色彩測(cè)量?jī)x器之應(yīng)用及原理

    目前采用數(shù)字化的色彩管理，對(duì)生產(chǎn)流程中各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行色彩特性的描述，是實(shí)現(xiàn)色彩準(zhǔn)確再現(xiàn)的最好方法，而其前提與基礎(chǔ)是色彩測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

    色彩是印刷復(fù)制的最關(guān)鍵要素，在印刷生產(chǎn)流程中，如何保證色彩真實(shí)再現(xiàn)是一個(gè)世界性難題。

    現(xiàn)階段，密度測(cè)量在一部分印刷企業(yè)中已經(jīng)顯示出優(yōu)越性。密度測(cè)量值能夠反映墨層厚度的信息，并指導(dǎo)網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大的控制，通過密度測(cè)量的數(shù)據(jù)來控制印刷質(zhì)量，方便可靠，已經(jīng)深受人們信賴。但是密度值卻不能直接反映圖像顏色對(duì)于人眼的刺激，它用于監(jiān)測(cè)印刷色差時(shí)基本上可以起到監(jiān)控效果，但存在一定的誤差，表征顏色還不夠精確，也不利于同客戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，因此衍生出色度測(cè)量。色度測(cè)量能更好地反映色視覺心理和生理規(guī)律，提供更詳盡的色彩信息，對(duì)印刷色彩管理起到了很好的促進(jìn)作用。

一、分光光度計(jì)原理和應(yīng)用

    分光光度測(cè)量是將整個(gè)可見光譜等間隔取點(diǎn)測(cè)量光譜反射量，跟光電色度計(jì)相比，分光光度測(cè)量法可以看成是連續(xù)地對(duì)光譜測(cè)量，它提供的顏色信息要多得多，豐富得多。

    分光光度計(jì)的分光原理基本有三種：旋轉(zhuǎn)濾色片分光法、散射棱鏡分光法、衍射光柵分光法，如圖三所示。第一種方法是在圓盤上安裝20~30個(gè)窄帶濾色片，通過旋轉(zhuǎn)圓盤來實(shí)現(xiàn)分光。后兩種方法是利用光的色散，把光源的復(fù)合輻射分解成不同波長(zhǎng)的單色輻射，并按一定的順序排列，使用的色散元件是棱鏡或衍射光柵。

例如海德堡CPC2上的掃描式分光光度計(jì)就是建立在衍射光柵原理基礎(chǔ)上的。

    常用分光光度計(jì)的波長(zhǎng)間隔是10nm或20nm，被記錄的可見光譜被分成約30段。在一些高精度的系統(tǒng)中，測(cè)量間隔也可以更?。ㄖ?nm）。然后在規(guī)定照明體和觀察視場(chǎng)下，通過光電探測(cè)器逐個(gè)對(duì)每段波長(zhǎng)的光量進(jìn)行測(cè)量，再根據(jù)反射光譜或透射光譜計(jì)算出待測(cè)品的色度值。

    不同照明體和觀察視場(chǎng)的CIE坐標(biāo)也能通過分光光度計(jì)光譜測(cè)量的數(shù)據(jù)來計(jì)算。具體地講，從光譜數(shù)值轉(zhuǎn)換到CIE顏色三刺激值時(shí)，照明體直接作為一個(gè)參數(shù)，所以如果從一種照明條件再向其它照明體條件轉(zhuǎn)換時(shí)，就要采用數(shù)學(xué)逼近計(jì)算法。

    分光光度計(jì)比密度計(jì)和色度計(jì)都更貼近人眼的視覺反應(yīng)，因?yàn)樗鼫y(cè)量的是整個(gè)可見光譜的反射光量，但又和人眼不同。眼睛是在同時(shí)感受全部波長(zhǎng)的基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)光，而印刷品的反射光譜的測(cè)量必須逐個(gè)波長(zhǎng)地進(jìn)行，這就必須在光譜進(jìn)入到光電接受器前，把光譜在各個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行分解，目前大多數(shù)分光光度計(jì)都采用在反射光路上進(jìn)行分光，而且并不是真正的分光，只是對(duì)預(yù)定的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量進(jìn)行一個(gè)累加而非積分的求和運(yùn)算，如以下公式所示：

    分光光譜數(shù)據(jù)定義的顏色更完整，測(cè)量精度很高，并可測(cè)量專色，光譜數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算還可得到密度值和色度值。適用于色彩管理過程中對(duì)專色的評(píng)價(jià)、光譜分析與顏色評(píng)價(jià)，以及設(shè)備色彩特性文件的制作。

    理論上講，所有的油墨，無論是四色油墨還是專色油墨，都可以利用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。系統(tǒng)自動(dòng)將測(cè)得的數(shù)據(jù)與目標(biāo)顏色值進(jìn)行比較，并將比較的結(jié)果顯示在屏幕上。如果選定的是密度值，那么可以用傳統(tǒng)的方法對(duì)質(zhì)量進(jìn)行判定；如果選擇的是Lab值，可以通過△E值直觀地判斷出顏色的偏差，偏差數(shù)量的多少將在一個(gè)圖表中顯示出來。操作者可根據(jù)圖表上的數(shù)據(jù)來判斷哪個(gè)區(qū)域的顏色是正確的，哪個(gè)區(qū)域的墨大了或墨小了。如果操作者決定對(duì)顏色進(jìn)行調(diào)整，分光光度計(jì)還會(huì)通過聯(lián)機(jī)控制，只需按一個(gè)按鈕即可將推薦的調(diào)整數(shù)據(jù)發(fā)送給墨區(qū)設(shè)置。

    若用密度值根本無法表示一個(gè)專色，對(duì)四色油墨也是如此。這是因?yàn)槊芏葴y(cè)量與油墨顏料的含量沒有關(guān)系，密度值中根本不包含對(duì)色相的表達(dá)，這是所有印刷企業(yè)都熟知的一個(gè)問題。如果油墨的類型改變了，雖然有一樣的印刷密度，但不一定確保能獲得相同的印品顏色。

    分光光度計(jì)也具有密度計(jì)的功能，密度測(cè)量是不可能在一夜之間完全拋棄得了的技術(shù)。盡管一些印刷商已經(jīng)轉(zhuǎn)向使用新的技術(shù)，但仍利用老的技術(shù)作為評(píng)判質(zhì)量的一個(gè)工具，這一點(diǎn)很適合用戶的多樣化需求。

    除了在印刷過程中控制墨區(qū)墨量，分光光度測(cè)量法還有其他一些優(yōu)點(diǎn)。在色彩管理實(shí)施的過程中，為了使印刷品在輸入到輸出的各個(gè)環(huán)節(jié)中保證顏色的準(zhǔn)確性和一致性，我們需要利用ICCProfile特性描述文件對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行色彩管理，分光光度的測(cè)量方法為實(shí)現(xiàn)Profile特性描述文件的制作提供了前提和保證：因?yàn)镻rofile只支持Lab或者XYZ值，而不支持密度值。

    二、密度計(jì)的原理和應(yīng)用

    密度計(jì)由光源、透鏡組、偏光鏡（可選）、濾色片、傳感器和電子系統(tǒng)、顯示器等部分組成，其中反射密度計(jì)（帶濾色片）的測(cè)量原理如圖一所示：

    密度計(jì)利用的是內(nèi)置的紅、綠、藍(lán)光學(xué)濾色片測(cè)量黃、品紅和青顏色的光反射或透射率，計(jì)算得到密度值，這種基于三色濾色片的原理，使得其結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單和使用廣泛，但由于濾色片自身的缺陷，它也構(gòu)成了密度計(jì)無法逾越的局限：只能夠測(cè)量印刷品的密度值，而不包括對(duì)色相的表達(dá),因而無法真實(shí)地反映顏色實(shí)際的視覺效果，形象地說是一種“色盲”測(cè)量設(shè)備。

    此外，密度計(jì)測(cè)量還具有其他的一些局限性，如：應(yīng)用的領(lǐng)域只局限于四色印刷工藝，雖然常用于輔助監(jiān)控墨層厚度，但是密度和墨層厚度之間沒有直接的聯(lián)系。所以，密度計(jì)的用途在于用戶可以根據(jù)其提供的最大/小密度、網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大和印刷反差等對(duì)軟片或者是印版進(jìn)行印前補(bǔ)償及校正，指導(dǎo)生產(chǎn)管理人員正確地加網(wǎng),確定墨量、曝光量、水墨平衡等控制參數(shù),而不擅長(zhǎng)色彩管理中顏色復(fù)制準(zhǔn)確性的測(cè)量和控制。

    三、光電色度計(jì)的原理和應(yīng)用

    光電色度計(jì)可以看成是一個(gè)反射率計(jì)，它帶有一套專門的三濾色片，這不同于密度計(jì)的紅綠藍(lán)濾色片，這套濾色片根據(jù)CIE光譜三刺激值在色度計(jì)的每個(gè)通道中給光譜的各波長(zhǎng)加權(quán)，它涉及的主要是反射率問題，而不是對(duì)數(shù)問題。光電色度計(jì)測(cè)量原理如圖二所示：

    相對(duì)于密度測(cè)量，光電色度計(jì)能通過三刺激值具體描述顏色信息，而不是僅僅局限于亮度信息，由于其采用的仍是三濾色片原理，采樣的光譜范圍有限，因此導(dǎo)致精度不高，不適合高精度的色彩管理中顏色的測(cè)量和控制。

    四、實(shí)際使用情況

    目前，在市場(chǎng)上最受歡迎的當(dāng)是X-Rite公司的500系列分光密度儀，功能覆蓋密度測(cè)量、網(wǎng)點(diǎn)增大、疊印率、印刷反差、灰平衡值、色調(diào)誤差、色彩比較等密度功能和色度功能，其中530還可以配合色彩品質(zhì)控制軟件使用；X-Rite的DTP41自動(dòng)掃描分光光度儀也有很多用戶使用，自動(dòng)化程度高，制作ICCProfile特性描述文件非常方便和快捷。

 GretagMacbeth公司的SpectroEye便攜式分光光度儀提供了精確測(cè)量和控制專色所需的所有色度測(cè)量功能，并有用于監(jiān)控印刷過程中顏色的所有色密度測(cè)量功能。SpectroEye提供了寬范圍的色空間和色差公式排列，包括CIELAB顏色體系之CMC、FMCⅡ或ΔE*94色差公式，以確保和儀器化顏色品管的標(biāo)準(zhǔn)程序達(dá)到完美配合，甚至可以作為油墨配色系統(tǒng)的一部分，用來進(jìn)行油墨配比。

    此外，EFI公司的ES-1000分光光度計(jì)無論測(cè)量顯示器屏幕還是印刷品都很方便,一般的色彩管理軟件都能夠支持，而且用戶可以根據(jù)需要，選擇按照單個(gè)色塊或者單個(gè)色條進(jìn)行測(cè)量。有的型號(hào)還可以支持離線電池供電模式，這種模式下EFI分光光度計(jì)最多可測(cè)出512個(gè)色塊讀數(shù)，方便時(shí)再上載到計(jì)算機(jī)中，適合離線操作。

    總的說來，現(xiàn)在色度計(jì)用得相對(duì)較少，密度計(jì)和分光光度計(jì)已經(jīng)各自顯示出自己的優(yōu)勢(shì)，前者雖然沒有色度功能，但是反映墨層厚度、監(jiān)控印刷狀態(tài)，貫穿整個(gè)印刷過程都可以使用，而且價(jià)格相對(duì)便宜；分光光度計(jì)既有密度功能又有色度功能，而且精度高，是未來顏色復(fù)制色彩管理的趨勢(shì)，但同時(shí)價(jià)位也高，目前還沒有廣泛普及。

    不過，不管使用哪樣的測(cè)量設(shè)備，正確進(jìn)行設(shè)備校正和參數(shù)的設(shè)置都是非常重要的，只有這樣才能保證設(shè)備的正常使用和測(cè)量值的參考價(jià)值。

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