CN105716995A - 一种确定最佳印刷密度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定最佳印刷密度的方法。本发明的方法通过在印张上附加测控条，以扫描的方式检测测控条上各墨区的青、品红、黄、黑实地色块，获得各色块的光谱反射率值，计算出主密度值和三刺激值，经过拟合得到每一色的主密度值与三刺激值之间的关系函数；再分别针对青、品红、黄、黑四色，利用三刺激值和主密度之间的函数关系，循环计算主密度从0.60开始，以0.01为间距，直至2.00时的三刺激值值和色度值，再计算与标准色度值之间的色差，色差值最小时的主密度值确定为最佳密度值。本发明解决了目前确定最佳墨量需要印刷专门印张，需要大量的人工测量与计算的难题。

Description

一种确定最佳印刷密度的方法

技术领域

本发明涉及印刷过程质量检测与控制技术领域，具体的说涉及平版印刷时，确定最佳印刷密度的方法。

背景技术

以前的印刷生产工艺往往是客户提供原稿，印刷厂需要完成从印前制作到印后加工的整个生产过程。随着印前生产流程的数字化，及图像处理软件、计算机排版软件等的普及，现在的印前制作工作往往是广告公司、出版社、报社等单位、甚至是客户自己制作完成。客户制作好数字文件，再到印刷企业输出印版，上机印刷。由于印前处理好的一份数字文件可能在不同的时间，在不同的印刷企业进行一次或多次印刷，为了保证原稿颜色尽可能正确地还原，并且不同时间、不同企业印刷的颜色尽可能地一致，印前制作和不同企业的印刷工艺都应该按照约定的标准要求进行生产。

彩色图像是通过印前工艺分解成青、品红、黄、黑四色，输出青、品红、黄、黑四张印版，安装在印刷机的滚筒上后，对应地分别涂布青、品红、黄、黑四色油墨，然后压印在纸张上的同一位置来合成彩色图像。根据《ISO12647印刷过程控制标准》的要求，四色油墨通过叠印合成彩色的过程中，印在纸上的青、品红、黄、黑四色的实地色块、青色和品红色叠印得到的蓝色块、青色和黄色叠印得到的绿色块、品红色和黄色叠印得到的红色块，以及青、品红、黄三色叠印的色块的色度值要符合标准的要求，并且青、品红、黄、黑四色在不同阶调处的网点面积扩大值要符合标准的要求。由于印刷时青、品红、黄、黑四色的输出墨量不仅直接影响青、品红、黄、黑色的色度值，还影响青、品红、黄、黑的网点面积扩大值和红、绿、蓝及三色叠印色块的色度值，因此控制青、品红、黄、黑四色墨量是实现印刷工艺标准化的优先要求。标准化生产工艺要求青、品红、黄、黑的色度值要尽可能地接近标准规定的色度值，对于给定的纸张和油墨组合，通过分别调整青、品红、黄、黑等四色的输出墨量大小，使得纸上的青、品红、黄、黑等四色的色度值与标准规定的色度值之间色差最小时，此时的纸上的墨量被认为是最合适的墨量。

由于印刷生产过程中墨量大小无法直接测量，而墨量大小和密度之间存在单调递增关系，并且由于平版印刷转移到纸上的墨层厚度不超过2.5微米，在这种较薄的墨层厚度条件下，墨量大小和密度之间存在近似线性关系，因此，印刷工业一般用青、品红、黄、黑的主密度值来衡量纸上的青、品红、黄、黑的墨量大小。能够使得纸上的青、品红、黄、黑色度值与标准规定的色度值之间色差最小时的墨量被认为是最合适的墨量，对应的主密度被认为是最佳密度，作为控制墨量大小的基准。

为了确定青、品红、黄、黑的最佳密度值，一种方法是特地印刷一种测试版，该版面上青、品红、黄、黑四色呈三角形分布，当印刷机各墨区输出墨量近似时，由于不同墨区图文面积不同，纸张上各墨区的色度值和密度值不同。检测不同墨区的色度值，找出与标准色度值之间色差最小的墨区，检测该墨区的密度值作为最佳密度值；另一种方法是通过人为地增减印刷机的输出墨量，使得不同印张上的密度值大小不同，通过检测不同印张的色度值，找出与标准色度值之间色差最小印张，检测该印张的密度值作为最佳密度值。为了找到最佳密度，这两种方法都需要印刷较多的印张，并且经过大量的人工检测与计算，才能挑选、确定最佳印刷密度，造成印刷材料和时间浪费，阻碍了印刷标准化的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了确定印刷时最接近标准色度要求的墨层密度值，需要印刷专门测试印张，并需要大量的测量与计算，浪费材料和时间。

针对上述实际情况，提出一种根据印张上不同墨区的光谱反射率值，建立密度值、三刺激值和色度值之间的关系，通过计算，自动地得出能实现最小色差的密度值，作为印刷时的最佳密度值，减少印刷材料和时间的浪费。

本发明的方法是先检测测控条上每一墨区的青、品红、黄、黑实地色块的光谱反射率值，计算得到三刺激值和主密度值，经过拟合得到每一色的主密度值与三刺激值之间的关系函数；再分别针对青、品红、黄、黑四色，利用三刺激值和主密度之间的函数关系，循环计算主密度从0.60开始，以0.01为间距，直至2.00时的三刺激值和色度值，再计算与标准色度值之间的色差，色差值最小时的主密度值确定为最佳密度值。具体包括以下步骤：

步骤(1)以印刷机的一个墨区宽度为单位，当印刷机墨区数为奇数时，设计一条长度比印刷纸张宽度小2厘米或以上，并且为一个墨区宽度奇数倍的数字测控条；当印刷机墨区数为偶数时，设计一条长度比印刷纸张宽度小2厘米或以上，并且为一个墨区宽度偶数倍的数字测控条。数字测控条的每一墨区宽度内都包含有青色实地色块、品红色实地色块、黄色实地色块和黑色实地色块。印前制作时，在大版文件的拖梢边边缘，沿印刷滚筒轴向添加所述数字测控条，数字测控条的轴向中心与大版文件的轴向中心对齐。

步骤(2)印刷附着所述测控条的印张，利用扫描式分光光度计测量印张上的数字测控条，记录数字测控条的每一墨区的青色实地色块、品红色实地色块、黄色实地色块和黑色实地色块的光谱反射率数据，利用光谱反射率数据计算每一色块的XYZ值和主密度值。其中XYZ值指国际照明委员会创立的CIE1931XYZ颜色空间的坐标值，其中青色块的主密度指青色块的ISO标准红光密度，品红色块的主密度指品红色块的ISO标准绿光密度，黄色块的主密度指黄色块的ISO标准蓝光密度，黑色块的主密度指黑色块的ISO标准视觉密度。计算XYZ值采用成熟的技术，如GB/T19437-2004；计算青、品红、黄、黑色的主密度值采用成熟的技术，如GB/T23649-2009。

步骤(3)根据每一青色色块的主密度值和X值，利用最小二乘法进行线性拟合，得到以青色块主密度为自变量，X值为因变量的线性函数；根据每一青色色块的主密度值和Y值，利用最小二乘法进行线性拟合，得到以青色块主密度为自变量，Y值为因变量的线性函数；根据每一青色色块的主密度值和Z值，利用最小二乘法进行线性拟合，得到以青色块主密度为自变量，Z值为因变量的线性函数。

采用同样的方法，分别得到品红色、黄色和黑色的主密度和XYZ值之间的线性关系函数。

步骤(4)根据青色的XYZ值随着主密度值而变化的函数，循环计算当青色主密度值从0.60开始，以0.01为间距，直至2.00时对应的XYZ值，再根据XYZ值计算L^*a^*b^*值，再计算该L^*a^*b^*值与标准L^*a^*b^*值之间的色差，取色差值最小时对应的主密度值确定为青色最佳密度值。其中L^*a^*b^*值指国际照明委员会推荐的CIE1976L^*a^*b^*空间的颜色坐标值。计算L^*a^*b^*值和色差采用成熟的技术，如GB/T19437-2004。

采用同样的方法，分别根据品红色、黄色、黑色的XYZ值随着主密度值而变化的函数，循环计算当主密度值从0.60开始，以0.01为间距，直至2.00时对应的L^*a^*b^*值与标准L^*a^*b^*值之间的色差，色差值最小时对应的主密度值确定为最佳密度值。

本发明的有益效果：本发明所述的方法只需检测一张印张上各墨区的光谱反射率，通过建立颜色的三刺激值与主密度值之间的函数关系，自动地计算出最佳密度值。相比于现有的印刷较多墨量大小不同的印张，通过大量的人工测量与计算，挑选出色差最小的印张，再测出其主密度值作为最佳密度值，大幅度节省材料和时间浪费，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的青色最佳密度确定方法的实现流程图

图2为本发明设计的数字测控条示意图

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。

本发明提出的一种确定最佳印刷密度的方法，通过在印张上附加测控条，以扫描的方式检测测控条上各墨区的青、品红、黄、黑实地色块，获得各色块的光谱反射率值，计算出主密度值、三刺激值，经过拟合得到每一色的主密度值与三刺激值之间的关系函数；再分别针对青、品红、黄、黑四色，利用三刺激值和主密度之间的函数关系，循环计算主密度从0.60开始，以0.01为间距，直至2.00时的三刺激值值和色度值，再计算与标准色度值之间的色差，色差值最小时的主密度值确定为最佳密度值。以青色为例，实施流程如图1所示。本发明所述方法包括以下步骤：

步骤(1)以印刷机的一个墨区宽度为单位，当印刷机墨区数为奇数时，设计一条长度略小于印刷纸张宽度，并且为一个墨区宽度奇数倍的数字测控条；当印刷机墨区数为偶数时，设计一条长度小于印刷纸张宽度2厘米或以上，并且为一个墨区宽度偶数倍的数字测控条。例如，某一型号的印刷机有23个墨区，每一墨区的宽度为32.5毫米，印刷纸张的宽度为720毫米，可以设计一条21个墨区宽度，即宽度为682.5毫米的测控条。如图2所示，控制条上的每一墨区宽度范围内都包含有青色实地色块、品红色实地色块、黄色实地色块和黑色实地色块，每一色块的宽度为墨区宽度的1/4，高度设置为8-10毫米。印前制作时，在大版文件的拖梢边边缘，沿印刷滚筒轴向添加上述制作的数字测控条，数字测控条的轴向中心与大版文件的轴向中心对齐，使得印刷时，控制条轴向中心与印刷机轴向中心对齐，控制条上的每一墨区和印刷机的墨区位置相对应。

步骤(2)印刷附着所述测控条的印张，利用扫描式分光光度计，如爱色丽公司生产的I1Pro等，测量印张上的测控条，记录测控条的每一墨区的青、品红、黄、黑等色块的光谱反射率数据，利用光谱反射率数据计算每一色块的XYZ值和主密度值。如一块青色块的XYZ值分别记为X_C、Y_C和Z_C，主密度值记为D_C。其中XYZ值指国际照明委员会创立的CIE1931XYZ颜色空间的坐标值，其中青色块的主密度指青色块的ISO标准红光密度，品红色块的主密度指品红色块的ISO标准绿光密度，黄色块的主密度指黄色块的ISO标准蓝光密度，黑色块的主密度指黑色块的ISO标准视觉密度。利用物体色的光谱反射率计算XYZ值有成熟的技术，计算方法如式(1)-(4)所示。利用物体色的光谱反射率计算密度值有成熟的技术，计算方法如式(5)所示。

$K=\frac{100}{\mathrm{\Σ}(S_{\mathrm{\λ}}\·y_2)}---\left(1\right)$

X＝K·∑(S_λ·ρ_λ·x₂)(2)

Y＝K·∑(S_λ·ρ_λ·y₂)(3)

Z＝K·∑(S_λ·ρ_λ·z₂)(4)

其中S_λ表示标准照明体的光谱功率分布，ρ_λ表示各个色块的波长为λ对应的光谱反射率，x₂、y₂、z₂表示国际照明委员会规定的CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值，K为系数，X、Y、Z表示测试图上色块在标准照明体下的XYZ值。

$D=\lg \frac{\Σ{\Π}_{\mathrm{\λ}}}{\Σ{\Π}_{\mathrm{\λ}}\·{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\λ}}}---\left(5\right)$

其中D为物体的密度值，∏_λ表示波长为λ对应的光谱乘积，根据所选择的响应状态和模拟滤色片的不同，ISO标准有规定的∏_λ值，可以从已有资料中查到。

步骤(3)同一色块的主密度值和XYZ值都是根据该色块的光谱反射率经计算而获得，根据现有的研究成果，一个色块的主密度值和该色块的X值、Y值和Z值之间存在近似线性关系。因此，本方法根据每一青色色块的主密度值D_C和X值X_C，利用最小二乘法进行线性拟合，得到以青色块主密度值为自变量，青色块X值为因变量的线性函数,记为f_CX；根据每一青色色块的主密度值D_C和Y值Y_C，利用最小二乘法进行线性拟合，得到以青色块主密度值为自变量，青色块Y值为因变量的线性函数，记为f_CY；根据每一青色色块的主密度值D_C和Z值Z_C，利用最小二乘法进行线性拟合，得到以青色块主密度为自变量，青色块Z值为因变量的线性函数，记为f_CZ。

采用同样的方法，分别得到品红色XYZ值随着品红色主密度值而变化的函数，记为f_MX、f_MY、f_MZ；黄色XYZ值随着黄色主密度值而变化的函数，记为f_YX、f_YY、f_YZ；黑色XYZ值随着黑色主密度值而变化的函数，记为f_KX、f_KY、f_KZ。

步骤(4)由于在实际印刷生产中，青、品红、黄、黑四色油墨在各种纸张上印刷时，实地色块的色度值与标准色度值之间的色差不可能大于100，实地色块的主密度不可能少于0.60或大于2.00；同时由于人的眼睛所能察觉的密度变化阀值约为0.05，而目前的密度计检测精度一般为0.01。因此，本方法针对青、品红、黄、黑四色，利用各色的XYZ值随着各自主密度值而变化的函数，循环计算主密度从0.60开始，以0.01为间距，直至2.00时的XYZ值，再利用XYZ值计算L^*a^*b^*值，再计算该L^*a^*b^*值与标准L^*a^*b^*值之间的色差，取出色差值最小时对应的主密度值确定为最佳密度值。其中L^*a^*b^*值指国际照明委员会推荐的CIE1976L^*a^*b^*空间的颜色坐标值。根据XYZ值计算L^*a^*b^*值采用成熟的技术，计算方法如式(6)-(14)所示。

$L^{*}=116\[f\left(\frac{Y}{Y_e}\right)\]-16---\left(6\right)$

$a^{*}=500\[f\left(\frac{X}{X_e}\right)-f\left(\frac{Y}{Y_e}\right)\]---\left(7\right)$

$b^{*}=200\[f\left(\frac{Y}{Y_e}\right)-f\left(\frac{Z}{Z_e}\right)\]---\left(8\right)$

其中X_e、Y_e、Z_e表示白场的XYZ值，L^*、a^*、b^*分别表示某一密度对应的L^*a^*b^*值中的L^*值、a^*值、b^*值。

当

当

当

当

当

当

计算色差采用成熟的技术，计算方法如式(15)所示。

$\mathrm{\Δ}E=\sqrt{{(L^{*}-L_S^{*})}^2+{(a^{*}-a_S^{*})}^2+{(b^{*}-b_S^{*})}^2}---\left(15\right)$

其中分别表示标准L^*a^*b^*值，ΔE表示当前密度对应的L^*a^*b^*值与标准L^*a^*b^*值之间的色差。

以青色为例，如果青色标准L^*a^*b^*值记为详细的计算过程如下：

①令青色初始主密度D_C为0.60时，预定义青色印刷色和标准色之间最小色差ΔE_C0为100；

②如果D_C小于2.01，执行③，否则直接执行⑦；

③分别利用线性函数f_CX、f_CY、f_CZ，计算当青色主密度为D_C时的X值、Y值、Z值，记为X_CY_CZ_C，再利用X_CY_CZ_C按照式(6)-(14)所列方法计算L^*a^*b^*值，记为

④按照式(15)所列方法计算和之间的色差，记为ΔE_C。如果色差ΔE_C小于ΔE_C0，执行⑤，否则直接执行⑥；

⑤将当前的色差值ΔE_C记为青色印刷色和标准色之间最小色差ΔE_C0的值，如式(16)所示；将当前的D_C值记为最佳密度值D_C0,如式(17)所示：

ΔE_C0＝ΔE_C(16)

D_C0＝D_C(17)

⑥将当前的D_C值加上0.01，如式(18)所示，再返回②；

D_C＝D_C+0.01(18)

⑦输出当前的D_C0值作为最佳密度值。

采用同样的方法，计算品红色、黄色和黑色的最佳密度值，作为印刷时控制墨量大小的基准。

Claims (1)

1.一种确定最佳印刷密度的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1)以印刷机的一个墨区宽度为单位，当印刷机墨区数为奇数时，设计一条长度比印刷纸张宽度小2厘米或以上，并且为一个墨区宽度奇数倍的数字测控条；当印刷机墨区数为偶数时，设计一条长度比印刷纸张宽度小2厘米或以上，并且为一个墨区宽度偶数倍的数字测控条；数字测控条的每一墨区宽度内都包含有青色实地色块、品红色实地色块、黄色实地色块和黑色实地色块；印前制作时，在大版文件的拖梢边边缘，沿印刷滚筒轴向添加所述数字测控条，数字测控条的轴向中心与大版文件的轴向中心对齐；

步骤(2)印刷附着所述测控条的印张，利用扫描式分光光度计测量印张上的数字测控条，记录数字测控条的每一墨区的青色实地色块、品红色实地色块、黄色实地色块和黑色实地色块的光谱反射率数据，利用光谱反射率数据计算每一色块的XYZ值和主密度值；其中XYZ值指国际照明委员会创立的CIE1931XYZ颜色空间的坐标值，其中青色块的主密度指青色块的ISO标准红光密度，品红色块的主密度指品红色块的ISO标准绿光密度，黄色块的主密度指黄色块的ISO标准蓝光密度，黑色块的主密度指黑色块的ISO标准视觉密度；计算XYZ值采用成熟的技术，如GB/T19437-2004；计算青、品红、黄、黑色的主密度值采用成熟的技术，如GB/T23649-2009；

步骤(3)根据每一青色色块的主密度值和X值，利用最小二乘法进行线性拟合，得到以青色块主密度为自变量，X值为因变量的线性函数；根据每一青色色块的主密度值和Y值，利用最小二乘法进行线性拟合，得到以青色块主密度为自变量，Y值为因变量的线性函数；根据每一青色色块的主密度值和Z值，利用最小二乘法进行线性拟合，得到以青色块主密度为自变量，Z值为因变量的线性函数；

采用同样的方法，分别得到品红色、黄色和黑色的主密度和XYZ值之间的线性关系函数；

步骤(4)根据青色的XYZ值随着主密度值而变化的函数，循环计算当青色主密度值从0.60开始，以0.01为间距，直至2.00时对应的XYZ值，再根据XYZ值计算L^*a^*b^*值，再计算该L^*a^*b^*值与标准L^*a^*b^*值之间的色差，取色差值最小时对应的主密度值确定为青色最佳密度值；其中L^*a^*b^*值指国际照明委员会推荐的CIE1976L^*a^*b^*空间的颜色坐标值；计算L^*a^*b^*值和色差采用成熟的技术，如GB/T19437-2004；

采用同样的方法，分别根据品红色、黄色、黑色的XYZ值随着主密度值而变化的函数，循环计算当主密度值从0.60开始，以0.01为间距，直至2.00时对应的L^*a^*b^*值与标准L^*a^*b^*值之间的色差，色差值最小时对应的主密度值确定为最佳密度值。