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色差仪

2017-12-26 19页 doc 382KB 52阅读

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色差仪色差仪 自动比较样板与被检品之间的颜色差异,输出CIE_Lab三组数据和比色后的?E、?L、?a、?b四 组色差数据。 ?E总色差的大小 ?L大表示偏白,?L小表示偏黑 ?a大表示偏红,?a小表示偏绿 ?b大表示偏黄,?b小表示偏蓝 范围 色差(容差) 0 - 0.25?E 非常小或没有;理想匹配 0.25 - 0.5?E 微小;可接受的匹配 0.5 -1.0?E 微小到中等;在一些应用中可接受 1.0 -2.0?E 中等;在特定应用中可接受 2.0 - 4.0?E 有差距;在特定应用中可接受...
色差仪
色差仪 自动比较样板与被检品之间的颜色差异,输出CIE_Lab三组数据和比色后的?E、?L、?a、?b四 组色差数据。 ?E总色差的大小 ?L大示偏白,?L小表示偏黑 ?a大表示偏红,?a小表示偏绿 ?b大表示偏黄,?b小表示偏蓝 范围 色差(容差) 0 - 0.25?E 非常小或没有;理想匹配 0.25 - 0.5?E 微小;可接受的匹配 0.5 -1.0?E 微小到中等;在一些应用中可接受 1.0 -2.0?E 中等;在特定应用中可接受 2.0 - 4.0?E 有差距;在特定应用中可接受 4.0?E以上 非常大;在大部分应用中不可接受 (一)、CIE1976色度空间及色差公式 从一开始研究色彩学,人们为了使色彩和复制更精确、更完美,为色彩的转换和校正制定合适的调整尺度或比例,减少由于空间的不均匀而带来的复制误差,在不断寻找一种最均匀的色彩空间,这种色彩空间,在不同位置,不同方向上相等的几何距离在视觉上有对应相等的色差,把易测的空间距离作为色彩感觉差别量的度量。若能得到一种均匀颜色空间,那么色彩复制技术就会有更大进步,颜色匹配和色彩复制的准确性就得到加强。 从CIE1931RGB系统到CIE1931XYZ系统,再到CIE1960UCS系统,再到CIE1976LAB系统,一直都在向"均匀化"方向发展。CIE1931XYZ颜色空间只是采用简单的比例方法,描绘所要匹配颜色的三刺激值的比例关系;CIE1960UCS颜色空间将1931xy色度图作了线形变换,从而使颜色空间的均匀性得到了改善,但亮度因数没有均匀化。 为了进一步改进和统一颜色评价的方法,1976年CIE推荐了新的颜色空间及其有关色差公式,即CIE1976LAB(或Lab)系统,现在已成为世界各国正式采纳、作为国际通用的测色。它适用于 一切光源色或物体色的表示与计算。 CIE1976Lab空间由CIEXYZ系统通过数学方法转换得到,转换公式为: (5-17) 其中X、Y、Z是物体的三刺激值;X0、Y0、Z0为CIE标准照明体的三刺激值;L表示心理明度;a、b为心理色度。 从上式转换中可以看出:由X、Y、Z变换为,、a、b时包含有立方根的函数变换,经过这种非线形变换后,原来的马蹄形光谱轨迹不复保持。转换后的空间用笛卡儿直角坐标体系来表示,形成了对立色坐标表述的心理颜色空间,如图5-43所示。在这一坐标系统中,+a表示红色,-a表示绿色,+b表示黄色,-b表示蓝色,颜色的明度由L的百分数来表示。 图5-43 色差是指用数值的方法表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。若两个色样样品都按L、 a、b标定颜色,则两者之间的总色差?Eab以及各项单项色差可用下列公式计算: 明度差: ?L=L1-L2 色度差: ?a=a1-a2 ?b=b1-b2 总色差: (5-18) 计算举例:在2?标准观察者和C光源的照明条件下,测得用黄色油墨印制的三个样品的色度坐标为: No1: Y=71.79, x=0.4210, y=0.4788 No2: Y=70.67, x=0.4321, y=0.4889 No3: Y=67.95, x=0.4441, y=0.4947 C光源:Y0=100, x0=0.3101, y0=0.3162 下面再按式(5-17)进行计算L,a,b。首先根据式(5-14)求各样品色的三刺激值 由此得到: No1: Y1=71.79, X1=63.13, Z1=15.02 No2: Y2=70.60, X2=62.46, Z2=11.43 No3: Y3=67.95, X3=61.00, Z3=8.40 C光源:Y0=100, X0=98.07, Z0=118.22 把这些数值代入式(5-17)求得: No.1 No., No., 假定以样品色No.1为标准,则可计算出它们的色差值为: ?L ?a ?b ?Eab No.2-No.1 -0.6638 1.3287 7.6053 7.7490 No.3-No.1 -1.9727 3.5920 14.3055 14.8809 (二)、色差单位的提出与意义 1939年,美国国家标准局采纳了贾德等的建议而推行Y1/2、a、b色差计算公式,并按此公式计算颜色差别的大小,以绝对值1作为一个单位,称为"NBS色差单位"。一个NBS单位大约相当于视觉色差识别阈值的5倍。如果与孟塞尔系统中相邻两级的色差值比较,则1NBS单位约等于0.1孟塞尔明度值,0.15孟塞尔彩度值,2.5 孟塞尔色相值(彩度为1);孟塞尔系统相邻两个色彩的差别约为10NBS单位。NBS的色差单位与人的色彩感觉差别用表5-5来描述,说明NBS单位在工业应用上是有价值的。后来开发的新色差公式,往往有意识地把单位调整到与NBS单位相接近,例如ANLAB40,Hunter Lab以及CIE LAB 、CIE LUV等色差公式的单位都与NBS 单位大略相同(不是相等)。因此,我们不要误解以为任何色差公式计算出的色差单位都是NBS。 彩色包装装潢印刷复制技术是多工序的系统工程,装潢印刷品最终质量的色彩误差,多按正态分布规律N(u,σ2),采用"三倍标准差法",取?3σ作为上、下控制公差。根据国内、外的经验表明:对无特殊要求的一般产品,取6ΔEab色差单位作为装潢印刷品颜色公差的控制范围是较为合理的。 在色彩复制质量要求上,由国家标准局颁布的装潢印刷品GB7705-87(平印)、GB7706-87(凸印)、GB7707-87(凹印)的国家标准中,对彩色装潢印刷品的同批同色色差为:一般产品ΔEab?5.00,6.00,精细产品ΔEab?4.00,5.00,同时还将这一质量标准作为国家企业晋升的一项条件。 表5-5 NBS单位与颜色差别感觉程度 NBS单位色差值 感 觉 色 差 程 度 0(0,0.50 (微小色差)感觉极微(trave) 0.5,1.51 (小色差)感觉轻微(slight) 1.5,3 (较小色差)感觉明显 (noticeable) 3,6 (较大色差)感觉很明显(appreciable) 6以上 (大色差)感觉强烈(much) (三)、CIE ab心理色度图的形状分析 CIE rg色度图和CIE xy色度图中色度坐标所反映的是三原色各自在三刺激值总量中的相对比例,它表示了颜色相同和彩度相同而亮度不同的那些颜色的共同特征,色度图的范围代表颜色的色域。 我们以Y=19.77(孟塞尔明度V=5)时的xy色度图(图5-44)为例来观察转换后ab心理色度图的情况。图中射线为孟塞尔色卡中恒定色相轨迹。利用式(5-17)进行转换,这是一种非线形转换,图5-44中的马蹄形光谱轨迹不复保持,而成为一种不规则的楔形(图5-45),在CIEab心理色度图中,蓝原色向右下方伸展形成楔形的尖。 图5-44 xy色度图 图5-45 ab心理色度图 图5-46为图5-45的局部,反映出孟塞尔明度V=5时,孟塞尔色卡中恒定色相轨迹和恒定彩度轨迹,可以看出ab心理色度图具有较好的均匀性。 图5-46 Y=19.77(V=5)时ab心理色度图 如果知道了色样的刺激值Y(亮度因数),则式(5-17)中的刺激值X、Z可用色度坐标来表示: …………………………(5-19) 将式(5-19)代入式(5-17)中,得 …………(5-20) 由式(5-20)知转换过程中ab心理色度图的大小范围与亮度因数Y有关,随着Y值的增大,ab色度图的范围也逐渐增大,当Y达到最大值100时,ab色度图的范围最大。图5-47中外圈曲线S1表示ab色度图的最大范围,内圈曲线S2表示Y=19.77(V=5)时的范围。 目前在实用技术上,色彩设计及处理软件使用某一区域(如-120检测
器。这也是衡量一台仪器优劣的主要指标。 3.1 它是“双光束测量原理”还是“单光束测量原理”: 双光束仪器有两个光栅和两个检测器。测量时光源只闪一次,同样测样品和参比白。这样就克服了系统变化所带来的误差,测量数据的精度非常高。只是仪器成本较高。 单光束仪器只有一个光栅和一个检测器。所以测量时光源闪两次,分别测样品和参比白。而两次测量时的系统误差(光源光强分布差异,光路变化,温度变化,电路漂移等)被当做样品和参比白间的差异,所以误差比较大。 3.2 光源:多数厂家选用“高能脉冲氙灯(Pulsed Xenon)”,具有寿命长、光强高、测量时的“信噪比”(测量信号/噪音)高,测量精度高等优点。个别厂家的仪器选用“钨丝灯(tungsten light)”,具有光强低,长期发热,寿命短,在蓝光段测量不准确等缺点。 3.3 积分球:质量好的5、6年不会变黄,差的2、3年变黄要更换。 4、日本MINOLTA(美能达)公司所生产的测色仪主要分为两大系列:一是CR系列(CR-10、CR-300、CR-400、CR-410、CR331、CR321等);二是CM系列(CM-2600d、CM-2500d、CM-3600d、CM-508d、CM-503c等)。CR系列只能测色而不能配色,而CM系列既可以测色,也可以与配色系统连接,进行配色。要建立配色系统必须具备以下仪器:1)CM系列的分光测色计,2)配色系列软件,3)自备电脑。同样的测色仪,但CM系列比CR系列测量精度要高,价格也高。CR系列中便携式CR-10与台式CR-3xx的区别:CR-10不能测出某一颜色的色空间的绝对值,只能测出两个颜色之间的色差值(?E);而CR-3xx台式色差仪可以测出某一颜色的色空间的绝对值。在CR系列中,针对不同行业,有不同的型号(主要是测量口径的差异),用户须在我司销售工程师的指导下选择合适的型号。 近年来,在纸质包装产品的印刷中,大量采用了专色印刷。专色印刷的特点是:大面积实地色块色彩夺目,货架展示效果好;减少了因网点叠印、网点变形产生的色差,颜色稳定,易于识别等。下面与业内同行共同探讨专色油墨的应用与颜色控制的技巧。一、专色的检测目前国内大部分包装印刷企业对专色的测控手段都比较落后,多数依靠工人师傅的经验来调配专色墨。这样做的缺点是专色墨的配比不够精确,调配时间长,主观因素影响大。一些有实力的大型包装印刷企业已采用了专色配墨系统对其进行管理。 专色配墨系统由电脑、配色软件、分光光度计、分析天平、匀墨仪、展墨仪组成。用该系统将公司经常使用的纸张、油墨的参数收入数据库中,应用配色软件对客户提供的专色进行电脑自动配色,利用分光光度计测量其CIE Lab值、密度值、?E,从而可以实现专色配墨的数据化管理。 目前市场上常见的分光光度计有美国X-Rite和瑞士Gretag两种品牌。不同的分光光度计,测量色差时采用的是不同的计算方法,从而会带来不同的容差。颜色容差所描述的色差空间区域分为盒状容差(CIE Lab)、扇状容差(CIE LCH)和球状容差(CMC 2?1),种。容差所描述的色差空间区域体积越小,表示颜色的精确度越高。按照不同的容差方法计算出来的色差结果,与人眼对颜色的评价是有一定差异的。盒状容差的准确率为75%,扇状容差的准确率为85%,球状容差的准确率为95%。可见,不同的分光光度计,由于采用了不同的容差方法,对颜色描述的准确度也是不同的。可以看出,国家标准中使用的是盒状容差(CIE Lab),而它对颜色的描述,准确度为75%。也就是说,在实际生产中,使用分光光度计测量出的?E值即使是零,颜色仍然存在25%的偏差。由于人眼对蓝色较为敏感,所以这种差异在蓝色上体现得最明显。对于那些对印刷品的要求高于国家标准的客户来说,这个细小的偏差必须克服。因此在配制专色油墨时,一般采用人眼观测与用分光光度计测量相结合的办法来解决这个问题。纸张性能、印品表面整饰、撤淡剂、干退密度、系统差异等多方面的因素都会影响专色印刷的色彩控制。二、影响专色色差的因素在印刷过程中,导致专色油墨生产色差的因素很多,下面对这些因素分别进行探讨。1.纸张对颜色的影响纸张对墨层颜色的影响主要体现在3个方面。(1)纸张白度:白度不同(或带有一 定颜色)的纸张,对印刷墨层的颜色显现有不同的影响。对同一种白板纸而言,白度不同,印刷墨层的颜色差异主要体现在专色墨中黑墨成分的多少,尤其是对明度在70以上的颜色,影响特别明显,造成专色墨的配比差别很大。因此,在实际生产中应尽量选用白度相同的纸张印刷,以减小纸张白度对印刷颜色的影响。(2)吸收性:同一种油墨在相同条件下印刷到吸收性不同的纸张上时,会有不同的印刷光泽。纸张的结构决定了纸张表面存在着由植物纤维形成的凹凸和孔隙,为了使纸面获得良好的均匀性和平滑度,一般要在纸张表面涂布不同厚度的涂料。涂料的性质和厚度决定了纸张表面对油墨的吸收能力。吸收能力不同,必然要使印刷墨层的颜色产生差异。非涂料纸与涂料纸相比,黑色墨层会显得灰暗、无光泽,并且彩色墨层会产生漂移,由青色墨和品红色墨调配出的颜色表现最明显。(3)光泽度与平滑度:印刷品的光泽度取决于纸张的光泽度与平滑度。印刷用纸的表面属于半光泽表面,尤其是涂料纸。在彩色印刷品上,当光线以45?入射角照射到纸张表面时,约有4%的光会被反射掉,这就是首层表面反射光。而其余入射光穿过油墨层,经过油墨的选择性吸收后,再透过墨层反射出来,进入人眼,被人眼所感知,这就是我们观察到的颜色。若纸张的光泽度和平滑度较高,则首层表面反射光是做镜面反射,不易进入人眼,此时观察到的颜色基本就是透过墨层反射出的颜色。若纸张表面粗糙,光泽度低,则首层表面反射光将发生漫反射,此时我们看到的颜色是主色光和首层表面反射光产生的混合色。由于这里面含有白光成分,因此降低了主色光的饱和度,所以人们观察印品时感觉颜色变浅,用密度计测量时密度值降低,明度上升。2.表面处理对颜色的影响包装类产品的表面处理方式主要有覆膜(亮光膜、亚光膜)、上光(罩亮光油、亚光油、UV光油)等。印品经过这些表面处理后,会有不同程度的色相变化和色密度变化。这些变化分为物理变化和化学变化。物理变化主要体现在产品表面增加了镜面反射和漫反射,这对色密度有一定影响。覆亮光膜、罩亮光油和UV油时,色密度增加;覆亚光膜、罩亚光油时,色密度降低。化学变化主要来自覆膜胶、UV底油、UV油内含有的多种有机溶剂,它们会使印刷墨层的颜色发生变化。3.撤淡剂对颜色的影响撤淡剂是一种油膏状的无色透明物质,在专色印刷中主要起冲淡颜色的作用。撤淡剂的加入量不同,对色相的影响也不同,尤其是蓝色表现得最明显。在配制专色墨的过程中,匀墨仪、展墨仪对油墨产生的剪切力、压力要比印刷机上的小。在印刷时不需加入撤淡剂,但在配墨制作色卡时只有加入撤淡剂,才能打出均匀的专色墨颜色展示卡。在色密度相同情况下,色卡与印刷品呈现出的颜色是存在色差的,这是因为撤淡剂的加入,改变了油墨中颜料的分布状态,使油墨对光的吸收、折射和反射都发生了变化,由此就产生了色差,这种色差是由系统的差异引起的。4.干退密度差异的影响刚印出的印品,油墨尚处于湿态,与干态时有一个密度差。湿色密度大于干色密度的现象称为干退密度现象。这是因为刚印出的墨层有一定的流平性,所以表面反射以镜面反射为主,看上去色彩鲜艳,光泽好。当墨层处于干燥状态时,表面反射以漫反射为主,色泽自然比刚印刷出来时显得要暗淡无光。由于干色密度一般要在印完干燥30,60分钟之后才能测量,这就给专色密度的测量、控制带来了困难。带有偏振镜装置的密度计能够消除墨层表面因镜面反射而产生的光,所测得的湿色密度与干色密度非常接近,使测得的密度值不受墨层干湿影响。对于涂料纸,测量密度差为0.05,0.15,非涂料纸的测量密度差为0.1,0.2。不同的颜色色差也不同,黄色差异最小,黑色最大,蓝色和红色介于二者之间。因此用这样的密度计测量时,测量值应当比标准色样的密度值适当高出一部分,这样才能起到控制的作用。5.系统差异的影 响用匀墨仪、展墨仪制作色卡的过程是"干印"过程,没有水参与,而印刷是"湿印"过程,有润湿液参与印刷过程,所以在胶印中油墨必然要发生油包水的乳化现象,乳化后的油墨由于改变了颜料粒子在墨层中的分布状态,必然要产生色差,印出的产品也就显得色泽灰暗、不鲜艳。另外,调配专色所用油墨的稳定性、墨层的厚度、称量油墨的准确性、印刷机供墨区的新旧差异、印刷机速、印刷时的上水量等也都会对色差的产生有不同的影响。三、专色的控制综上所述,为了保证同批、不同批产品的色差符合国家标准和客户要求,我们在印刷过程中对专色进行了这样的控制。1.制作色卡首先根据客户提供的颜色标准样,用电脑配色系统给出专色油墨比例;再调出油墨小样,用匀墨仪、展墨仪"展示"出不同密度的颜色样;然后根据国家标准(或客户)对色差的要求范围,用分光光度计确定标准、浅限、深限,制作印刷标准色卡(色差超标需进一步修正)。色卡一半是普通颜色样,另一半是经过表面处理的颜色样,这是为了方便质检时使用,如附图所示。2.验证专色考虑到纸张是影响色差的主要因素,所以每次印刷前都要用实际印刷用纸"展示"颜色样,对照色卡做微修正,以剔除纸张的影响。3.印刷控制 印刷时领机用印刷标准色卡对专色墨层厚度进行控制,同时辅助以密度计测量颜色的主密度值和Bk值,来克服油墨干、湿色密度差异。总之,在包装印刷中,导致专色产生色差的原因各种各样,要针对实际生产中的不同原因具体分析,解决问题,尽量把偏差控制在最小范围,生产出令客户满意的包装印品。
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