile(Dst);
  finally
    Lib.Free;
  end;
end;

輸出上有個可以馬上做的檢查：灰階轉換之後，用任何 PDF 檢視器工具打開轉換頁的內容。頁面自己的內容裡不該再有任何 rg、RG、k 或 K 運算子。這一趟之後還活著的色彩來自前面列過的情況：一張 JPEG、特別色或帶設定檔的值、取樣或網格漸層，或畫在 form XObject 裡的美工圖——它的指令住在自己的串流裡，不在頁面內容中

如果您不只轉換、還要自己建構向量美工圖，向量圖形、著色器與漸層的逐步解說說明著色與圖樣最初是怎麼建出來的，讀懂它，上面的漸層規則就好預測了

色彩這一趟在行程內完成：PDF Library for Delphi 是面向 Delphi、C++Builder 與 Lazarus 的原生 Pascal 函式庫，正規化一批進來的檔案不必在伺服器上裝外部轉換器或命令列工具。其餘的文件處理 API 見 PDF Library for Delphi 產品頁