背景技术
当前在涉及到光色的领域,无论是计算机显示、照明等色光技术,还是印刷、摄影、涂料等色料技术,其理论依据均为CIE色度理论。CIE理论是基于“标准色度观察者XYZ三刺激值”,并不能反映“色光”在整个可见光谱带上的频谱特性,存在颜色平衡、色差计算等问题。因此,在各个领域的应用中均有不足。为克服CIE色度理论的缺陷,本申请的发明人庞多益、庞也驰提出了一种全新的复频谱色度理论,并在申请号为20071013.676.2,名称为“复频谱色度图及颜色特征数值的计算方法”的中国发明专利中公开了基于复频谱色度理论的颜色表征方法,该发明专利公开的全部内容将作为参考引用于此。
图1是一种红色的复频谱色度图。为了视觉上的直观和计算上的方便,复频谱色度图采用极坐标与直角坐标合二为一绘制而成。其中,直角坐标系的X轴和Y轴,既表示光源光谱功率相对分布,也表示光谱反射率因数和光谱透射率百分数;在极坐标上,长度r表示色光复振幅(即色彩强度)的矢径的长度,角度θ为0-360度,是颜色的色相,表示色彩在极坐标上的位置,其关键之一是将可见光波长范围390nm-780nm对应到360度的圆周之上。
根据复频谱色度理论反映颜色特征的参数,主要有以下几种:
C-----色彩强度,在复频谱图上是一个与光动量几率复振幅相关的矢量。表示该色彩显色能力的强弱。
H-----色相,在复频谱图上是色彩强度所在相位(0°-360°)。色相是区别颜色色貌的重要量化指标之一。
L-----亮度,在复频谱图上,用矢端曲线包围面积的大小表示颜色的亮暗程度。相对于等能光源,亮度变化是0——100。这里的亮度与明视觉函数V(λ)无关,仅仅与辐亮度e L有关。
W-----白度,在复频谱图上,当色矢量处于平衡状态时,显示白色的程度。
S-----色彩饱和度,以色彩强度光量为分子,以色彩平衡度光量与色彩强度光量之和为分母,所得之比值。其值为0%——100%。
ν-----主频率,表示色彩强度所对应的频率,单位是HZ。
λ-----主波长,表示色彩强度所对应的波长,单位是nm。
其中,各参数的计算方法以及关于以上复频谱色度理论更详细和深入的内容,请参见下列现有技术的公开文献:庞多益、庞也驰,光色变换复频谱物理色解析,印刷学院学报,2008年第四期
现有基于CIE色度理论的配色方法的缺点在于,依照CIE色度理论所建立的颜色空间为不均匀颜色空间,虽然经过公式转化后可以转换成均匀空间,但是计算过程极其复杂。尤其是在印刷配色中,首先是油墨配色系统的建立复杂,并且如果在某一配色方案建立后更换该方案使用的油墨,则先前的方案将几乎完全不可用,且重新建立配色方案的过程非常复杂和昂贵。由于不同厂商生产的油墨虽然颜色相近,但一般来说是互不相同的,而基于CIE色度理论的配色方法无法解决不同厂商油墨之间的通用性问题。这使印刷企业在油墨原料选择上深受局限,印刷成本提高。
发明内容
本发明的目的在于,创建一套以复频谱色度理论为基础的油墨配色方法,以开拓该理论在印刷领域的应用。同时,解决现有印刷配色系统和方法计算复杂度高,对于不同油墨无法通用的缺点。
为达此目的,本发明提出了一种复频谱油墨配色系统,其包括基本色油墨和油墨核心数据库,其中,
所述基本色油墨包括至少三种不同的油墨,且该三种油墨中任意两种的色相在复频谱空间的所成的角度小于180度;
所述油墨核心数据库包括间色数据库、亮度模板和白度模板;其中,所述间色数据库存储所述基本色油墨及所述基本色油墨中任意两种油墨以各种不同比例调配的各个间色的颜色参数,所述颜色参数包括色相、亮度和白度;所述亮度模板存储将油墨亮度调整ΔL所需的亮度调整墨,其中ΔL为亮度值变化量;所述白度模板存储所述各个间色与白度调整墨配比后的色相——白度变化关系。
此外,本发明还提供了上述复频谱油墨配色核心数据库的建立方法,其特征在于,包括以下步骤:
S201:建立间色数据库,选择基本色,并根据选定基本色中两两组合的混合调配不同间色油墨,并测量和计算所述间色油墨的颜色参数;
S202:建立亮度模板,所述亮度模板存储将油墨亮度调整ΔL所需的亮度调整墨,其中ΔL为亮度值变化量;
S203:建立模板白度,所述白度模板存储所述各个间色与白度调整墨配比后的色相——白度变化关系。
其中,所述步骤203中,所述白度调整墨包括白墨和黑墨。
同时,本发明还提供了一种应用所述的系统进行复频谱油墨配色的方法,用以求得由基本色油墨配出目标色X的配色方案,其包括以下步骤:
S1:获取目标色的各颜色参数,包括色相、亮度和白度;
S2:进入间色数据库,进行目标色的色相查找,根据与目标色X的色相C最近的间色,得出要配出目标色X,需使用a%的基本色M和使用b%的基本色N及其配比后的间色,并查找该配比下间色的白度值;
S3:计算S2中配比下的白度值与目标色白度值之差ΔW,并进入所述白度模板查找所需白度调整墨配比,以及该白度值差ΔW对应的色相偏移量ΔC;
S4:以目标色的色相以色相偏移量ΔC修正后作为新的目标色相C1;
S5:按照新的目标色相重复步骤S2,得到要配出目标色相C1,需使用a1%的基本色M和使用b1%的基本色N及其配比后的间色,并查找该配比下间色的白度值;
S6:计算S5中配比下的白度值与目标色白度值之差ΔW,并进入所述白度模板查找所需白度调整墨配比。
此外,本发明更提供了一种复频谱油墨转换配色方法,应用于权利要求1所述的系统,用于求得用与原有基本色油墨不同的转换基本色M、N油墨调配目标色X的配色方案,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S301:应用权利要求7所述的方法求得调配目标色X所需的基本色油墨P、Q及相应配比;
S302:应用权利要求7所述的方法求得以转换基本色M、N为目标色时所需的基本色油墨P、Q及相应配比;
S303:根据用基本色P、Q配目标色X、转换基本色M、N时P、Q的组分含量计算用转换基本色M、N配目标色X时的组分含量。
其中,所述步骤S303按照如下公式计算:
基本色M的组分含量=(XQ×NP-XP×NQ)/(NP×MQ-NQ×MP)
基本色N的组分含量=(XQ×MP-XP×MQ)/(NQ×MP-NP×MQ)
其中,XP及XQ分别为用基本色P、Q配目标色X的P-Q含量;MP及MQ分别为用基本色P、Q配基本色M的P-Q含量;NP及NQ分别为用基本色P、Q配基本色N的P-Q含量。
使用本发明的有益效果包括:由于与CIE理论不同,用矢量空间的叠加实现油墨配色方法和系统可以大大简化计算,使配色系统的建立更为方便容易,且配色更加精准;并且,在本发明的油墨配色方法和系统的基础上,进一步可以实现不同品牌油墨之间的转换,并且转换很容易实现,从而使不同品牌的油墨的通用成为可能,扩大了印刷过程的油墨选择范围,方便了企业更换油墨供应商,降低生产成本。
具体实施方式
首先,结合图1的复频谱色度图对本发明涉及的描述颜色的主要参数计算进行说明。本发明将用到与现有技术中名称相同的专业技术术语,但是,所述术语在复频谱色度理论中的含义与本领域的通用含义并不完全相同,因此,本发明中所涉及的术语的含义将以本文中的定义为准。亦即本发明说明书和权利要求书中涉及的概念,将优先适用于背景技术中所涉及的复频谱色度理论中的相关定义。对于复频谱色度理论中未涉及的,则适用本领域的通用含义。
对某一油墨色,其各个颜色参数的计算方法如下:
(1)使用分光光度计获得该油墨的光谱函数s(λ)·ρ(λ),并将之变换为复频谱矢端函数r(θ);
变换方法为:根据
其中,λ表示波长,s(λ)表示光源相对光谱功率分布,ρ(λ)表示物体反射率因数,ν为频率,c为光速,ν0表示可见光的红端频率;
(2)计算r(θ)在复频谱色度图四个方向上的投影分矢量;公式如下:
(3)基于所述投影分矢量计算颜色特征参数:
色彩强度
色相 或
颜色亮度
色彩平衡度
色彩饱和度
白度W=L(1-S)
其中,XBa为X+和X-中绝对值较小的那一个,Xc为X+和X-的矢量和;YBa为Y+和Y-中绝对值较小的那一个,Yc为Y+和Y-的矢量和。
为实现依据复频谱色度理论进行印刷油墨配色,根据本发明的复频谱油墨配色系统应至少包括基本色油墨和核心数据库。其中,基本色油墨包括至少三种不同的油墨,且该三种油墨中任意两种的色相在复频谱空间的所成的角度小于180度。当然,基本色油墨也可以选择三种以上,以使油墨核心数据库更加充实和精确。实际应用中,根据企业所用油墨,基本色可以有十几种,乃至几十种。优选为5-7种,并覆盖5个主要色域,更佳的是令基本色油墨的色相在360度的范围内均匀分布。所述核心数据库包括:间色数据库、亮度模板和白度模板,分别用于进行根据色相的油墨间色调配、亮度调整和白度调整。其中,所述间色数据库存储所述基本色油墨及所述基本色油墨中任意两种油墨以各种不同比例调配的各个间色的颜色参数,所述颜色参数至少包括色相、亮度和白度;亦可同时包括色彩饱和度、平衡度等参数。所述亮度模板存储将油墨亮度调整ΔL所需的亮度调整墨,其中ΔL为亮度值变化量;所述白度模板存储所述各个间色与白度调整墨配比后的色相——白度变化关系。其中,亮度调整墨包括:撒淡剂、白墨和黑墨。所述白度调整墨则包括白墨和黑墨即可。
下面将就核心数据库及其建立方法进行详细说明。
<油墨核心数据库>
复频谱油墨配色系统以企业自主选择的油墨的相应数据库为核心,油墨数据库主要包括间色数据库、亮度模板和白度模板。核心数据库的建立按照这三个部分来进行,其步骤如图2所示,包括以下内容:
步骤S201:建立间色数据库,根据选定基本色中任意两种的混合调配不同间色油墨,并测量和计算所述间色油墨的颜色参数。
间色数据库的建立是指在几种选定的基本色当中任意挑选两种颜色进行配比试验,改变两种颜色的比例,调配出不同色相的间色油墨。再根据这些间色色相变化的数据模拟出色相变化曲线,如图9。优选的是对基本色做两两组合。两种颜色的比例变化主要由所配出颜色的色相变化来确定,基本要求是,两种油墨的比例变化后所配出颜色的色相变化要达到人眼无法分辨的程度,一般以色相相差两度以内为标准。然后再在此基础上进行尽可能多的配比比例变化,增加数据库的数据量,以提高曲线的模拟精确度。建立间色数据库的目的是完成目标色的色相查找,也就是给出要配出目标色X,需使用a%的基本色M和使用b%的基本色N。
步骤S202:建立亮度模板,所述亮度模板存储将油墨亮度调整ΔL所需的亮度调整墨,其中ΔL为亮度值变化量。
这里亮度调整墨包括撒淡剂、黑墨和白墨,且可以用市售的原色或本发明的基本色油墨与亮度调整墨配比实验来建立亮度模板。
S203:建立模板白度,所述白度模板存储所述各个间色与白度调整墨配比后的色相——白度变化关系。
白度模板的建立是为了将不同初始亮白值的间色油墨再进行白度调整,将由两种基本色配制的间色油墨分别与白度调整墨——白墨或黑墨进行配比,以调整间色油墨的白度。间色油墨与白度调整墨的比例变化由所配出油墨的白度确定,要求与亮度数据库的建立相同。建立白度模板数据库的目的是找出调节间色白度的方法,最终将间色的亮度调整到与目标色相同。
油墨核心数据库建立完成之后,就可用于印刷油墨配色了。当给定目标色时,要进行以下步骤:
S1:获取目标色的各颜色参数,包括色相、亮度和白度;
S2:进入间色数据库,进行目标色的色相查找,根据与目标色X的色相C最近的间色,得出要配出目标色X,需使用a%的基本色M和使用b%的基本色N及其配比后的间色,并查找该配比下间色的白度值;
S3:计算S2中配比下的白度值与目标色白度值之差ΔW,并进入所述白度模板查找所需白度调整墨配比,以及该白度值差ΔW对应的色相偏移量ΔC;
S4:以目标色的色相以色相偏移量ΔC修正后作为新的目标色相C1;
S5:按照新的目标色相重复步骤S2,得到要配出目标色相C1,需使用a1%的基本色M和使用b1%的基本色N及其配比后的间色,并查找该配比下间色的白度值;
S6:计算S5中配比下的白度值与目标色白度值之差ΔW,并进入所述白度模板查找所需白度调整墨配比。
除应用现有配色系统中的基色油墨进行目标色配色的应用以外,本发明的复频谱油墨配色系统,还能用于在此基础上进行油墨转换。而这一应用体现了本发明的核心价值之一。能够允许使用不同的基本色油墨进行印刷配色,大大提高了不同厂商油墨的通用性。
在配色过程中,如果客户所使用的品牌油墨与建立核心数据库的品牌油墨相同,可以直接在数据库中查找到相应的配比方法;但是客户也可能使用与核心数据库不同的品牌油墨,为了实现与品牌油墨无关的配色过程,需要在客户油墨与核心数据库之间建立联系,以便进行油墨转换。本发明方法的油墨转换流程示意图如图3所示,包括以下步骤:
S301:根据上述步骤S1到S6所述的方法求得调配目标色X所需的基本色油墨P、Q及相应配比;
S302:根据上述步骤S1到S6所述的方法求得以转换基本色M、N为目标色时所需的基本色油墨P、Q及相应配比;
S303:根据用基本色P、Q配目标色X、转换基本色M、N时P、Q的组分含量计算用转换基本色M、N配目标色X时的组分含量。
其中,所述步骤S303按照如下公式计算:
基本色M的组分含量a%=(XQ×NP-XP×NQ)/(NP×MQ-NQ×MP)
基本色N的组分含量b%=(XQ×MP-XP×MQ)/(NQ×MP-NP×MQ)
其中,XP及XQ分别为用基本色P、Q配目标色X的P-Q含量;MP及MQ分别为用基本色P、Q配基本色M的P-Q含量;NP及NQ分别为用基本色P、Q配基本色N的P-Q含量。
下面结合附图对一具体实施方式进行详细说明:
<实施例1>目标色富士绿
以图4的复频谱色度图所示的富士绿为目标色。以图5、图6所示的绿(东洋)和柠檬黄(东洋)为基本色油墨。
其中,图4的富士绿的颜色参数为:色彩强度C=1.83819;色相H=157.622度;亮度L=15.42559;色彩饱和度S=5.102%;主频率ν=552.130MMHz;主波长λ=542.974nm;色彩平衡度Ba=5.532;白度W=14.639。
图5所示的绿(东洋)颜色参数为:色彩强度C=5.42442;色相H=211.074度;亮度L=21.68362;色彩饱和度S=35.544%;主频率ν=609.146MMHz;主波长λ=492.152nm;色彩平衡度Ba=4.788;白度W=13.976。
图6所示的柠檬黄(东洋)的颜色参数为:色彩强度C=7.75142;色相H=110.006度;亮度L=52.35102;色彩饱和度S=26.412%;主频率ν=501.339MMHz;主波长λ=597.982nm;色彩平衡度Ba=8.392;白度W=38.524。
其配色过程为:
首先在核心数据库的间色数据库中查找基本色油墨绿(东洋)与基本色油墨柠檬黄(东洋)的配比间色色相数据;例如该数据可表示为二维平面中的曲线,如图7所示,其中横坐标为柠檬黄的百分比含量变化,纵坐标为柠檬黄与相应比例的绿调配后的色相。从曲线上可以看出目标色色相值157.62°所对应的基本色油墨绿与柠檬黄的配比含量分别是:绿30.22%;柠檬黄69.78%。
接下来,在核心数据库的间色数据库中查找基本色油墨绿(东洋)与基本色油墨柠檬黄(东洋)的配比间色的白度数据;例如该数据可表示为二维平面中的曲线,如图8所示。根据图8可以看出现有配比关系下(绿30.22%与柠檬黄69.78%)的初始白度值是23.12,因此可以算出要配出目标色的白度值14.64,白度值要降低8.48。
之后,进入白度模板,白度模板的数据可二维表示为一组组曲线。在其中找到与目标色色相值157.62°最接近的一组曲线——在本实施例中为色相159.06°间色墨与黑的白度-色相变化曲线,如图9所示。从曲线上可以看到,要将白度值降低8.48,则色相降低了6.324°。
此时,将因加黑墨后色相降低的偏移量6.324°,加上目标色的色相值157.622°得到一个新的要配出的目标色色相值163.95°。
之后,在核心库间色数据库中,依据绿与柠檬黄的配比关系-色相变化曲线(参见图7),就可以查到该色相所对应的绿与柠檬黄的含量分别是:37.26%与62.74%。
依据核心库间色数据库中的绿与柠檬黄的配比关系-白度变化曲线(参见图8),就可以查到该配比含量下对应的初始白度值为21.62。
在核心库白度模板数据库中找到初始白度值与21.62最接近的白度模板曲线,从中找到加黑后的曲线变化图,如图10所示。可以查出将白度值从21.62调整到14.64,要按照该配比间色含量97.62%与黑墨含量2.38%来调配油墨,即可实现用基本色绿与柠檬黄配出目标色富士绿的目的。
至此,配色完成。用基本色油墨绿和基本色油墨柠檬黄以及黑墨,要配出目标色富士绿,则绿、柠檬黄、黑墨的重量比例关系是37.26%*97.62%、62.74%*97.62%、2.38%,即36.37%、61.25%、2.38%。
按照以上配方调配出油墨的复频谱色度图及颜色特征数值为如图11所示。其颜色参数为:
色彩强度C=3.16113;色相H=158.044度;亮度L=16.17140;色彩饱和度S=14.699%;主频率ν=552.581MMHz;主波长λ=542.531nm;色彩平衡度Ba=5.1556;白度W=13.794。
对比图4与图11的复频谱图的数据可以得出,目标色(富士绿)与匹配色的色相差为0.422,亮度差为0.746,白度差为0.845,经计算,其标准色差ΔELab值为1.23。