颜色测量方法及其局限性

　　颜色测量的根本任务是测定色刺激函数φ(λ)，对于光源的测量，实际上是要测定光源的相对光谱功率分布P(λ)；对于物体色的测量，则是测定物体的光谱光度特性，如反射物体的光谱辐亮度因数β(λ)和光谱反射比P(λ)、透射物体的光谱透射比τ(λ)等。在测得了色刺激函数φ(λ)之后，就可以根据色度学的三个基本方程求出被测颜色的CIE三刺激值X、Y、Z，将所选择的标准照明体的Y值调整到100。

　　颜色测量包括光源颜色的测量与物体色的测量两大类。物体色测量又分为荧光物体测量和非荧光物体测量。在实际生产和日常生活中，涉及到大量的非荧光物体测色颜色测量的方法分为目视测色和仪器测色两大类。其中，仪器测色又包括密度法、光电积分法和分光光度法。

　　一、目视法

　　目视法是一种传统的颜色测量方法。它是一种完全主观评价方法，同时也是最简单的一种方法。它将印刷品与标准样张直接进行人为比对，评价印刷品与标准样张呈色差异，同时还借助放大镜来细微地观察各色网点的形状和叠印状况，对网点的调值作定性评估。其实质是一种目视光度测定法，原理是利用加色混合定律，将各个分量的未知色加在一起，以描述所得的未知色。虽然对于色彩评价来说最可靠的方式是借助人眼，而且简单灵活，但是由于观测人员的经验和心理、生理因素的影响，使得该方法可变因素太多，并且无法进行定量描述，从而影响到评估的准确性和可靠性。

　　二、密度检测法

　　密度测量实际上并不直接测量密度值，只是测量反射光量和入射光量的大小，其中假设了反射光和密度计提供的光之间的差别是光的吸收量，也即印刷表面油墨层的吸收光量大小。密度测量考虑的是整个反射光谱的总体光量特性，实质上是评价印刷表面各色的亮度因数，而与色调无关。在彩色印刷中，印刷油墨呈色实际上就是，油墨印在反射率较高的白纸上，从照射其上的光线中选择性地吸收了一部分波长的光，而反射剩余的光，此时密度反映了油墨对光波的吸收特性。习惯上所指的“彩色密度”是指测量时，通过红、绿、蓝三种滤色片分别来测量黄、品、青油墨的密度。密度只是物理吸收特性的度量，只表示黑或灰的程度。从这个意义上说彩色密度测量也只是黑度的测量，是同一种油墨饱和度的相对值的反映。密度测量法中使用的密度计有透射和反射两种，透射密度计测量透过胶片的光量或透过率，反射密度计测量从测试表面反射的光量或反射率。由于印刷品上油墨膜层由湿到干过程中反射光的强弱是不一样的，故测定密度有一定误差，而加有偏振滤光镜的密度计可以克服墨膜的干湿造成的密度变化。彩色反射密度计已经成为印刷车间不可或缺的工具，它直观地反映了C、M、Y、K四色印刷的密度、网点百分比、油墨叠印率等，被广泛用于颜色和墨层厚度控制当中。

　　三、光电积分法

　　长期以来，密度法在颜色测量中占有很高的地位，但是随着CIE1976L*，a*，b*的应用逐渐普遍，并已遍及从印前到印刷的整个工作流程，以及密度测量已不足以满足印刷或其它行业的需要，人们越来越意识到色度的重要性，并且现代色度学的迅速发展也为光电积分仪器客观地评价颜色奠定了基础。

　　光电积分法是20世纪60年代仪器测色中采用的常见方法。它不是测量某一波长的色刺激值，而是在整个测量波长区间内，通过积分测量测得样品的三刺激值X、Y、Z，再由此计算出样品的色品坐标等参数。通常用滤光片覆盖在探测器上，把探测器的相对光谱灵敏度S(λ)修正成CIE推荐的光谱三刺激值x(λ)、y(λ)、z(λ)。用这样的三个光探测器接收光刺激时，就能用一次积分测量出样品的三刺激值X、Y、Z。滤光片需满足卢瑟条件，以精确匹配光探测器。

　　此类型仪器的测色准确度是与仪器符合卢瑟条件的程度有直接关系的，要做到完全符合上述条件是很困难的。在实际的滤色修正中，由于色玻璃的品种有限，仪器不可能完全符合卢瑟条件，只能近似符合应用部分滤光片法可使x(λ)和z(λ)曲线的匹配积分误差小于2%，y(λ)曲线的匹配积分误差小于0.5%。

　　光电积分式仪器不能精确测量出色源的三刺激值和色品坐标，但能准确测出两个色源的色差，因而又被称为色差计。国外色差计从上世纪60年代开始大量生产，如日本美能达台式色差仪CR-400/410、色彩色差计CR-321。我国从上世纪80年代初开始研制这类仪器，现在已使用比较好的有北京光学仪器厂生产的TG-PIIG全自动测色色差计，但和国外相比，我国研制的不同色差计的一致性不够。彩色亮度计也是一种光电积分式仪器，通过望远镜系统对远距离目标进行颜色参数测量。

　　四、分光光度法

　　分光光度法又叫测色光谱光度计，它是通过样品反射(透射)的光能量与同样条件下标准反射(透射)的光能量进行比较得到样品在每个波长下的光谱反射率，然后利用CIE提供的标准观察者和标准光源按如下公式计算，从而得到三刺激值X、Y、Z，再由X、Y、Z按CIE Yxy，CIE Lab等公式计算色品坐标x．y，CIELAB色度参数等。

　　它通过探测样品的光谱成分确定其颜色参数，不仅可以给出X、Y、Z的绝对值和色差值△E，还可以给出物体的分光反射率值，并可以画出物体色的分光反射率曲线。因此被广泛用于颜色的配色及色彩分析中去，采用此类仪器可实现高准确度的色测量，可对光电积分测色仪器进行定标，建立色度标准等，故分光式仪器是颜色测量中的权威仪器。[next]

　　五、目前颜色测量方法的局限性

　　目前有许多关于颜色测量方法的学术报告，但是很多人只是一再介绍色度计的优点，使用的方便，测量结果与人眼的一致性，而很少有学者谈及颜色测量仪器存在的缺陷。因此，本文最后简单的举例介绍一下目前使用的测量仪器的不足之处，希望能引起有关人员的注意，以此来推动颜色测量的进一步发展。

　　1.工作原理上的缺陷

　　光电积分仪器测色准确度是与仪器符合卢瑟条件的程度有直接关系的，但是完全绝对符合是达不到的，因而测量的结果会产生误差。并且，不同型号、不同厂家的色度计在利用卢瑟条件模拟上会存在差别，因此可比性不强。

　　在分光光度法下，利用分光光度计的分光部分直接得出样品在每个波长下的r(λ)，然后利用CIE提供的标准观察者x(λ)、y(λ)、z(λ)和标准光源 S(λ)进行计算，从而得到X、Y、Z。在该方法下，由于须得到每个波长的反射率r(λ)的值。则该仪器的分光部分比较昂贵，操作、维修十分不便。不利于印刷质量的现场管理。此外，由于这类仪器主要以计算来进行，在某些光源（如D65）下算出的数据可能与实际观察到的数据不符．因为D65光源并未实际投入使用。

　　2.测量上的缺陷

　　①需考虑背景时的情形。

　　在对印刷品进行质量管理的过程中，有时不得不考虑背景对颜色的影响。然而，在考虑背景的情况下，目前还无法对颜色做出正确的标定。例如一个红样品分别放在绿背景下和白背景下，如果此时用分光光度计(或色度计)进行测量，应该得出在两个背景下的红样品的三刺激值相等，即颜色是互相匹配的。然而，实际上这完全是两个不同的颜色。因此，目前的颜色测量仪器还不能对背景色所产生的影响进行定量的估计，这妨碍了它的应用范围。

　　②对用UV 油墨印刷的印刷品。

　　UV 油墨目前在印刷业中也得到了广泛的使用，这种油墨的紫外部分丰富，用不同的光源测出的结果差异很大，如何对这类颜色进行规范化的测量，国际上还没有好的方法，问题在于没有理想的光源存在。CIE推荐D65可以作为对UV油墨印刷品的标定，因为该光源的紫外部分丰富。但由于该光源的光谱能量曲线十分复杂，难以用人工模拟。

　　③对于用微粒油墨印刷的印刷品。

　　微粒油墨目前也广泛地应用于包装印刷行业中，这类印刷品的最大特点是：当你从不同的角度去观看样品时，得到不同的颜色。显然，对这类样品用目前的颜色测量仪器(只能从一个方向进行测量)进行标定是不客观的。最好的解决方法是在颜色测量仪器的所有方向上都安装光接收器，以便对来自各个方向上的所有颜色分别进行标定。这样仪器必须做得很庞大，价格也必然特别昂贵。

　　④对于透明介质的印刷品。

　　当光照射在该类印刷品上时，因光的透射以及反射的作用，会产生所谓的边缘损耗。此时对于该类样品进行正确的测量，需要特殊的照明与接收系统，即照明面积需远大于接收面积，但现有的颜色测量仪器并没有配备该类光学系统。

　　⑤在其它方面的不足。

　　颜色是评价印刷品质量的一个重要因素，但不是唯一因素。对印刷品进行客观的评价时，还需要对其色泽感、手触感、纹理感、颜色深浅的均匀性等做出综合评价。但目前还没有这样具有智能性的颜色测量仪器出现。

　　3.与密度性测量仪器比较

　　近来，国内一些学者认为可以用色度仪器来完全取代密度计，这实际上是混淆了两类仪器应用上的不同性质。在密度计上也采用了三个滤色片来分别测量黄、品、青油墨的值，但这一数值与由色度计给出的数值有着完全不同的含义。密度的大小直接反映了从印刷品、胶片反射的光量多少，因而从该数值可以直接判断颜色的深浅、油墨的厚薄等等，这对于指导生产管理人员正确地加网、确定墨量、曝光量、水墨平衡等是至关重要的。相反，任何颜色测量仪器还不能做到这一点。因此，可以说颜色测量仪器与密度计在印刷生产中的两个不同的阶段分别发挥重要的作用，互相不能取代。即密度计的作用贯穿于实际生产环节，而颜色测量仪器在印刷成品的管理上作用重大。

　　通过上述的讨论可以发现，尽管颜色测量仪器得到了广泛的使用，发展迅速，但仍然存在很多缺陷，如果能对这些缺陷完全克服的话，那么它们在印刷领域中的应用将会有很大的飞跃，前途不可限量。