После некоторых изысканий выяснилось: серый на экране - это так отображают ридеры PDF'ки в CMYK пространстве, даже если там только черный канал, Okular в частности. Похоже на то, что используется цветоуправление, так как и внедренные RGB и CMYK изображения отображаются без искажений.

Но походу выяснилось несколько новых нюансов...
Если мы выводим документ в CMYK чрез pdflatex, в котом есть ч/б штриховые иллюстрации, то не всякий GrayScale подойдет.
Например:
- если мы вставляем в документ PDF-GrayScale или PNG-индексированный созданные в Gimp -- вся страница (И ТЕКСТ в том числе) на котором находится этот файл - становится CMYK составным - БЕЗ ЧЕРНОГО!
- если PNG(GrayScale) содержит АЛЬФА КАНАЛ -- вся страница становится составная -- БЕЗ ЧЕРНОГО.
- если PNG(GrayScale c прозрачностью) преобразовать в PDF через ImageMagick (с опцией -colorspace CMYK) -- все отлично - на странице только черный канал.


В общем, для наглядности можете глянуть что происходит с цветом страниц при внедрении изображений созданных разными способами: http://yadi.sk/d/5aMSJ08pwe0E (за картинки извиняюсь - первое что попалось под руку)
Само собой для просмотра цветоделения в Акробате(Output Preview) (или аналоге - который я так и не нашел).

Итог таков:
- если нужно просто ч/б - можно вставлять PNG -- БЕЗ АЛЬФАКАНАЛА
- если в ч/б нужны прозрачные участки - то выход пока нашел только один: PNG(GrayScale)>ImageMagick -colorspace CMYK>PDF(на выходе только черный канал)
В этих случая ч/б страницы остаются черные, а CMY - по нулям.

JPEG не рассматриваю, так как размер вырастает в десять раз и нет прозрачности.