non sono esperto di photoshop o illustrator per queste cose, ma se si utilizzasse indesign farei così:

-terrei le parti colorate (in cmyk) su un livello separato;
-su un livello superiore metterei i neri, sia che si tratti di immagini vettoriali (tracciati) sia che si tratti di bitmap, poi li andrei a selezionare con lo strumento selezione diretta (freccina bianca) e poi sulla paletta Attributi selezionerei "overprint fill" (in italiano dovrebbe essere "riempimento in sovrastampa");
A questo punto il tuo nero è in sovrastampa e puoi esportare il tuo PDF da indesign