颜色的密度学体系

1、第七章第七章 颜色的密度学体系颜色的密度学体系林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院在包装印刷和摄影等现场测试中，对产品质量进行检测在包装印刷和摄影等现场测试中，对产品质量进行检测和控制和控制最迅速最迅速、简便而又有效简便而又有效的仪器测量法，就是密度的仪器测量法，就是密度测量法。测量法。密度最初是用来测量胶片感光后银沉积黑化的程度。密度最初是用来测量胶片感光后银沉积黑化的程度。胶片在曝光时的光量大小不同胶片在曝光时的光量大小不同银沉积变黑的程度不同银沉积变黑的程度不同光透过率不同光透过率不同人的视觉感受上就产生明暗、深浅和黑白的感觉人的视觉感受上就产生明暗、深

2、浅和黑白的感觉林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院v现在，密度测量和密度计已经成为印刷生产流程中最重要的专用仪器最重要的专用仪器，应用在:1. 对工艺技术和印刷原材料的评价;2. 在制版过程中用做检查、控制的手段；3. 在印刷过程中对彩色油墨与彩色图象质量的鉴定和评价。林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院7.1.1 透射、反射和吸收透射、反射和吸收(1)透射透射)()()(i光谱透射率（比）i光透射率（比）i 7.1 光学密度光学密度林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院(2)反射反射)()()

3、(i光谱反射率（比）i光反射率（比）i 林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院(3) 吸收吸收如果物体对入射白光中所有波长的光都等量吸收，称为非选择性吸收非选择性吸收。例如白光通过灰色滤色片时，一部分白光被等量吸收，使白光能量减弱而变暗。如果物体对入射光中某些色光比其它波长的色光吸收程度大，或者对某些色光根本不吸收，这种不等量地吸收入射光称为选择性吸收选择性吸收。例如白光通过黄色滤色片时，蓝光被吸收，其余色光均可透过。物体对光的吸收有两种形式：物体对光的吸收有两种形式：林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院claDilg1lgD

4、或入射光通量透射光通量吸收物体的分子消光指数介质厚度介质浓度透射密度透射密度7.1.2 光学密度光学密度(1) 密度公式密度公式林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院(2)朗伯朗伯-比尔定律比尔定律v 光的吸收作用是受两个物理定律支配的。v 朗伯（Lamber）定律：v 比尔（Beer）定律：v 朗伯-比尔定律可以写成下面的数学形式： 在一定的波长下，光的吸收量与吸光材料的厚度成正比在一定的波长下，光的吸收量与吸光材料的厚度成正比。在一定的波长下，光的吸收量与吸光材料的浓度成正比。在一定的波长下，光的吸收量与吸光材料的浓度成正比。claDilg林茂海山东轻工业学

5、院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院v l为介质（如透明胶片、印刷油墨膜层等）的厚度；v C 为介质的浓度（单位体积内含色料的数量）；v 吸收物体的分子消光指数或吸光指数，它与吸收物体的分子结构有关，与照射光的波长有关。v 对于一般的吸收（如中性灰色），吸光指数近似于常数；而在部分吸收的情况下（如彩色物质）, 随波长不同而有显著变化，对于不同波长的色光,值差异很大。v 朗伯-比尔定律在印刷科学中有着广泛的应用，但只限于吸收物质是均匀的且在一定的浓度范围内。对朗伯对朗伯-比尔定律的说明比尔定律的说明林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院dVSdVS

6、)()()()()(dVSdVSD)()()()()(lg因为：因为： 光透射率光透射率 光密度光密度 式中：式中：()光谱透射光谱透射率率S()光源的光光源的光谱能量分布谱能量分布V()光谱光视光谱光视效率效率可见光光谱可见光光谱波长，一般取波长，一般取400nm700nm反射亦然！反射亦然！(3)密度的计算密度的计算林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院90%=0.9D=0.0550%=0.5D=0.3010%=0.1D=0.101%=0.01D=2.000.1%=0.001D=3.000.01%=0.0001D=4.00林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学

7、院山东轻工业学院轻化与环境工程学院(4)多层叠合呈色及密度计算多层叠合呈色及密度计算v 第一层的透射率与密度为： 1= 1/ i D1=lg(1/ 1)v 第二层的透射率与密度为： 2= 2/ 1 D2=lg(1/ 2)v 合成透射率和合成密度值为： = 2/ i= 1* 2 D2=lg(1/ )= lg(1/ 1* 2)=D1+D2林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院7.1.3 三彩色密度的测量原理及其测量条件三彩色密度的测量原理及其测量条件 密度测量是印刷出版行业密度测量是印刷出版行业中应用最多的一种测量方中应用最多的一种测量方法，无论是在印前设计表法，无

8、论是在印前设计表面，还是在印刷车间，已面，还是在印刷车间，已经在样品质量的分析过程经在样品质量的分析过程中，都离不开密度测量。中，都离不开密度测量。 林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院密度计是分色、制版和印刷中的主要仪器，密度计是分色、制版和印刷中的主要仪器，这种测量方式一直是印刷工业最常用的客观这种测量方式一直是印刷工业最常用的客观评价质量的形式，密度计评价质量的形式，密度计价格便宜，应用广价格便宜，应用广泛泛。密度计测量颜色表面时，密度计测量颜色表面时，只能获得印刷中某只能获得印刷中某一原色油墨的相对量，它不能指示被测颜色一原色油墨的相对量，它不能指示被

9、测颜色的色相的色相。密度计测量值。密度计测量值不与各种表色系统相不与各种表色系统相联系联系，因而不能用色彩语言描述被测颜色。，因而不能用色彩语言描述被测颜色。林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院(1) 测量原理测量原理45 1.23滤色片() 红、绿、蓝光电管 s()密度显示透镜光源S()纸张油墨() 0.50 0.14v 用红、绿、蓝三种滤色片测量的密度，称为彩色密度或三滤色片密度，分别用红、绿、蓝三种滤色片测量的密度，称为彩色密度或三滤色片密度，分别用用DR、DG、DB表示。表示。v DR反映了色料对入射光光谱中红光的吸收程度，同样反映了色料对入射光光谱中

10、红光的吸收程度，同样DG、DB分别表示色分别表示色料对入射光光谱中绿光、蓝光的吸收程度。料对入射光光谱中绿光、蓝光的吸收程度。林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院45 1.23滤色片() 红、绿、蓝光电管 s()密度显示透镜光源S()纸张油墨() 0.50 0.14(1) 测量原理测量原理林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院可以得出三色油墨的各种密度：可以得出三色油墨的各种密度：色别色别R滤色片密度滤色片密度G滤色片密度滤色片密度B滤色片密度滤色片密度CDCR=DCG=DCB=MDMR=DMG=DMB=YDYR=DYG=DYB

11、=林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院(2) 测量条件测量条件反射样品反射样品照明观测条件照明观测条件45垂直垂直 垂直垂直45 漫射垂直漫射垂直 垂直漫射垂直漫射 林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院(2) 测量条件测量条件透射样品透射样品照明观测条件照明观测条件垂直垂直/垂直垂直(0/0) 照明光束及观测光束与样品表面的法线夹角小于照明光束及观测光束与样品表面的法线夹角小于5度度垂直垂直/漫射漫射(0/ d) 照明光束垂直入射照明光束垂直入射,观测用积分球观测用积分球.漫射漫射/垂直垂直(d/0) 积分球漫射照明积分球漫射

12、照明, 透射光束与样品法线夹角小于透射光束与样品法线夹角小于5度度漫射漫射/漫射漫射(d/d) 积分球漫射照明积分球漫射照明, 另一积分球收集透射光通量另一积分球收集透射光通量林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院积分球基本原理积分球基本原理v 积分球又称为光通球，是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层，且球内壁各点漫射均匀。 如果在光源如果在光源S和和B点间放一挡屏，挡去直接射向点间放一挡屏，挡去直接射向B点的光，在点的光，在B点的光照度为：点的光照度为：公式中，公式中，R为积分球半径、为积分球半径、为积分球内壁反射率。为积分球内壁反射率。R和和均均为常数，

13、因此在球壁上任意位置的为常数，因此在球壁上任意位置的光照度光照度E与灯的光通量与灯的光通量成正比。成正比。通过测量球壁窗口上的光照度通过测量球壁窗口上的光照度E，就可求出光源的光通量就可求出光源的光通量。林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院7.1.4 密度的比例性和相加性密度的比例性和相加性 所谓密度的所谓密度的比例性比例性，是指各单色油墨在印刷，是指各单色油墨在印刷网点面积率不同时，用红、绿、蓝滤色片测网点面积率不同时，用红、绿、蓝滤色片测得的密度值相互之间保持比例性（线性）关得的密度值相互之间保持比例性（线性）关系。或者说，各单色油墨副次密度和主密度系。或

14、者说，各单色油墨副次密度和主密度之比为常数。之比为常数。 林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院黄墨黄墨 DYR/DYB=tan1=C1 DYG/DYB=tan2=C2 品红墨品红墨 DMR/DMG=tan3=C3 DMB/DMG=tan4=C4 青墨青墨 DCB/DCR=tan5=C5 DCG/DCR=tan6=C6 林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院7.1.4 密度的比例性和相加性密度的比例性和相加性 所谓油墨的所谓油墨的相加性相加性，是指几种油墨叠印成色，是指几种油墨叠印成色的密度，等于各单色油墨同一滤色片密度之的密度，

15、等于各单色油墨同一滤色片密度之和。和。 但是在实际的印刷中，几种油墨叠印时，但是在实际的印刷中，几种油墨叠印时，用同一滤色片测得的叠印色块的密度值往往用同一滤色片测得的叠印色块的密度值往往明显地比各单色油墨密度值之和要小。明显地比各单色油墨密度值之和要小。 林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院7.2.1 影响油墨颜色质量的最主要因素影响油墨颜色质量的最主要因素 7.2 印刷油墨颜色质量的评价方法 品品DGBR400 500 60070000.41.01.2黄黄DGBR400 500 60070000.41.01.2400 500 600700DGBR00.41

16、.01.2青青理想情况下：理想情况下：林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院色别色别红红(R)滤色片密滤色片密度度绿绿(G)滤色片密滤色片密度度蓝蓝(B)滤色片密滤色片密度度青青(C)DCR=2.0DCG=0DCB=0品红品红(M)DMR=0DMG=2.0DMB=0黄黄(Y)DYR=0DYG=0DYB=2.0主密度主密度值值副次密度副次密度值值色别红(R)滤色片密度绿(G)滤色片密度蓝(B)滤色片密度青(C)DCR=1.23DCG=0.50DCB=0.14品红(M)DMR=0.14DMG=1.20DMB=0.53黄(Y)DYR=0.03DYG=0.07DYB=1

17、.10理想油墨与实际油墨的彩色密度对比理想油墨与实际油墨的彩色密度对比林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院影响油墨颜色质量的最主要因素影响油墨颜色质量的最主要因素 不不应有吸收和应有吸收和吸收不足吸收不足DGBR400 500 600 70000.41.01.2吸收不足吸收不足不应有吸收不应有吸收DGBR400 500 600 70000.41.01.2吸收不足吸收不足不应有吸收不应有吸收DGBR400 500 600 70000.41.01.2吸收吸收不足不足不应有吸收不应有吸收青青品品黄黄林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学

18、院7.2.2 评价油墨颜色质量的参数评价油墨颜色质量的参数GATFGraphic Arts Technical Foundation 美国印刷技术基金会美国印刷技术基金会http:/林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院色强度色强度色相误差色相误差(色偏色偏)灰度灰度色效率色效率林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院油墨色强度油墨色强度：三个滤色片中密度数值最高的一个三个滤色片中密度数值最高的一个它决定了油墨颜色的饱和度，也影响着套色的间色它决定了油墨颜色的饱和度，也影响着套色的间色和复色色相的准确性和中性灰是否能够达到平衡。和复

19、色色相的准确性和中性灰是否能够达到平衡。一般工艺条件下要求：一般工艺条件下要求：黄墨黄墨DYB ：1.001.001.10 1.10 品红墨品红墨DMG：1.301.301.401.40青墨青墨DCR：0 1.50 黑墨黑墨DBK ：01.60林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院色相误差色相误差(色偏色偏) 由于油墨的颜色不纯，使得对光谱的选择吸由于油墨的颜色不纯，使得对光谱的选择吸收不良，产生不应有密度，从而造成色相误差。收不良，产生不应有密度，从而造成色相误差。色相误差（色相误差（D中中 D低低）/（ D高高 D低低）*

20、100%以以青墨为例，其色相误差为：青墨为例，其色相误差为： 色相误差（色相误差（0.50-0.14）/（1.23-0.14）*10033林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院油墨的灰度：油墨的灰度：油墨中含有非彩色的成分油墨中含有非彩色的成分灰度灰度 D低低/ D高高*100%灰度对油墨的饱和度影响很大，灰度越小，油灰度对油墨的饱和度影响很大，灰度越小，油墨的饱和度越高。墨的饱和度越高。林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院 油墨的色效率油墨的色效率是指一种是指一种原色油墨原色油墨 应当吸收应当吸收1/3的色光，完全反射的色光，

21、完全反射2/3的色光。的色光。因为油墨存在因为油墨存在不应有吸收和吸收不足，使得色效率下降。不应有吸收和吸收不足，使得色效率下降。色效率色效率=1(D低低+ D中中)/(2 D高高)100%林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院7.2.3 GATF色轮图色轮图 1. GATF色轮图是以油墨的色轮图是以油墨的色相误差和灰度两个参量作色相误差和灰度两个参量作为坐标为坐标.2. 圆周分为六个等分：三原圆周分为六个等分：三原色色Y，M，C和三间色和三间色G、R、B.3. 圆周上的数字表示色相误圆周上的数字表示色相误差差.4. 从圆心向圆周半径方向分从圆心向圆周半径方向分

22、为为10 格，每格代表格，每格代表10%，最外层圆周上灰度为最外层圆周上灰度为0（饱（饱和度最高为和度最高为100%），圆心），圆心上灰度为上灰度为100%.林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院色轮图上描点色轮图上描点1.对于Y、M、C三原色的色相误差以零为标准，在确定这一色相误差偏离原色坐标的方向时，以哪个滤色片测得的密度值最小为依据，即表示某颜色较多的反射了该滤色片的色光，故偏靠该滤色片的方向，即色相误差就偏向该滤色片的颜色。 色别 DR DG DB M 0.15 1.2 0.53 例如M，色相误差为46%，最小密度值是由红滤色片测得的，故确定坐标时应往红

23、方向偏46%。灰度坐标由外往里计算为12%，这样就可确定M点。林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院色轮图上描点色轮图上描点2.对于R、G、B的色相误差以100为标准，因为理想的绿色在绿滤色片的密度值应为0，而在红和蓝滤色片下的密度应呈现最高值，理想绿色的色相误差可以计算得出为： 所以实际叠印绿色的色相误差为32.9%，其最小密度值是由蓝滤色片测得（本色滤色片的密度值除外），故该绿色应偏向蓝色方向，在32.9%的位置上。灰度坐标仍然由外往里计算为36.5%这样就确定了G点。 林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院7.3 物体色的测

24、量方法 林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院色度测量色度测量密度测量密度测量物体色的测量方法物体色的测量方法林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院7.3.1印刷复制中颜色（色度）测量的应用：印刷复制中颜色（色度）测量的应用：1. 原材料的质量控制（纸张、油墨）2. 灰平衡的分析测量3. 分析一套油墨的色域4. 印刷色彩的质量控制5. 匹配专色的颜料组成6. 分色设备准确校色林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院1 1、目视法：、目视法： 目视测色一般使用黑色内壁的比色箱； 在标准照明光源下 样品安

25、放的背景应是中性背景、无光泽、中等明度 样品大小适合，一般大于13cm2要求，即便如此，其测量结果仍然包含了一些人为的，而且。7.3.2 测测色方法色方法：林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院 利用人眼判定颜色匹配的仪器 左半视场是混合光刺激，右半视场是待测颜色 当颜色匹配时，读出色刺激的相对量数据，就是待测验色的三刺激值； 根据三刺激值计算色度坐标。目视色度计目视色度计林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院 尽管光密度计测得的值不是CIE标准观察者观察到的颜色，但它仍在产品生产过程及材料质量控制中非常合适和有用。（1）光密度计

26、标准：）光密度计标准： D（s；g：g；s） 例如：DR（3000 K；0o5o：45o5o , V） 表示用一色温为3000 K的光源正入射样品，以45o眼睛观察反射光密度，下标R指测量反射光密度。 （2) 光密度计分类：反射、透射光密度计分类：反射、透射2. 2. 光密度法光密度法林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院v反射测量： 彩色密度主要应用于照相业和图片艺术品印刷业产品的加工及生产质量控制。v透射测量： 在平面印刷中，光密度计用于印刷机的质量控制，用它可评价最后的印刷图象，确定在制版时蒙片修正的要求等。随着现代固体接收系统的灵敏度和稳定度的提高，光密度计已能进行在线测量。林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院测定物体反射的光谱功率分布或物体本身的反射光度特性，然后根据光谱测量数据可计算出物体在各种标准光源和标准照明体下的三刺激值。3 3、分光光度法：、分光光度法：项目项目种类种类符号符号测量测量方法方法光谱光光谱光度测色度测色法法反射色反射色单光路法单光路法I I双光路法双光路法IIII透射色透射色S S色度计法色度计法P P林茂海山东轻工业学院轻化与环境工程学院山东轻工业学院轻化与环境工程学院柯尼卡美能達分光光度计照明 / 受光光学系统反射率：反射率：d/8 (漫射照明漫射照明 / 8视角视角