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颜色测量仪器的工作原理及应用介绍

发布日期:2014-07-08 点击:3984

     色彩是印刷复制的最关键要素,在印刷生产流程中,如何保证色彩真实再现是一个世界性难题。目前采用数字化的色彩管理,对生产流程中各生产环节进行色彩特性的描述,是实现色彩准确再现的更好方法,而其前提与基础是色彩测量数据的准确性。

    现阶段,密度测量在一部分印刷企业中已经显示出优越性。密度测量值能够反映墨层厚度的信息,并指导网点扩大的控制,通过密度测量的数据来控制印刷质量,方便可靠,已经深受人们信赖。但是密度值却不能直接反映图像颜色对于人眼的刺激,它用于监测印刷色差时基本上可以起到监控效果,但存在一定的误差,表征颜色还不够精确,也不利于同客户进行数据交流,因此衍生出色度测量。色度测量能更好地反映色视觉心理和生理规律,提供更详尽的色彩信息,对印刷色彩管理起到了很好的促进作用。

    一、光电色度计的原理和应用

    光电色度计可以看成是一个反射率计,它带有一套专门的三滤色片,这不同于密度计的红绿蓝滤色片,这套滤色片根据CIE光谱三刺激值在色度计的每个通道中给光谱的各波长加权,它涉及的主要是反射率问题,而不是对数问题。光电色度计测量原理如图二所示:

    相对于密度测量,光电色度计能通过三刺激值具体描述颜色信息,而不是仅仅局限于亮度信息,由于其采用的仍是三滤色片原理,采样的光谱范围有限,因此导致精度不高,不适合高精度的色彩管理中颜色的测量和控制。

    二、密度计的原理和应用

    密度计由光源、透镜组、偏光镜(可选)、滤色片、传感器和电子系统、显示器等部分组成,其中反射密度计(带滤色片)的测量原理如图一所示:

    密度计利用的是内置的红、绿、蓝光学滤色片测量黄、品红和青颜色的光反射或透射率,计算得到密度值,这种基于三色滤色片的原理,使得其结构非常简单和使用广泛,但由于滤色片自身的缺陷,它也构成了密度计无法逾越的局限:只能够测量印刷品的密度值,而不包括对色相的表达,因而无法真实地反映颜色实际的视觉效果,形象地说是一种“色盲”测量设备。

    此外,密度计测量还具有其他的一些局限性,如:应用的领域只局限于四色印刷工艺,虽然常用于辅助监控墨层厚度,但是密度和墨层厚度之间没有直接的联系。所以,密度计的用途在于用户可以根据其提供的最大/小密度、网点扩大和印刷反差等对软片或者是印版进行印前补偿及校正,指导生产管理人员正确地加网,确定墨量、曝光量、水墨平衡等控制参数,而不擅长色彩管理中颜色复制准确性的测量和控制。

    三、分光光度计原理和应用

    分光光度测量是将整个可见光谱等间隔取点测量光谱反射量,跟光电色度计相比,分光光度测量法可以看成是连续地对光谱测量,它提供的颜色信息要多得多,丰富得多。

    分光光度计的分光原理基本有三种:旋转滤色片分光法、散射棱镜分光法、衍射光栅分光法,如图三所示。第一种方法是在圆盘上安装20~30个窄带滤色片,通过旋转圆盘来实现分光。后两种方法是利用光的色散,把光源的复合辐射分解成不同波长的单色辐射,并按一定的顺序排列,使用的色散元件是棱镜或衍射光栅。例如海德堡CPC2上的扫描式分光光度计就是建立在衍射光栅原理基础上的。

    常用分光光度计的波长间隔是10nm或20nm,被记录的可见光谱被分成约30段。在一些高精度的系统中,测量间隔也可以更小(至1nm)。然后在规定照明体和观察视场下,通过光电探测器逐个对每段波长的光量进行测量,再根据反射光谱或透射光谱计算出待测品的色度值。

    不同照明体和观察视场的CIE坐标也能通过分光光度计光谱测量的数据来计算。具体地讲,从光谱数值转换到CIE颜色三刺激值时,照明体直接作为一个参数,所以如果从一种照明条件再向其它照明体条件转换时,就要采用数学逼近计算法。

    分光光度计比密度计和色度计都更贴近人眼的视觉反应,因为它测量的是整个可见光谱的反射光量,但又和人眼不同。眼睛是在同时感受全部波长的基础上评价光,而印刷品的反射光谱的测量必须逐个波长地进行,这就必须在光谱进入到光电接受器前,把光谱在各个波长进行分解,目前大多数分光光度计都采用在反射光路上进行分光,而且并不是真正的分光,只是对预定的波长进行测量进行一个累加而非积分的求和运算,如以下公式所示:

    分光光谱数据定义的颜色更完整,测量精度很高,并可测量专色,光谱数据经计算还可得到密度值和色度值。适用于色彩管理过程中对专色的评价、光谱分析与颜色评价,以及设备色彩特性文件的制作。

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