印刷品色度检测及运用

1、 摘要随着社会和科技的发展，人们对印刷品质量的要求越来越高。对印刷品的质量检测和控制也变得越来越重要。本文阐述了印刷品色度检测的方法，所使用的仪器及原理，色度检测的重要性以及色度检测在包装印刷中的运用，通过对印刷品质量测控的实例分析，从而进一步探究了色度检测中色度检测混色系统的选择及其计算方法,色度检测的注意事项等一系列问题。 AbstractWith the development of society and technology, people has higher requirement for the quality of printing. Quality of printing

2、inspection and control also becomes very important.This passage describes the methods of printing color measurement instrument and the principle, the application and the importance of chromaticity detection, color detection in packaging printing. through the example of the quality control of printin

3、g products analysis, so as to further explore the chrominance chrominance testing mixed selection color system and its calculation method, the matters needing attention in chromaticity detection and so on.关键词：印品质量 色度检测 重要性 运用一、 引言图 1随着社会和科学技术的发展，现今的印刷品越来越精致，人们对印刷质量的要求也越来越高。颜色作为印刷质量的关键因素，如何准确测得颜色数据并用

4、于控制色彩复制变得更为重要。以往人们都是利用目测的方法对彩色印刷品进行评价，这种主观的评价存在着易受外界条件的影响、判断不准、因人而易、重复率低等一系列缺点，所以目前已逐渐被仪器测量这种客观的方法所取代。其实，物体呈色的根本原因，在于它的选择性吸收，亦即在于物体表面对白光中不同波长的色光吸收。因此，对印品测量最本质的方法是测量物体表面的分光反射率(或透射率)。如今许多印刷企业已经摆脱了靠眼睛、凭经验对彩色印刷质量进行鉴定的方法，普遍应用信号条、测控条，并配合密度计和图表等测试工具，对印刷质量进行定量控制，建立了一套基于密度检测的数据化印刷质量管理与控制系统，取得了较为满意的结果。但是，随着改革

5、开放的进一步深入，特别是我国加入WTO后，我国的包装印刷企业承接境外印刷业务日益增多，对印刷质量的要求越来越高，仅有密度测控是不够的，其局限性已显而易见。虽然基于密度测量的那些参数对印刷过程控制很有用。但其不能够充分地描述印刷品的外观质量，尤其是颜色特征。而基于色度检测的印刷质量管理与控制系统，以其高精度控制正好可以弥补这一不足，已成为当今世界印刷质量管理与控制的主流。本文主要针对色度检测的技术方法、计算方法、检测仪器及原理、色度检测的重要性以及色度检测在印刷领域的运用做具体论述。二、色度检测的重要性在彩色印刷复制过程中，至今为止，很多人仍然相信只有密度检测法是监控印刷过程、控制印刷质量的最好

6、方法。这是基于长期的印刷生产实践中，通过密度测量与计算，可以方便地控制印刷油墨量的大小,求取印刷品的网点增大值来控制印刷品的阶调再现性和色彩再现性；求取印刷品（或测控条）上油墨叠印率来监视印刷生产过程的变化；求取印刷品上测量控制块不同方向线条的密度差来控制印刷品的重影/变形。从而总结出一套印刷质量管理与控制系统,因而在印刷质量管理与控制的理念上形成了较为固定的思维模式，这一现象短时间内难以迅速改变。但是由于密度值所反映的是印刷品或胶片上反射（或透射）光量的多少，密度检测法无法对颜色特征做出精确测量，因此，密度检测法只能对印刷质量监控进行粗调，而不能作为印刷质量精确调控手段。彩色印刷复制是颜色分

7、解、颜色信息传递、颜色信息再现的复杂过程。理想的复制应该是印刷品的颜色信息与原稿的颜色信息一致，准确表达颜色信息的度量显然是色度值，因此色度检测凸显密度检测无法比拟的优越性。当前，国外在印刷质量管理与控制上，已由密度检测法转向色度检测法，如各大公司推出的色彩管理系统，海德堡 CP24 印刷质量自动控制系统等，印刷质量管理与控制正朝着基于色度检测的自动化方向发展，并日趋成熟。色度检测的优点主要表现在以下几点：1）能对颜色的特征做出精确测量与描述，并加以量化。因此印刷工业中常用于不同颜色系统之间的转换、颜色的定量评价、颜色标准的建立。2）能对颜色进行精确匹配，跟照明条件的变化和人对色彩的主观感受无

8、关。而印刷复制正是使用 C、M、Y、K 四色油墨匹配标准色样的过程，因此可对印刷过程实施精确控制，并对印刷质量进行精确监控。3）能直接检测印刷图像，获取印刷样张与标准样张之间的色差信息，为调整控制墨量大小提供数据，因此是印刷生产人员确保印刷质量的极好工具。正是由于色度检测较之于密度检测的明显优势，因此在印刷工业中开始获得广泛的应用。三、色度检测的仪器及原理1、色度计及色度测量原理色度计有两种类型，一种是直接三刺激值型，而另一种是以光谱光度测量法为基础。这两种色度计全部采用了物理模拟基本颜色匹配的方法。颜色匹配是指将一种颜色与另一种颜色相比较。只有当环境条件保持稳定不变的情况下，才可能对两种颜色

9、的相等性与它们之间的差异做出准确的判断。颜色匹配奠定了颜色测量的基础，也就是说奠定了色度测量的基础。由于颜色是一种视觉感受，判断颜色A和颜色B完全相同是很困难的，用颜色A模拟颜色A也是困难的。在一定误差范围内，实际模拟的方法基本上有两种，即三刺激值法和光谱光度测量法。这两种方法的基础都是人眼的视觉灵敏度的函数。图2 采用3色滤色镜的光电色度计色度测量是建立在色度学基础上的，色度计是通过对被测颜色表面直接测量获得与三刺激值X、Y、Z成比例的视觉响应，经过换算得出被测颜色的X、Y、Z值，也可将这些值转换成其它均匀色空间的颜色参数。三刺激值色度计可以处理及计算不同的颜色数据，(如：进行色空间转换、色

10、差计算等)，并且可以让用户在三维空间上画出颜色坐标。采用3色滤色镜的光电色度计如图2所示。CIE LAB(CIE L*a*b*)色度空间是1976年国际照明委员会推荐的均匀颜色 空间，1987年我国发布的GB79211987将LAB空间作为国家标准，如图3所示。CIE L*a*b*可以方便地用两个颜色的CIE L*a*b*之差值E描述二者的差异。E表示两种色彩在CIE L*a*b*色彩空间中的距离，用来表示印品色彩差别和建立定量色彩公差，例如表示印品和签样样张的色差。商业印刷上可以接受的E取值 图3 CIE 1976 L*a*b*色度空间范围为46。光谱光度测量法是测量颜色表面对可见光谱各波长

11、光的反射率，将各波长光的反射率值与各波长之间关系描点连线，可以获得被测颜色表面的分光光度曲线。目前的色度测量不再局限于胶片、印版、印刷品，也包括数字打样产品的评价，数字打样设备、液晶显示器和阴极射线管显示器的校准等。色度计测量步骤：（1） 确定测量孔径大小。（2） 选择合适的标准光源。一般印刷工业中进行色彩测量常选用D50和D65光源，测量反射稿时选用D65光源，测量透射稿时选用D50光源。（3） 确定视场角。当观察目标直径较小时一般都选用20视场角，尤其对印刷图像细节部位进行观察时；当观察目标很大时，这时应选用100视场角。（4） 在标准白板上对色度计进行校准。（5） 选定测量对象进行色度测

12、量。 2、光电色度计测色彩光电色度计在原理上非常类似于密度计，其外观、操作方法及价格也跟密度计相近。光电色度计被认为是一种带有3个宽带滤色片的特殊密度计。它获得三刺激值的方法是由仪器内部光学模拟积分来完成的，也就是用滤色片来校正仪器光源和探测元件的光谱特性，使输出的电信号大小正比于颜色的三刺激值，在计算中通过“匹配”去评价获得标准色值。优点：a.结构简单，价格便宜；b.能测出基本的三刺激值X、Y、Z值。不足：a.由于视觉灵敏度跟滤光片传感器的估算关系不易调节，绝对精度够；b.光电色度计中一般只有A光源或C光源，不能用于测透射原稿。3、分光光度计测量色彩图4 分光光度计光路简图分光光度计把色彩作

13、为一种不受观察者支配的物理现象进行测量，是一种最灵活的色彩测量仪器。一般由照明光源提供单色光的色散系统和利用仪器的光辐射进行测量的探测器系统组成。它使用光谱分光器件(如分光棱镜、干涉滤色片等)将光源发出的光分解为按波长分布等波长间距(如=20nm)的单色光，测量物体整个可见反射光谱。它是在可见光谱域逐点测量，即在一些离散点上进行测量，通常每隔10或20nm测量一个点，在400700nm的范围内测量1631个点。再用这种波长间距为的单色光去照射测试色和标准白。测试色的单色反射光密度与标准白的单色反射光密度之比就是“光谱反射因数”。有些分光光度计是连续地对光谱进行测量，而三滤色片光电色度计只对3个

14、点进行测量，所以分光光度计所能提供的信息要多得多，甚至是对16点进行测量。四、印刷品质量的色度测控过去，由于测量仪器的局限性，人们一直将 密度测量作为印刷过程质量控制最常用的测量，而色度测量是在成品检验室或实验室进行，随着便携式多功能分光密度计的普及，色度测量已被广泛应用到印刷过程控制中。以下以X -Rit e 528分光密度计为例，分别对颜色空间、色差、灰平衡的测量作简要叙述。1、色度检测混色系统的选择及其计算方法混色系统有多个，它们在许多方面有着广泛的应用，但在应用中发现某些混色系统存在一些不足之处，尤其是色度图的不均匀性。定量地表示色感知的差别量称为色差，用xy色度图上的距离来表示求出的

15、色差时就是不均匀的，相同的距离有时出现较大的色感知差异，有时又出现难于分辨的很小的色感知差异，这显然不利于在印刷工程中的应用。因此混色系统的色空间必须是一个更为均匀的颜色空间，即要求任意2个颜色的色度点之间的几何距离（或数量值）的大小（即色差），所代表的2个颜色差别量的大小，与人眼视觉上色感知差别成正比。满足这一要求的均匀颜色空间有2个即CIE1976L*a*b*均匀颜色空间和CIE1976L*u*v*均匀颜色空间，他们在颜色科学工程领域得到了广泛应用。其中CIE1976L*a*b*均匀颜色空间采用如下的三维直角坐标体系：CIE1976L*u*v*均匀颜色空间的三维直角坐标体系为：其中X、Y、

16、Z是物体的三刺激值；为CIE标准照明体的三刺激值；并规划使=100；L*表示心理明度；a*、b*、u*、v*为心理色度。由于CIE1976L*a*b*颜色空间保留了色度值和照明光无关这一色彩恒常性视觉特性，因此在印刷、印染、照相等色料混合产业界有着广泛应用；而CIE 1976 L*u*v*颜色空间则保留了加色法混合时在色度图上可用直线来表示的这一特点，因此在处理光混合的彩色电视、与照明相关的产业界等方面得到广泛应用。基于以上分析，在印刷工业中应当选用CIE 1976 L*a*b*均匀颜色空间作为色度检测颜色空间。在印刷质量管理与控制过程中，试样与标准样相同测控点之间的色差 由下式决定：(计算色

17、差时，2定为标准，1定为试样) 其中：2、颜色空间测量 XRite528型分光密度计可测的颜色空间有XYZ、Yxy、L*a*b、L*c*h、L*u*v*、Yuv几 种 。根据我国国家标准GB792187关于 平版装潢印刷品质量检测要求颜色空间采用CIELAB(CIE1976Lab)均匀色空间的L*a*b*值。式中L*称为明度指数，在此轴上没有彩度，只有从黑到白的一个渐变过程；+a*表示红色，-a*表示绿色；+b*表示黄色,-b*表示蓝色。在实际测量中可以把打样样张设为L*1a*1b*1,印品设为L*2a*2b*2。 当L*= L*1-L*2>0 时,说明样张明度比印品高,也就是印品色深；

18、 当L* = L*1-L*2<0 时,说明样张比印品明度低,也就是样品色浅； 当a* = a*1-a*2>0 时,表示印品比样张偏绿； 当a* = a*1-a*2<0 时,表示印品比样张偏红； 当b* = b*1-b*2>0时，表示印品比样张偏蓝； 当b* = b*1-b*2<0 时,表示印品比样张偏黄。 3、色差测量 在印刷过程的颜色检测中，可以很容易地根据印刷测控条上测得标准样品的色度值L*1a*1b*1来调整印品测控条相同区域L*2a*2b*2值，使两者的值尽可能一致。但实际上是不可能的，两种测量值始终会存在着一个差值，称为色差。人们通过对色彩公差范围研究。

19、发现6个色差单位是可以接受的，因为在CIELAB颜色空间中的任一方向上，色差值来自一个距离标度,所以它的大小是可以比较的。例如有一张印品与打样样张比较时色差为4,另一印品与打样样张比较时色差为2，则可认为后者距规定色匹配打样样张要求比前者接近一倍，实际中可用这种方法评价印品与标准样张的接近程度。4、灰平衡测量 灰平衡是彩色图像印刷中色彩再现的标尺，它能够表示彩色图像复制中印品从浅到深整个画面色调还原程度的好坏，是印刷过程中控制印品质量的一个重要指标。所谓灰平衡，就是将黄、品红、青三原色油墨叠印或以一定比例的网点面积率套印能够获得的中性灰色。中性灰色没有色相与饱和度，而只有明度的变化。因此，某个

20、中性灰色如果稍带彩色，便很容易用眼睛识别出来。当然，通过色度测量灰平衡梯尺更为简捷准确，如采用CIELAB颜色空间进行测量，理想的中性灰其值L*=0100(沿梯尺由暗到明)，a*=0，b*=0；如果出现a*、b*不等于0时，就会出现偏色，操作人员便可以根据测量的偏差值调整机器上相应的颜色墨量，使a*、b*值始终波动在L*值周围，从而达到控制灰平衡的目的。 5、色度测量的注意事项使用分光光度计(分光密度计)测定色彩数值时，为了像密度测量那样得到相同的测量数值，对各自的滤色镜和白基准测定器件必须按相同的条件来设置。1)色度值在进行XYZ和L*a*b*之类的色度值测量时，观察光源及视场角应设置调节一

21、致。2)观察光源(计算用照明光源类别)在对色彩进行评价时，根据照明光源种类的不同，色彩表观会随之改变。因此，在色彩测量时用于计算的、由CIE规定的标准光源和辅助标准光源成了选择的内容。虽然CIE规定A光源、C光源及D65光源为标准光源，但D50与印刷标准有关，被指定作为印刷评价用光源。3) 观察视场角(等色函数类别)在进行色彩评价时，因被评价对象的颜色面积大小不同，会令色彩的表观不同,这是由于视觉细胞的疏密分布不同所致。视场角分为2°视场角(1°4°)和10°视场角(4°以上)两种。近距离评价场合都采用2°视场角，稍远距离评价的场合则

22、多采用10°视场角。印刷标准规定采用2°视场角。图3是对于同样的100的C色样，采用不同的观察光源和视场角得到的测定结果。 图5 不同视场角和光源场合下的色度测量值4)色差的测量色差是印刷品质量检测与评定的一个重要的参数指标，色差的大小直接影响着产品的合格与否以及其等级。由CIE L*a*b*的测定值来求色差的计算方法有若干种,色差的数值也因此而不同。一般而言，在目前较多采用的CIEEab、Ecmc、E94等的色差计算方面，对于明度、色相及饱和度色彩部分的色差进行加权处理，按照能计算出更接近于人的视觉的色差要求寻找引入合适的计算公式。图6是对样张1和样张2进行L*a*b*值

23、测定，求出色差值。按同一测定值求色差，如果计算方法不同，色差值会不同。Eab色差值为0.72，E94色差值则变成了0.3。关于这一颜色，E94比起Eab，在明度上的色差加权减少，因而计算出的色差值偏小。 图6 不同的计算方法产生的色差5）颜色空间XRite 528有6种色彩空间可供选择，分别是XYZ、Yxy、L*a*b、L*c*h、L*u*v、Yuv。实际上XYZ和Yxy在色彩学理论中都是CIE1931XYZ标准色度学系统的不同表述形式，但是XRite把它们作为两种颜色空间。选择颜色空间其实就是选择测量结果的表达形式。五、色度检测在包装印刷中的运用1、对原材料的质量控制尤其是油墨和纸张的控制，原材料采购进来之后，在使用前要对其进行测试，看油墨和纸张的颜色是否符合相应的国家标准、行业标准和企业标准。此外，色度测量还可分析打样用纸的颜色和印刷用纸的匹配情况，预打样工艺中所用颜料的色度特征；分析一套油墨再现的色域与其它各套油墨再现色域的不同。2、专色油墨的调配包装印刷中的专色印刷很多，需要配制很多不同颜色的专色墨，这已经成为包装印刷中确保印品质量的重要工作。当需要进行颜色匹配时，一般使用色度测量。配墨是保证油墨颜色一致性的前提，油墨的调配通常使用分光光度计在油墨厂完成。表1列出了如何根据色差进行油墨配色。 表1 油墨配