CN103852430A - 一种喷铝纸pop油墨印刷色的测量与表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法。采用与样品表面法线方向成45°角方向给予测量用光源的光照，以法线另一侧并以入射光的镜面反射光方向为起点，朝入射光方向分别偏离10°、15°和25°的方向接收样品反射光的方式，获得喷铝纸POP油墨印刷色的基本颜色信息。以偏离10°方向的CIELab色度测量值，表征喷铝纸POP油墨印刷色的最佳视觉色，以三个角度方向色度值中的明度、彩度随角度线性变化的斜率大小和色调角度的差异，表征喷铝纸POP油墨印刷色随观测方向的变化特性。该两方面的颜色特征值用于共同表征喷铝纸POP油墨印刷色的特性，可用于喷铝上POP油墨印刷色的颜色及其不同样品间颜色差异的比较。

Description

一种喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法

技术领域

本发明涉及一种喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法，该方法可用于喷铝纸上POP油墨印刷后颜色的测量和表征，从而进一步应用于该类包装印刷品的颜色品质控制。

背景技术

喷铝纸是一种金属光泽纸，是近年来发展起来的一种高级、新颖的包装材料。这种纸色泽光亮、金属感强，印品色亮丽高雅，可代替印刷品的大面积烫金，为商品的美化起到了锦上添花的作用。由于它采用真空镀铝的方法，在纸表面仅覆盖一层0.025μm～0.035μm薄而致密光亮的铝层，仅是铝箔复合纸铝箔层厚度的1/200～1/300，使之即具有高贵美观的金属质感，又具有可降解、可回收的环保属性，为一种绿色包装材料。

喷铝纸常用POP油墨印刷。因喷铝纸表面光泽度高，其印刷色也表现出很强的方向性，从不同的视角观看时，印刷色的亮度和颜色鲜艳度有非常大的变化。这种特征与一般印刷品的颜色显著不同，常规的颜色测量仪器和测量方法对其颜色测量时会出现各种不相符的现象。例如，当印刷的POP墨量逐渐增加时，视觉上墨色的明亮度逐渐下降，但用0°:45°分光光度计测量的明度值却没有下降的趋势；积分球式分光光度计的颜色测量值又不能反映POP油墨印刷色的方向性；多角度分光光度计的多个颜色测量值没有与视觉观看效果直接和明确的关联，等等。这些现象都源于喷铝纸上POP印刷墨色反光的极强方向性，而现有颜色测量仪器的光路布局并不能很好地适应这一特征所造成。因而，对这类新型材质上印刷色的测量和表征方法成为一个新的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够反映出喷铝纸上POP油墨印刷色视觉特征的颜色测量与表征方法，可为印刷业中该类印刷品的颜色质量测控提供技术支持。

一种喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法，包括以下步骤：

（1）从与样品表面法线成45°角的方向进行测量用光的照射，在法线另一侧并以入射光的镜面反射光方向为起点，朝入射光方向分别偏离10°、15°和25°的方向接收样品的反射光，并得到相应的CIELab色度值；测试光路图如图1所示；

（2）以步骤（1）中偏离10°方向的CIELab色度值表征喷铝纸上POP墨色的最佳视觉色；

（3）将步骤（1）中偏离10°、15°和25°方向上的CIELab色度测量值转换为

值，并分别对L^*和

求取其与测量方向对应的偏离角α（镜面反射光方向朝入射光方向偏离的角度），即10°到25°间的线性关系，记为：

L^*=k_L·α+b_L    （1）

$C_{\mathrm{ab}}^{*}=k_C\·\mathrm{\α}+b_C---\left(2\right)$

式中，L^*为明度，

为彩度，k_L和k_C分别为L^*和

与偏离角10°到25°间线性关系的斜率，b_L和b_C则对应线性关系的常数截距。

同时，计算偏离角10°到25°情况对应色调角h_ab的变化量Δh_ab，即：

Δh_ab=h_{ab_25}-h_{ab_10}    （3）

式中，h_ab为色调角，h_{ab_25}和h_{ab_10}分别对应偏离角为25°和10°时的色调角。

由k_L、k_C和Δh_ab可以较好地表征喷铝纸上POP油墨印刷色随观测方向变化的特征。由于k_L、k_C为负值，且数值较小，在实际应用时可由10|k_L|、10|k_C|和Δh_ab表征喷铝纸上POP油墨印刷色随观测方向变化的特征。

这样由步骤（2）中的最佳视觉色及步骤（3）中的10|k_L|、10|k_C|和Δh_ab共同表征喷铝纸上POP油墨印刷色的颜色特性。

该测量方法可采用5角度分光光度计颜色测量仪器实施。即喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法，包括以下步骤：

（1）采用5角度分光光度计测量色样5个角度对应的CIELab色度值；

（2）采用插值方法计算得到偏离10°方向的CIELab色度值，以偏离10°方向的CIELab色度值表征喷铝纸上POP墨色的最佳视觉色；

（3）将偏离10°、15°和25°的CIELab色度值转换为

值，并分别对L^*和

求取其与测量方向对应的偏离角α（镜面反射光方向朝入射光方向偏离的角度），即10°到25°间的线性关系：

L^*=k_L·α+b_L    （1）

$C_{\mathrm{ab}}^{*}=k_C\·\mathrm{\α}+b_C---\left(2\right)$

式中，L^*为明度，

为彩度，k_L和k_C分别为L^*和

与偏离角10°到25°间线性关系的斜率，b_L和b_C则对应线性关系的常数截距；

同时，计算偏离角10°到25°情况对应色调角h_ab的变化量Δh_ab，即：

Δh_ab=h_{ab_25}-h_{ab_10}    （3）

式中，h_ab为色调角，h_{ab_25}和h_{ab_10}分别对应偏离角为25°和10°时的色调角。

由10|k_L|、10|k_C|和Δh_ab表征喷铝纸上POP油墨印刷色随观测方向变化的特征。

该仪器具有与第一种方法步骤（1）中所述光路几何条件相同的15°、25°，以及更大角度45°、75°和110°共5个角度方向色度测量的功能，可对色样进行5个角度方向的色度测量。

首先，由该仪器测得色样5个角度对应的CIELab色度值。测量CIELab色度值采用的光源为D50或D65光源。

其后，步骤（2）中偏离10°方向的色度值CIELab可由测得的5角度CIELab值经插值方法计算求得。插值方法可采用分段三次Hermite插值法。

本发明以与样品表面法线方向成45°角方向给予入射光照，以法线另一侧并以入射光的镜面反射光方向为起点，朝入射光方向分别偏离10°、15°和25°的方向接收样品反射光的方式获得喷铝纸POP油墨印刷色的基本颜色信息。进一步，以偏离10°方向的CIELab色度测量值表征喷铝纸POP油墨印刷色的最佳视觉色，以三个角度方向色度值中的明度、彩度值随角度线性变化的斜率大小和色调角度的差异，表征喷铝纸POP油墨印刷色随观测方向的变化特性。该两方面的颜色特征值可共同表征喷铝纸POP油墨印刷色特性，可用于其不同样品间的颜色比较。

本发明的喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法，可获取多个特定光路下印刷色的色度特征，由选择出的色度特征值表征其颜色特性，从而为印刷业中该类印刷品的颜色质量测控提供良好的技术支持。

附图说明

图1为本发明采用的测试光路图。

图2为5角度分光光度计的光路图。

图3为本发明实施例所测38个色样的明度L^*值随测试角度的变化曲线。

图4为本发明实施例所测38个色样的色度a^*值随测试角度的变化曲线。

图5为本发明实施例所测38个色样的色度b^*值随测试角度的变化曲线。

图6为本发明实施例所测38个色样a^*b^*平面上的坐标点随测试角度的变化曲线。

图7为本发明实施例中用于选择色样最佳视角的主观观测示意图。

图8为本发明实施例中38个色样的最佳视角。

图9为本发明实施例中一个色样的L^*和

值随观测角度的变化曲线。

图10-1和图10-2为本发明实施例中38个色样的L^*、

分别随10°、15°和25°角度值变化的线性拟合图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例表征实施颜色测量和表征的过程及分析，以进一步说明本发明。

图1所示为本发明采用的样品色测试光路图。其中：1为被测样品；2为样品表面的法线方向；3为测量用入射光，与法线方向2间的夹角为45°；4为入射光的镜面反射光方向；5为与方向4间偏向法线方向为10°的方向；6为与方向4间偏向法线方向为15°的方向；7为与方向4间偏向法线方向为25°的方向。

实施例选取了38个喷铝纸上POP油墨印刷的约10mm×10mm大小的均匀色色样。用5角度分光光度计测量了其5个角度的CIELab色度值。

5角度分光光度计的测试几何光路如图2所示。其中：1为被测样品；2为样品表面的法线方向；3为测量用入射光，与法线方向2间的夹角为45°；4为入射光的镜面反射光方向；6为与方向4间偏向法线方向为15°的方向；7为与方向4间偏向法线方向为25°的方向；2同时为与方向4间偏向法线方向为45°的方向；8为与方向4间偏向法线方向为75°的方向；9为与方向4间偏向法线方向为110°的方向。共5个角度反射光的测量。其中，15°和25°方向的情况与图1所示本发明采用的测试光路相同。

用该5角度分光光度计所测量38个色样的CIELab的L^*、a^*、b^*值随测试角度的变化关系分别如图3、图4、图5所示。

从图3看到，随着朝入射光方向偏离镜面反射光方向的角度逐渐增大至75°，印刷色的明度L^*值均逐渐降低；且对于小偏离角时越明亮的印刷色，明度随偏离角增大而降低的幅度就越大。偏离角度从75°增大到110°时，明度又稍有增加，但幅度很小。

进一步，从图4和图5看到，在明度降低的同时，颜色值a^*、b^*也迅速减小，较接近于0。理论上，表征颜色的鲜艳度，称为彩度，记为

图6为a^*b^*图上各色样坐标点（a^*，b^*）随偏离角而变化的过程。其中，随着偏离角的增加，（a^*，b^*）点逐渐靠近坐标原点，即彩度

值迅速减小，并趋近于0。

综上两方面表明，在上述偏离角增大的过程中，印刷色的明亮度和鲜艳度都会显著降低。

此外，理论上a^*b^*图上颜色坐标点（a^*，b^*）的径向与a^*轴正方向的夹角表征颜色的色调，记为色调角h_ab，色调角从0°到近360°，颜色从红到澄、黄、绿、蓝、紫红变化。因此，图3～图6的颜色特征表明，该38个色样不仅有各种明度和鲜艳度，且含有多种彩色和非彩色，具有较全面的代表性。

上述这种喷铝纸上POP油墨印刷色随观测方向显著变化的特征，给颜色表征带来一定的困难，哪一方向的颜色更能有效地表征人眼视觉上接受的颜色成为一个核心问题。为此，进行了主观观测实验，以确定人眼观看的优选方向。

设计了观测装置如图7所示。其中：71为置样台，其放置样品的表面与水平面间成45°角；72为放置的色样；73为判定观测角度的半角圆规仪，其底边放置在置样台表面上，因而，其垂直底线的中线方向与置样台面和样品表面的法线方向一致；74为观察者观测方向与色样表面法线方向间的夹角，记为β。

置样台1和测角圆规2整体可以升降（通过一个转动装置），以在观测者静止不动时通过样品的升降改变角度β，且保持其他条件不变。

观测用照明光为D50标准白光，照度约1500lx，沿竖直方向照射样品，即照明光的方向与样品表面的法线方向间有45°的夹角。

观测过程中，观测者坐在高度适中的椅子上静止不动，且通过自己升降置样台以改变视角β，找到一个认为最能体现样品颜色，即视觉上最为接受的方向，称为最佳方向。

记录最佳方向与镜面反射光方向偏离的角度α，称为最佳视角，有：

α=45-β    （4）

α、β的单位为度（°）。

对该38个色样进行的观测实验由30人完成。

对30人的观测结果，用PF因子分析方法，进行了有效性分析。

性能因子PF（Performance Factor）用来评价主观评价结果的精确度。表征某一观测者评价精度的PF/3值计算公式为：

PF/3=100[(γ-1)+V_AB+C_V/100]/3    （5）

其中：

$t=\log \left(\frac{X_i}{Y_i}\right)---\left(6\right)$

$\log \left(\mathrm{\γ}\right)={\left[\frac{1}{N}\mathrm{\Σ}{(t-\stackrel{\‾}{t})}^2\right]}^{1/2}---\left(7\right)$

$V_{\mathrm{AB}}={\left[\frac{1}{N}\mathrm{\Σ}\frac{{(X_i-{\mathrm{FY}}_i)}^2}{X_i\mathrm{FY}}\right]}^{1/2}---\left(8\right)$

$F={\left[\frac{\mathrm{\Σ}(X_i/Y_i)}{\mathrm{\Σ}(Y_i/X_i)}\right]}^{1/2}---\left(9\right)$

$C_V=100\×\frac{{\left[\frac{1}{N}\mathrm{\Σ}(X_i-{\mathrm{fY}}_i)\right]}^2}{\stackrel{\‾}{X}}---\left(10\right)$

$f=\frac{\mathrm{\Σ}{X}_i{Y}_i}{\mathrm{\Σ}{Y}_i^2}---\left(11\right)$

式中X_i对应该观测者对第i个样品观测的最佳视角值，Y_i对应所有观测者对第i个样品观测的最佳视角均值，N为样品的个数。

当个体观测者的最佳视角值由上式计算得到的PF/3值小于30时表明该观测可靠。

经对30人主观观测选择的最佳视角进行PF分析，确定出24人的观测结果可靠。其后，对38个色样24人观测的最佳角度分别求取平均值，作为38个色样的最佳视角。实验结果如图8所示。其最大、最小值分别为12.28°和7.00°，平均值为9.9°，近似取为10°。

这一结果表明，在符合图1的光路结构中，人眼是优选在朝着样品表面法线方向偏离镜面反射光约10°的方向观看和感受该喷铝纸上墨色的，因此，将该角度对应的CIELab色度测量值作为喷铝纸POP油墨印刷色颜色特征的主要表征量。

步骤（1）中所述10°角CIELab色度值的获得，可开发符合图1光路的测色仪器以直接测量，也可借助5角度分光光度计的CIELab测量值经插值计算获得，本实施例选用后者实现。

利用5角度分光光度计的测量的5角度色度值，采用分段三次Hermite插值的方法，得到38个色样10°偏离角方向对应的CIELab值。

进一步，考察了38个色样10°和15°偏离角方向间各自的CIELab色差，色差公式为：

${\mathrm{\ΔE}}_{\mathrm{ab}}^{*}=\sqrt{{(L_{10}^{*}-L_{15}^{*})}^2+{(a_{10}^{*}-a_{15}^{*})}^2+{(b_{10}^{*}-b_{15}^{*})}^2}---\left(12\right)$

其中脚标10和15分别代表10°和15°偏离角方向。

结果得到38个色样的最大、最小色差分别为15.60和1.48，平均色差为6.6。就含有各种明亮度、鲜艳度和各种色调的该38个色样整体而言，6.6的色差在视觉上已是一个差异显著的数值。这表明，对于喷铝纸上的POP油墨印刷色而言，10°偏离角方向的颜色已与15°偏离角方向的明显不同，不可等同或近似，10°偏离角方向色度值的表征是必要的。

此外，作为包装产品，喷铝纸印刷色在实用中不可能总是一个方向展示，人眼也会在其他不同的视角看到颜色，则样品的颜色随观看角度的差异也是其颜色的一方面特征。这一特征期望用颜色随视角的变化特性表征。

从图6看出，（a*，b*）点在偏离角度增大的过程中逐渐接近原点，但径向角发生变化，且有的变化较大。这一结果表明，样品颜色在随偏离角变化的过程中不仅彩度降低，色调也发生改变。

因此，以明度L^*、彩度

和色调角h_ab的变化体现样品颜色随视角变化的特性。

图9为38个色样中某一色样的L^*、随测试角度（包含10°）变化的曲线。由图9看到，在L^*、

随测试角度变化的快慢主要决定于10°、15°和25°三个角度处的数值，且三点近似共线。其他所有色样也都有这样的特点。

图10为该实施例中38个色样的L^*、分别随10°、15°和25°三个角度值变化的线性关系。以线性相关系数表示与线性关系的符合度，则L^*、

情况的最小线性相关系数分别为0.999和0.994，表明具有非常好的线性关系。

从图10看到，线性关系的斜率均为负值，且负数越小，绝对值越大，L^*或

值随角度增加而减小得就越快，这在颜色感知上对应着明度或彩度随角度变化的程度就越大。

因而，步骤（3）中的10|k_L|和10|k_C|分别表征的是喷铝纸POP墨色在图1中从偏离镜面反射光方向较小角度到较大角度变化过程中颜色明亮度和鲜艳度降低的速度。因|k_L|和|k_C|的数值较小，乘以10倍以使数值大多为个位和十位数，没有含义上的不同。

由于L^*、

的变化主要以10°、15°和25°的情况表征，确定色调随视角的变化也主要以这一偏离角范围色调角的变化体现。步骤（3）中公式（3）定义的10°到25°偏离角对应色调角的变化量Δh_ab即体现这一变化。该实施例38个色样中最佳视觉色彩度大于3的彩色色样的Δh_ab最大和最小值分别为20.6°和2.3°，表明颜色色调随观测角度变化的程度不同。

选取了38个色样中的3个，2个彩色和1个近非彩色色样，编号分别为2^#、8^#和33^#。以本发明给出的6个颜色特征值给予比较和说明。该3个色样所述10°偏离角的CIELab及对应的

以及10|k_L|、10|k_C|、Δh_ab值如表1所示。

表1喷铝纸POP油墨印刷色的颜色特征量

由表1数据看到，以10°偏离角方向看，2^#色样为明度稍低但较为鲜艳的蓝紫色，随着观测方向变化到偏离镜面反射25°的方向，其明度减小幅度较小，但彩度降低幅度较大；相比之下，明度较高的品红色8^#色样，则明度减小幅度较大、彩度降低幅度较小。色调角的变化则是2^#色样增加较明显，偏向红色；而8^#色样稍有减小，无明显变化。该两个色样的这种颜色及随视角变化的不同特性与视觉观测效果是一致的。

对于33^#色样，其彩度很低，视觉上基本属于非彩色。从表1数据看到，10°方向上明度较低，其明度、彩度及色调角随观测方向的变化也都较小。也与视觉观测结果相符合。

上述实施例表明，10°偏离方向是喷铝纸上POP油墨印刷色优选的最佳视觉色，是该类印刷色主要呈现的颜色。此外，该类印刷色随观测方向的变化，主要发生在从最佳视角的10°到25°偏离方向的过程中。其中，明度L^*和彩度

随角度线性变化，可以其线性关系的斜率表征L^*和

的变化快慢特性；进一步，色调的变化可以10°到25°偏离方向色调角h_ab的改变量表征。两方面的颜色特征，可较全面地表征出喷铝纸上POP油墨印刷色的最佳视觉色及颜色随观测方向的变化特性。

本发明以与样品表面法线方向成45°角方向给予入射光照，以法线另一侧并以入射光的镜面反射光方向为起点，朝入射光方向分别偏离10°、15°和25°的方向接收样品反射光的方式，获得喷铝纸POP油墨印刷色的基本颜色信息。进一步，以偏离10°方向的CIELab色度测量值，表征喷铝纸POP油墨印刷色的最佳视觉色，以三个角度方向色度值中的明度、彩度值随角度线性变化的斜率大小和色调角度的差异，表征喷铝纸POP油墨印刷色随观测方向的变化特性。该两方面的颜色特征值可较好地表征喷铝纸POP油墨印刷色的特性，可用于其颜色测控和不同样品间的颜色比较。

Claims (7)

1.一种喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法，包括以下步骤：

（1）从与样品表面法线成45°角的方向进行测量用光的照射，在法线另一侧以入射光的镜面反射光方向为起点，朝入射光方向分别偏离10°、15°和25°的方向接收样品的反射光，并得到相应的CIELab色度值；

（2）以偏离10°方向的CIELab色度值表征喷铝纸上POP墨色的最佳视觉色；

（3）将偏离10°、15°和25°的CIELab色度值转换为

值，并分别对L^*和

求取其与测量方向对应偏离角α间的线性关系，得到L^*和

与偏离角10°到25°间线性关系的斜率k_L和k_C；同时，计算偏离角10°到25°对应色调角h_ab的变化量Δh_ab；采用10|k_L|、10|k_C|和Δh_ab表征喷铝纸上POP油墨印刷色随观测方向变化的特征。

2.一种喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法，包括以下步骤：

（1）采用5角度分光光度计测量色样5个角度对应的CIELab色度值；

（2）采用插值方法计算得到偏离10°方向的CIELab色度值，以偏离10°方向的CIELab色度值表征喷铝纸上POP墨色的最佳视觉色；

（3）将偏离10°、15°和25°的CIELab色度值转换为

值，并分别对L^*和

求取其与测量方向对应偏离角α间的线性关系，得到L^*和

与偏离角10°到25°间线性关系的斜率k_L和k_C；同时，计算偏离角10°到25°对应色调角h_ab的变化量Δh_ab；由10|k_L|、10|k_C|和Δh_ab表征喷铝纸上POP油墨印刷色随观测方向变化的特征。

3.根据权利要求1或2所述的喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法，其特征在于：L^*和与测量方向对应偏离角α间的线性关系为：

L^*=k_L·α+b_L

$C_{\mathrm{ab}}^{*}=k_C\·\mathrm{\α}+b_C$

式中，L^*为明度，

为彩度，k_L和k_C分别为L^*和与偏离角10°到25°间线性关系的斜率，b_L和b_C则为对应线性关系的常数截距。

4.根据权利要求1或2所述的喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法，其特征在于：偏离角10°到25°对应色调角h_ab的变化量Δh_ab为：

Δh_ab=h_{ab_25}-h_{ab_10}

式中，h_ab为色调角，h_{ab_25}和h_{ab_10}分别对应偏离角为25°和10°时的色调角。

5.根据权利要求2所述的喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法，其特征在于：所述的5角度分光光度计可对色样进行15°、25°、45°、75°和110°5个角度方向的色度测量。

6.根据权利要求2所述的喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法，其特征在于：测量CIELab值采用的光源为D50或D65光源。

7.根据权利要求2所述的喷铝纸POP油墨印刷色的测量与表征方法，其特征在于：所述的插值方法为分段三次Hermite插值法。

Images