光学密度与彩色印刷.pdf

色 彩 学 马桃林 mtl1968 武汉大学印刷与包装系 本章要点： 彩色印刷中的颜色传递过程 网点光学密度、网点面积率、色调密度 的概念 网点光学密度、网点面积率、色调密度 的关系及对印刷复制的影响 第七第七章章 光学密度与光学密度与彩色印刷彩色印刷 7.1 7.1 彩色复制的基本过程彩色复制的基本过程 一、彩色复制的基本过程一、彩色复制的基本过程 任何任何彩色复制都是通过控制红绿蓝三原色达到彩色复彩色复制都是通过控制红绿蓝三原色达到彩色复 制的目的制的目的 因此任何彩色复制过程都可以分为两部分：因此任何彩色复制过程都可以分为两部分： 颜色的分解：对应颜色信息的输入颜色的分解：对应颜色信息的输入 颜色的合成：对应颜色刺激的输出颜色的合成：对应颜色刺激的输出 只有通过颜色的分解才能将要复制对象的颜色转变为只有通过颜色的分解才能将要复制对象的颜色转变为 三原色三原色 颜色的合成就是用三原色再现复制的颜色颜色的合成就是用三原色再现复制的颜色 二、二、RGBRGB与与CMYKCMYK颜色的转换颜色的转换 一般来说一般来说，颜色分解过程（输入）使用，颜色分解过程（输入）使用RGBRGB颜色颜色 印刷复制要使用印刷复制要使用CMYKCMYK颜色颜色油墨油墨, ,通过通过网点呈色网点呈色 RGBRGB颜色不能直接印刷颜色不能直接印刷 RGBRGB颜色必须转换成颜色必须转换成CMYKCMYK油墨的比例才能印刷油墨的比例才能印刷 RGBRGB到到CMYKCMYK的转换过程称为的转换过程称为分色分色 彩色四色印刷过程彩色四色印刷过程 分色原理分色原理 所谓所谓“分色”“分色”就是根据减色法原理，利用红、绿、就是根据减色法原理，利用红、绿、 蓝三种滤色片对不同波长的色光所具有的选择性吸收特蓝三种滤色片对不同波长的色光所具有的选择性吸收特 性，而将原稿分解为品红、黄和青三原色。因为两互补性，而将原稿分解为品红、黄和青三原色。因为两互补 色混合成为黑色（不透光），所以，在分色过程中，被色混合成为黑色（不透光），所以，在分色过程中，被 滤色片吸收的色光正是滤色片本身的补色光。这样，在滤色片吸收的色光正是滤色片本身的补色光。这样，在 感光胶片上，形成有感光胶片上，形成有密度差别密度差别的黑白负片，就将原稿颜的黑白负片，就将原稿颜 色给分解了。再行加网，构成网点负片，最后晒成各色色给分解了。再行加网，构成网点负片，最后晒成各色 印版印版。 颜色颜色的分解的分解 原稿原稿 滤色片滤色片 颜色通道颜色通道 分色片分色片 RGBRGB图像图像 CMYKCMYK分色片分色片 C M Y K RGBRGB图像图像CMYKCMYK图图 颜色的合成颜色的合成 减色规律 四色印刷合成四色印刷合成 网点叠加呈色 印刷品呈色的形式印刷品呈色的形式 多多色套印色套印，多色叠印，专，多色叠印，专色印刷色印刷 墨层厚度墨层厚度不变（凹印例外），不变（凹印例外），利用网点控制颜色利用网点控制颜色 墨墨层厚度变化形成及影响层厚度变化形成及影响 颜色浓淡层次变化的体现颜色浓淡层次变化的体现 颜色混合呈色方式颜色混合呈色方式 二值印刷与多值印刷二值印刷与多值印刷 在在墨层厚度不变的情况下，油墨在纸张上只能有“有墨层厚度不变的情况下，油墨在纸张上只能有“有 墨”和“无墨”两种状态墨”和“无墨”两种状态 印刷在承印物上的墨量只能靠印刷在承印物上的墨量只能靠网点网点的变化来调节的变化来调节 油墨网点本身没有深浅（阶调）的变化，因此称为二油墨网点本身没有深浅（阶调）的变化，因此称为二 值印刷值印刷 加网方法有调幅与调频两种加网方法有调幅与调频两种 墨层厚度改变对应的是多值印刷墨层厚度改变对应的是多值印刷 调幅加网调幅加网 网点网点按一定的间隔和方向排列按一定的间隔和方向排列 用网点的大小变化改变印刷在纸上的墨量，从而控用网点的大小变化改变印刷在纸上的墨量，从而控 制颜色制颜色 因此称为调幅加网（因此称为调幅加网（AMAM），又称为传统加网），又称为传统加网 调频加网调频加网 网点网点的大小和形状相同，且不变的大小和形状相同，且不变 网点没有排列的规则网点没有排列的规则 依靠网点个数的多少改变印刷在纸上的墨量，因而依靠网点个数的多少改变印刷在纸上的墨量，因而 控制颜色控制颜色 因此称为调频加网（因此称为调频加网（FMFM），又称为随机加网），又称为随机加网 圆形网点圆形网点 凹印网点凹印网点 调频网点调频网点 印刷品呈色的减色过程印刷品呈色的减色过程 三原色三原色油墨印刷在纸上，对照明光进行吸收，形油墨印刷在纸上，对照明光进行吸收，形 成特定的颜色成特定的颜色 在纸上形成在纸上形成8 8种（种（2 23 3）不同组合）不同组合 印刷品呈色的加色过程印刷品呈色的加色过程 由油墨由油墨形成的形成的8 8种颜色小网点，在眼睛中混合出种颜色小网点，在眼睛中混合出 各种颜色各种颜色 7.2 7.2 光学密度光学密度 彩色原稿的复制工艺通常是经照相分色彩色原稿的复制工艺通常是经照相分色( (挂网挂网) )、电、电 子扫描分色、激光照排等手段将彩色原稿分解为黄、品、子扫描分色、激光照排等手段将彩色原稿分解为黄、品、 红、青和黑色四块底片，这些底片上是以网点覆盖率的红、青和黑色四块底片，这些底片上是以网点覆盖率的 大小或疏密程度来表示色彩的浓淡层次的，经制版和印大小或疏密程度来表示色彩的浓淡层次的，经制版和印 刷叠合使原稿的彩色再现。刷叠合使原稿的彩色再现。 利用光学密度计不但可以测量原稿、底片和印刷品利用光学密度计不但可以测量原稿、底片和印刷品 等的光学密度，而且还可以利用它来控制照相时的曝光等的光学密度，而且还可以利用它来控制照相时的曝光 和显影时间，印刷时监视油墨量的大小等各项工作。因和显影时间，印刷时监视油墨量的大小等各项工作。因 此有必要正确地认识和理解光学密度的意义。此有必要正确地认识和理解光学密度的意义。 一、黑白一、黑白软片和黑白图片的光学密度软片和黑白图片的光学密度 1 1、透光率、透光率 透过透过的光量与投射到底片上的光量的比率，以的光量与投射到底片上的光量的比率，以表示，表示， 称它为透光率称它为透光率。若以。若以F F0 0表示投射光通量，表示投射光通量，F F表示透过光通量表示透过光通量 ，则透光率可以表示为：，则透光率可以表示为： = F/ = F/ F F0 0 透光率是相对数值，与投射光的总量无关透光率是相对数值，与投射光的总量无关。 2 2、阻光率、阻光率 透光率透光率的倒数的倒数1/1/, , 称为阻光比，以称为阻光比，以O O表示。表示。 O O = 1/= 1/ = F = F0 0/ / F F 3 3、光学密度、光学密度 阻光比以阻光比以1010为底的对数，称为为底的对数，称为光学密度光学密度（或者称为透（或者称为透 射光密度），以射光密度），以D D0 0表示，即表示，即 D D0 0= = lglg(1/(1/) (8) (8- -10)10) 透光率、阻光比和光学密度之间的关系，如表所示。透光率、阻光比和光学密度之间的关系，如表所示。 注明：注明： 实际工作中见到的底片，大多数是连续色调的阳图实际工作中见到的底片，大多数是连续色调的阳图 底片（或阴图底片），其光学密度往往是逐渐变化的，底片（或阴图底片），其光学密度往往是逐渐变化的， 因此表示光学密度的数值就不一定是整数。因此表示光学密度的数值就不一定是整数。 光线投射到一张照相的阴图底片（或阳图）上时，光线投射到一张照相的阴图底片（或阳图）上时， 光通量的一部分被吸收，另一部分透过底片。底片上影光通量的一部分被吸收，另一部分透过底片。底片上影 象较亮处透过的光通量大些，其光学密度就小些。若某象较亮处透过的光通量大些，其光学密度就小些。若某 处透过的光通量小，则表明该处的光学密度大。处透过的光通量小，则表明该处的光学密度大。 4 4、反射率、反射率 当光线照射到印刷品上的时候，光的一部分被吸收，另当光线照射到印刷品上的时候，光的一部分被吸收，另 一部分被反射。印刷品上色调深的地方，反射的光量少，一部分被反射。印刷品上色调深的地方，反射的光量少， 故反射光密度大；色调浅处反射的光量多，其反射光密度故反射光密度大；色调浅处反射的光量多，其反射光密度 小。小。 反射光密度的计量是由反射率得来的，印刷品上某一色反射光密度的计量是由反射率得来的，印刷品上某一色 调区反射出来的光量（光通量）调区反射出来的光量（光通量）与白板反射出来的光量与白板反射出来的光量 0 0的比率，称为反射率，以的比率，称为反射率，以表示。表示。 = =/ /0 0 反射率倒数以反射率倒数以1010为底的对数，称为为底的对数，称为反射光学密度。反射光学密度。即：即： D = D = lglg(1/(1/) ) 反射率、反射率倒数和反射光学密度之间的一般关系反射率、反射率倒数和反射光学密度之间的一般关系 如表所示。如表所示。 二、彩色胶片和彩色图片的光学密度二、彩色胶片和彩色图片的光学密度 1 1、彩色胶片的光学密度、彩色胶片的光学密度 （1 1）底片上的彩色影象，是由叠合在一起的三层）底片上的彩色影象，是由叠合在一起的三层 乳剂中的染料，分别形成的黄、品红和青色影象综合乳剂中的染料，分别形成的黄、品红和青色影象综合 的结果。的结果。 （2 2）通常用透光式彩色密度计来进行量测。彩色）通常用透光式彩色密度计来进行量测。彩色 密度计上有红、绿和蓝三种滤色片密度计上有红、绿和蓝三种滤色片 红滤色片红滤色片测得测得青色青色染料影象的分解密度；染料影象的分解密度； 绿滤色片绿滤色片测得测得品红色品红色染料影象的分解密度；染料影象的分解密度； 蓝滤色片蓝滤色片测得测得黄色黄色染料影象的分解密度；染料影象的分解密度； R R、G G、B B滤色片两两配合滤色片两两配合测得测得黑色黑色染料影象的分解染料影象的分解 密度；密度； （3 3）彩色底片上的影象是由黄、品红和青三种染料）彩色底片上的影象是由黄、品红和青三种染料 重叠形成的。因此，重叠形成的。因此，当用蓝滤色片去测定黄色染料影象当用蓝滤色片去测定黄色染料影象 的光学密度时，同时也测到了品红和青色染料影象的光的光学密度时，同时也测到了品红和青色染料影象的光 学密度，它们的和，称之为学密度，它们的和，称之为加和密度（或者称为合成密加和密度（或者称为合成密 度）度）。同理，可以由红滤色片和绿滤色片，分别测得各。同理，可以由红滤色片和绿滤色片，分别测得各 自的加和密度。自的加和密度。 （4 4）用透射式彩色密度计测量彩色原稿和印刷品）用透射式彩色密度计测量彩色原稿和印刷品 等透明片的分解密度和合成密度；用反射式彩色密度等透明片的分解密度和合成密度；用反射式彩色密度 计测量彩色原稿和印刷品等反射片的分解密度和合成计测量彩色原稿和印刷品等反射片的分解密度和合成 密度。密度。 2 2、彩色图片的光学密度、彩色图片的光学密度 彩色摄影的图片，也是由叠合在一起的三层乳剂，彩色摄影的图片，也是由叠合在一起的三层乳剂， 分别形成的黄、品红和青色影象综合的结果，量测时分别形成的黄、品红和青色影象综合的结果，量测时 采用反射式彩色密度计，亦是利用红、绿和蓝三种颜采用反射式彩色密度计，亦是利用红、绿和蓝三种颜 色的滤色片，测得彩色影象的分解光学密度和加和密色的滤色片，测得彩色影象的分解光学密度和加和密 度。度。 3 3、彩色印刷品上的光学密度、彩色印刷品上的光学密度 彩色的印刷品上其色彩的再现，是由黄、品红、青彩色的印刷品上其色彩的再现，是由黄、品红、青 和黑色大小不同的网点组合而成的。测量其光学密度和黑色大小不同的网点组合而成的。测量其光学密度 时，用反射式彩色密度计，亦是利用红、绿和蓝三种时，用反射式彩色密度计，亦是利用红、绿和蓝三种 颜色的滤色片，根据需要去测得分解密度或积分密度颜色的滤色片，根据需要去测得分解密度或积分密度 （合成密度），以指导打样和印刷的色彩控制。（合成密度），以指导打样和印刷的色彩控制。 如果以光谱来分析，光透过率、光密度都是波长的如果以光谱来分析，光透过率、光密度都是波长的 函数。函数。 4 4、印刷油墨彩色密度测量、印刷油墨彩色密度测量 因为印刷品上最终进入人眼的是光线，所以可以说黄、因为印刷品上最终进入人眼的是光线，所以可以说黄、 品红、青油墨的作用是用来控制进入人眼的三原色光的多品红、青油墨的作用是用来控制进入人眼的三原色光的多 少的。那么如何确定黄、品红、青油墨的控制作用的大小少的。那么如何确定黄、品红、青油墨的控制作用的大小 呢？实际中我们是通过颜色密度来表示的。呢？实际中我们是通过颜色密度来表示的。 以品红墨为例，由于它是控制进入人眼的绿色光的，为以品红墨为例，由于它是控制进入人眼的绿色光的，为 了测出它对绿色光的控制能力，在做密度测量时，在密度了测出它对绿色光的控制能力，在做密度测量时，在密度 计上要放一个绿色滤色片（如图所示）。计上要放一个绿色滤色片（如图所示）。 密度计原理密度计原理 过程：过程： 绿色滤色片只让绿色通过，而蓝色光、红色光都将绿色滤色片只让绿色通过，而蓝色光、红色光都将 被阻挡。被阻挡。所以加了绿色滤色片的光电倍增管（密度计中所以加了绿色滤色片的光电倍增管（密度计中 的感受器）接受的只有绿色光，即品红墨对光谱进行了的感受器）接受的只有绿色光，即品红墨对光谱进行了 选择性吸收后的剩余的光，这时密度计所显示的密度值选择性吸收后的剩余的光，这时密度计所显示的密度值 就反映了品红墨对光谱中绿光的吸收量。就反映了品红墨对光谱中绿光的吸收量。 密度值高，表明通过绿色滤色片的绿光少，品红墨密度值高，表明通过绿色滤色片的绿光少，品红墨 对光谱吸收多。反之，若密度低，表明通过绿色滤色片对光谱吸收多。反之，若密度低，表明通过绿色滤色片 的光多，也就是品红墨对光谱吸收少。的光多，也就是品红墨对光谱吸收少。 所以在密度计上放一张绿色滤色片就是专门测量品所以在密度计上放一张绿色滤色片就是专门测量品 红油墨对光谱中绿色光的吸收多少的，也就直接测量了红油墨对光谱中绿色光的吸收多少的，也就直接测量了 品红油墨对进入眼中的光的控制程度品红油墨对进入眼中的光的控制程度。 同样，在测量同样，在测量青色油墨密度青色油墨密度时，密度计上要加放一时，密度计上要加放一 个个红色滤色片红色滤色片，测量，测量黄色油墨黄色油墨时，密度计上要加放一时，密度计上要加放一 个个蓝色滤色片蓝色滤色片。 7.3 7.3 网点面积率、网点光学密度网点面积率、网点光学密度 与与网点色调密度的关系网点色调密度的关系 印刷品上色调的深浅（浓淡）是利用网点面积率的印刷品上色调的深浅（浓淡）是利用网点面积率的 大小来表现的。某个区域的色调值，是根据该区反射到大小来表现的。某个区域的色调值，是根据该区反射到 观察者眼睛里总的光量，即网点之间空白区反射的光量观察者眼睛里总的光量，即网点之间空白区反射的光量 （间隙）以及网点上所反射的光量之和决定的。网点上（间隙）以及网点上所反射的光量之和决定的。网点上 反射的光量虽然小，但对于色调值有一定的影响。反射的光量虽然小，但对于色调值有一定的影响。 一、网点面积、网点光学密度、色调密度的概念一、网点面积、网点光学密度、色调密度的概念 1 1、网点面积、网点面积 若将此单个网点的面积乘以若将此单个网点的面积乘以1 1平方厘米内的网点数，则平方厘米内的网点数，则 可以得出某个色调区域内的网点总面积，并称之为该色调可以得出某个色调区域内的网点总面积，并称之为该色调 区域网点集合面积。区域网点集合面积。 2 2、网点面积率（、网点面积率（P P） （也可用（也可用网点百分比网点百分比或或网点成数网点成数表示）表示） 网点网点面积面积率率是指某个色调区域内的网点集合面积与该是指某个色调区域内的网点集合面积与该 色调区域网点总面积的比率。色调区域网点总面积的比率。 可以可以用网点密度计测定，也可以用读数用网点密度计测定，也可以用读数显微镜。显微镜。 如果如果某色调区域某色调区域网点面积率为网点面积率为2525（或称两成半点子（或称两成半点子 ），），网点间的白色空隙是总面积的网点间的白色空隙是总面积的7575。 3 3、网点光学密度（、网点光学密度（D D） 网点光学密度网点光学密度是网点本身的明暗程度是网点本身的明暗程度，是用光学密度，是用光学密度 计测量印刷品上有关网点面积为计测量印刷品上有关网点面积为100100的部分的光学密度的部分的光学密度 来表示的。即来表示的。即实地的密度实地的密度。 4 4、色调密度（、色调密度（D DR R） 是指某一区域内，黑色网点以及网点间隙反射光亮的是指某一区域内，黑色网点以及网点间隙反射光亮的 总和与相同面积的白纸的反射光亮的比，取其倒数以总和与相同面积的白纸的反射光亮的比，取其倒数以1010 为底的对数来表示，称为该区域内的为底的对数来表示，称为该区域内的色调密度色调密度。 网点色调密度则是指某一区域内，网点以及网点间隙网点色调密度则是指某一区域内，网点以及网点间隙 反射光量的总和，网点越大，则总的反射光量就小，色反射光量的总和，网点越大，则总的反射光量就小，色 调光学密度值亦大。调光学密度值亦大。 由于由于实际上很难做作到使油墨实地吸收无穷大。实际上很难做作到使油墨实地吸收无穷大。 油墨总会有一定的反射，而且反射的光线受到实地密油墨总会有一定的反射，而且反射的光线受到实地密 度的影响。实地密度大，反射率就低。如度的影响。实地密度大，反射率就低。如图所图所示。示。 墨层的反射 5 5、网点面积率、网点光学密度和色调光学密度之间、网点面积率、网点光学密度和色调光学密度之间 的数学关系的数学关系 1 =lg 1 1-P(1-) R D D反对数 6 6、网点面积覆盖率与网点色调密度的关系、网点面积覆盖率与网点色调密度的关系 网点色调密度与网点面积覆盖率之间并不是简单的网点色调密度与网点面积覆盖率之间并不是简单的 正比例关系。两者之间的关系是比较复杂的。正比例关系。两者之间的关系是比较复杂的。 原因：原因： 印刷品上的网点并不是全黑的，从网点的表面上印刷品上的网点并不是全黑的，从网点的表面上 会反射出一定的光量来，其反射光量的强度，取决于会反射出一定的光量来，其反射光量的强度，取决于 网点的光学密度值，网点的光学密度值愈大，则反射网点的光学密度值，网点的光学密度值愈大，则反射 的光量就愈小；光学密度小，反射的光量就大。的光量就愈小；光学密度小，反射的光量就大。 人的眼睛并不是单纯的依据光强度去衡量色调的人的眼睛并不是单纯的依据光强度去衡量色调的 。例如同样功率的辐射，在不同的光谱部位表现为不。例如同样功率的辐射，在不同的光谱部位表现为不 同的明亮程度。同的明亮程度。 为了说明这两点，我们从实验角度出发，用图例和为了说明这两点，我们从实验角度出发，用图例和 表格加以说明：表格加以说明： 图例一：图例一：网点的光学密网点的光学密 度为度为1.201.20，印刷品上三个色，印刷品上三个色 调区的网点面积覆盖率分别调区的网点面积覆盖率分别 是是0 0、5050和和100100。其相。其相 应的色调光学密度为应的色调光学密度为0 0、 0.270.27和和1.201.20，第二个区域的，第二个区域的 网点面积覆盖率（网点面积覆盖率（5050），）， 刚好在其他两个区域的中间刚好在其他两个区域的中间 ，但是它的色调光学密度只，但是它的色调光学密度只 有第三个区域（网点面积有第三个区域（网点面积 100100）的四分之一。）的四分之一。 网点色调密度与网点面积的关系 图例二：图例二：为了进一步阐明网点面积覆盖率与色调密度为了进一步阐明网点面积覆盖率与色调密度 之间的关系，以网点光学密度之间的关系，以网点光学密度1.201.20，网点面积差为，网点面积差为1010 的相应色调光学密度，得到如图所示的曲线。的相应色调光学密度，得到如图所示的曲线。 网点色调密度与网点面积的关系曲线 由图分析：由图分析： 网点面积的固定差别，并不相当于色调中每一处的网点面积的固定差别，并不相当于色调中每一处的 色调密度方面相同的差别。色调密度方面相同的差别。 在色调密度值小的一端，眼睛难以辨别连续色调之在色调密度值小的一端，眼睛难以辨别连续色调之 间的色调密度差别，在色调密度值大的一端，一个色调与间的色调密度差别，在色调密度值大的一端，一个色调与 下一个色调之间的色调密度差别却非常显著。下一个色调之间的色调密度差别却非常显著。 网点面积率扩大对光学密度值大的区域在层次方面网点面积率扩大对光学密度值大的区域在层次方面 影响最明显，而光学密度值小的区域影响最小。影响最明显，而光学密度值小的区域影响最小。 因此在网点大小的控制方面，对暗调部分来说比对因此在网点大小的控制方面，对暗调部分来说比对 明亮部分重要得多。明亮部分重要得多。 7 7、网点光学密度与色调光学密度、网点光学密度与色调光学密度 （1 1）影响网点光学密度的因素）影响网点光学密度的因素 平版印刷的图片上，网点的光学密度通常是平版印刷的图片上，网点的光学密度通常是1.51.51.71.7之间之间( ( 黑色黑色) )。有的印刷品偶尔也会出现较低或较高的光学密度值。有的印刷品偶尔也会出现较低或较高的光学密度值。 印刷油墨的性质。印刷油墨的性质。影响平版印刷品网点光学密度最主要影响平版印刷品网点光学密度最主要 的因素是，例如油墨的着色力、遮盖力和干燥后的状态的因素是，例如油墨的着色力、遮盖力和干燥后的状态( (有光有光