（制浆造纸工程专业论文）数码打样中的色彩管理技术研究与分析.pdf

摘要 摘要 数码打样是伴随着计算机直接制版技术c t p 发展起来的，引入了c t p 设备后，数字 化的制版方式要求必须由传统打样转变为数码打样，从扫描仪到显示器到打印机和最终 到印刷机，管理和控制色彩一直是最重要的问题，色彩管理可以为各种设备和平台提供 一致的、高质量的色彩再生机制。基于i c c 标准的色彩管理现在也己被众多印刷界人士 所认知。 课题首先介绍了数码打样的基础知识、数码打样中色彩管理流程，色彩相关知识 然后详细介绍色彩分色原理，其中最主要的是黑版的分色算法。打印机校准和基于实验 的色彩校准也做了详细说明。对特性文件进行研究并提出一种新的基于实验的特性文件 评价方法，包括对特性文件色差评测和对多维查找表不平滑性的评估。 课题针对目前的色域匹配算法的不足，提出了两种新的空间和色彩自适应色域匹配 算法，空间和色彩自适应压缩算法s c a c o m p ，和空间和色彩自适应裁切算法s c a c l i p 。 最后引入一种新的打印机交互性可视化软件3 dc o l o rp r i n t e re x p l o r e r 实现对打 印机色彩解释度和色彩颗粒度等特性进行评定。 因为对数码打样中色彩管理技术研究的越来越多，技术也很成熟，所以本文着重是 在数码打样过程中几种评价和分析方法的提出。 关键词：数码打样；色彩管理；特性文件：校准；色域匹配；自适应；可视化 a b s t r a c t a b s t r a c t d i 西t a lp r o o f i n gi sd e v e l o p e dw i t ht h et e c h n o l o g yo fc t p a 1 f t e rc t pi si n t r o d u c e d ， d i 西t a lp r o o f i n gw i l lr 印l a c et r a d i t i o n a lp r o o f i n gb e c a u s eo ft h er e q u i r e n l e n to fd i 西t a lp l a t e m a k i n g f r o ms c a n n e rt od i s p l a yt op r i m c ra n d6 n a lp r e s s ，c o l o rm a n a 西n g 锄dc o n t r o l l i n gi s a l w a y sa ni m p o n a l l ti s s u e c o l o rm a i l a g e m e i l tc a np r o v i d ec o n s t a n ta n dh i 曲q u a l 时c o l o r r 印r o d u c i n gm e c h a l l i s mf o ra l lk i n d so fd e v i c e sa n dp l a t f o m c o l o rm a n a g e m e n ts y s t e m b a s e do ni c cs t a n d a r dh a sa l r e a d yb e e i lw e l ll ( n o 、棚f o rp e o p l eo fp r i n t i n gf i e l d s 7 1 1 1 i sr e s e a r c hf i r s ti n 仃d d u c c dt h eb a s i ck n o w l e d g eo fd i 西t a lp r 0 0 1 f i n g t h ew o r kf l o wo f c m si nd i 西t a lp r o o f i n g 孤1 dl 【i l o w l e d g er e l a t i n gt 0 c o l o r 1 1 1 e l lt h ep r i n c i p l eo fc o l o r s 印a r a t i o ni sc a r e 如l l yi n t r o d u c e d ，锄o n gw h i c h t h em o s ti m p o r t a n ti sb l a c kp l a t es 印a r a t i n g p r i n t e rc a l i b r a - t i n g 锄dc o l o rc a l i b r a t i n gb a s e do ne x p e r i m e n ta r ea l s oi n t r o d u c e d i c cp r o f i l e i ss t u d i e da i 】l dan e wm e t h o do fe v a l u a t i n gp r 0 6 l ei si n t r o d u c e d i n c l u d i n gm ep r e d i c t i o no f c o l o rd i 伍暂朗c eo fp r i n t e ri a cp r o f i l e 锄dm eu n s m o o t l l i l 懿sm e t r i cf o re v a l u a t i n gp 订n t e r c l u t a c c o r d i n gt 0 m ed i s a d v 锄t a g eo fp r e s e n tg a m u tm 印p i n ga l g o r i t l l i i l s ，t h i sp a p e r i n 仃o d u c e dt 、) l ，on e ws p a t i a l 锄dc o l o ra d 印t i v eg 锄u tm 印p i n ga l g o r i t h m s 0 1 1 ei ss p a t i a la i l d c o l o ra d 印t i v ec o m p r e s s i o n ( s c a c o m p ) ，t h eo t h c ri ss p a t i a la n dc o l o ra d 印t i v cc l i p p i n g ( s c a c l i p ) a tl 嬲ti n t r o d u c e dan e wi n t e r a c t i v ev i s u a l i z a t i o ns o r w a r e3 dc o l o rp r i n t e re x p l o r e 毛 b e i n gu s e dt 0e v a l u a t et h ep r i n t c rc h a r a c t 耐s t i c s ，s u c ha sc o l o rr e s o l u t i o na n d c o l o rg r a i n i n e s s b e c a u s et h e r ea r em o r ea n dm o r es t u d yo nt h et e c l l l l o l o g yo fc o l o rm a n a g e m e n t ，a n di ti s b e c o m i n gw e l l r o u n d e d ，s oh e r ee m p h a s i si sp l a c e do nm e s e v e r a lm e t h o d so fe v a l u a t i n g 锄d a i l a l y z i n gi nm ep r o c e s so fd i 百t a lp r o o f i n g k e yw o r d s ：d i 西t a lp r o o f i n g ； c o l o rm a l l a g e m e n t ； i c cp r o f i l e ；c a l i b r a t i o n ； a d a p t i v e ； v i s u a l i z a t i o n i i 独创 生声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名： 垒塑笙 日 期：砌亏。3 ，7 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签 名：聋永丝 导师签名：乏鲨叠：篁 日期：) 卵伊之2 矿 第一章绪论 第一章绪论 1 1 数码打样的意义 近年来数字化技术的发展，已使得现代的印刷生产方式从传统的模拟作业流程向高 质高效的数字化作业流程的方向转变。作为数字化印刷作业流程中的一种非常关键的技 术一数码打样技术对推动数字化印刷作业流程的应用，满足用户日益个性化的生产需要 发挥着越来越重要的作用。 打样是印刷生产流程中联系印前与印刷的关键环节，它不仅是获得客户批准付印的 一个途径，而且也是印刷生产流程中进行质量控制和管理的一种重要手段。作为制版的 后工序，它是图像合成的再现过程，是对制版效果的检验；作为印刷的前工序，它是模 拟印刷进行试生产，为正式印刷寻求最佳匹配条件和提供墨色的标准。因此打样不仅可 以检查设计、制作、出片、晒版等过程中可能出现的错误，而且能为印刷提供生产依据， 成为客户的验收标准数码打样作为一种全新的打样生产方式。所谓数码打样是把彩色桌 面系统制作的页面( 或印张) 数据，不经过任何模拟形式的处理，以数字方式直接经彩色 打印设备( 喷墨、激光或其他方式) 输出样张，以检查印前工序的图像页面质量，为印刷 工序提供参照样张，并为客户提供可以签字付印的依据。与传统打样和印刷的工作原理 相比，数码打样的工作原理是以数字出版印刷系统( c i p 3 c i p 4 ) 为基础，利用计算机及 其相关设备与软件根据同一页面图文信息( r i p 数据) 来再现彩色图文信息，并控制印刷 生产过程的印刷质量。 1 1 1 与传统打样比的优势 与传统打样相比，数码打样有以下优势： 首先，在质量效果方面，主要看色彩的稳定性与客观分析可靠性。由于传统打样是 用人工进行下墨及调校压力，所以效果很不稳定，如果同一套菲林分别去打样，打印效 果也常常不一样。而数码打样是自动化成像，可以很稳定。当然如果设备质量不好，如 墨头经常堵塞，也会造成不稳定的因素。传统打样由于采用跟印刷一致的菲林，可靠性 不错，数码打样如能采用同一套已由r i p 处理完成的数据作打样及制版，可靠性会更高。 因为在整个流程中除人为因素外，最有可能在运作上出现差异的就是r i p 的运算。 其次，在成本效益方面，主要看投资成本与收益状况。在这方面，传统打样与数码 打样相比则显得十分逊色。因为以同样的生产能力计算，如一小时内完成两套对开四色 的打样，传统设备的投资需要4 组的打稿机，配套的晒版、冲印设备，加上所需的工作 人员及颇大的厂房，投资额大约需要2 0 0 万人民币。而数码打样的投资最多不会超过1 5 0 万人民币，额外人工则接近为零。总体上来说，数码打样的投资回报率可以比传统打样 高出许多。 第三，在效能表现方面，主要看生产速度、多种模拟能力和多种格式能力。数码打 样的成像速度快，市面上普通的打印机都可以做到2 0 分钟内完成一张高质量的对开版 面，而传统打样一般需要3 0 4 0 分钟。大多数数码打样机表达的色域( 即一个设备所 江南大学硕十学位论文 能表达色彩的全部范围) 都比油墨丰富，丰富的色域配合良好的色彩管理软件，使数码 打样不仅能模拟印刷品的效果，还同时可以模拟其他的生产效果，如丝网印刷、数码印 刷、喷墨海报等，甚至可以模拟在高速轮转印刷机下的表现，更能配合市场上同趋多元 化输出的需求。齐备的数码打样系统，除可以模拟某一输出媒介的色彩效果外，还可以 应不同输出的需要，自动调校档案中图像的色彩，令操作人员无须进行修改，真正做到 自动化的工作流程。所有这些都是传统打样所不能完成的。 1 1 2 国内外在该方向上的研究现状及分析 数码打样的发展是伴随着彩色桌面出版( d t p ) 系统和计算机直接制版( c t p ) 系统的 发展而发展起来的“1 。当1 9 8 5 年世界上兴起d t p 时，采用连续喷墨方式和热升华方式的 数码打样就进入了美国市场。1 9 8 8 年以色列s c i t e x 公司研制出世界上第一套彩色桌面出 版系统后，彩色桌面出版系统如雨后春笋般地蓬勃发展起来，有力地推动了数码打样的 发展。2 0 世纪9 0 年代，柯达公司推出a p p r o v a l 网目调打样系统，满足了人们对网目调打 样的要求。继i m a t i o nr a i n b o w 公司推出了世界上第一台精确的彩色桌面打样设备之后， 相继有杜邦、p r e s s t e k 、克里奥、富士、爱克发、柯达保丽光等公司推出高档数码打样 解决方案。1 9 9 2 年开始采用宽幅数码打样。随着大幅面喷墨打印机的推出，1 9 9 7 年以后 数码打样已成为人们普遍接受的一种打样方式。在传统印刷比较发达的国家，如日本、 德国等传统打样开始大幅度减少，绝大多数印刷厂都有数码打样。几乎所有的输出中心 都有数码打样设备。近几年来，数码打样在欧美等发达国家的发展很快。国外已经有具 备了完善的软件和高质量的硬件设备。 我国采用数码打样始于2 0 世纪9 0 年代初，由于当时印刷业数字化程度较低，加之对 数码打样的认识不足，多数印刷厂对数码打样没有给予太多关注。自1 9 9 4 年“北京国际 电子出版系统展览会以后，我国的彩色桌面出版系统才真正开始发展起来，这为数码 打样的发展赢得了市场的先机。1 9 9 8 年之后，数码打样系统在中国的销售有了大幅提升， 特别是2 0 0 0 年以后，更多的大幅面打印机厂商，如惠普、爱普生等，将产品应用从广告 喷绘行业拓展到数码打样领域中，特别是喷墨打样系统。近几年，随着c t p 的发展和相 关设备的推出，数码打样得到了进一步的发展。经过数年的发展，数码打样系统的输出 打印机性能和配套的数码打样色彩管理系统以及r i p 等，均得到了大力的发展，随着数 码时代的到来，数码技术已获得印刷界的强烈关注。进入2 0 0 6 年，绝大多数的企业已经 在使用数码打样系统了，但如何将色彩管理软件和硬件输出设备很好的结合，如何将数 码打样软件应用的更好，是大家普遍关注的焦点。 1 - 2 数码打样分类 从数码样张的网点形状来看，数码打样分为调频网点与调幅网点( 即真网点) 两种 类型，从工艺区分，有r i p 前打样与r i p 后打样两种类型。 传统的胶印网点以调幅网点为主，印刷品的颜色、阶调变化主要通过网点的大小或 面积的变化来控制，印刷品最终的效果主要是通过网点形状、网角和网线这三个参数来 决定的。传统调幅加网方式由于网点有固定的间距和角度，因此在印刷时要求各色版要 2 第一章绪论 有严格的套准，网线角度不可与图像内纹理发生冲突而导致龟纹，而且此种加网方式会 出现线条锯齿化和断裂，渐变色区域出现阶调的跳跃等问题。 随着电子计算机技术在印前领域的应用，加网技术得到了发展，各厂商推出了调频 加网技术。与传统调幅加网技术所不同的是，调频加网方式中网点大小是固定不变的， 印刷品的颜色和阶调是通过网点的密度来表现的。在调频加网方式中，网点是无规律分 布，不存在网角问题，因此解决了使用调幅加网方式由于网角限制而引起的龟纹问题。 也是由于此种加网方式不受网角的限制，使得其色彩再现的范围广，支持超过四色的印 刷技术( 高保真印刷) 。调频网点的点型很小，因此图像复制的清晰度高，细微层次再 现好。但也因为其点型小，因此要求输出稳定性、网点再现性好，并给后期印刷时网点 的忠实再现带来了难度；由于调频加网方式中间调网点密度高，使得网点扩大率也很难 控制。 由于调幅加网和调频加网方式各自具有不同的特点，印前厂商相继丌发出调幅调频 混合加网方式，即1 一1 0 、9 0 一1 0 0 部分( 高光部分和暗调部分) 使用调频加网方式， 1 0 一9 0 部分( 中间调部分) 使用调幅加网方式。此种加网方式可以丰富高光部分和暗 调部分的层次，提高清晰度，消除线条的锯齿边和断线现象，避免撞网现象的产生，消 除浅色背景出现的网花，使渐变效果更加自然。 r i p 前打样是指数码打样r i p 直接解释电子文件( 一般为p s 文件) ，在色彩管理的控 制下，在打印机上得到与印刷品一致的打印样张的过程。采用这种工艺流程的数码打样 样张一般是用调频网点打印，样张的色彩与图像、图形及文字信息都可以被准确地反映 出来，但不能完全准确反映最终输出r i p 的结果及印刷网点的结构状况。这种工艺由于 采用多次r i p 多次输出或一次r i p 多次输出的方式，要求数码打样r i p 与最终输出r i p 的兼 容性好，对操作人员的技术水平要求高。它的优点在于速度快、应用技术相对成熟、对 软硬件要求低。主要应用在设计打样、印前过程打样和部分合同打样。是目前应用较多 的数码打样工艺。 r i p 后打样一般是指数码打样r i p 对最终输出r i p 后生成的lb i tt i f f 文件在色彩管 理的控制下，在打印机上得到与印刷品一致的打印样张的过程。lb i tt i f f 文件包含输 出版面的全部信息：文字、版式、图像、图形及印刷网点结构( 网点线数、网点形状与 角度) 的所有信息，是最忠实于最终印刷效果的数码打样样张。但由于lb i tt i f f 文件 数据量巨大，在实际生产过程中对软硬件要求非常高，按现行数码打样技术的处理时间 将几部于甚至十几倍于r i p 前打样，实际生产效率低，使用用户少。 1 3 课题研究的目的和内容 1 3 1 研究目的 数码打样在数字化印刷技术的今天已经变得越来也重要，数码打样的作用首先是作 为客户签样的合同样张，其次是用来作为印刷的标准来指导印刷生产，它所表现出的稳 定的产品质量、较高的生产效率、便捷的使用以及可控的成本等商业价值，在逐渐折服 业界的更多人士。而管理和控制色彩又是最主要的问题，这里要介绍的是基于i c c 标准 3 江南人学硕十学位论文 的色彩管理系统。 1 3 2 研究内容 本论文主要研究的是数码打样的色彩管理技术分析，包括色彩管理系统的基本组 成，色彩管理流程以及在这个过程中影响色彩管理质量的因素，对它们进行研究以及一 些新的评价和分析方法的提出。 ( 1 ) 数码打样的基本知识 ( 2 ) 数码打样中色彩管理基本知识和流程 ( 3 ) 色彩分色中的黑版分色算法和打印机校准，提出一种基于实验的色彩校准方法。 ( 4 ) i c cp r o f i l e 特性文件的生成和基于实验的特性文件的评价。 ( 5 ) 提出两种新的空间和色彩自适应色域匹配算法：s c a c o m p 和s c a c l i p 。 ( 6 ) 提出一种交互式的打印机特性评价可视化工具3 dc o l o rp r i n t e re x p l o r e r 。 4 第二章数码打样系统与 ：作流程介绍 第二章数码打样系统与工作流程介绍 2 1 数码打样系统构成 数码打样系统是由硬件和软件组成的模拟印刷样张效果的系统，所以数码打样系统 主要是由打印机打印出的样张模拟印刷样张，它包括2 个部分：色彩管理软件和彩色喷墨 打印机。由色彩管理软件执行完成的色彩管理是打样中最重要的部分。也是这篇论文中 介绍的重点。 2 1 1 喷墨打印机 这里先对喷墨打印机做详细的介绍，喷墨打印机的基本结构与喷墨原理“1 ： 喷墨打印机主要有喷墨头、横移机构( 字车) 、输纸机构、电气控制部分和接口电路 等几部分组成。 喷墨打印机的核心部件是喷墨头( 印字头) ，根据墨水喷射时选用的激励方式不同， 可分为压电式和热气泡式。 ( 1 ) 压电式喷墨 该类打印机的喷墨原理如图2 1 所示。喷头内装有墨水，在喷头的上、下两侧各有 一块压电晶体，压电晶体受打印信号的控制，产生变形，挤压喷头中的墨水，从而控制 墨水的喷射。为了避免墨水干涸及灰尘堵塞喷嘴，在喷嘴头部装有一块挡板，不打印时 盖住喷嘴，在喷嘴的头部还有一保持恒温的喷嘴导孔板，用以保持喷嘴头部的温度不变， 从而使打印出来的点阵大小不受环境温度影响。 压电式喷墨打印机的喷墨头寿命很长，可重复使用，因此墨水盒与喷墨头做成两体， 用完墨水后更换墨水盒即可。e p s o n 公司的喷墨打印机就采用这种喷墨方式。 蛐冷 i1 1 啊i i i 争 麓够z 一。7 j 7 z “嘻髟采 岭 i 图2 1 压电式喷墨打印机喷墨原理 f i g 2 一las c h 锄a l i cd i a 胂mo f s h e 盯蝎e t 慨l l i l o l o g y ( 2 ) 气泡式喷墨 该类打印机的喷墨原理如图2 2 所示。在喷头的管壁上装有热元件，加在热元件上 5 江南人学硕十学位论文 的电脉冲信号由打印信号控制。当幅值足够高、脉宽足够小的脉冲电压作用于热元件时， 热元件急速升温，使靠近热元件的墨水汽化，形成微小气泡，微小气泡变大形成薄的蒸 汽膜。当窄脉冲电压消失后，热元件上的余热使气泡膨胀产生较大的压力，墨水被挤出 喷嘴，随着热元件温度的下降，气泡和墨水界面开始冷却，气泡丌始收缩，因喷嘴前端 的挤压，使墨水变成墨滴喷出。墨滴喷出后，因喷嘴内部产生负压，再把墨水从墨水盒 吸入喷嘴内，喷嘴内恢复到稳定状态。 热气泡式喷墨打印机的墨水盒和喷墨头为一体化结构，在更换墨水盒时，也更换了 喷墨头。所以耗材成本较高。h p 公司和c a n o n 公司的喷墨打印机都采用这种喷墨方式。 1 挹l 阳t 纛气纛气稳曩囊 豢毽出 图2 2 气泡式喷墨打印机原理 f i g 2 2as c h 锄a t i cd i a g r a mo f l e r m a li n k j e tt e c h n o l o g y 2 1 2 数码打样中的色彩管理 从扫描仪到显示器到打印机和最终到印刷机，管理和控制色彩一直是最重要的问 题，对于印刷和图像工业来说也是个很严峻的问题，实现了准确的色彩管理便可以很好 的预测最终成品的质量，不管图像是印刷在承印物上或者在显示器上显示，如何才能更 好满足消费者最终的期望，已成为印刷业关注已久的问题。 色彩管理软件在与印刷品色彩匹配的过程中起着重要的作用。色彩管理的主要目的 就是实现不同色空间的转换，以保证同一图像的色彩从输入到显示、输出中所表现的外观 尽可能匹配，最终达到原稿与复制品的色彩和谐一致。这个过程可以简单理解成：首先， 打样软件接收到数字图像数据，根据数据中的c m y k 信息在印刷机特性文件中查到相应的 颜色值( 如l a b 值) ，然后根据这个l a b 值在打印机的特性文件中得到打印机所对应的另外 一组c m l f k 数据，最后根据这一组c m l k 数据打印出与原稿色彩效果相同的样张( 因为二者 的l a b 值相同) 。数码打样( 这里主要介绍硬打样) 色彩管理的基本流程可用如图2 3 所示： 6 第一章数码打样系统与l 作流 ￥介 “ l 吗c ”掣霉l 鸯l 美鉴。h 圈一幽恒 l 亘卜一击 。：一。管。流程l ! ! 一 色彩管理可以为各种设备和平台提供一致的、高质量的色彩再生机制。基于i c c 标 准的色彩管理现在也已被众多印刷界及相关领域的人士所认知这里介绍的是基于i c c 的打印机的色彩管理系统。 2 2 色彩基础知识 色彩是一种色觉现象，是通过眼睛和大脑传导的种感受，色彩不足一种物理变量， 因而没有物理单位，物体本身从本质r 柬说也是没有色彩的，但由于光照，会产生色彩 的感世，日光呈白色，当同光照射到物体r 是，部分光线会反射出来，通常若一个物体 完全反射出所有可见光滑。则呈白色，吸收全部可见光辫，则呈黑色。 2 21 色光加色法 将红、绿、蓝三种色光，以不同比例混台，基本j ：可以产生自然界中全部的色彩， 如图所示，是将红、绿、蓝三种色光投射到白色屏幕上混合成色的情况，山于红、绿、 蓝三种色光是混合产生其它色光的基本成分，本身各自独立，即其巾任何一种色光部币 能由其余两种色光混合产生，所以将其称为色光三原色。在加色法混合中，视网膜的某 点同时接收几种色彩的光线，色彩效果相加。 m a n a e n t a r e d 、 y e o w b 1 u e w h i t e c y a n g r e e n w = r + 叶b ，白光= 红光+ 绿光+ 蓝光 色光混合的特点是：相混合的各色光的能量值相加，等于被混合色光能量的值，混 合后色光的能量增加，因而亮度也增加 2 2 2 色光战色法 t j 南人学埘1 i 一仃沧史 减也混合川以定义为光经过颜色滤色片或其它光啦收介质组台而产生小同十蠓米 颜色的方法，经减色法混合后得到的颜色亮度比原来的亮度是降低的，田为混合后颜也 的反射光是各小圳司色彩的颜料分别吸收自光中棚应色所删余的部分色光，但颜料混合 后的光谱反射比分别曲线是山各颜料的光浩反射率分布曲线相乘得虬不是简单相减， 刚此混合后颜料的反射率也是较低的，在减色混合叶1 ，并没有发生实际的色彩混合而 是单色墨层光效的不断叠加，如h 将叠加的光学玻璃滤色片与光 传递特性结合 g r e e n c y a n b l u e y e | | o w b i a c k r e d m a n a e n l a y + m 十c = b k = wrgb 黄+ 晶+ 青= 黑= 白光一红光绿光蓝光 2 3 色彩空间 2 3 1r g b 颜色模型 在我们考虑透射光时，会想到红、绿、蓝。山于这干兀人眼的颜色组台相同，因此红、 绿、监几乎可产生所有的可见颜色。电有可能在r g 1 。系统巾引进别的基础色，以产生 更多的颜色组合，但和所花赞的成木相比，收益是不明显的。 r g b 光用2 5 6 个层次值度量。给3 个通道都指定一个值描述其层次。o 仍对应于无 光，而2 5 5 对各通道来说，分别为纯红、纯绿、纯蓝。3 个通道均为2 5 5 时将产生白光。 红为2 5 5 ，绿和蓝为。时将模拟山纯红色的效果。因为在r g b 空叫中是对色光相加， 因此被称为加色模型。由黑到某一颜色，由产生该颜色的光量度量。扫描仪以r g b 度 b i 岫* q 1 c y 1 0 1 ” 量图像，屁示器以r g b 显示图像 在r g b 颜色模型中，红、绿、蓝光的不同亮度值混合起来形成屏幕上显示的不同 颜色，可以通过改变r 、g 和b 成分的强度柬控制和改变颜色。可见光谱范围内的颜色 在该颜色模型下通过控制r 、g 、b 三个颜色的强度( 亮度) 在屏幕上得到重现。r g b 颜色的重要性还在于图像被转换为c m y k 模式后，为了即时看到处理的效果，必须临 时把c m y k 数据转换为r g b 数据显示在屏幕上。 2 3 2c m y x 颜色模型 第二章数码打样系统与 ：作流程介绍 理论上，纯青、纯品红和纯黄色的组合应该吸收所有颜色，产生黑色。等量的青、 品红和黄色混合后得到不同程度的灰色。但是，由于油墨不纯，c m y 三种油墨混合只能 产生一种深棕色，印刷时需要加上黑墨才能产生纯黑色。由于这一原因，通常需要在c m y 模型基础上增加一种颜色，最理想的是黑色，这就是四色套印工艺采用c m y l o 0 0 8 8 5 6 ，z z i l 0 0 0 8 8 5 6 。但现 实中存在着在此限制范围以外的色，这时的、口木、6 奉可用下面的修正公式求出： 三宰= 1 1 6 厂( y 砌) 一1 6 口木= 5 0 0 厂( x 勋) 一( y 砌) ( 2 2 ) 扩= 2 0 0 厂( 】，砌) 一厂( z 历) j 厂( x ) = ( x 肠) “3 x 挪d 0 8 8 5 6 ( 2 3 ) i 厂( x m 1 ) = 7 7 8 7 ( x 肠) + 1 6 1 1 6 x x n o 0 0 8 8 5 6 邢砌) = ( y 砌) u 3 玳挑0 0 8 8 5 6 ( 2 4 ) 【( 】，l 锄) = 7 7 8 7 ( 】厂】锄) + l6 116 y y 。o 0 0 8 8 5 6 j 邝历) = ( z 勐) 3 剐舢8 8 5 6 ( 2 5 ) l ( z 历) = 7 7 8 7 ( z 历) + 1 6 1 1 6z z 。o 舢8 8 5 6 因为涉及到色彩，就有色域的问题。通常我们的印刷机和打印机均有其相对大小的 色域。由于成像原理，所用材料的不同等因素影响，不同设备色域存在较大差别，为了 在整个印刷复制工艺流程中实现多种设备间一致的色彩转换，1 9 9 3 年由8 个设备供应商 聚集一起设立的联合会规定的i c c ( i n t e r n a t i o n a lc 0 1 0 rc o n s o r t i u m ) 标准。所做的工 作是促进各种设备之间的色彩管理系统结构及其要素的编制。i c cp r o f i l e 是将记载了 l o 第二二章数码打样系统与一i ：作流程介绍 各种设备之间的色彩的输出输入信息的标准化文件，将“设备的色彩空间”转换为不依 赖设备的色彩空间p c s ，通过中间连接空间实现准确色彩转换。稳定性很高，不同的操作 人员在不同的时间段打印同一文件，只有i c cp r o f i l e 参数设置相同，在视觉范围内便 感觉不到样张的色差。其色彩可调性取决于所配置的色彩管理软件，输出品质则取决于 打印机的硬件参数，如分辨率、墨滴大小等，目自i 打样软件的自动化程度还不高，往往 需要很多次的色彩管理调节( i c c 等各种曲线的调整) ，软件的稳定性还有待加强，如 果软件能达到使用不同的设备、介质能够相对自动校准、生成各种曲线就更好了；除此 之外，硬件方面的也提出了相应的要求，能够保证墨水、纸张的质量，由此产生的变化 要小，如果能使用原装墨水和纸张则能够很好的解决这个问题，达到理想的效果。其次， 在打印保证的基础上能够进一步提升打印精度，使得速度、精度达到很好的统一。 江南人学硕十学位论文 第三章色彩校正 3 1 色彩分色 3 1 1 传统印刷中黑版分色原理 在色彩分色过程中，有很多的影响因素，其中最重要的是黑版墨量的确定，也是这 里要介绍的重点。四色色彩再现过程中，黑版起着灰元替代和骨架黑的作用。黑版的使 用可以减少三原色油墨量，实现较好的经济效益和获得较高的印刷质量 灰元计算，就是计算三彩色油墨中中性灰的成分，首先采用三原色油墨的叠印样本 根据回归分析法对三色纽介堡方程进行系统的修j 下。用回归法修j 下以后的三色纽介堡方 程形式为“1 ： x = u 。 f = i 8 y = v ( 3 1 ) f 暑l 8 z = w 其中，x 、y 、z 是三色叠印的总色值。f 是三色叠印后各色元网点面积率，如表( 3 一1 ) 所示。u ，、v 。、w 。为回归分析系数。借助方程式( 3 1 ) ，可以求得颜色的灰色成分( 灰元) ， 具体过程描述如下： 表3 1 三色纽介堡方程各色元网点面积 f l l 1 c ( 卜m ) ( 卜y ) 2 c m ( 卜y ) 3 c m y 4 m ( 卜c ) ( 卜y ) 5 6 m y ( 1 一c ) 7 y ( 卜c ) ( 卜m ) 8 c y ( 1 一m ) ( 1 一c ) ( 1 一y ) ( 1 一m ) 备注 c 、m 、y 分别是三色版网点面积率 把复制系统目标色( x a 、y a 、z a ) 代入方程式( 3 1 ) ，采用数值迭代法可求得三色复 制系统的分色参数c ，m ，y 。其中，c 、m 、y 分别为在纸张上匹配目标色所需要的青、 品和黄三原色墨的网点面积率。 舻志 ，： 。 x 。+ y 口+ z 。 1 2 第三章色彩校正 血= 工一而 姆= y y o 其中，x 。、y 。为d 。；光源在1 0 0 视场下的色度坐标。 如果| xi o 0 0 0 l 且yi 0 、y o 条件下，用y o 0 2 5 、c + x 分别取代y 、m ，继续到 d ) 在x 0 条件下，用y o 0 2 5 、c + x 分别取代y 、c ，继续到 把新得到的c 、m 和y 代入方程式( 1 ) ，得到新的x a 、y a 、z a 。 返回到 最终可求得目标色的灰元成分及其亮度值，分别记为c g r a y 、m g r a y 、y g r a y 和y g r a y 。 这一过程牵扯到繁杂的数值计算，因此，整个过程是借助计算机来完成的。根据印版上 黑版梯尺数据，即各梯级色值与网点面积率之间的数值关系，采用插值方法，可求得灰 元完全取代时的黑版量缈p b g 。 骨架黑版计算 如果彩色印刷复制系统目标色的亮度值y a 低于三原色油墨叠印所得黑色的亮度值 y b k ，那么就需要加骨架黑版以扩展三原色油墨的密度范围。骨架黑版亮度值y b s 可按线 性特性近似计算，其中，y p a p e r 是纸张的亮度值。 k = y 胛，一( 1 一y ：) ( 3 2 ) 据此，可求得印张上骨架黑版量伊p b s 。 黑版取代 设四色印刷系统中总黑版量为缈p b ， 系数k 为黑版取代率，即 k = 丝 9 p b 叠+ 9 p h 定义由方程式伊p b = k ( 缈p b g + 缈p b s ) 所确定的 ( 3 3 ) 3 1 2 数码打样分色中黑版设置 r g b 及c m y 色彩空间至少从理论上讲是互补的。也即混合同等数量的青、品、黄 应该产生中性灰，而混合最大量的青、品、黄应该产生出黑色( 黑色在r g b 空间为白色 的补色) 。在显示器上可以通过混合红、绿、蓝三原色来实现这种效果；但在打印输出中， 现实达不到理想效果，混合最大量的c m y 油墨产生的不是黑色而是混浊的棕色。产生 这种现象的原因是：商用品质的颜料及油墨并不是很纯净，通常青色油墨有些偏蓝，而品 色和黄色油墨有些偏红，因此一幅彩色图像在从显示器到打印机输出中很难再现出生动 的蓝色和绿色。同时随着总墨量限制的降低( 即印在纸上的总的油墨百分比降低) ，在分 色时黑色相对于其它颜色所占比例则有所提高，使得图像相应地更难以获取明亮的颜色 1 3 江南人学硕+ 学位论文 “1 。所以在进行r g b 到c m y k 的转变时要精确地管理黑色，这样有助于在阴影及对比 度发生变化的区域描述细节。使细节较清晰、增大对比度都可以增强图像的色彩饱和度， 因此这样做能够迷惑眼睛，使看到的色彩好像比实际的色彩更明亮。只使用c m y 三色 油墨进行彩色图像分色会使图像输出缺乏对比度，并出现模糊不清的现象，特别是在色 调变化区域和阴暗区域更是如此。当分色使用第四种颜色即黑色时，相同的图像会显得 更清晰，并且颜色更生动，这是由于黑色产生了外观轮廓增强的效果。 为保证颜色传递、复制的一致性，必须在设备无关及相关色彩空间之间进行转换。 但是由于同色异谱现象的存在，对于c m y k 颜色空间，说它是四维的就不是那么准确的， 因为k 和c m l 之间并不是无关的，一定比例的c m y 可以混合出k 对于一组c i e l a b 值， 它可以对应无数组c 觚值。这就意味c m y k 和l a b 颜色空间之问的并不是一一对应的 关系。对于指定的设备，给定的c m 、k 颜色，我们可以用一个l a b 数值来表示；但反过 来，对于一个l a b 颜色用c m l k 数值来表示时，却可能可以找到很多个答案。在色彩管 理的转换中，我们如何来确定k 的数值? 也就是如何来确定黑版的生成呢? 所以只增加 黑色并不能保证产生完美的色彩效果，必须确定在何处加和加多少黑色，以及如何在黑 色和其它色油墨间建立最佳油墨分布平衡。图像内容及输出参数可以帮助决定需要多少 黑色量。 这是一个比较复杂的问题，往往和很多因素有关，如印刷方式、印刷品的内容等， 需要根据印刷工艺来确定。通常在一些比较专业的i c c 设备特征文件生成软件中，与黑 版生成有关的，有如下几个参数：u c r ( 底色去除) 和g c r ( 非彩色结构) 、油墨总量，黑 版的起点值。当我们根据印刷工艺确定这三个参数，也就确定了黑版的曲线。 随着人们对彩色的应用，特别是近年来计算机外设性能的不断提高，人们对彩色输 出的保真效果要求也在提高。在实际的摸索中，形成了以下三种彩色分色： 灰色分量替代法( g c r ) 缩略语g c r ( g 瑚嗲c o m p o n e n tr e p l a c 锄e 1 1 t ) 具有两个含义。一个是在c m y 颜色中 的两种颜色混合起主导作用，决定了颜色的色调，而第三种颜色称为灰色成分或多余色， 它起到填充为黑色的作用。如果第三种颜色添加过多，就会使图像变暗并破坏色调。例 如，红色主要包含品色和黄色，如果添加一定量的青色，红色就会变脏，在此红色是注 意色，青色是灰色成分颜色。“灰色成分也可以指在一个颜色中大致等量的青、品、 黄三色，这三种颜色组成中性灰，使用黑色成分可以很稳妥地替换掉某个颜色中的非彩 色或灰色成分。灰色分量替代法可用公式( 3 4 ) 来描述： k ：弧i i l ( c ，m ， c = c k ( 3 4 ) m = m k y - y k 其中m 缸) 表示求各分量最小值。 在进行g c r 分色时，用适当的黑色分量替换掉多余的颜色( 或称为中性灰成分) ，这 种方法可以降低油墨总覆盖量，从而相对地放松了输出时的总墨量限制。从公式( 3 4 ) 1 4 第三章色彩校正 可以看出，如果分色输出时，当总墨量限制一定，如果黑色墨量相当于青、品、黄三种 油墨的总量时，黑色将使整个颜色变暗三倍。单独使用g c r 分色对于减小偏色很有利， 特别是对于肽色、新鲜的农产品、金属或以天空为主的颜色，它能使原图保持较丰富， 生动的色彩。但是在暗调区域图像缺乏细节，黑色显得较为单调，不适合于暗颜色组成 的低调图像分色。 底色增益( u n d e fc o l o ra d d iti o n ) 通常g c r 是目前在彩色分色中常用的主要方法，但由于存在以上缺陷，为了保持 g c r 分色时暗调区域的彩色饱和度和深度，人们建立了底色增益技术：该技术是在较暗 的颜色区域中去除一些黑色成分，同时又在相应区域引入青、品、黄三原色。其具体实 现可用公式( 3 5 ) 描述如下： k = 入m i n ( c ，m ， c = c r k ( 3 5 ) m = m r k 1 仁i y r k 其中0 r l ，o 入1 。当r = o ，入= 1 时是1 0 0 的底色增益。 对于一般以低调为主的图像，它们的中间调接近于阴影区域，但是中间调色彩又十 分丰富生动，这类图像适合于使用u c a ，对于用涂布纸印刷的文件也适合于使用u c a ， 它使图像暗调区不会产生严重偏色。同时由于u c a