（制浆造纸工程专业论文）基于墨量计算的专色配色系统.pdf

摘要 为了改变印刷厂专色油墨人工配色中油墨浪费严重的现状，本文就建立基于墨量计算 的专色配色系统进行了研究和探讨。论文第一步通过实验计算得到四种纸张的最大墨层厚 度，然后根据输入的图像计算网点面积代入墨量计算公式，得到总的油墨用量。这就是计 算墨量模型。第二步以库贝卡一芒克理论为基础，采用三刺激值配色方法建立专色配色模 型。配色模型与墨量计算模型相结合，建立基于墨量计算的专色配色系统。该系统不仅可 以给出专色配色的配方，还可以针对印刷的活件准确计算出油墨的用量，成本等。本文通 过实验进行了模型的验证。以上配色系统的算法程序和界面是用d e l p h i 7 0 语言编写完成 的。 利用上述配色系统求得的三原色油墨c ，m ，y 的用量和油墨总量是一种准确，高速 的方法。且系统能够根据印刷企业的纸张和油墨等材料的变化，随意增加基础数据库的数 据，用来进行新的专色配色，具有很强的实用性。它不仅为印刷企业的计算机配色提供了 可以参考的方法，解决了企业普遍存在的墨量浪费严重的问题，而且为以后配色系统的进 一步研究提供了理论基础。 由于实验条件限制，影响了配色系统的精度，且实验只是选择了几种比较典型的纸张 和油墨，没有覆盖所有的印刷材料，希望在以后的研究中能够改进解决。 关键词：墨层厚度，专色配色，数学模型 i i i t h es p o tc o l o rm a t c h i n ga n di n kc a l c u l a t i o n s y s t e m a b s t r a c t i no r d e rt oc h a n g et h ec u r r e n ts i t u a t i o no fi n ks e r i o u sw a s t ed u r i n gt h e s p o t - c o l o rm a t c h i n gs y s t e m ，m yp a p e rs e tu pt h es p o t - c o l o rm a t c h i n ga n di n k c a l c u l a t i o ns y s t e mf o rs t u d ya n dd i s c u s s i o n a tf i r s t ，m yp a p e r sa n a l y z ea n d c a l c u l a t et h ei n kt h i c k n e s so fd i f f e r e mk i n d so fp a p e ra n dt h e nw ec a ng e tt h e m o d e lo ft h ew h o l ei n kn e e da tt h eb a s eo fi m a g e se n t e r i n g s e c o n d l y m ys t u d y a d o p t st h em e t h o do ft h r e es t i m u l a t ev a l u em a t c h i n gt oe s t a b l i s ht h es p o t - c o l o r m a t c h i n gm o d e lb a s e do nk u b e l k a - m u n kl a w l a s t l y , t a k i n gt h i ss p o tc o l o r m a t c h m o d e lw i t ht h ei n kc a l c u l a t i o nm o d e l ，w ee s t a b l i s ht h es p o tc o l o rm a t c h i n ga n d i n kc a l c u l a t i o ns y s t e m w ec a ng e tn o to n l yt h ep r i c eb u ta l s ot h ec m yc o l o r r a t i ot h r o u g ht h es y s t e m t h i sa r t i c l ea l s oc a r r i e do u tt ov e i l 鸟t h ea c c u r a c yo f c o l o rm o d e l st h r o u g he x p e r i m e n t s i ti sf i n i s h e db yd e l p h i7 0 t h i si sa na c c u r a t e h i g h s p e e dm e t h o di fw eu s et h es p o tc o l o rm a t c h i n ga n d i n kc a l c u l a t i o ns y s t e m a n dw ec a ni n c r e a s et h ed a t a b a s ed a t ai fw ec h a n g et h e p r i m i n gb u s i n e s sm a t e r i a l ss u c ha sp a p e ra n d i n k t h i si sas t r o n gp r a c t i c a lm o d e l i t i sn o to n l yp r o v i d er e f e r e n c es o l u t i o n st ot h ec o r p o r a t ee x i s t e n c eo fi n kw a s t e d s e r i o u sp r o b l e mf o rp r i n t i n gc o m p a n i e s ，b u ta l s op r o v i d ef u r t h e rr e s e a r c hi nt h e c o l o rm a t c h i n g s y s t e m b e c a u s eo ft h ee x p e r i m e m a lc o n d i t i o n s ，t h ep r e c i s i o no fs p o t c o l o rm a t c h i n g a n di n kc a l c u l a t i o ns y s t e mi sal i t t l eb i ta f f e c t e d a n dm ye x p e r i m e n t so n l yc h o o s e s e v e r a lt y p e so fp a p e ra n di n k w h i c hd i dn o tc o v e ra l lt h ep r i m e dm a t e r i a l s s oi h o p es t u d i e sc a ni m p r o v et h es o l u t i o ni nf u t u r e k e yw o r d s ：i n kt h i c k n e s s ，s p o t c o l o rm a t c h i n g ，m a t h e m a t i c a lm o d e l i v 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作 所取得的成果。尽我所知，除丈中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文储( 枞等触孛氏瓤a坤年6 月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南京林业大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版( 中国科学技术 信息研究所；国家图书馆等) ，允许论文被查阅和借阅本人授权南京林业大学 可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以汇编和综合 为学校的科技成果，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存乖汇编本学位论 文全部或部分内容。 保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密耐 ( 请在以上方框内打“ ” ) 孙7 年6 月丛日 。f 易月矛 氓筚 lil7-_ 溺乍 名 名 签 签 人 人 本本 者师 作吏 划教论蚓导 1 学揩 珊谢 移q j 首先向找的导师龚木荣副教授、白卫国老师表达我最诚挚的谢意，感谢龚老师和白老 师三年来给予我的无私指导和帮助。本论文是在两位老师的悉心指导下完成的，在这三年 的学习生活中，两位老师严谨的治学态度、开拓创新的思想深深影响着我。同时也要感谢 印刷工程教研室的刘真教授，在论文完成的过程中得到了刘教授的大量帮助。 感谢南京林业大学印刷工程教研室的邢洁芳副教授，梁权峰老师，胡健安老师和阮爱 华老师，感谢你们从本科开始对我的关心和帮助，在南林接受您们的教诲是我的荣幸。 感谢江苏科思机电工程有限公司的章建经理在实验设备和编程方面给予的帮助和指 导。 感谢和我一同经历了研究生学习生活的邱春丽，杨晟炜，孟凡亚，黄琦，顾春雨，方 恩印，林娟，张群等同学，和你们的交流总是让我受益匪浅。 最后感谢我的亲人、朋友，你们在学习、生活、工作中给我提供了莫大的帮助，让我 在求学的这段时间里更充实，从你们的身上，我汲取了无穷的活力 i i 作者：胡新月 二0 0 九年六月 1 引言 1 1 国内外发展状况 1 1 1 计算机配色 一、计算机配色的发展 现代计算机配色方法就是根据色料混合理论，针对样品计算出一个近似色料配比，然 后根据近似色料配比获得的颜色与实际样品的色差来修正配方，使之配色更接近实际样 品。 计算机配色始于上个世纪三十年代，早在1 9 3 1 年就已提出k - m 散射吸收理论，这 是电脑配色的奠基。到1 9 5 8 年开始把这个理论成功地用于纺织印染行业。印刷行业应用 该理论则始于2 0 世纪六七十年代。当时两家大印染厂宣布可用数字计算机为客户做配色 服务，从此计算机配色兴起。如今计算机配色发展已成为一种潮流，并将多元化方向发展 i l l o 二、计算机配色的特点 1 、可以减少配色时间，降低成本，提高配色效率； 2 、能在较短的时间内计算出合理的修正配方，降低成本； 3 、将以往所有配过的油墨颜色存入数据库，需要时可立即调出使用；操作简便； 4 、修正配方及色差的计算均由计算机数字显示或打印输出，最后的配色结果也以数字形 式存入记忆体中； 5 、可以连接其他功能系统。例如：可以连接称量系统，将称量误差降到最小；再现性提 高，如果工艺流程为连续式，可在印品上设置印品质量监视系统，当有任何异常情况发生 时，就会立即停机，减少不必要的浪费1 2 l 。 计算机配色是采用现代色度学理论和计算机技术，通过配色仪器测量出颜色标样的反 射光谱，并将其输入计算机，经过计算机运算后，即得到最佳的配色处方。根据经验，计 算机配方的使用可以帮用户省下百分之十几的开支，油墨的浪费也得到了很大的改善，减 少了油墨的库存量，节省空间，所以各种专色油墨的配置与生产受到了各大印刷企业的重 视，企业自己开始研制或配置专色油墨。 三、计算机配色的三种方式 计算机配色大致可分为色号归档检索、反射光谱匹配和三刺激值匹配三种方式。 归档检索 色号归档检索就是把以往生产的品种按色度值分类编号，并将染料处方工艺条件等汇 编成文件后存入计算机内，需要时凭借输入标样的测色结果或者借输入代码而将色差小于 某值的所有处方全部输出，具有可避免实样保存时变退色问题及检索更全面等优点，但对 1 许多新的色泽往往只能提供近似的配方，遇到此种情况仍需凭经验调整。这种配色需要前 期的积累加上主观经验，费时又不精确。 反射光谱匹配 最终决定颜色的乃是反射光谱，因此使产品的反射光谱匹配标样的反射光谱是最完善 的配色，它又称为无条件匹配。这种配色只有在配色样与标样的颜色相同，材料相同时才 能办到。这是比较理想的配色，但实现比较困难。所以在实际的生产中很少采用这个方法。 反射光谱波长一般在4 0 0 7 0 0 n m ，每隔1 0 n m 或2 0 n m 取一个数据点。 三刺激值匹配 计算机配色第三种方式所得配色结果在反射光谱上和标样并不相同，但因三刺激值相 等，也仍然可以得到等色。由于三刺激值须由一定的施照态和观察者色觉特点决定，所以 这是有条件配色。计算机配色运算时大多数以c i e 标准施照d 6 5 和c i e 标准观察者为基 础1 3 l 。 1 1 2 国外配色发展状况 为了提高油墨配置的精度，早在2 0 世纪6 0 年代两家大染料厂相继宣布可用数字计算 机代客户做配色服务。日本住友公司也在6 0 年代后期推出了自己的配色系统【3 l 。这4 0 年 来，美国彩通有限公司也一直致力于配色系统的研制，并将研制成果广泛用于印刷，包装， 油墨以及纺织和印染等领域。该配色指南中有1 1 1 4 个专色标准，并且每一个专色标准都 有油墨配方。到目前为止国外的计算机配色系统都是沿用k u b e l k a - m u n k 理论，并且在此 理论基础上也已有多种配色仪器出现。 国外的光学仪器公司研制开发了具有新功能的配色系统，如格灵达麦克贝斯油墨配方 软件i n k f o r m u l a t l o i l4 。油墨配方软件为胶印、柔印、凹版印刷行业配制精确配方。软件 有着自动生成配方，修正配方和多通道计算的特点，只要输入油墨种类和单价，能够快速 配制低成本配方。软件窗口界面简单，方便，保证配方精确及配方成功率( 一次成功或者 再次修正配方成功) 。目前还出现了网络化分时系统，如日本化药公司与日本电信电话公 司协作的c o m s e k i i1 4 1 。 现在的计算机配色系统与几十年前相比在数学模型和算法原理上虽变化不是很大。但 光谱光度计的测定速度、重复性和波长精度等方面已经大大提高了精确度。加上计算机速 度和性能的提高，使得操作更加简易，用户界面更加友好，运算速度更快且价格更低，为 大规模地应用奠定了一个很好的基础。 1 1 3 国内配色发展状况 八九十年代，国内大多数印刷厂家采用人工配色的方法配置专色油墨，这种方法不仅 要求操作者具有丰富的配色经验，而且配制的时间长，浪费材料严重、准确性不高，稳定 性不是很好，剩余的专色油墨又难以充分利用。国内也存在少数几家油墨厂也设有为客户 调配专色油墨的服务，但油墨厂一次调配专色油墨的数量并不能满足印刷厂的需求，而且 2 调配的时间长至一个星期，费用也不菲，常常导致印刷厂误工，无法正常交货。计算机配 色的出现为这一问题提供了解决途径，但是我国只有少数几家有实力的大公司才采用计算 机配色，同时国外的配色软件比较昂贵。 当然我国也应该尽快发展专色油墨的计算机配置工艺，但是目前我国的专色配置工艺 比较低，这其中包含两个方面：其一是专色的使用没有形成像美国那样的标准体系，一般 都是各个印刷厂的设计人员和印刷工人自己的约定。其二是油墨都是凭经验自己配置的， 并结合实地叠印效果来人工控制和调整，准确性很差。所以这种专色油墨的印刷不能满足 包装印刷发展的要求。因此如何利用有效的手段提高专色油墨的配置，并可根据色样计算 墨量减少油墨浪费成为现在研究的关键1 5 j 。 为了满足生产的需要，近期我国陆续引进了各种型号的配色系统，但是取得的成效与 投入远远不能成正比。主要是国外研制的软件是以欧美加工业的特点为基础，色料品质又 相对稳定，而国内加工业有自己的特点，色料品质的稳定性相对差一点。而国外现有的配 色系统对此都缺乏灵活的调整能力，因此配色系统在国内的实际应用就遇到了困难。所以 我国越来越重视计算机配色系统的研究。毕竟我国多数印染厂，染料厂多数还是根据经验 来做，从事配色研究的少之又少，远远不能适应我国经济发展的需求。而计算机配色系统 的重要性与日增加，不久将成为一种潮流忡j 。 江苏地区某些印刷厂长期面临着这样的处境：每次配色后印刷专色油墨的时候总是浪 费油墨量非常的多，而且专色配色软件的价格昂贵和适用于国外油墨等一系列问题困扰企 业的长远发展。所以本课题在基于中小企业专色配色问题上提出了一个既能节省油墨，又 可以快速简便的计算出匹配专色的三原色油墨比例的系统。既解决了问题，又满足了现实 的需要。 1 2 课题的提出 随着人们对包装效果需求的不断提高，如今专色油墨得到了更加广泛的应用。但是专 色油墨的调配并不是一项容易的工作。在传统的配色方法中，由于配色过程依靠的是目测 法，即使调配师傅具有丰富的配色经验，配方的准确性也很难预料，而且会耗费相当长的 时间及材料，油墨的耗损也非常巨大。随着新色料，新色料载体的不断涌现，以及人造光 源的日益丰富，再加上人们对色彩的要求和意识越来越强烈，使得配色问题变得相当复杂， 如果继续依赖经验，仅凭目测法进行配色，无疑很难适应日益激烈的商业竞争。为此，人 们希望可以利用先进的机器和设备进行精确的配色计算i _ 7 。 江苏地区某些印刷企业如丹阳印刷厂都有相似的问题：每次调配专色油墨的价格昂 贵，周期比较长，而且现有的配色不能准确预估出油墨用量，造成油墨浪费。所以在考虑 了这类印刷小企业的印刷实际境况后，本文提出了建立基于墨量计算的专色配色系统的方 案。该系统解决了印刷专色时油墨浪费严重，配色周期长，和配色不灵活等一系列问题， 适应了国内中小型企业的印刷要求。 本课题建立的基于墨量计算的专色配色系统主要分为两个阶段：第一个阶段是找到不 同种类纸张( 8 0 9 胶版纸，1 2 8 9 ，1 5 7 9 ，2 0 0 9 铜版纸) 的最大墨层厚度和根据输入1 - b i tt i f f 图像求得印刷总的油墨用量；第二个阶段是专色配色系统算法和程序的实现。 通过课题研究可证明基于墨量计算的专色配色系统将更加适合中国印刷中小企业的 发展，可以有效地控制印刷油墨的浪费，配色更加简便灵活，并降低成本。 1 3 主要研究内容和创新 本课题建立了用于专色印刷的油墨配色系统，该系统不仅可以给出配色的配方，还可 以针对印刷的活件准确计算出油墨的用量，成本等。主要工作分为研究和应用两个方面， 包括了库伦贝尔芒克理论的研究，从而确定了配色模型是运用三刺激值相匹配的解决方 案1 8 i ；确定模型中的参数有：四种纸张的最大墨层厚度( 8 0 9 胶版纸，1 2 8 9 铜版纸，1 5 7 9 铜版纸，2 0 0 9 铜版纸) 、图像面积、墨量等；根据输入图像、油墨用量和在纸张上的墨量 之间线性关系，计算出最后需要的印刷总的油墨用量。这个墨量计算模型结合三刺激值的 配色模型建立了基于墨量计算的专色配色系统。通过d e l p h i 7 0 编写完成。具体步骤如下： 1 、根据四种纸张的特性，用印刷适性仪i g t - c 1 通过改变纸张的上墨量，印刷三原色油 墨品，黄，青，测量并计算得到四种纸张上的墨层厚度和实地密度，拟合墨层厚度和 实地密度的关系曲线，并找到纸张上的墨量与印刷上墨量之间的对应关系。 2 、通过墨层厚度和实地密度的关系曲线，可以计算出印刷该纸张的最大墨层厚度，作为 计算印刷总墨量的基本参数。同时根据导入的1 - b i tt i f f 图像文件，统计网点面积率， 再结合墨层厚度与上墨量的比值，印刷份数从而预估出匹配该专色所需总的c ，m 和 y 墨量。 3 、针对专色油墨的特点，建立基于k u b e l k a m u n k 理论的三刺激值配色模型进行配色。 这部分包括： 数据库的建立过程，就是采集各个原色油墨和承印材料的基本参数k s 的过程。它是整 个配色系统的基础 计算机配色模型的建立( 测量标准色样的光谱反射率，通过算法自动计算出三原色油 墨用量) 配方的精度验证和迭代改进，通过比较配色样与标样的色差，进行精度评价，找出原 因，并通过e 来控制配方迭代的次数，最后输出配方。 4 、最后把墨量计算模型和配色模型连接起来，建立基于墨量计算的专色配色系统。用 d e l p h i 7 0 编写该系统，包括专色配色功能和墨量计算功能。 该系统的创新在于把专色配色和油墨用量计算两块整合成一体，不但可以给出专色配 色的配方，还可以针对印刷的活件准确计算出油墨的用量，成本等。而其它软件没有考虑 这些，只是简单的给出了配色三原色油墨的浓度比例，这样没有更高的实用性，会出现油 墨浪费或配墨量不够的情况。 4 2 配色理论研究 2 1 专色配色理论 2 1 1 专色油墨的主要作用和特点 在印刷中四色印刷由于套印、水墨平衡的控制及其他一些问题，有时难以达到特殊的 印刷效果。因此常会用到四色以外的油型9 1 ：如金、银墨及其它特殊颜色的油墨。所以需 要调配一些特殊色彩的专用油墨。专色油墨不仅能解决印刷中的套印和水墨平衡控制等问 题，保证印刷品色彩鲜艳、光亮度好、色相准确，以及印品色彩的一致性，还可以达到特 殊创意的印刷效果。所以专用油墨在印刷中得到了普遍的应用。它是按原稿设计的颜色标 准，使用现有的彩色墨及辅助剂配出的专用颜色的油墨。彩色连续调图像原稿都是采用黄、 品、青、黑四色网点印版套印复制的，不需要专色墨。但是在包装品、广告、书刊封面等 彩色印刷品中，所采用的颜色以专色实地平涂为多数。这些设计中的专用色彩，在印刷厂 里往往找不到原装的油墨直接使用。如果采用，油墨透明度、墨层厚度、干燥性及印刷压 力等因素的影响，常会造成叠印困难或颜色失真，而且费工、费时、费料。因此，印前调 配专色墨进行实地印刷最便于印刷使用，是耗时最短、成本最低的一种方式1 1 们。 专色油墨的作用主要有： 1 、能印出c m y k 四色印刷油墨色域以外的可见光颜色 c m y k 四色印刷油墨的色域非常的小，印刷机的色域比电脑显示颜色的色域小很多。 而专色油墨的色域范围则比c m y k 四色印刷油墨的色域范围宽。所以可以表现出更多的颜 色 2 、可以减少因为四色油墨叠印造成的网点丢失，以及降低墨层厚度。 由于印刷整体流程中各个工序的误差，印刷设备的局限性，人为疏漏与机械性磨损等 问题，造成在印小网点时，很难得到平整均匀的网点色彩，这时候若改用同样颜色的满版套 色( 即专色实地) 取代小网点来印刷，就能较容易地得到平整的大面积色块。另外，有时为 了能清楚地表现精细的图文，如较细笔画的混合色图文或反白线条等，也常采用专色处理， 以求精细线能表现得足够实在和细腻。 3 、为解决c m y k 四色彩色印刷中常见的缺陷 a 、油墨浓度问题 由于常规印刷的油墨密度只在1 6 ，达不到诸如相片浓度2 0 、幻灯片浓度2 8 等。对 于油墨印刷浓度不足的问题，可在四色之外，加上二次色使二次色也具有2 o 2 2 左右浓 度。 b 、光部的网点太小，疏离没有厚实 c 、萤光色和金属色等特别颜色及效果无法表现 荧光色及金属色泽表现，基本上是已设计好反射稿才会有荧光色出现。颜色以满版或 高百分比网点，一般在彩色四色印刷之前，就把不透明色先印，这样才不致产生太大遮蔽 作用，还要注意色彩再现安排。至于特别荧光色及金属色已在四色或彩色再现领域之外， 则要由设计者和印刷条件做密切配合才能做好1 1 1 1 。 专色油墨通常指油墨厂家生产的系列品种以外的调配好的各种彩色油墨，不是通过 c m y k 四色印刷来合成的颜色，而是通过两种，两种以上原色油墨按一定比例混合调配而 成的，比如荧光黄，珍珠蓝，金属金银油墨等。对于印刷品的每一种专色，在印刷时都有 专门的一个色板对应l l 引。 专色油墨有以下四个特点： 1 、准确性每一种专色都有其本身所固定的色相，所以能够保证印刷中颜色准确性，从 而很大程度上解决了颜色传递准确性的问题。 2 、实地性不论颜色有多浅，专色一般用实地色定义颜色。当然，也可以给专色加网， 以呈现专色的任意深浅色调。 3 、不透明性专色油墨是一种覆盖性质的油墨，它是不透明的，可进行实地覆盖。 4 、表现色域专色色库中的颜色色域很宽，超过了r g b 的表现色域，更不用说c m y k 颜 色空间了，有很大一部分颜色是用c 掀四色印刷油墨无法呈现的i l 引。 2 1 2 油墨的呈色原理 油墨是根据色料的三原色即黄，品红及青混合叠加来呈现各种颜色。它们均属非发光 体，特性是分别吸收或减去白光中的1 3 色。而反射其余两色光合成后而得的。例如黄色， 它吸收( 或减去) 白光内蓝色光，反射出红绿色光，而这两种色光混合得到黄色。油墨颜 色的性质取决于色相、饱和度及明度。色相是因油墨反射的色光在可见光的光谱中，都具 有一定的波长，这波长就是油墨颜色的色相或者是某油墨色彩的相貌。饱和度就是指颜色 的纯度。纯度最高时，就是完全根据油墨的减色法的理论，吸收( 或减去) 1 3 色光和反 射2 3 色光。明度是指油墨表面反射出来的光量多少。所直接产生不同的明暗层次，而油 墨颜色的色相是不变的1 1 4 i 。 专色油墨的呈色原理：首先是通过颜料的减色原理然后是通过加色效应来呈现颜色 的。呈色的过程类似于网点的叠合和网点的并列。专色油墨是由两种或者两种以上的原色 油墨预先调配成的，那么印刷后在纸张上的专色油墨中就含有两种原色油墨的颜料粒子， 假定含有黄颜料粒子和品颜料粒子，那么光照射到这个专色上的时候，黄颜料粒子吸收的 是光中的蓝光，反射红光和绿光。品颜料粒子吸收的是光中的绿光，反射掉红光和蓝光。 如果黄颜料粒子和品颜料粒子等量的话，那么该专色就是红色；如果黄颜料粒子和品颜料 粒子不等量的话，如果是黄颜料粒子多于品颜料粒子的话，那么就吸收比较多的蓝光，专 色所显示的颜色就会偏绿，反之就偏蓝。 2 1 3 专色油墨的调配方法 1 、经验配色法：许多中小型印刷企业，甚至包括一些大型印刷企业仍普遍采用经验 6 型的配色方法。即利用长期积累的配色实践经验，根据色彩变化规律和原理，配调出各种 色彩的油墨，印刷出符合原稿要求的印刷品。然后把这些调配的专色记录下来，以便下次 配色时使用。对于经验配色法可分三步进行：1 、分析彩色原稿的色彩构成，变化规律， 色彩的特点，从而决定色彩的属性，以便主观经验断定需用油墨的色相、比例及冲淡剂的 种类。当然了，现在市面上出现了好多色谱，如p a n t o n e ，或者印刷企业也可以根据印刷 厂的自身条件，而自己制作色卡。2 、调墨也就是打小样。就是按照之前判断的配比，先 用少量的原色墨进行调试，同时将调和均匀的油墨中的小部分稀释到印刷要求的程度，用 小纸片打样成小色样和原稿对照。待色样达到原稿要求后，大批量调配。3 、记录，就是 将调配墨用的各色油墨的配比，调墨号，油墨型号，数量，厂家信息详细记录，作为参考。 这样的人工配色时间慢，稳定性差，依靠经验配色。 2 、仪器配色法：随着科学技术的进一步发展，油墨配色也有了相应的配色仪器，使 配色工作在一定的精度范围内实施，并提高了配色速度及减少了修正次数。仪器配色借助 于各类仪器，对各种配色结果进行精密测定后找出配色规律，绘制一系列的曲线图表作为 配色的参考依据。配色时只需要测定某些特征，即可从各类图表中找出原色墨的比例，或 经简单的计算就能知道配色成分。仪器配色包括测色，配料，调配，刮墨，比较，评定等 过程。 3 、计算机配色法 随着计算机和测色仪器的发展，配色软件也在逐步完善。计算机配色法的目的，就是 使所配的混合色的三刺激值与标样的三刺激值相等，而色样的三刺激值又可与各原色墨的 浓度建立数字关系式，依据这样的原理，经过多次计算后，即可获得符合要求的原色墨的 配方。本文就是建立基于墨量计算的专色配色模型i l 引。 计算机配色比经验配色法和仪器配色法更加快捷，准确和有效。目前这项技术在国外 许多与用色有关的工业中已经得到广泛的应用：而在国内，只有少数有实力的印刷企业采 用这种配色技术。 2 1 4 专色油墨的计算机配色系统的组成 电脑配色系统通常由软件和硬件两个部分组成，软件部分是系统的核心。除测色 程序外，主要包括三大程序，即基础数据的制作和管理，预告处方的计算以及校正计算。 硬件部分主要包括打样机、计算机、分光光度计、测色仪、电脑主机，大容量存贮设备， 键盘，视频显示终端，打印机以及非必要性外设如绘图机等1 9 1 。 电脑配色系统选型：首先要考虑测色头子的性能，例如，波长范围3 8 0n i i l 7 8 0n i n 或 4 0 0a m 一7 0 0a m ，波长间隔是1 0n m 。测色精度，长期重现性等。对电脑配色软件的质 量，当然主要是预告处方( 特别是深色) 的准确性程度；同时可以了解一下适用工艺的范围， 如浸染、轧染、印花等等。最后，对各家仪器制造厂的售后服务质量也应作必要的调查。 那么我的配色系统在硬件部分也是需要5 3 0 x r i t e ，测量波长范围是4 0 0 n m - 7 0 0 n m 、 分光光度计、计算机、电子天平、i g t 印刷适性仪c l 等，软件的制作主要是建立原色油 7 墨的吾，标准观察者三刺激值，。6 5 光谱分布，从而可以通过反射光谱来计算配方，最 后通过三刺激值计算色差修正配方。 2 1 5 专色油墨计算机配色的原理及其配色过程 目前，配色系统的算法都是基于k u b e l k a - m u n k 理论。它认为，一种油墨区别于另外一 种油墨的特征参数是其分光吸收系数( k ) 和分光散射系数( s ) 。即对于任何一种油 墨，只要知道其会值，并确定了墨层厚度( x ) 和底层承印物反射率( r ) ，就可以计算 5 矿 出与该色油墨的配色样的浓度配比。这里面需要知道配色油墨的基础数据鲁值。 j 矿 另外，当多种油墨调配混合时，混合油墨的芸值，等于各个原色油墨按照它们混合 j 时的比例，乘以原色油墨的含值计算出来的结果。这样，就可以根据各个原色油墨的舍值 )o 矿 和其对应的油墨配比，计算出混合油墨的鲁值，以及与标样的色差。 j 矿 计算机配色就是在己知各个原色油墨的鲁值和被匹配色样的光谱反射率时，寻求多 j 种原色油墨的一个组合，使得组合出的颜色与被匹配色样的色彩值相等。这个组合就是专 色油墨的配方。 矿 从以上原理描述可以看出，计算机配色的前提是要知道每种原色墨的要值，它们是 6 每一种油墨的固有参数。因此，这些数值是不能够统一使用的，也就不可能在软件里面一 起附带，必须根据公司实际使用的原色墨，通过实验获得。这就是建立数据库的过程，数 矿 据库里面的数据就是各种原色油墨的含值。建立起数据库之后，就可以进行配色了。首 j 先用测色仪器测得色样的色彩值并输入计算机，计算机给出一系列的配方，再根据实际情 况从中选择一种合适的配方。之后，在实验室里配制少量的专色墨试样，打样出专色样。 再用测色仪器将专色样的色彩值输入计算机，与标准色样进行对比，看是否满足要求。如 果不满足则需要进行配方的迭代改进，通过用e 来控制迭代次数，如果e 不满足则继续 迭代逼近，最后得到三原色c ，m 和y 的量。重复以上过程，直至得到符合要求的配方。一般 这种配方的修正和微调，只需两三次就能得到满意的结果。之后，将修正结果保存到计算 机，以备日后之需。配色过程用示意图表示如图2 一l 。 8 图2 1 配色过程 具体过程如下： 1 、建立标准数据库：在建立标准基础数据库时，将每一种基质材料和每一种定标染 料的着色样品的光谱数据r m ( ”输入计算机，由基础数据库管理模块将r m ( 妨修正为i 乙 i ， ( 柚，计算出对应芸( 九) 值，存入相应的基础数据库文件中。建立基础数据库的目的是 s 矿 为了在配方计算中提供所需油墨的光谱数据、芸值等信息，以实现配方预测和评估的目 j 标。 2 、标样测色：要使电脑配色准确，首先要对标样的颜色测得准确，但要做到这点并 不容易，因为设计人员或客商送交标样往往既不与产品同质，承印材料也比较稀薄，这无 疑增加了测色的困难。 对于稀薄的标样，测色时应多折叠，勿露底色。也可于平时留心收集一些各种色泽的 材料，到时可从中挑选与标样相当接近者用来作为底衬。按后面的办法做出的电脑预告处 方，准确性当然要低一些，但一般在校正后仍能够很快接近。 对于微小的色样，许多电脑配色系统的测色头子已备有小面积的测样窗口。但有时可 能还是太小，这就需要另外采用框罩等特殊办法。也可由目光寻找颜色十分接近的其他材 料代替，不过由此引进了条件等色的问题，须予注意。 3 、配方的选择：有这么多种组合可以配制目标色彩，我们又如何从中选择最合适的 配方昵? 系统一般可以按照几个指标对配方进行排队，以便根据自己的要求来综合评定配 方，就是色差，成本等因素，需要电脑配色系统操作人员有实际配色经验。 4 、配方迭代改进：处方与标样进行色差比较，计算机根据输入数据判断是否在色差 范围内，从而控制迭代次数，进而得到最终配方。这就好比是一次次的迭代工作，使配方 越来越接近标样。 9 3 建立墨量计算的模型 3 1 实验原理 均匀且无空白地印刷出来的表面颜色密度称为实地密度。墨层厚度和实地密度之间存 在着密切的关系。墨层的吸收特性取决于色相、墨层厚度、油墨中颜料的特性和浓度。因 为印刷所用的三原色油墨的色相是标准化的，颜料的浓度已由它的结构特性所确定，显然 只有墨层厚度是受操作者操作影响的变量。 墨层厚度与印刷的关系可以分为几个部分： 低上墨量一薄的墨层厚度一颜色淡一吸收光量少一反射率高低密度值； 高上墨量一厚的墨层厚度颜色深一吸收光量多一反射率低一高密度值； 但从某一个墨层厚度开始，即使继续增加墨层厚度，油墨密度也不再提高，而总是反 射一定量的光，故一个无穷大的密度值是不存在的i l 引。所以只要找到最大的实地密度开 始的点，也就得到纸张的最大墨层厚度。 引起反射密度发生变化的原因之一是墨层厚度的变化，可以通过实验方法确定1 1 7 j 。 为了建立墨层厚度变化与实地密度d 。变化之间的关系式，需要建立墨层厚度与d 。之间的 曲线，这对纸和油墨的每种组合都是需要的。通过针对所选的有代表性的几组纸张( 8 0 9 胶版纸，1 2 8 9 ，1 5 7 9 ，2 0 0 9 铜版纸) 和三原色油墨c ，m 和y 组合的实验，分析纸张的最 大墨层厚度。 因此本实验是在不同种类的纸张( 8 0 9 胶版纸，1 2 8 9 ，1 5 7 9 ，2 0 0 9 铜版纸) 印刷青，品， 黄三种原色油墨，研究其墨层厚度与实地密度之间的关系曲线，分析得到各类纸张的最大 墨层厚度。同时根据实际传入的图像文件1 b i t t i f f , 计算得到图像面积。根据油墨用量与 上墨量之间的对应关系，得到印刷该活件所需要c ，m 和y 总的印刷墨量和成本。这是 整个配色系统的创新部分，它从根本上减少了油墨的浪费，降低了成本。 3 2 实验数据与分析 3 2 1 实验材料、仪器和环境 、实验材料 纸张：中华8 0 9 胶版纸，1 2 8 9 ，1 5 7 9 ，2 0 0 9 光面铜版纸 油墨：荷兰万松三原色油墨黄，品，青 、实验仪器和环境 i g t 印刷适性仪：印刷压力2 0 0 n ，印刷速度0 2 m s 电子天平( 精确度0 0 0 1 克) 爱色丽5 3 0 密度计( 精确度0 0 0 1 ) 实验室温度2 0 + 一3 相对湿度 5 0 1 0 3 2 2 实验步骤 1 、测量三种原色墨的质量密度 测量三原色油墨的质量密度，通过在玻璃片上转移固定体积的原色油墨，再称量玻璃 前后的重量差，利用质量体积= 油墨的质量密度l l 引。 2 、计算各种纸张的墨层厚度并测量其光密度数据 在四种不同种类的纸张样条上用i g t 各自印刷不同上墨量的单色油墨，共印刷三种原 色油墨，从而得到了不同种类纸张与油墨的不同的组合，共1 2 0 个纸张样条。通过电子天 平称量印刷单色油墨的纸张样条的前后重量差，以及测量得到的固定的印刷面积，可以计 算得到每种纸张印刷该原色油墨的一系列墨层厚度。然后，实验中用x r i t e 5 3 0 测量各印 刷样条的实地密度。因为i g t 印刷加速度的问题，也许会导致纸张样条的不均匀性，所 以为了实验的准确性，在测量实地密度的时候，每个纸张样条测量前中后三个点，取三点 平均值作为最后的实地密度。用m a tl a b 模拟计算出墨层厚度和实地密度的关系曲线。 3 、通过拟合的墨层厚度和实地密度的曲线，找出规律，计算出最大实地密度及对应 的最大墨层厚度。并得到纸张上的墨量与油墨用量之间的对应关系，找到对应此最大墨层 厚度的油墨用量。 4 、利用程序计算输入的t i f f 图像网点的面积率，通过公式：墨层厚度木图像面积= 墨量，再找第三步找到的最大墨层厚度的纸张上的墨量与油墨用量的对应关系，换算得到 图像的总墨量g ，最后g 宰印刷数量= 油墨的总量，可以有效地减少油墨浪费。 3 2 3 油墨质量密度的确定 油墨质量密度的测量方法是：在电子天平上称量专用的玻璃圆片的质量，通过加墨器 在玻璃上加一定体积的油墨，再称量一次，得到油墨净重，利用公式p - - - - - i t i v ( 质量密度= 质量体积；p 质量密度，单位是克厘米3 m 质量，单位克；v 一体积，单位立 方厘米) 。通过几次计算平均值最后计算得到各原色油墨的质量密度数据 油墨平均质量密度 黄油墨 0 9 8 5 品油墨0 9 3 青油墨 1 0 3 2 5 表3 1 3 2 4 最大实地密度的确定并计算各类纸张的墨层厚度 采用i g t 印刷适性仪，用黄，品红，青三种油墨分别与四种纸张进行印刷模拟实验， 印刷墨盘为3 4 c m 宽度的实地印刷盘，控制不同的上墨量，印刷长度为2 1 1 厘米的纸条， 因此所有实验中单色样张的印刷面积都为7 1 7 4 平方厘米。通过计算纸张印刷前后的质量 差求得实际转移到纸面的油墨用量，再通过公式：墨层厚度= 油墨质量密度面积，求得 在各类纸张上各原色油墨的墨层厚度。四种纸张上，每种油墨印刷1 0 组共1 2 0 组，统计 数据，最后计算各类纸张每种单色油墨的墨层厚度，为避免过多的数据点造成混乱，数据 以最优拟合曲线的形式表示，得到具有关键性的六组数据。 品墨，黄墨，青墨在8 0 9 铜版纸上墨层厚度的测量结果如表3 2 。 8 0 品纸样品墨层厚度x 8 0 黄样品 墨层厚度x l 0 0 0 0 0 7 0 8l 0 0 0 0 1 5 2 0 0 0 0 11 320 0 0 0 1 8 30 0 0 0 1 4 2 3 0 0 0 0 2 7 40 0 0 0 1 8 440 0 0 0 31 5 50 0 0 0 2 2 650 0 0 0 3 6 60 0 0 0 2 3 260 0 0 0 3 6 7 8 0 青样品 墨层厚度x| l0 0 0 0 0 5 4| 20 0 0 0 0 9 4 5 30 0 0 0 1 3 5| 40 0 0 0 1 7 6 | 50 0 0 0 2 4 3 | 60 0 0 0 2 6 2 | 表3 - 2 墨层厚度 同理，品墨、黄墨、青墨在1 2 8 9 铜版纸上墨层厚度的测量结果如表3 3 。 1 2 8 品样品墨层厚度x1 2 8 黄纸样品墨层厚度x 10 0 0 0 2 0 810 0 0 0 1 2 20 0 0 0 3 6 220 0 0 0 13 5 30 0 0 0 4 5 330 0 0 0 19 5 40 0 0 0 6 3 740 0 0 0 2 1 50 0 0 0 8 350 0 0 0 2 2 5 6 0 0 0 0 9 9 260 0 0 0 2 3 1 2 8 青纸样品墨层厚度x| 10 0 0 0 0 4 0 5 | 20 0 0 0 0 81 |f 30 0 0 0 1 3 5| 40 0 0 0 1 4 9 | 50 0 0 0 17 6 i 60 0 0 0 1 7 9 表3 - 3 墨层厚度 同理，品墨、黄墨、青墨在1 5 7 9 铜版纸上墨层厚度的测量结果如表3 4 。 1 2 1 5 7 品样条墨层厚度x1 5 7 黄样条墨层厚度x l0 0 0 0 l1 9l0 0 0 0 l0 5 20 0 0 0 1 2 820 0 0 0 1 4 5 30 0 0 0 1 4 230 0 0 0 2 l 40 0 0 0 1 5 640 0 0 0 2 4 50 0 0 0 2 4150 0 0 0 2 8 5 60 0 0 0 2 8 360 0 0 0 2 91 1 5 7 青样条墨层厚度x | l0 0 0 0 0 4 0 5| 20 0 0 0 0 6 7 5| 30 0 0 0 1 0 8 40 0 0 0 16 2 | 50 0 0 0 2 0 3 | 60 0 0 0 2 1 1 | 表3 4 墨层厚度 同理，品墨、黄墨、青墨在2 0 0 9 铜版纸上墨层厚度的测量结果如表3 5 。 2 0 0 品纸样条i墨层厚度x2 0 0 黄样条墨层厚度x 10 0 0 0 0 9 9l10 0 0 0 0 7 4 9 20 0 0 0 15 6 20 0 0 0 1 5 30 0 0 0 1 9 8 30 0 0 0 1 8 40 0 0 0 2 2 640 0 0 0 2 4 50 0 0 0 2 6 950 0 0 0 2 7 60 0 0 0 2 7 260 0 0 0 2 7 4 2 0 0 青样条 墨层厚度x| l0 0 0 0 0 5 4 2 0 0 0 0 0 81| 30 0 0 0 1 2 2 7 40 0 0 0 2 3 50 0 0 0 2 5 6|f 60 0 0 0 2 7 8 | 表3 5 墨层厚度 根据公式：墨层厚度= 质量密度面积，通过表格形式整理。因为计算精度上的误差， 只能到小数点后六位，所以误差最后会累积到了墨层厚度上。 纸张上油墨的光学密度是通过爱色丽x r i t e 5 3 0 密度计测量的，因为在i g t 模拟印刷 过程中，墨辊存在一个加速度的问题，所以会影响印刷样条的不均匀性，因此在测量实地 密度的时候，在每个印刷样条上从前到后随机选取三个采样点，测量实地密度，最