从实验室中走出,高保真彩色印刷技术获得了新生!采用全新的分色理论和方法,高保真印刷纠正了常规四色印刷的主要缺陷,使印刷颜色的视觉效果更接近实际景物,丰富、真实。在CIERGB颜色空间中的分色,输入的RGB颜色将获得更接近光谱色的亮度和色度特性,基色油墨的组合提高了鲜艳颜色的表现能力;使印刷颜色阶调线性更准确,颜色深浅变化的表现更深刻。
   
 
 
 
 
揭开高保真印刷技术的神秘面纱  
 

目录:

前沿
课程1:印刷发展至今,经历了几代变革,现在的印刷发展到了第几代?
课程2:彩色图像印刷的质量要求是什么?
课程3:彩色图像印刷复制的工艺基础是什么?
课程4:高保真彩色印刷成套技术的前身是什么?
课程5:高清晰度和高保真彩色印刷技术的原则区分是什么?
课程6:高清晰度印刷技术的特征是什么?
课程7:高清晰度印刷技术如何应用一(对阶调特性的认识)?
课程8:高清晰度印刷技术如何应用二(如何测量和控制印刷阶调值和阶调值增量)?
课程9:传统四色印刷技术的缺陷在哪里?
课程10:高保真彩色印刷的颜色特性表现在哪里?
课程11:高保真印刷颜色空间增大的原因是什么?
课程12:高保真印刷技术的质量优势表现在哪里?
课程13:高保真印刷技术的防伪优势表现在哪里?
课程14:企业投资高保真印刷技术的效益表现在哪里?
课程15:高保真印刷技术如何进行生产应用?
课程16:高保真印刷产品质量检验的技术原则什么?
课程17:选择应用高保真分色模型的基本原则是什么?
课程18:专家对于高保真彩色印刷成套技术的鉴定结果是什么?
课程19:用户对于高保真彩色印刷成套技术的应用情况是什么?
课程20:高保真印刷技术对于印刷行业的意义是什么?

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高保真印刷课堂 前言

  从实验室中走出,高保真彩色印刷技术获得了新生!采用全新的分色理论和方法,高保真印刷纠正了常规四色印刷的主要缺陷,使印刷颜色的视觉效果更接近实际景物,丰富、真实。 

  在CIERGB颜色空间中的分色,输入的RGB颜色将获得更接近光谱色的亮度和色度特性,基色油墨的组合提高了鲜艳颜色的表现能力;使印刷颜色阶调线性更准确,颜色深浅变化的表现更深刻。

  分色模型的独家定制,实现视觉直观判断的“一线防伪”,使常规四色印刷产品所不能相比,高保真彩色印刷技术开创了一个新时代。

  为了让更多印刷企业了解和应用此项技术,同时在本项成套技术研发单位(北京佳一天时电子技术有限公司)的大力支持下,我们精心制作了本个“高保真彩色印刷大学堂”技术专栏,希望可以与印刷企业携手,共同将我国的印刷水平提升一个高度,欢迎大家共同参与探讨和交流!

课程1:印刷发展至今,经历了几代变革,现在的印刷发展到了第几代?

  近代印刷技术应该以约翰·古登堡设计出第一套完整的印刷系统为开端,距今已有五百多年的历史。当时,印刷工厂仅能印刷单一颜色的文字和线条,专家称此为第一代印刷技术。

  随后的第一个变化始于十八世纪中期,由于应用照像技术,曝光后的印版上形成深浅变化不同的部分,可以承载薄厚不同的油墨,实现了类似于照片效果的阶调连续变化的单色图象印刷。这种印刷效果,极大促进当时广告业的繁荣,催生了期刊类媒体,对科技和商业的发展,起到了重要的推动作用。照相技术引入印刷制版工序,印刷图像阶调连续性成为技术进步的主要内容,因此,以其作为印刷技术划时代的标志,称其代表的印刷技术为第二代。

  第二个变化始于二十世纪初期,在光学和化学技术发展的帮助下,照相分色技术造就了彩色印刷品生产工艺,实现了全彩色图象的印刷复制;计算机技术和激光技术于七十年代成就了电分机,由此印刷业可以应用模拟电路和其后实现的数字电路控制颜色的分色印刷。印刷全彩色图象所必须的加网和四色分色技术,成为典型性的技术创新,因此,称其所代表的印刷技术为第三代,并认为从此进入了现代印刷技术时期。

青油墨印版

品红油墨印版

 黄油墨印版

黑油墨印版

  第三个变化,就是二十世纪末开始的高保真彩色印刷技术的研究和应用,彻底突破了常规四色印刷色域的局限,使印刷颜色效果更接近自然界光谱色的视觉效果。它得益于高速大容量计算机的普及和色度学理论研究及技术应用。

  由此,彩色分色技术发生了革命性的变化,高保真彩色印刷技术开始进入印刷生产应用,高清晰度加网技术和装备也在印刷企业中显现功能。以印刷复制图象实现高清晰度和高保真效果为标志,印刷业开始了第四代印刷技术时期。

青油墨印版

品红油墨印版

黄油墨印版

橘红油墨印版

绿油墨印版

黑油墨印版

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课程2:彩色图像印刷的质量要求是什么?

  答:人们对于自然界景物的识别,总是离不开形状和颜色。自然界景物不能被直接印刷复制,必须借助于成像设备,将形状及颜色投影于感光材料等平面介质上,形成颜色的模拟量,或记录于CCD等光电转换器件中,直接生成颜色的数字量,才能用于印刷复制工艺。
现有的成像光电设备,通常将景物的光谱色分解为红、绿、蓝三种分量记录,形成该设备的颜色空间。三原色选取不同,颜色空间大小不同。三原色的亮度和色饱和度越大,颜色空间越大,空间中描述的颜色与景物光谱色的差别越小。当景物被成像复制时,由于受到感光材料色域范围的限制或光电转换器件性能的影响,颜色的真实性会遭受损失。所以对彩色图像复制来说,为了使印刷效果能够接近自然景物的真实颜色,选择适当的RGB颜色空间表现原稿的颜色是非常重要的。


(左)RGB原稿


(右)灰色部分表示CMYK印刷色域以外颜色

  彩色图像印刷复制的颜色可以分为两部分,即彩色成分和中性灰成分。这样理解颜色,是模拟人眼对颜色的视觉感受方式,视杆细胞感受明暗,视锥细胞感受彩色。外界颜色对人视觉系统产生刺激所感知的颜色,是颜色明暗及彩色感知程度的综合作用。彩色图像的立体感由图像颜色亮度表示,中性灰成分是主要影响因素。当景物图像被印刷复制时,油墨印刷色域范围会使图像颜色空间再度压缩,线性转换和分色算法也会使颜色阶调特性改变,所以印刷色域范围的控制和相关算法的选择及优化也是至关重要的。

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课程3:彩色图像印刷复制的工艺基础是什么?

  答:今天,全世界的颜色科学家,已经为颜色的感知、测量、复制提供了许多有价值的方法,使我们有可能对印刷技术和质量进行新的思考。印刷企业忙碌的参数调控过程,大多与彩色图像相关。而彩色图像印刷复制的工艺基础是四色分色,对于此有两个问题值得思考。

  第一,印刷彩色图像,实际是复制自然世界的景象。印刷工艺不能直接把立体的景物复制到平面的介质上。照相设备把景物投影到感光材料上或记录到光电转换器件中,然后作为原稿交到印刷工艺。

  原稿表现实际景物的形状、彩色和亮度特性。为了使印刷图像更接近实际景象,我们必须了解原稿记录的景物与它在自然界的观察效果有什么不同。这就造成了目前四色印刷工艺习惯上从扫描原稿得到的CMYK信号开始调控相关参数,结果使印刷图像的亮度特性与实际景物产生较大差异,这本来是可以避免的。

  第二,四色印刷颜色空间与景物反射的光线颜色空间相比小很多,注定了印刷图像的彩色特性与实际景物之间相当大的差异,特别是明亮颜色的饱和度损失严重,连同以上原因,使得四色印刷图像颜色沉重单调、缺乏层次和光彩。

  经过专家不懈的实验研究,以上两个问题在高保真印刷技术中得到统一解决。高保真分色技术以视觉感知颜色的亮度,调控印刷的中性灰成分;以扩大的印刷颜色空间,映射感知颜色的饱和度,使印刷图像效果更接近实际景物的观察效果。从这一效果可以说,高保真印刷技术也是印刷技术发展史上新时代的标志。

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课程4:高保真彩色印刷成套技术的前身是什么?

  答:高保真彩色印刷技术,是二十世纪九十年代中期兴起的研究内容。一些国际著名的公司,如海德堡公司、AGFA公司,DUPONT公司、PANTONE公司,荷兰AURELON公司,以及北大方正集团等,从1995起,先后发布了自己的高保真印刷样品。

  欧洲、美国甚至日本等国家和地区,已经有数百家企业在以不同形式应用高保真印刷技术,不过由于印刷企业对工艺技术保密等因素,鲜有大力宣传者。我国自1997年由制版、印刷、打样和油墨生产等企业自发组织进行高保真印刷技术应用实验以来,2000年国家科技部技术创新基金正式拨款支持研发单位进行相关技术研究,2002年研究成果由专家技术鉴定后,已经有用户购置在实际生产中应用,相关技术的后续研究尚在进行中。2002年,香港地区也有行业协会组织的原真色彩印刷技术应用实验,因为来自海外的高保真印刷定单催促他们必须加快了解和掌握相关技术。

  以高保真彩色印刷技术工艺作为生产规范,意味着印刷复制颜色的色空间,是以自然界光谱色的视觉效果为目标进行调控,其应用创新的分色技术,可以大大超过传统四色印刷色空间,从而在印刷领域,真正实现最高的色彩表现力。     

可见光谱色域

CMYK四色

印刷色域CMYKOGB高保真印刷色域

  由于使用CTP技术,或在印刷设备与材料基本不变的条件下使用高清晰度印刷技术,可使印刷品的清晰度和阶调的连续性得到较大的改善,印刷图象的视觉清晰度和细腻度都将得到新的提高。

  高保真彩色印刷技术研究和应用,是印刷领域中进行的一场技术革命,因此,在印刷业中,必将引发人员观念、应用技术规范、质量标准等一系列变革。走出企业,环顾四周,会发现身边日新月异的变化。印刷技术进步,一刻也没有停止。印刷品新的功能和新的质量,使印刷品用户和印刷企业都能够获得更多的经济效益和社会效益。在激烈的市场竞争中,用户和服务商实现双赢,无疑是良性的市场模式。这一模式的基础是技术进步。

  美国北爱尔兰大学工业科技博士李凌霄副教授,在《谷登堡效应与千年大计》一文中,论述谷登堡获得千年伟人殊荣的原由后,告诉业界同仁“数百年后的今日虽然人事物已非,但印刷业的功能依旧,需求日增,而面临的冲击则完全属于科技层面,所以印刷业应分析未来整体科技的发展并顺水推舟,技巧地将印刷业提升至另一个崭新的境界。”

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课程5:高清晰度和高保真彩色印刷技术的原则区分是什么?

  答:印刷,顾名思义,印,字面理解为印章,在现代印刷中指印版。刷,可以理解为印版上墨和油墨从印版到承印物的转移。从这个意义上讲,“印”的主要功能是完成原稿“形”的复制,“刷”的主要功能是完成原稿“色”的复制。形形色色的原稿,亦可解读为原稿上的形形色色,得以应用印刷技术和相应设备大量复制。

  “形”主要影响印刷品的清晰度。“色”主要影响印刷品颜色的视觉效果,即与自然界可见光色空间中的景物是否相象。从这个意义上区分,第四代印刷技术中,新技术可以分为两类。以提高印刷品清晰度为主要目标的应用技术,称为高清晰度印刷技术;以扩大印刷色域为主要手段,印刷颜色以可见光颜色效果为目标进行调控的应用技术,称为高保真彩色印刷技术。虽然以上两种技术的应用可能会有交叉作用,可是能够从技术原理上区分清楚。这样区分的目的很简单,为使印刷企业在制定自身的技术进步规划时,能够明白自己未来的目标在哪里,应该选择使用什么技术。

  目前,高清晰度印刷技术主要包括,调幅网250lpi以上加网及配套的阶调值增量调控和晒版特性调控技术;网点宽度20微米以下,一次或二次调频加网及配套的阶调值特性测量和调控技术。高清晰度技术的核心是,缩小网点尺寸和改变网点的排布方式。

  高保真彩色印刷技术的主要特征是,印刷基色油墨多于常规CMYK四色,并且除了黑墨外,全部基色油墨均参与彩色分色和中性灰平衡。高保真技术的核心是,应用新的分色算法和中性灰成分调控算法。

  需要说明,使用高彩度(或称高密度)CMYK四色油墨扩大印刷色域,是依靠油墨性能的改善,所使用的分色技术并没有变化,并且实际测试证明,高彩度四色油墨印刷色域的扩大是很有限的,因此不应该将其归类于高保真印刷技术,应该看作是四色印刷质量的改良。

  在一些专业杂志发表的文章中,有些将高清晰度和高保真技术统称为高品质印刷技术。香港地区将高保真彩色印刷(Hi-Fi Color Printing)称为原真色彩印制,这些只是用词不同,所指的内容是基本相同的。

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课程6:高清晰度印刷技术的特征是什么?

  答:印刷图象的清晰度可以用两个独立的指标来定量表示,空间分辨率和阶调分辨率。

  图象细节的分辨能力,称为空间分辨率,它是由网线宽度(调幅网)或网点宽度(调频网)所决定,其宽度越小,空间分辨率越高。或者说,单位面积中网点个数越多,空间分辨率越高。

单位面积中网点数增加示意 

175lpi

350lpi

  图象颜色深浅变化时显现细腻柔和的能力,称为阶调分辨率,它是由网点的构成(调幅网和调频网)和网点的排布(调频网)所决定。对调幅网点而言,网线宽度相同时,曝光光源聚焦面积越小,阶调分辨率越高。4倍175lpi等效网点面积中阶调级数示意如下:

         

175lpi的50%网点

2540dpi下2x2调频10%网点

2540dpi下2x2调频30%网点

  印刷图象的视觉清晰度为空间分辨率和阶调分辨率的乘积。

  目前一种传统观点认为,网线频率达到175lpi,网线宽度145微米,相当于距印刷品40厘米时人的视觉分辨力极限,如果继续提高网线频率,人也不会感受到印刷品清晰度的提高,只能白白增加成本。这种观点在印刷业中造成思想混乱,往往使企业放弃提高印刷品清晰度的努力。

  经实际观察分析知道,调幅网印刷品粗糙度主要由多色版叠印产生的“玫瑰斑”引起。调频网印刷品粗糙度主要由单色版“蚯蚓斑”引起。

调幅网印刷品上的“玫瑰斑”

 一次调频网印刷品上的“蚯蚓斑”

  一般情况下,“玫瑰斑”的宽度是网线宽度的数倍。使用175lpi加网,在三色油墨叠印颜色阶调值为中间调的面积中,可以清楚地看到“玫瑰斑”,此中的印刷图象显得粗糙,并且颜色缺少光泽 感。所以使用调幅网加网印刷,尽量降低“玫瑰斑”的大小,成为提高印刷品清晰度的必要措施。

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课程7:高清晰度印刷技术如何应用一(对阶调特性的认识)?

  答:印刷应用的PS版分辨率、油墨的印刷适性、承印物的印刷适性等限制了加网线数的无限提高。经实验得知,在现有普通印刷材料的条件下,使用350lpi加网的印刷产品可以保持质量的稳定。

  在高清晰度印刷技术中,提高空间分辨率的方法相对比较简单。只要RIP中有相应的网线设置,并且能够进行相应的输出线性调整,基本可以满足要求。需要注意的是,胶片上网点的边缘宽度应该尽可能小,这对照排机激光束聚焦、胶片感光度、显影条件等有更严格的要求。

  阶调分辨率特性的分析和控制,应注意两个问题,第一,阶调特性的认识,第二,理想的印刷阶调值确定和阶调值增量测量和控制。

  问题一

   

  调幅网在设定了加网线数和网线角度后,最大网点面积和网点中心位置就确定了,在确定的网点面积中,只有一个网点。网点在面积中心由小增大,表现阶调由浅到深。目前原稿电子文件每一基色像束8字节256bit,所以,175lpi加网时,照排机激光精度不应低于2800dpi。

  高清晰度加网时,照排机激光精度应该设置更高。例如350lpi加网,理想激光精度应该为5600dpi。但是如果在实际生产中达不到以上要求,印刷品的视觉清晰度也会比175lpi提高。在175lpi最大网点面积中,可以分布4个350lpi的网点。如果仍旧应用2800dpi输出,每一个网点阶调级数为64, 4个350lp网点的全部阶调级数为64x4=256。印刷图象视觉清晰度,350lpi为4x256=1024,175lpi为1x256=256,由此可知350lpi清晰度比175lpi提高4倍。如果激光精度提高到4000dpi,350lpi的等效阶调级数可达522,而175lpi由于原稿电子数据量的限制,仍然是256。在此条件下印刷图象清晰度,350lpi为4x522=2088,175lpi为1x256=256,350lpi清晰度提高8倍。

  如果原稿图象精度为350dpi,以175lpi输出,基本加网算法是将图象中每四个像素,对应复制为一个网点。四个像素阶调值的平均值,确定对应网点的阶调值。四个像素阶调值间的差异,在网点阶调值中无法表示。这是印刷品看起来不如原稿颜色细腻柔和的原因之一。如果同样精度的图象,改用350lpi加网输出胶片,每一个像素可由一个网点复制,在原稿颜色阶调变化明显的区域,阶调复制的准确性会使印刷品颜色看起来更加细腻柔和。一般情况下,高清晰度网点阶调级数不应低于128,在条件允许时,应该争取达到256,以避免图像像素阶调在加网输出时被过量压缩并级。

  调频网点图象清晰度。2540dpi激光精度下的2x2调频网点,网点边宽20微米,在一个350lpi网点面积中可近似排布4x4=16个网点。一次调频网在网点算法设定的面积中,网点出现的位置是固定的,所以等效阶调级数为16,与网点个数相同。印刷图象清晰度,2x2调频网为16x16=256,350lpi调幅网为1x54=54。如果350lpi调幅网使用4000dpi激光精度,阶调级数为1x130=130,相比之下,2x2调频网图象视觉清晰度高出近1倍。如果使用边宽10微米的调频网点,图象视觉清晰度为49x49=2401,高出350lpi约18倍。

  由以上分析看出,高清晰度调幅网点,依赖照排机激光精度的提高,主要由提高阶调分辨率来提高印刷图象视觉清晰度。调频网可以在较低激光精度的条件下,主要由提高空间分辨率来提高印刷图象的视觉清晰度。但是,由于加网算法的影响,一次调频网印刷品,在亮调面积中,由于网点分布不均匀,颜色粗糙感明显;在中亮调面积中,由于网点非同时连接造成的“蚯蚓斑”,增加了印刷品视觉粗糙度。

  二次调频网,网点出现的位置,受到网点算法设定的基准面积中网点多少的影响,网点排布趋向宏观均匀。从这个意义上说,虽然其阶调分辨率和空间分辨率与一次调频网相同,但是网点分布更加合理,可以显著减少“蚯蚓斑”形成的粗糙感,所以印刷图象的视觉清晰度更高。

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课程8:高清晰度印刷技术如何应用二(如何测量和控制印刷阶调值和阶调值增量)?

  答:问题二

  控制图象印刷的质量,实质上就是控制印刷品上网点的质量,研究网点变化的原因和规律,才能为印刷质量控制提供依据。

  胶片上网点的面积,在晒到PS版上和将油墨转印到承印物上,会产生不同的变化。

  胶片晒版时,PS版的光学扩散作用和漫反射光会减小版上最细微层次的宽度,使版上的网点面积比胶片上的网点面积减小。阶调值减少量与版材和晒版工艺参数相关,在同样的条件下,阶调值减少量与网线数成近似正比。

  印版上的油墨,在压力的作用下,直接或间接转移到承印物表面。油墨在压力的作用下,会向网点的周围扩展,压力越大,扩展越厉害。实验证明,在同样的工艺条件下,印刷阶调值增加与网线数成近似正比。相同加网线数不同面积的网点,油墨扩大的边宽近似相等。

印刷网点扩大示意图

  对于调频网点,晒版和印刷造成的面积变化量是网点边长总和的函数。网点边长总和除了与网点本身有关,还与网点搭接情况有关。使用不同的网点算法,网点搭接情况会有不同,阶调值增量的特性曲线也不相同。

  一般情况下,调幅网点不同加网线数, 会表现出不同的印刷阶调特性曲线。

  以37阶网点梯尺电子文件输出胶片,梯尺的网点面积设置为0-10%和90-100%间递增1%,10-90%间递增5%。胶片灰雾度和曝光实地密度应达到标准,网点面积偏差应在规定范围之内,网点边缘宽度应符合要求。

  以胶片上测量得到的网点阶调值,作为晒版和印刷的网点阶调值变化的比较基准。需要注意,使用密度计测量得到的网点面积,实际是由测量的密度值计算出来的。由光源发出的入射光线,在网点边缘会被过量吸收,因此被检测器接收的密度值比理论值大,由此密度值计算的网点面积值当然也比实际面积值要大。网点边长总和越大,二者之间的偏差越大。在应用高清晰度网点时,弥补由密度计测量产生的胶片实际网点面积偏差,是十分必要的。解决问题的办法有两种,其一,选用以照相方式计算网点面积的仪器,例如PS版测量仪;其二,使用尤尔·尼尔森公式代替玛雷·戴维斯公式,由测量密度计算网点面积。事先须借用PS版测量仪或其他的图象分析显微照相机,选择测量出胶片上网点实际面积,与测量的胶片空白处密度、实地密度、网点密度一起,计算尤尔·尼尔森公式中的修正系数n。以后就可以直接测量相关密度,应用带n系数的尤尔·尼尔森公式计算网点面积。不同加网线数,n值不同。

  如上所述,晒版和印刷过程使网点面积发生变化,变化的大小与网线数相关,即与网点边长总和相关。高清晰度网点的阶调曲线,应用以上方法很容易得到。每一种加网线数的阶调曲线可能各不相同,应以175lpi的阶调曲线为基准,分析相应的差别。可以在现有的工艺过程控制方法中,找到并组合为适用的成套技术,使高清晰度印刷技术可以在企业现有设备和材料条件下,实现稳定的生产应用。高清晰度印刷产品,图象看起来更加清晰、细腻、柔和,印刷颜色阶调特性与原稿更加接近,且不会出现亮调过度损失、中调太闷、暗调糊死的情况。

  严格讲,高清晰度印刷技术,并不属于印刷技术的革命,仅是现有工艺装备和技术的整合。它应用的必要性,在于为激烈的市场竞争提供新式武器。同时因为当代印刷设备和材料性能的提高,已经为高清晰度印刷技术应用提供了必要条件,不应再固守常规,浪费这些资源的潜质。另外,高清晰度印刷技术与高保真彩色印刷技术同时应用,将会珠联璧合锦上添花,使印刷品产生全新的面貌和价值。

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课程9:传统四色印刷技术的缺陷在哪里?

  答:人们对于自然界景物的识别,总是离不开形状和颜色。自然界景物不能被直接印刷复制,必须借助于转换条件,将形状及颜色记录于感光材料等平面介质上,形成颜色的模拟量,或记录于CCD等光电转换器件中,直接生成颜色的数字量。平面介质上生成的颜色模拟量,最终仍需借助扫描仪等设备,将其转换为数字量,才能被计算机软件所接受,用于印刷复制工艺。

  从颜色复制而言,复制的内容,分为两部分,即彩色成分和中性灰成分。这样分解颜色,是模拟人眼对颜色的视觉感受方式,视杆细胞感受明暗,视锥细胞感受彩色。外界颜色对人视觉系统产生刺激所感知的颜色,是颜色明暗及彩色感知程度的综合作用。颜色中,立体感主要由中性灰成分描述。

  自然界景物所显示的颜色,是在可见光色域中被感知的。当其被复制时,由于受到感光材料色域范围的限制,或光电转换器件性能的影响,颜色的真实性会遭受损失。颜色数字量被印刷复制时,油墨印刷色域范围会使颜色空间再度压缩,分色算法也会使颜色阶调特性改变。常规四色印刷色域面积不足可见光色域的一半,所以印刷颜色与可见光色域中的颜色相比,往往显得灰暗,色阶压缩损失较多。印刷色域范围可以在CIE Yxy系统中确定,也可以在CIE Lab系统中确定。

CIE Yxy光谱色品图

CIE Lab系统示意图

  由于受到油墨色料和生产工艺的限制,四色印刷使用的C、M、Y、K基色油墨印刷显色的光谱曲线,与理想颜色光谱曲线有较大差距。理想油墨和实际油墨光谱反射率曲线如下:

黄油墨    品红油墨   青油墨

  油墨叠印的二次色CM、CY、MY显色效果,特别是蓝色和绿色,与理想颜色差距更大。

品红和青油墨叠印之蓝色

 

黄和青油墨叠印之绿色

品红和黄油墨叠印之红色

  以现有的油墨生产工艺,大幅度地提高油墨性能,留有的空间不大。因此,四色印刷色域较难有很大扩展。

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课程10:高保真彩色印刷的颜色特性表现在哪里?

  答:高保真印刷的颜色特性表现在两个方面。

  第一,印刷颜色空间扩大,增加了更明亮、更鲜艳的颜色,使印刷品看起来与真实景物的颜色更接近。

  第二,印刷颜色的阶调线性与常规四色印刷不同,视觉感知更接近光谱色的变化效果,印刷品层次感更真实,立体感更强。

课程11:高保真印刷颜色空间增大的原因是什么?

答:高保真印刷颜色空间增大的主要原因,是在CMYK的基础上,增加了新的恰当的基色油墨,并且除了黑墨以外的所有基色油墨,全部参与匹配输入颜色中的彩色成分。

  新基色油墨包括O、G、B等,这些油墨与相邻的C、M、Y叠印的二次色,色亮度和色饱和度均超过C、M、Y叠印的二次色,还可选用部分相邻三基色油墨叠印,进一步增加色饱和度。因此,印刷颜色空间得到可预知可调控扩大。

CMYK四色印刷色域

高保真七色印刷色域

  印刷色域扩大的同时,也十分注意印刷颜色色度阶调线性的维持。在常规四色印刷时,往往更注重颜色的饱和度,而少强调阶调线性的真实性。高保真印刷色空间内不同阶调颜色的彩色成分,匹配的目标是输入的RGB颜色色相和饱和度阶调特性。油墨色尽量忠实保持这种特性,使印刷彩色图像的色度视觉效果与实际景物颜色感知更加接近,颜色层次感更真实更丰富。

  高保真分色在CIERGB颜色空间中进行,输入的RGB颜色将获得更接近光谱色的亮度和色度特性。不同的基色油墨组合分别匹配不同色相区间的输入颜色色度参数,例如红色以M、O和少量Y匹配,绿以Y、G和少量C匹配。基色油墨分色通道设置,保证印刷颜色达到印刷色域和实现阶调线性。与四色印刷相比,高保真印刷颜色在一定程度上并不因为饱和度提高而亮度降低。

     

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课程12:高保真印刷技术的质量优势表现在哪里?

  答:高保真七色印刷色域比常规四色印刷扩大30%以上,大大提高了表现鲜艳颜色的能力;它的印刷颜色阶调线性更加准确,强化了表现颜色深浅变化的能力;它的亮度阶调线性的调整,不但使暗调颜色中彩色变化更加明显,还使得印刷图像的立体感增强。

  高保真印刷技术表现出来的能力,正是高档彩色印刷所需要的。与高保真印刷质量相比,常规四色印刷将退居二流质量水平。在未来高档印刷客户市场中,不能提供高保真印刷质量的企业,将会失去承接定单的资格。

  对现代工业和商业个性化服务的需求浪潮,正在推动新产品研制和服务的多样化加快进行,促进相关企业技术进步。高保真印刷技术具有的变换基色油墨,选择分色模型的灵活性,支持印刷企业创新性进行彩色图像个性化效果复制。该技术可以把客户标识专色设计为基色油墨使用,在保持高保真印刷质量的同时保证专色印刷一致性,减少印刷成本。高保真印刷技术还可以支持设计师实现印刷品色彩防伪效果,帮助出版物或包装品防止假冒。因此,高保真印刷不但可以实现优质优价提高产值,还可以通过增加印刷品功能,进一步提高印刷附加值提高利润率。

课程13:高保真印刷技术的防伪优势表现在哪里?

  答:颜色密码是利用印刷颜色视觉相同叠印网点可以不同的同色异谱的特性确定的。在常规四色印刷中,因为使用的基色油墨基本相同,分色模型基本相同,所以无论生产者还是仿制者,对一种颜色分色所产生的油墨网点,都是基本相同的。印刷品原件和仿制品,在视觉效果和网点构成上都难以准确区别。大量假冒伪劣产品,就是利用了常规四色印刷技术的无奈。

  高保真彩色印刷产品与常规四色印刷产品相比,具有显著的视觉直观判断真伪的 “一线防伪”功能。高保真色彩防伪印刷品,所使用的每一种分色模型都是为用户独家定制的,与其他用户的高保真色彩防伪技术方案相比,颜色密码的重复几率是数百亿分之一,因此具有真正意义上的精确定量检测真伪的“二线防伪”功能。

  经设计使用专用油墨,可增加仿制的难度。在防伪产品的外观设计中,可以将密码颜色巧妙地组合设计成不同图案,或分散安排在不同部位,使仿制者不易察觉和分析。还可以利用高清晰度印刷网点大小和形状变化,网线频率组合等增加颜色密码的技术特征,这些都可以进一步增加仿制的难度。

  在中国目前的社会形势下,当包装印刷品的颜色效果有了突出的改变,对于产品销售起着有力推动作用的同时,如果还具有可靠的防伪功能,这种印刷技术无疑有着巨大的市场需求,印刷品用户和印刷企业都会因之获得可观的商业利益。

高保真色彩防伪印刷外观和色彩密码示意

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课程14:企业投资高保真印刷技术的效益表现在哪里?

  答:印刷企业的服务属性,决定了它的最佳投资规模和方向。
 
如果客户距离过远,势必增加运输费用,企业在价格竞争中将处于不利地位。由于客户的不稳定性,如果生产规模过大,过多的设备空闲将加大印成品的费用摊销,降低利润率。所以单纯以扩大生产能力为目的的投资,应注意把握生产能力适合可预测的客户规模。这是一个有限的目标,如果盲目超过,会造成效益下降,企业难以为继。从社会效益来讲,如果产成品价值很低,造成资源过度浪费,不利于社会经济和文化持续发展,那么被限制和淘汰的命运是难以逃避的。

  企业的效益,不但与生产规模相关,还与利润率相关。如果以相同的作业时间和材料消耗,获得更高的产值,特别是更高的利润率,这种高效益的生产方式,应是企业首选的发展模式。提高印品质量和增加印品功能性,是提高产值利润率的根本办法。只有依靠技术进步和技术创新才能实现这一目标。

  印刷企业的技术进步,不仅仅依赖更新设备。适用的独立于设备的工艺技术,往往可以有效提高产品质量,增加设备赢利水平。相比设备投资而言,技术投资额度一般相对较小,投资利润率较高。企业引进先进技术,消化吸收过程能推动员工技术水平提高,有利于企业积累自身研发创新能力,支持企业持续良性发展。

  适时选择应用高保真印刷技术,企业将可以获得更大的投资效益。

课程15:高保真印刷技术如何进行生产应用?

  答:高清晰度高保真彩色印刷成套技术工艺研究项目由北京佳一天时电子科技有限公司于2000年10月在国家科技部技术创新基金中心立项,研究成果于2002年10月由中国印刷及设备器材工业协会组织专家委员会鉴定为具有国际先进水平。以项目成果为核心的SOLOR 1.1高保真彩色分色系统及相关技术组成的高保真彩色印刷成套技术已于2003年8月在印刷企业生产中实际应用,并于同年12月通过中国包装总公司组织专家进行的的新产品鉴定,专家认为,在企业现有条件下,应用该技术方法,可以明显提高产品质量,扩大产品应用范围,提高产品的附加值和市场竞争力,有良好的经济效益和推广价值。

  高保真印刷技术的应用非常简单。一个独立软件系统安装在Apple计算机中,应用人员经过使用培训,就可独立操作完成原稿分色输出,可直接选用的分色模型如图8。技术研发方随软件提供现场印刷工艺过程参数设置和印刷产品质量检测指导,直到企业生产出合格产品。

  高保真彩色印刷,因受印刷成本和设备条件等影响,新增的基色油墨一般应根据需要选用。例如Pantone Hexachrome 高保真六色分色模型,仅增加了橘红和亮绿色油墨。目前在国内可用于实际生产的高保真分色技术,可以设计使用多达十六种基色油墨的分色模型。现已成组推出的分色模型有Hexachrome和DIC两种油墨系列,每种油墨系列各有八种分色模型,其中包括四色CMYK一种、五色CMYKO、CMYKG、CMYKB三种、六色CMYKOG、CMYKOB、CMYKGB三种、七色CMYKOGB一种,并且可以根据用户需要,选用若干种适当的基色油墨设计分色模型。见下图:

16种高保真分色模型可直接选用

  虽然印刷机以一次印刷全部基色油墨的机型为好,可是通过更换油墨,任意机型都可进行高保真印刷。因为高保真印刷技术核心是分色技术,所以,该技术适用于胶印、凹印、丝印、柔印等各种印刷工艺。

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课程16:高保真印刷产品质量检验的技术原则什么?

  答:二十世纪三十年代CIE XYZ系统确立后,人们习惯上以x、y二维直角坐标系表示色品坐标,坐标系也称为色品图。在色品图上,色点间相同的距离不代表相同的感知色差,因此人们一直在寻找所谓“均匀”的色品图。几十年来的努力表明这个目标是难以达到的,平面的色品图不可能达到等色差间距。

  七十年代中,CIE推荐了两种近似均匀的色空间及相应的色差公式,即CIE Lab和CIELuv 。在CIE Lab色空间的a和b二维坐标系中,+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。国外专家使用555对色样,评价Lab色空间的△E与目测结果的相互关系,发现CIE Lab系统为0.72,是目前所有颜色空间中计算色差和视觉感受最接近的。

  高保真彩色印刷成套工艺技术研究单位,与专家和用户合作,建立了以CIE Lab系统为基础的高清晰度高保真彩色印刷过程控制和成品质量检验相关技术方法。简介如下:

  1.  油墨印刷色域


 
高保真Hexachrome和DIC油墨系列色度特性测定

  选择高保真基色油墨时,可以在CIE Lab系统的a/b二维坐标系中评价油墨的色度特性。在颜色/色亮度L二维坐标系中比较色亮度。模拟油墨颜色的三维坐标效果。

  2.  分色印刷色域

17种高饱和度颜色印刷的CIE Lab色度坐标

CIE Lab亮度坐标


分色模型确定后,选择适当颜色分色印刷,测量CIE Lab参数。在ab二维坐标系中绘制色度点C。在颜色/色亮度L二维坐标系中绘制亮度点。比较不同高保真分色模型以及常规四色分色模型的特性,包括印刷颜色色相、色饱和度、色亮度等。选择相应色差公式,计算与颜色理论色度的相关色差。

  输入颜色理论色度值的确定十分重要。当输入颜色选择RGB模式时,应保证其色空间满足高保真基色油墨色域复制的需要。不同分色模型印刷颜色特性比较时,应在同一色空间中进行。

  3.  颜色阶调特性

RGBCMY颜色11色阶的CIE Lab色度坐标       

  选择典型颜色的色阶分色印刷,测量各色阶的CIE Lab色度参数。在a/b二维坐标系中绘制色度点C。在颜色/色亮度L二维坐标系中绘制亮度点。比较不同高保真分色模型,以及常规四色分色模型的色阶特性。

  分色算法将影响印刷颜色的色阶特性。颜色输入模式的色阶线性与分色印刷后相比较,线性相似性越高,分色算法性能越好。色阶线性相似性不应以形成大幅度色亮度差为代价。

  4.  中性灰印刷特性

21阶中性灰梯尺印刷的CIE Lab亮度偏差和色偏差

  分色印刷21阶中性灰梯尺,测量各灰阶的CIE Lab参数,与理论值进行比较。在输入灰阶/∧L二维坐标系中,比较不同分色模型的中性灰印刷亮度偏差。在输入灰阶/∧C二维坐标系中,比较不同分色模型的中性灰印刷色度偏差。

  高保真分色印刷的中性灰阶,灰阶线性曲线相似于孟塞尔明度曲线,灰阶更符合人视觉观察效果;灰阶色偏差小于常规四色印刷。

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课程17:选择应用高保真分色模型的基本原则是什么?

  答:高保真印刷技术的核心是高保真分色技术,目前已知的分色模式有两类。一类是以ICISS为代表的在交互式图形界面设置分色模型,另一类是以Pantone Hexarome为代表的高保真颜色查找表(CLUTs)固定分色模型。

  二十世纪九十年代末,Pantone分色模型曾作为ICISS系统中唯一可实际应用的高保真分色模型。数年后,Pantone脱离与VISU的合作,将分色模型作为颜色查找表,以插件方式连接于排版和图像处理软件使用。国内研究机构和用户分别对Pantone Hexarome模型进行了测试分析,均发现其印刷复制颜色与原稿相比,一些颜色色相有较大偏差,一些颜色亮度特性有较大改变。Pantone公司主要研发高保真分色模型的技术人员离开公司后,公司再没有对模型进行改进,也没有研究新模型的计划。

  ICISS作为高保真分色模型设置平台,具有很多开创性技术,VISU的颜色科学家将在小型机上的光谱颜色分析技术移植到台式机上,写成可供用户操作的分色模块和输出模块。遗憾的是,自二十世纪九十年代末ICISS推向市场以来,系统中除了原有Pantone Hexarome一种六色高保真分色模型以外,再没有增加新的分色模型。

  颜色查找表广泛应用于四色分色,除了彩色印刷以外,近年来数码打样越来越多取代常规胶印打样,关键就是应用颜色查找表,控制彩色墨水的色域和阶调线性,近似油墨印刷特性。颜色查找表有多种功能,取决于每维颜色的模式。

  最常用是由RGB颜色查找印刷油墨网点面积。查找表的网格点一般选取数百或更多,网格点间的颜色使用插值建立,一般会选用适当的优化函数,以提高颜色表现精度。网格点的选择是非常关键的,其技术关键在于,为了输入和输出颜色空间表达的连续性,网格点应位于整个色域的色相、饱和度和亮度线性的拐点上,使网格点间隔中的颜色变化线性具有相似性,使插值颜色与空间实际颜色具有最大的色度一致性。网格点过多,影响分色运算的速度,过少使插值颜色失真过大,网格点选择不当同样会造成印刷颜色的色相、饱和度及亮度过大偏差。利用纽格伯尔(Neugebauer)方程式计算油墨网点的三刺激值或光谱值,其中应采用适当的非线性优化叠代技术和确定的印刷工艺条件下优化的Yule- Nielsen 修正印刷油墨增量影响的n值。高保真分色的颜色查找表与四色基于相同的原理,所不同的是需要对颜色空间的色相区间进行合理的划分,使油墨颜色匹配输入色能够保持最少的同色异谱,提高匹配的精度。

  应用交互式图形界面设计分色模型,是有重要意义的创新,但对设计者具有较高专业要求。ICISS系统分色模型是直接应用光谱颜色分量建立的。印刷油墨颜色使用纽格伯尔方程式计算光谱值。系统内部算法支持印刷油墨色域内和色域外分别分色,中性灰和彩色灰模型分别设置,色相、饱和度和亮度分别调控,印刷色空间内颜色的色相和饱和度线性校正等功能。系统支持最多选择16种基色油墨,全部彩色油墨均可平等参与分色。光谱颜色复制是近年来颜色科学领域中的重要研究内容,获得许多国际著名设备制造商的支持,研究的阶段成果已经显著地提高了彩色图像印刷、数码照相、显示器等的成像质量,具有巨大的应用价值。ICISS所代表的光谱颜色的色度表示方法,用于建造高保真印刷的分色模型,显示出适应印刷工艺的相当的灵活性和巨大的潜力。

    由于分色模型设计技术上的复杂性,印刷企业在应用开始阶段自行完成设计是相当困难的。如果选择适用的分色系统,在研发单位的帮助下,通过消化吸收,系统掌握了关键理论和调控技术后,就可自主进行二次开发,对客户提供个性化颜色复制和色彩防伪印刷等增值服务。因此高保真分色系统供应商应能提供系统原理和关键技术的相关分析和讲授,同时,应以“交钥匙工程”的方式,指导企业优化生产工艺过程参数和产品质量检验方法,帮助企业尽快应用高保真印刷成套技术工艺,生产出合格产品。

    原稿颜色特点不同,在进行高保真彩色印刷时,可选择不同分色模型,在保持最佳印刷质量的前提下,节省材料和机时,降低生产成本,降低对设备的要求。因此高保真分色系统中应包括适用于不同系列油墨的四色、五色、六色和七色分色模型供企业人员直接调用,同时分色模型的应用效果,应该不再有如前所述的过大的色相和亮度偏差。

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课程18:专家对于高保真彩色印刷成套技术的鉴定结果是什么?

  答:2002年10月,该项目研究成果技术鉴定会在北京召开。鉴定会由中国印刷及设备器材工业协会主持,中国印刷技术协会、国家新闻出版总署印刷产品质量监督检测中心、北京印刷学院、北京理工大学光学系等单位专家杨靖华副理事长、王德茂副理事长、高永清副理事长、谭俊峤顾问、关志祥顾问、李稼祥主任、陈仕文教授、刘浩学研究员、蒋月娟教授等参加。        

  专家鉴定委员会一致认为:“该技术应用到印铁行业是一项技术创新,可以明显提高产品质量,扩大产品的应用范围,提高产品的附加值和市场竞争力,有良好的经济效益和推广价值。应用该技术生产的产品,与常规四色175lpi印刷的产品相比,图象清晰度明显提高,细微层次改善,叠印后颜色由于玫瑰斑造成的视觉粗糙度显著减弱。印刷色域明显增加,印刷色彩更明亮更饱和,层次更丰富,立体感更强。在一定条件下,可以减少专色油墨的使用,在目前印铁行业技术水平的条件下,具有一定防伪效果。

课程19:用户对于高保真彩色印刷成套技术的应用情况是什么?

  答:杭州中粮美特容器有限公司是国内知名的印铁企业,一直以不断追求高质量来体现为客户服务的诚信。2002年在对欧洲进行考察后,毅然决定应用高保真印刷技术赶超国际先进水平,使新产品能够帮助他们的客户提高企业形象,扩大产品销售。他们成功掌握和应用关键技术后,不但赢得客户的尊重与信赖,也得到地方政府的鼓励与支持,获得了良好的经济效益与社会效益。

  2003年5月,杭州中粮美特容器有限公司签约应用该项目技术成果。同年7月开始技术应用,8月生产应用通过专家验收。验收专家组由全国印刷标准化技术委员会秘书长李家祥高级工程师任组长,北京印刷学院印刷和包装工程学院副院长刘浩学研究员任副组长,浙江省和杭州市以及厂方技术委员会的多名专家共同组成。验收专家对工作报告和制作的数十种样张给予了高度评价。

  2003年12月,用户使用该项技术生产的新产品,通过了中国包装总公司组织的专家鉴定。鉴定意见如下:该技术应用到印铁行业,是一项技术创新。使企业在国内同行业中处于技术领先的地位。在企业现有的生产条件下,应用该技术方法,可以明显提高产品质量,扩大产品的应用范围,提高产品的附加值和市场竞争力,有良好的经济效益和推广价值。

  通过试验和试生产表明,该项研究制定的相应过程控制和产品质量检验方法,可以应用于规模生产,并可以保证产品质量稳定。该技术采用5-7色200-350lpi印刷样张和客户产品,与常规四色175lpi印刷样张和产品相比,图象清晰度明显提高,细微层次改善,叠印后颜色由于玫瑰斑造成的视觉粗糙度显著减弱。印刷色域明显加大,阶调范围增加,印刷色彩更明亮更饱和,层次更丰富,立体感更强。高清晰度高保真技术及产品,在一定条件下,可以减少专色油墨的使用,在目前印铁行业技术水平的条件下,具有一定的防伪效果。

  专家鉴定委员会一致通过杭州中粮美特容器有限公司“高清晰度高保真技术及产品”的鉴定。

课程20:高保真印刷技术对于印刷行业的意义是什么?

  答:今天作为印刷人,不应该不知道高保真印刷技术,就象在登山界不应该不知道珠穆朗玛峰一样。对于印刷人,是否知道现在已经有了高保真印刷技术,可以看出他是否关心行业的现状,关心自己的未来。对于技术人员,是否了解高保真印刷的关键技术变化,可以看出他是否真正理解印刷的本质,是否具有提高印刷颜色真实性的能力。对于管理者和决策者,是否打算应用高保真印刷技术,可以看出他们对企业实力的认知,对技术进步的感想和对未来的把握。

  数百年来,印刷技术一直不断演变,不断提高。四色印刷技术,是经过近百年完善至今,才成为公认规范的。今后它将走向哪里?在他们眼里,这可能是一个极愚蠢的问题。四色印刷已经带来了滚滚金钱,就象顶礼膜拜的财神,任何改变都会令他们手足无措。

  历史当然不会停留在某页日历上。四色印刷从昨天的二值印刷和灰度印刷的道路上,向上攀爬印刷技术的峰顶。今天,新的风光已经出现在前方,这就是高保真印刷技术。

  价值数十万数百万的设备,一台一台安装起来,成百上千的人员,进进出出忙碌起来,都是为了什么?把颜色印到纸上,加工成型,然后交给客户,就是印刷企业的工作。工作纵然千头万绪,核心是颜色质量。高保真印刷技术提出新的印刷颜色质量标准,用以打破近百年来四色印刷色域的壁垒,向印刷质量的峰顶继续攀登。