印刷灰色平衡控制法則

1、印刷灰色平衡控制法則之研究摘要印刷品質(zhì)的提升需要建立數(shù)據(jù)化的觀念，如此一來才能控制復(fù)制品的穩(wěn)定性?；疑胶獾臏y量，往往是用 來判斷復(fù)制品是否偏色的重要依據(jù)，所以灰色平衡數(shù)據(jù)化必能夠提升印刷品的品質(zhì)以及穩(wěn)定性。而數(shù)據(jù)化 的灰色平衡控制法則，就是本研究所要討論的。宣、刖言灰色平衡在進行彩色復(fù)制時，是判斷復(fù)制的重要依據(jù)。彩色復(fù)制彳爰以濃度計測量而言，三原色各墨量相等 疊印，達到中性灰色。中性灰色產(chǎn)生偏色，人們很容易察覺，因為人們對于灰色特別敏銳。當(dāng)原稿經(jīng)過復(fù) 制彳爰，他的中性色和和復(fù)制品的中性色數(shù)值相同，那麼彩色復(fù)制的色相平衡可以算是正確。所以彩色復(fù)制 人員把灰色部份當(dāng)作色彩疊印時是否偏色以及印刷品

2、質(zhì)的參考依據(jù)。由于黃，洋紅，青三色的油墨都含有除了本身之外的雜色，所以不能以相同的濃度油墨疊印去得到你想要 的濃度。因此為了使印刷品不產(chǎn)生偏色，就必須找到適當(dāng)?shù)寞B印三原色的各個濃度去達到灰色平衡。而彩 色復(fù)制過程中，灰平衡的主要控制工作就是控制三原色的網(wǎng)點的面積大小，而不是油墨量厚度來決定的， 以不同大小的三原色所疊印出的灰色，為求其是否灰色平衡，需以濃度記測量灰色色塊，當(dāng)清，洋紅，黃 的濃度數(shù)值相同時，即已達到灰色平衡。因為印刷廠中有許多不同的油墨，不同油墨所組合出其三原色的網(wǎng)點大小就可能不同，更別說在不同的環(huán) 境下，或者不同得需求及條件下所產(chǎn)生的誤差。影響灰平衡的因素包括墨量、紙張、網(wǎng)點面

3、積等等，而求取平衡值需應(yīng)用到CIE均勻色彩空間以及色差公式。所以本文希望能整理一些求取灰色平衡 濃度值的方法，把這些方法作詳細的描述，并且比較這些方法的優(yōu)缺點，以及其適用的環(huán)境，進而取得灰 色平衡控制方法的法則。貳、理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)主要是方便讀者了解內(nèi)文，因此分成兩點，一、名詞解釋二、CIE均勻色彩空間以及色差公式一、名詞解釋（一）.灰色平衡（Gray Balance）彩色復(fù)制彳爰以濃度計測量而言，三原色各墨量相等疊印，達到中性灰色。一般印刷時會加入黑版來增加暗 部的層次。（二）.彩度（Chroma）色彩具有的中性色成份，值越高，則越遠離中性色；值越低，則越接近中性色。（三）.色度學(xué)（Colo

4、rimetry）依據(jù)人眼視覺感應(yīng)以測色的一門學(xué)問，它是一門涉及物理光學(xué)、視覺生理、視覺心理、心理物理等交叉研 究領(lǐng)域?qū)W科的綜合性科學(xué)。（四）.CIE 表色系統(tǒng)（CIE 國際照明委員會 Commission International del Eclairage）色彩的刺激及色彩的感覺是由光源（source）、被照射物體（attenuator）、觀測者（detector），此三要素 構(gòu)成CIE表色系統(tǒng)的基本架構(gòu)。（五）.CIE 標(biāo)準(zhǔn)照明體（illuminants）從光譜能量分布的立場來定義，它不一定能制成實體光源，以供人做視覺上的觀色及色彩測量。（六）.CIE標(biāo)準(zhǔn)光源（sources）由CIE標(biāo)

5、準(zhǔn)照明體制成實體來模擬其相對光譜能量來訂正CIE標(biāo)準(zhǔn)光源。二、CIE均勻色彩空間及色差公式：（一）.CIELAB色彩空間：CIE采用了1976 L*a*b*色彩空間簡稱CIELAB。a*：代表紅綠座標(biāo)，正時為帶紅，負時為綠。b*:代表黃 藍座標(biāo)，正時為帶黃，負時為帶藍。L*：為明度值，0為理想黑，10時為理想白。（二）.CIELUV色彩空間：CIE推薦第二個均勻色彩空間，CIE 1976 L*u*v*色彩空間簡稱CIELUV。u* :為紅 綠座標(biāo)，正時帶 紅，負時帶綠。v*：為黃 藍座標(biāo)，正時帶黃，負時帶藍。L*：明度。（三）.CIELCH色彩空間從CIELAB及CIELUV推演出其他表示法，

6、稱為CIELCH （L* C* h）C* ：為彩度h：為色相角度，代表色相（四）.CIELAB色差公式:AE*ab= (Aa*) 1+ (Ab*) 2 1/1(五).CIELUV色差公式：E*uv= (AL*) 1+ (Au*) 1+ (Ay*) 2 1/1叁、影響灰平衡的因素墨量：黃，洋紅，青三色的油墨都含有除了本身之外的雜色，所以不能以相同的濃度油墨疊印去得到你想要的濃 度，此為油墨的不純度特性。而墨量的變動會影響網(wǎng)點的濃度，因此需對版面墨量予以管理，而管理墨量 的方法是以印刷滿版濃度來管理。紙張：因被印物的表面材質(zhì)會有差異，所以被印物上的網(wǎng)點百分比會產(chǎn)生變化，通常網(wǎng)點會擴大。由于光線在透

7、 過紙張時會受到四個因素的影響：.油墨的吸收(absorption of ink layers).第一表面反射(first surface reflectance).紙張的反射(paper reflectance).內(nèi)部多重反射(multiple internal reflectance)滿版濃度(Solid Ink Density-SID)：所謂滿版濃度就是指紙張上色料的最高濃度。即是以R，G，B三濾色鏡去測量C，M，Y墨的最高濃度 值。當(dāng)滿版濃度超出一個范圍時，網(wǎng)點擴大越厲害，及印刷對比越低。會導(dǎo)致畫面層次減少，會使畫面缺 少立體感。Ds=-logRs Rs=10-DsDs:滿版濃度Dr:

8、滿版印墨的反射率Rs:反射濃度Dr=-log(R) 印刷時，我們需控制滿版濃度，在印刷的過程中，CMYK他們的滿版濃度沒有設(shè)定的話，則四色中有一種 產(chǎn)生濃度差異都會是成品產(chǎn)生誤差。印刷工廠設(shè)定一套固定的四個原色的滿版濃度，則可以有效的控制灰 色平衡。網(wǎng)點面積(Dot Area-DA).底片網(wǎng)點面積(Film Dot Area-FDA)FDA=1-Tt Tt:平網(wǎng)底片透射率Dt:平網(wǎng)底片整合濃度.有效網(wǎng)點面積(Effective Dot Area-EDA)EDA=FDA+(ODG+PDG)ODG=光學(xué)性網(wǎng)點擴大(Optical Dot Gain)PDG=機械性網(wǎng)點擴大(Physical Dot

9、Gain).實際網(wǎng)點面積(Practical Dot Area-PDA)PDA=FDA+PDG分色制版時，決定適當(dāng)三色版網(wǎng)點面積，疊印上的適當(dāng)網(wǎng)點面積視印刷條件而不同。ps:優(yōu)爾尼爾生方程 式a=PDA，慕雷 戴維斯方程式a=EDA疊?。簻p色法中的三原色黃，洋紅，青的三色疊印的灰色部份無法與原稿相符，而且暗部缺乏反差，四色疊印中 的黑墨可以使三色疊印增加其暗部濃度，還可以以灰部置換(GCR)的方式，降低成本，并更容易達成灰 色平衡。但黑版的加入，會使反差降低，所以應(yīng)依不同需求，來考慮是否使用。依不同的復(fù)制品需求，黑版的使用形式可以分成三種：由于三原色墨所疊印的濃度不夠，所以第一型黑版用來延伸復(fù)

10、制品的最大濃度以第一型黑版為延伸，但增加UCR作用，使三原色的色墨會度僅達到某一層次；而增加黑版的印墨 量，以取代疊印部份的三原色墨。全級數(shù)黑板，可分為兩種形式，差別在于兩者使用UCR。網(wǎng)屏線數(shù)(Screen Ruling)印刷品單位長度內(nèi)的網(wǎng)點數(shù)，網(wǎng)屏線數(shù)越大，其印刷品表現(xiàn)越細致；網(wǎng)屏線數(shù)越小，則反之。網(wǎng)屏可分為 玻璃網(wǎng)屏，接觸網(wǎng)屏及字成網(wǎng)點軟片，而是以接觸網(wǎng)屏為主流。接觸網(wǎng)屏的形狀又分為鏈型網(wǎng)點及方型網(wǎng) 點。不同的復(fù)制品有不同的需求，所以許有不同的網(wǎng)屏線數(shù)，通?？梢詤^(qū)分為：65.100.120.150.175.200.300（lines/inch）的線數(shù)。印刷的品質(zhì)并不是網(wǎng)屏線數(shù)越大越好，

11、因為網(wǎng)屏線數(shù)越細致， 其網(wǎng)點擴大可能越嚴重。所以張浩泓先生的碩士論文網(wǎng)屏線數(shù)對灰色平衡之研究中就對不同的網(wǎng)屏線數(shù) 所表現(xiàn)的中性色在灰色平衡做探討。肆、控制灰平衡的方式一、灰色平衡及版調(diào)復(fù)制的導(dǎo)表羅徹斯特工藝學(xué)院（RIT）發(fā)展出灰色平衡及版調(diào)復(fù)制的導(dǎo)表（Tone reproduction and Nentral Determination； 簡稱TRAND）用來求取灰色平衡的中性濃度值TRAND有六個色塊，其中的五個色塊，每一個色塊則包 含幾十個色圈。印刷工作人員可從導(dǎo)表選出最接近原稿灰色的色圈，并對照其色圈的各版網(wǎng)點值，如此便 可得到其三原色的灰色平衡網(wǎng)點值。它的特性在于估測的方便，以中性色塊

12、在視覺上的選擇而得到灰色平衡的需求。因為是用人眼對灰色作估 測，可能會因不同色溫的光源而產(chǎn)生誤差或條件等色的現(xiàn)象。所以必須固定在同一光源做估測才能得到較 正確的數(shù)值。二、網(wǎng)屏線數(shù)來得到較佳灰色平衡在網(wǎng)屏線數(shù)對灰色平衡之研究一文中，其目的在尋求不同網(wǎng)屏線數(shù)在四色及三色疊印的彩度變化情形， 并且分析對四色疊印與三色疊印在印刷上中性色彩度的差異性（以85、120、150、175、200的網(wǎng)屏線數(shù)為 實驗范圍）。印制印彳爰的樣張經(jīng)滿版濃度的測試，品質(zhì)合乎要求，開始進行測量。用色度計作為測量工具，以D50光源 及2視角測量樣張的級數(shù)表色彩變化。測量項目為CIELAB色彩空間的a*值及b*值。測量彳爰，轉(zhuǎn)

13、換為 CIELCH色彩空間中的C*ab值 及彩度（Chroma）。另彩度值的公式轉(zhuǎn)換為：C*ab=/+6祉lfl經(jīng)統(tǒng)計計算彳爰，可得分析結(jié)果。結(jié)論：三色疊印各線數(shù)間的彩度值相關(guān)性，只有第二十五階相關(guān)性較大，且為負相關(guān)，即表示網(wǎng)屏線數(shù)越 高，彩度值越小，灰色平衡狀況值越佳。而四色疊印與三色疊印相似，只有第二十五階的彩度值可知，175 線可得較佳的中性色。至于三色疊印與四色疊印的彩度值比較，以整體而言，150線、200線的黑版加入有 改進三原色墨疊印的中性色呈現(xiàn)。三、修色的方程式：修色方程式為線性一次方程式，其式如下：C= a, nDt+ a, 12Dg+ a, 15DbM= a 2iDr+ a2

14、2Di-a. 25DbY= a 31Dr+ a32D4-a. 35DbC、M、Y代表復(fù)制時所需的青墨、黃墨與洋紅墨量，而Dr、Dg、Db為原稿以紅色、綠色及藍色濾色鏡 所測量的濃度a 11a 33為與特定油墨，特定印刷狀況有關(guān)的系數(shù)。由于油墨的不具加成性，使得此公 式之復(fù)制效果并非十分理想，因此依據(jù)修色方程式所演繹出的經(jīng)驗方程式于是被提出。(注：李臺炯，平 版印刷中灰色平衡數(shù)學(xué)模式之探討，P16)四、經(jīng)驗方程式：Clapper (1961 )與Pobboravsky (1962)均在TAGA公開發(fā)表經(jīng)驗方程式，其公式如下：Ct= a nDr+ a 12Dg+a. 13Db+ a 1+Dr2+

15、a, 15Dg2+ a1(Db2+ a. 17DrDg+a 18DrDb+ a19DgDbMg= a. 21Dr+ a.村口 事 a 23Dtri- a 24Dr2+ a 2jDg2+ a. 2tDb2+ a 27DrDi- a. 2SDrDti+ a. 2DgDba 31Dr+ a 32Dg+ a 33Db4- a3+Dr2+ a3jDg2+ a. 3(Db2+ a 37DrDg+ a 38DrDb+ a 3cJ?gDbCr、Mg、Yb代表復(fù)制時所需的青墨、黃墨與洋紅墨量(以濾色鏡測量之濃度)。Dr、Dg、Db為原稿以 濾色鏡所測量的濃度(色度濃度值)，而a11a39為相關(guān)系數(shù)。經(jīng)驗方程式與

16、修色方程式之不同處，在于 其考慮油墨濃度不成比例以及不具加成性。公式中的平方項即是用來修正油墨不成比例的特性，而叉積項 則是用來修正油墨不具加成性之特性。因為經(jīng)驗方程式是以半色調(diào)的樣本為量測基礎(chǔ)，但由于印刷朝向色度學(xué)與分光光度學(xué)的領(lǐng)域發(fā)展，而以濃 度學(xué)為基礎(chǔ)的經(jīng)驗方程式，其價值亦相對的減低。(注：李臺炯，平版印刷中灰色平衡數(shù)學(xué)模式之探討， P16-P17 )五、挪克伯方程式(Neugebauer Equation )：挪克伯方程式以滿版色塊的資料去預(yù)測半色調(diào)值。挪克伯方程式如下：X= f 1X1+ f 2X2+ f 3X3+ f tX+ f f tX(+f 7X7+ f sxs Y=f1Y1+

17、f2Y2+f3Y3+f tY+f .Y.+ f tY(+f7Y7+fsYs 2= f 1瓦+? j + f 3 一3+ f + 一+ f j f 121+ f 了一7+ f S2S三原色墨疊印成八種復(fù)制原色，其分別是：C、M、Y .一次色R、G、B .二次色Bk 三次色W 四次色 八種復(fù)制原色的網(wǎng)點面積百分比越大時，對人眼所見色彩效應(yīng)越大。挪克伯方程式中的X、Y、Z為復(fù)制 色彩的三刺激值，而X1、Y1、Z1X8、Y8、Z8則為八原色的三刺激值，f1f8為八原色各自所占 的網(wǎng)點面積百分比。挪克伯方程式求取灰色平衡的方法如下：首先假設(shè)C、M、Y三色版網(wǎng)點面積（c、m、y），接著應(yīng)用德密可方程式（D

18、emichel Equation）求各 復(fù)制原色所占的網(wǎng)點面積百分比。德密可方程式之格式:Wf i=(l-cO(l-mXl-y)Cf 1= cMf 3= m(i-cXi-y)Yf*= y(l-myi-c)Rf my G-c)Gf = cy (1-m)Bf 7= =in (1-y)B kf a= Cin y計算出flf8彳爰，使用色度計或光譜儀測量出復(fù)制八原色的三刺激值（XI、Y1、Z1X8、Y8、Z8）, 把兩式代入挪克伯方程式中求出復(fù)制的三刺激值（X、Y、Z），再將三刺激值轉(zhuǎn)換成色度座標(biāo)值（X、 Y）并與觀察光源的色度座標(biāo)值相比較，若在容許范圍內(nèi)則表示復(fù)制的色彩合于中性灰色。組合此中性灰色色

19、彩的網(wǎng)點面積便是所需的半色調(diào)網(wǎng)點面積。接著再應(yīng)用慕雷戴維斯方程式（Murray Davies Equation ）將相對應(yīng)的濃度值求出。慕雷戴維斯方程式如下：D t = n 1 ga :各色版的半色面稹口、m、丫）D t :半色澧度D s :各色版的瀟版澧度如此即可求出中性灰色的網(wǎng)點面積與其對應(yīng)的濃度值。（注：李臺炯，平版印刷中灰色平衡數(shù)學(xué)模式之探 討，P17-P18 ）六、修正挪克伯方程式（Modified Neugebauer Equation）：修正挪克伯方程式與挪克伯方程式的組合中性色色彩網(wǎng)點面積作法相同，其差別在于相對應(yīng)的濃度值所應(yīng) 用的方程式。由于光線透過紙張時會受影響，因此Yul

20、e和Colt在1951年提出一個n值用來修正慕雷戴維斯方程式，此方程式稱優(yōu)爾 尼爾生方程式（Yule Nelsen Equation），其方程式如下：D t = n 1 g優(yōu)爾尼爾生方程式由于考慮到n值，所以方程式中的a （各色版的半色調(diào)網(wǎng)點面積）視為實際網(wǎng)點面積。n值的大小受到四點影響（n值約介于1.53.05之間）：紙張種類半色調(diào)網(wǎng)屏線數(shù)半色調(diào)網(wǎng)點大小滿版濃度（注：李臺炯，平版印刷中灰色平衡數(shù)學(xué)模式之探討，P21-P22）七、n 值修正挪克伯方程式（n- value Modified Neugebauer Equation ）：此方程式是對挪克伯方程式作更進一步的修正，因為修正挪克柏方程式

21、僅考慮n值對計算濃度所產(chǎn)生的影 響，但卻沒有考慮光線在紙張內(nèi)的散射、反射等現(xiàn)象對所測量的八原色的三刺激值產(chǎn)生誤差。因此Yule建議改成如下的公式：Xi= f 1為+ f 2x-2+f3X3+ f +i5X5+ f Lx-（+ f7X7+ f SXSYi = f 1 Y1+ f 2Y2+f3Y3+ f tYt+fjYj+ f tYt+ f7Y7+ f MZi = f jZj+f 2Z2+f3Z3+ff jZj+ f LZ（+ f7Z7+f SZSX1； Y1；表幣八原色的修正三刺激值；m家曹i=lg nc、皿、ny是C、M、Y版的n值，其值各有所不同信主 印刷中灰色平衡敷孥模式之探，P22-P2

22、4）伍、控制方式的比較: 因為網(wǎng)屏線數(shù)的控制方式是用不同的網(wǎng)屏線數(shù)（85200）來比較何種線數(shù)能得到較佳的品質(zhì)，與用彩色復(fù) 制方程式來計算得較佳灰色平衡的方式不同。兩者不能比較其優(yōu)劣，所以我把網(wǎng)屏線數(shù)的控制首先比較不 同網(wǎng)屏線數(shù)上三色疊印與四色疊印的優(yōu)劣，再來比較三色疊印與四色疊印在各網(wǎng)屏線數(shù)的優(yōu)劣。、網(wǎng)屏線數(shù)的控制方式： 首先比較不同網(wǎng)屏線數(shù)上三色疊印與四色疊印的優(yōu)劣，再來比較三色疊印與四色疊印在各網(wǎng)屏線數(shù)的優(yōu)劣。200三色疊印 四色疊印最佳最佳四比三好四比 三好三色宜印輿四色胃印的比敷二、彩色復(fù)制方程式的比較: 比較a、修色方程式b、經(jīng)驗方程式c、那克伯方程式d、修正那克伯方程式e、n值修正那克伯方程 式五種方程式的準(zhǔn)確性以及適用范圍。一斯性測量半色的澧度去 做模裂由滿版色中性灰色值修色方程式差差不逾用經(jīng)脆方程式很好很好不逾用挪克伯方程式好不逋用好修正挪克伯方程式普通不逋用普通n值修正挪克伯方程式很好不逋用很好由于印刷彩色復(fù)制已朝向色度學(xué)與分光光度學(xué)的領(lǐng)域發(fā)展，因此以濃度學(xué)為基礎(chǔ)的修色方程式以及經(jīng)驗方 程式在未來的實用性較挪克伯方