密度和色度測量在印刷中的不同應用

密度和色度測量在印刷中的不同應用

在現代印刷中，彩色密度和色度的測量被廣泛的應用于制版、打樣、印刷中，并開始更

多的追求色彩的準確性和可描述性。那么什么是密度？什么是色度？密度在印刷中有什么作

用？色度有什么作用？他們的測量儀器都是什么？它們各自的應用領域有什么區別？又存

在什么樣的缺點呢？這些問題困擾我們好多人，包括我們在必勝的論壇上也經常能看到很多

類似這樣的問題。帶著上面的問題，我們開始本文的論述。相信讀者看過之后，會對色度和

密度測量能有一個更全面的了解和區分。

密度和色度

所謂密度是反射稿或透射稿上測得的反射率或透射率倒數的對數（下面為了討論方便我

們僅討論反射稿的情況）。聽上去這個概念似乎非常抽象，又是反射率，又是倒數，又是對

數的，但只要稍微用心我們就會發現，測量的密度值最直接的來源是通過對測量得到的反射

率來計算得到的。反射率也是能夠影響到密度值的唯一因素。物體對光線的吸收能力越強，

物體的反射率也就越底，那么該物體的反射率也就越高。這三者間的關系是確定的。

下面我們來看看什么是色度測量。

色度顧名思義，就是對顏色的度量，這種度量是對顏色的一種“客觀”描述，之所以將

客觀加上引號，是因為這種客觀是建立在人眼的視覺生理基礎之上的，但它卻是對大多數人

對顏色的平均視覺感受上的。這種度量最后能夠以值的形式表示，我們比較常用的有規范性

意義的色度形式有三種：CIEXYZ、 CIELAB、CIELUV。這有點象我們使用的不同單位的長度

度量衡（如：英寸和公分的關系），不同的是它們之間并沒有一個比較絕對的換算關系。

通過上面論述我們知道了什么是密度，而色度又是什么（至少應該有一個大概的印象），

接著我們來看看，測量密度和色度所使用的不同的測量工具。

密度和色度測量工具

很明顯密度計是用來測量密度的。使用密度計對印刷品的測量值常用的主要有兩種，一

種是光譜窄帶色密度，一種是光譜寬帶色密度。光譜的窄帶和寬帶主要是通過不同的濾光鏡

實現的，使用寬帶濾光鏡的密度計，對顏色測量的結果當然是光譜寬帶密度，窄帶則相反。

根據不同情況我們使用的密度計也會有不同。如窄帶測量對密度的微小變化增加了敏感性，

與寬帶濾色片測量比較，它們更不象人的視覺響應。窄帶密度測量主要用于測量網點增大、

疊印、墨層厚度及油墨的強度。而寬帶濾光鏡密度測量值不取決于光譜分布的絕對值，而是

取決于相對光譜輻射分布，即總是跟密度測量所使用的傳感器的相對光譜另密度和濾光片的

光譜透射率有關。寬帶測量主要用于評價色相、灰度、透明度和校色。

現在我們拋開寬帶和窄帶的問題，籠統的說密度計的問題。密度計在對印刷樣張的測量

中，是使用三種不同顏色的濾色片，最常見的是使用油墨（一般為標準色油墨）的色相的補

色濾光片，如對黃色測量的濾光片采用的是藍色（λ=430nm），對品紅的測量采用綠濾色片

（λ=530nm），對基本青色測量采用的是紅色（λ=620nm）。這樣的測量結果很顯然是針對

油墨的，而非人眼。這種測量只能告訴我們正在印刷和已經印刷好的印品上的某種油墨的相

對量，即在該測量部位的某種油墨量是否足夠，是否達到了期待的密度。同時也能做出一定

范圍的顏色對比，這種對比和人眼的視覺幾乎沒有什么關系。

這樣我們發現密度計對色相的測量和指示能力實在有限，密度計不是色度計雖然通過同

時使用的三個濾色片的讀數，可以近似地指示色相。但這種對色相的指示是相當不準確的，

無法滿足印刷測色的需要。為了更多的需要（如：對紙張白度的分析、分析原稿的色彩等情

況下）色度的測量開始得到了更廣泛的關注。

色度測量主要有兩種。第一種方法是利用光電色度計測色的方法，光電色度計在原理上

非常類似于密度計，其外觀、操作方法甚至是購買價格都相當接近。光電色度計直接顯示三

刺激值x(—)（λ）、 y(—)（λ）、z(—)（λ），大多數還把三刺激值轉換為色空間標度，

例如轉換成CIELAB標度，但大多數只有一種或兩種照明，所以用色度計測得的色彩并不總

是表現視覺色彩，另外，CIELAB并不是對印刷非常理想的色度系統，因為它無法向CIELUV

一樣計算出色彩的飽和度。光電色度計在確定色差方面是足夠的，因此可以在印刷車間用做

色差比較的測量。許多高檔的光電色度計的精度也高到足以進行絕對色彩和相對色差的測量，

但是一般說來，人們更喜歡用分光光度計去完成上述任務。

色度計可以看成是一個反射率計，或一個不帶對數變換器但帶有一套專門濾色片的密度

計。當然，這是一種能完成色度測量的方法。附加一套濾色片的目的是根據CIE光譜三刺激

值在色度計的每個通道中給光譜的各個波長加權。但色度計不同于密度計，它涉及的主要是

反射率問題而不是一個對數問題，但反射率很容易轉換成密度，反之也是可以的。色度計的

光譜成分被認為跟人的視覺靈敏度有良好的線性關系。但事實上這是不可能的（涉及到盧瑟

條件*問題），因此光電色度計在原理上存在誤差。

第二種方法是利用分光光度計測量色彩的方法。正像三濾色片光電色度計可看成是一個

專門的反射率測量儀器一樣，分光光度計也可以這樣看，但它與光電色度計不同，分光光度

計測量的是一個物體的整個可見反射光譜，分光光度計是在可見光譜域逐點測量，即在一些

離散點上進行測量，通常每隔10或 20nm測量一個點，在400～700nm的范圍內測量16～

31個點。有些分光光度計是連續地對光譜進行測量，而三濾色片光電色度計只對三個點進

行測量，所以分光光度計能提供的信息要多得多，至少是對16個點進行測量。

分光光度計把色彩作為一種不受觀察者支配的物理現象進行測量。為了獲得三刺激值它

可以對反射光譜進行積分，可以把色彩作為視覺響應加以解釋，它是一種最靈活的色彩測量

儀器。

印刷工藝中的某些現象如紙上網點覆蓋率、油墨強度、等本質上就是在窄波段范圍內發

生的物理現象，當然最好還是用窄帶測量進行評價。但是應當指出，窄密度測量不能用于測

量視覺色彩，但分光光度測量能解決這個問題。因為它所作的測量是窄帶測量，它對光譜的

抽樣是充足的，所以可以做與視覺一致的色彩測量。為了進行預期類型的測量（窄帶或寬帶），

可以為分光光度計預先編寫計算程序。許多新型分光光度計包含有計算機，根據程序去完成

標準的印刷復制質量控制和窄帶測量都是合適的，但它明顯的比密度計昂貴。

眾所周知，對顏色進行測量的最基本的方法是主觀目視法。這種方法是根據色譜中的顏

色用目視匹配未知的顏色，用分光光度計測得的色彩數據比人眼的分辨能力要精細，這對分

析顏料的濃度是有用的，只需要根據一些公式進行計算，便可以分析和控制原材料的份量。

根據分光光度計的測量數值可以計算密度值和色度值（但反向計算是不正確的）；可以

分析同色異譜現象；新型分光光度計還可以把分光光度測量數據直接轉換成其它表色系統的

參數，轉換方法與色度計是一樣的。

密度測量和色度測量在印刷中的應用：

一、為了使印刷品產生穩定一致的色相，印刷機操作人員似乎是通過調節輸墨去補償印

刷參數的變化。在印刷中間，當網點增大改變時，疊印色將發生明顯的變化。印刷機操作人

員將通過調節墨量保持或重建印刷品跟標準樣張的匹配關系。印刷到印張上的墨量會影響網

點增大量，反過來說，通過改變實地密度也可以控制網點增大量。

自動調節可以獲得更好的過程控制。印刷機是通過輸墨量控制的，基于這個前提，量化

預期的網目調值（在圖像中，觀察者看到的是色相和色彩飽和度），測量網目調密度（而不

是實地密度）是可能的。由于色彩的合成作用，觀察者看到的是印張反射的紅、綠、藍紫光，

這些光到達眼睛形成綜合色覺。改變網點增大量和油墨疊印對印刷色彩的效果有明顯的影響，

形成印刷色的紅、綠、藍紫光量可以在熒光屏上顯示出來并跟標準印刷樣張進行比較，這樣

就有可能控制印刷色彩的一致性。

密度計可以有效地測定給定面上的紅、綠、藍紫光的反射率。所以可以用一臺新式密度

計去測量彩色打樣或標準印張上指定的網目調面，把測量值作為該面印刷時的控制值或目標

值。當印刷品通過印刷機時，對印張上對應部位進行測量，將測量值跟目標值進行比較，即

可實現印刷品質量的自動化控制。

密度計是在標準印張上調零后，再在生產印張上測量密度，然后跟標準印張上同部位的

密度讀數相比較。測量值可以指明兩者的黃、品紅、青的含量是否相等。如果生產印張的值

偏離零值，這表明印刷圖像不再跟標準印張相匹配，可能必須進行校正，三個密度讀數值將

顯示必要的校正功能。密度計讀數不會指出印刷條件改變的情況，而是指示墨層厚度變化的

情況，補償印刷條件的改變，將使該測量面重新回到紅、綠、藍紫色彩的平衡。

生產印張上可能有正確的色相而沒有正確的飽和度，在這種情況下，全部三個密度讀數

將都是錯誤的。根據讀數的大小和平衡情況可以指出必要的校正，保持色彩平衡要比保持正

確的色彩飽和度更重要。

此時此刻不知道的是合格色相和色彩飽和度變化的正確量，如果確定了這些量，就可以

確定算法，編制程序和將它們加人這個系統。以往的經驗指出，如果密度計在紙上調零而不

在預打樣上調零就會更精確一些，這一需要由實驗確定。

大多數色彩控制系統的測試項目是相同的，各個項目根據不同的理由以不同的形式組合

在一起?？赡馨ǖ臏y試項目有實地、疊印實地、疊印的網點塊、三色灰平衡網點塊、網點

增大、重影、滑版或印版曝光等。

二、對于多色印刷而言，密度測量是有缺點的。它跟人眼的彩色視覺不相吻合，人們無

法用密度測量語言明確、有效地跟顧客交換色彩信息。但是，這樣的信息交換在目前變得越

來越重要了。必須用顧客能領會的方法說明產品的規格，色彩測量已經成為印刷者義不容辭

的研究對象。只有色彩測量才能表達眼睛看到的是什么色彩和什么樣的色差是容許的。

當今國際上公認的色彩分類系統是1931年由CIE制訂的CIE色彩空問，CIE標準色度圖

包括了全部色相，色彩的飽和度自內向外依次漸增。

可以通過數學變換把CIE坐標變換成三維CIELAB和CIELUV色彩空間。這兩種色彩空間

把數學方法的精確性和視覺色彩等距分布的優點結合起來了。這些系統已被用在海德堡CPC

色彩控制系統中，它的好處最主要的有三點：

第一，足以使被復制色跟樣本色達到客觀的匹配，跟照明條件的變化和人對色彩的主觀

感受無關；

第二，這些系統在工業上的任何配色工藝中都是適用的，沒有任何限制；

第三，它們是印刷工人確保印刷質量的極好工具。

觀察色彩是一碼事，印刷這個色彩則是另一碼事。選擇色彩是一個主觀行為，而為待復

制的色彩確定公差卻要求客觀的標準，印刷者應該怎樣跟顧客就色彩問題交換意見并同時對

它們所看到的色彩做出正確的說明呢？通常在印刷過程控制中所使用的是密度測量語言，在

印刷中仍然局限于標準油墨，而且不認為這是膚淺的。事實上油墨密度測量有一個缺點：它

不是像人的眼睛那樣評價色彩，而只提供墨層厚度的結論。對于客觀的以視覺為基礎的色彩

匹配來說，分光測色是一個先決條件。正像指紋是一個人的獨有特征那樣，每個色彩的特征

是由它的波長位置決定的。借助于色度測量可以把光譜波長轉換成CIELAB色彩空間中一個

確定的點并可以對色彩進行客觀的比較。

在這個系統中，色差表現為色彩位置的不同，用ΔE表示，若主觀評價時具有大的色差，

那么ΔE值亦大（即位置偏差也大），而不管它是什么顏色。

把色相值從原稿傳遞到印刷品需要有關人員具有豐富的經驗和熟悉其間的各個工序，因

此分色、加網、打樣、印刷等各個工序必須正確地配合。但由于需要把印前設備中的RGB

系統轉換到膠印工藝的CMYK系統，因而產生了一些特殊的困難。若把色度測量引進印刷過

程，那么在印刷車間就可以直接確定色彩，對任何一張反射圖像，如照相原稿、預打樣樣張、

在印刷機上抽取的樣張都可以進行測量（只要這些被測量的色度值是可以比較的）。這樣，

就可以利用印刷機的輸墨控制和調節系統進行快速調節，使印刷中的色彩波動保持在公差范

圍之內

在印刷工業中，色度測量的研究對理解色彩的處理、產品和儀器設計都是有用的，色度

測量有一些明顯的優點。

目前，色度測量在印刷工業中的應用主要在如下方面：

①原材料的質量控制，尤其是油墨和紙張的控制，在有些印刷廠，這已經成為例行的工

作。分光光度數據對紙張白度的測量是很有價值的；

②制定油墨、紙張標準的精確規范；

③灰平衡的分析測量、最佳階調復制及針對不同油墨、紙張和印刷條件的校色；

④分析打樣樣張的色彩和印刷用紙的匹配情況，分析預打樣工藝中所用顏料的色度特性；

⑤分析一套油墨再現的色域和各套油墨再現色域的不同；

⑥分析原稿和復制圖像之間的關系；

⑦采用色度測量規范，提高標準化生產的程度，以達到節省材料、減少差錯、提高產品

質量的目的；

⑧印刷色彩的質量控制；

⑨分析匹配專色的顏料的組成；

⑩在分色設備上進行精確校色，在印刷機上控制色彩復制。

關鍵詞：色度、密度、密度計、色度計、分光光度計

*盧瑟條件：測量視覺密度應該用視覺濾光片，必須用濾光片的光譜透射率τ（λ）和

傳感器的相對光譜靈敏度S（λ）組合起來去模擬人眼的光譜靈敏度V（λ），即滿足下式：

τ（λ）≈V（λ）/S（λ）