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顏色測量儀器的工作原理及應用介紹

點擊:   作者:天友利標準光源有限公司      發布日期:2014-07-08
色彩是印刷復制的最關鍵要素,在印刷生產流程中,如何保證色彩真實再現是一個世界性難題。目前采用數字化的色彩管理,對生產流程中各生產環節進行色彩特性的描述,是實現色彩準確再現的更好方法,而其前提與基礎是色彩測量數據的準確性。 現階段,密度測量在一部分印刷

     色彩是印刷復制的最關鍵要素,在印刷生產流程中,如何保證色彩真實再現是一個世界性難題。目前采用數字化的色彩管理,對生產流程中各生產環節進行色彩特性的描述,是實現色彩準確再現的更好方法,而其前提與基礎是色彩測量數據的準確性。

    現階段,密度測量在一部分印刷企業中已經顯示出優越性。密度測量值能夠反映墨層厚度的信息,并指導網點擴大的控制,通過密度測量的數據來控制印刷質量,方便可靠,已經深受人們信賴。但是密度值卻不能直接反映圖像顏色對于人眼的刺激,它用于監測印刷色差時基本上可以起到監控效果,但存在一定的誤差,表征顏色還不夠精確,也不利于同客戶進行數據交流,因此衍生出色度測量。色度測量能更好地反映色視覺心理和生理規律,提供更詳盡的色彩信息,對印刷色彩管理起到了很好的促進作用。

    一、光電色度計的原理和應用

    光電色度計可以看成是一個反射率計,它帶有一套專門的三濾色片,這不同于密度計的紅綠藍濾色片,這套濾色片根據CIE光譜三刺激值在色度計的每個通道中給光譜的各波長加權,它涉及的主要是反射率問題,而不是對數問題。光電色度計測量原理如圖二所示:

    相對于密度測量,光電色度計能通過三刺激值具體描述顏色信息,而不是僅僅局限于亮度信息,由于其采用的仍是三濾色片原理,采樣的光譜范圍有限,因此導致精度不高,不適合高精度的色彩管理中顏色的測量和控制。

    二、密度計的原理和應用

    密度計由光源、透鏡組、偏光鏡(可選)、濾色片、傳感器和電子系統、顯示器等部分組成,其中反射密度計(帶濾色片)的測量原理如圖一所示:

    密度計利用的是內置的紅、綠、藍光學濾色片測量黃、品紅和青顏色的光反射或透射率,計算得到密度值,這種基于三色濾色片的原理,使得其結構非常簡單和使用廣泛,但由于濾色片自身的缺陷,它也構成了密度計無法逾越的局限:只能夠測量印刷品的密度值,而不包括對色相的表達,因而無法真實地反映顏色實際的視覺效果,形象地說是一種“色盲”測量設備。

    此外,密度計測量還具有其他的一些局限性,如:應用的領域只局限于四色印刷工藝,雖然常用于輔助監控墨層厚度,但是密度和墨層厚度之間沒有直接的聯系。所以,密度計的用途在于用戶可以根據其提供的最大/小密度、網點擴大和印刷反差等對軟片或者是印版進行印前補償及校正,指導生產管理人員正確地加網,確定墨量、曝光量、水墨平衡等控制參數,而不擅長色彩管理中顏色復制準確性的測量和控制。

    三、分光光度計原理和應用

    分光光度測量是將整個可見光譜等間隔取點測量光譜反射量,跟光電色度計相比,分光光度測量法可以看成是連續地對光譜測量,它提供的顏色信息要多得多,豐富得多。

    分光光度計的分光原理基本有三種:旋轉濾色片分光法、散射棱鏡分光法、衍射光柵分光法,如圖三所示。第一種方法是在圓盤上安裝20~30個窄帶濾色片,通過旋轉圓盤來實現分光。后兩種方法是利用光的色散,把光源的復合輻射分解成不同波長的單色輻射,并按一定的順序排列,使用的色散元件是棱鏡或衍射光柵。例如海德堡CPC2上的掃描式分光光度計就是建立在衍射光柵原理基礎上的。

    常用分光光度計的波長間隔是10nm或20nm,被記錄的可見光譜被分成約30段。在一些高精度的系統中,測量間隔也可以更小(至1nm)。然后在規定照明體和觀察視場下,通過光電探測器逐個對每段波長的光量進行測量,再根據反射光譜或透射光譜計算出待測品的色度值。

    不同照明體和觀察視場的CIE坐標也能通過分光光度計光譜測量的數據來計算。具體地講,從光譜數值轉換到CIE顏色三刺激值時,照明體直接作為一個參數,所以如果從一種照明條件再向其它照明體條件轉換時,就要采用數學逼近計算法。

    分光光度計比密度計和色度計都更貼近人眼的視覺反應,因為它測量的是整個可見光譜的反射光量,但又和人眼不同。眼睛是在同時感受全部波長的基礎上評價光,而印刷品的反射光譜的測量必須逐個波長地進行,這就必須在光譜進入到光電接受器前,把光譜在各個波長進行分解,目前大多數分光光度計都采用在反射光路上進行分光,而且并不是真正的分光,只是對預定的波長進行測量進行一個累加而非積分的求和運算,如以下公式所示:

    分光光譜數據定義的顏色更完整,測量精度很高,并可測量專色,光譜數據經計算還可得到密度值和色度值。適用于色彩管理過程中對專色的評價、光譜分析與顏色評價,以及設備色彩特性文件的制作。

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