多光譜顏色測量技術在印刷生產中的應用與發展

顏色測量的三要素

顏色是光經過物體反射或透射后刺激人眼視覺系統并經大腦中樞處理而形成的大腦感知，是光源、物體、觀察者共同作用的結果。顏色測量中有三個要素不可或缺。

1.光源

能夠發光的物理輻射體稱為光源。隨照明光源不同，物體的顏色也會不同。CIE推薦的常用標準照明體有A、B、C、D65、D50、D55、D75等。為了實現印刷品的顏色測量，必須采用D50或D65作為標準光源，即色溫為5000K或6500K，且光譜接近太陽光光譜。

2.觀察者

顏色感覺事實上是光輻射進入人眼視覺系統后引起的主觀感受。國際照明委員會在顏色匹配實驗的基礎上，分別于1931年和1964年規定了“CIE1931標準色度觀察者”和“CIE1964標準色度觀察者”，用于表示具有正常視覺的觀察者在2°～4°和4°～10°這兩種視場觀察角度下的視覺響應特性。

3.物體光譜特性

在光源照射下，不同的非發光物體會呈現不同的顏色。原因在于物體對光譜成分有反射、吸收或透射的性質。物體的顏色取決于其對不同波長光的吸收反射特性，而其表現的顏色則是被吸收光的補色。

顏色測量的基本方法

1.目視測色法

目視測色法是指通過人眼，對顏色樣品與標準顏色的差別進行直接的視覺比較。該方法要求操作人員具有豐富的顏色觀察經驗和敏銳的判斷力。實際操作時，應該在規定的CIE標準照明體下進行，一般可采用標準A光源或模擬D65光源。進行顏色測量時應保證一定亮度，使人眼的錐體細胞處于工作狀態，同時也應按照CIE規定來選擇合適的視場觀察角度。但是，由于受到人為主觀因素的影響，測量結果往往會因人而異，且該方法的效率很低。

2.密度檢測法

密度檢測法能夠測量反射光量和入射光量的大小，其中假設了反射光和密度計提供的光之間的差別是光的吸收量，也就是印刷品表面墨層吸收光量的大小。密度檢測法考慮的是整個反射光譜的總體光量特性，實質上是評價印刷品表面各色的亮度因數，而與色調無關。

由于印刷品表面的墨層由濕到干過程中對光的反射強弱不一樣，故測定結果有一定誤差，而加有偏振濾光鏡的彩色反射密度計則可解決該問題。彩色反射密度計已成為印刷車間不可或缺的工具，它直觀地反映了CMYK四色印刷的密度、網點百分比、油墨疊印率等，因此被廣泛應用于顏色和墨層厚度的控制。

3.光電積分法

光電積分法是在整個測量波長區間內，通過積分測量樣品的三刺激值XYZ，再由此計算出樣品的色品坐標等參數。光電積分式儀器不能精確測量出色源的三刺激值和色品坐標，但能準確測出兩個色源的色差，因而又被稱為色差計。

4.分光光度法

分光光度法是測量物體反射的光譜功率分布或物體本身的光譜光度特性，再通過計算求得物體在各種標準光源下的三刺激值。采用分光光度法的測量準確度較高，但系統復雜、操作麻煩、成本高，該方法適用于要求較高的測色與配色場合。

顏色測量方法的局限性

使用目前的顏色測量方法，仍存在以下幾點局限性。

1.需考慮背景色

在對印刷品進行質量管理的過程中，有時不得不考慮背景色對顏色測量結果的影響。然而，目前的顏色測量儀器還無法對背景色所產生的影響進行定量估計，因此妨礙了其應用范圍。

2.無法準確測量特殊印刷品

（1）UV油墨印刷品。由于UV油墨紫外部分豐富，用不同的光源測出的結果差異很大。因沒有理想的光源，目前國際上還沒有好的辦法對UV油墨印刷品進行規范化測量。

（2）微粒油墨印刷品。采用微粒油墨印刷的產品最大的特點是：從不同的角度觀看，會得到不同的顏色。而使用目前的顏色測量儀器，只能從一個角度進行測量，因此測量結果缺乏客觀性。

（3）透明介質印刷品。當光源照射在透明介質印刷品表面時，因光的透射和反射作用會產生邊緣損耗，因此對該類印刷品進行測量時，需要特殊照明體和接收系統，即照明面積需遠大于接收面積，但現有的顏色測量儀器尚未配備該類光學系統。

多光譜顏色測量技術

針對目前顏色測量方法的局限性，多光譜顏色測量技術應運而生。

多光譜顏色測量技術采用多光譜CCD相機，能形成12～36個光譜通道，相當于將傳統的RGB3通道相機擴大為36通道相機，大大提高了顏色測量精度。采用多光譜CCD相機形成的多光譜通道圖像如圖1。

為實現顏色測量的準確性，多光譜顏色測量技術采用了多組LED擬合而成的D50/D65 LED光源，并實現了精確的溫控。

采用多光譜CCD相機和XRite分光光度計對同樣的色卡進行測量，測量出來的光譜曲線基本相同。再利用1300塊Pantone色卡進行對比測量，結果表明，采用多光譜顏色測量技術的平均精度為1△E，重復性為0.04△E。

在印刷生產中的應用及優勢

多光譜顏色測量技術可以應用在凹印機和膠印機上，以實現印刷過程中的顏色測量，并實時報警。特別是膠印機容易產生色差，采用多光譜顏色測量技術，可很好地對色差變化進行監控。

對同一種顏色在不同的幅面位置，可分別設定檢測閾值，重復性為0.04△E；針對白卡紙印刷品，多光譜顏色測量技術成熟，測量準確，可實現全幅面顏色測量，全局測量精度為1△E；針對素面鐳射紙和光柱鐳射紙印刷品，也可進行測試。該技術最大的價值在于：

（1）可實現全幅面顏色實時測量功能。而傳統分光光度計均為手持式，只能實現局部顏色測量；傳統顏色控制條，只能監控印刷品頂部的顏色變化。

（2）可實現自動色次提取、自動檢測區提取、自動定位點提取等易用性功能。

（3）可以實現凹印機或膠印機產品切換時及時報警，節約浪費。

（4）可獨立使用，也可與其他缺陷檢測技術配套使用，靈活性較高。

目前，多光譜顏色測量技術正在不同印刷工藝中得到廣泛的應用，相信該技術將得到更多用戶的認可和青睞，并逐漸替代傳統分光光度計，成為顏色測量的新標準。