第七章光学密度与彩色印刷

色彩学马桃林[e-mail]武汉大学印刷与包装系本章要点：彩色印刷中的颜色传递过程网点光学密度、网点面积率、色调密度的概念网点光学密度、网点面积率、色调密度的关系及对印刷复制的影响第七章光学密度与彩色印刷§7.1彩色复制的基本过程一、彩色复制的基本过程任何彩色复制都是通过控制红绿蓝三原色达到彩色复制的目的因此任何彩色复制过程都可以分为两部分：颜色的分解：对应颜色信息的输入颜色的合成：对应颜色刺激的输出只有通过颜色的分解才能将要复制对象的颜色转变为三原色颜色的合成就是用三原色再现复制的颜色二、RGB与CMYK颜色的转换一般来说，颜色分解过程（输入）使用RGB颜色印刷复制要使用CMYK颜色油墨,通过网点呈色RGB颜色不能直接印刷RGB颜色必须转换成CMYK油墨的比例才能印刷RGB到CMYK的转换过程称为分色彩色四色印刷过程分色原理所谓“分色”就是根据减色法原理，利用红、绿、蓝三种滤色片对不同波长的色光所具有的选择性吸收特性，而将原稿分解为品红、黄和青三原色。因为两互补色混合成为黑色（不透光），所以，在分色过程中，被滤色片吸收的色光正是滤色片本身的补色光。这样，在感光胶片上，形成有密度差别的黑白负片，就将原稿颜色给分解了。再行加网，构成网点负片，最后晒成各色印版。颜色的分解原稿滤色片颜色通道分色片RGB图像CMYK分色片CMYKRGB图像CMYK图颜色的合成减色规律四色印刷合成网点叠加呈色印刷品呈色的形式多色套印，多色叠印，专色印刷墨层厚度不变（凹印例外），利用网点控制颜色墨层厚度变化形成及影响颜色浓淡层次变化的体现颜色混合呈色方式二值印刷与多值印刷在墨层厚度不变的情况下，油墨在纸张上只能有“有墨”和“无墨”两种状态印刷在承印物上的墨量只能靠网点的变化来调节油墨网点本身没有深浅（阶调）的变化，因此称为二值印刷加网方法有调幅与调频两种墨层厚度改变对应的是多值印刷调幅加网网点按一定的间隔和方向排列用网点的大小变化改变印刷在纸上的墨量，从而控制颜色因此称为调幅加网（AM），又称为传统加网调频加网网点的大小和形状相同，且不变网点没有排列的规则依靠网点个数的多少改变印刷在纸上的墨量，因而控制颜色因此称为调频加网（FM），又称为随机加网圆形网点凹印网点调频网点印刷品呈色的减色过程三原色油墨印刷在纸上，对照明光进行吸收，形成特定的颜色在纸上形成8种（23）不同组合印刷品呈色的加色过程由油墨形成的8种颜色小网点，在眼睛中混合出各种颜色§7.2光学密度彩色原稿的复制工艺通常是经照相分色(挂网)、电子扫描分色、激光照排等手段将彩色原稿分解为黄、品、红、青和黑色四块底片，这些底片上是以网点覆盖率的大小或疏密程度来表示色彩的浓淡层次的，经制版和印刷叠合使原稿的彩色再现。利用光学密度计不但可以测量原稿、底片和印刷品等的光学密度，而且还可以利用它来控制照相时的曝光和显影时间，印刷时监视油墨量的大小等各项工作。因此有必要正确地认识和理解光学密度的意义。一、黑白软片和黑白图片的光学密度1、透光率透过的光量与投射到底片上的光量的比率，以τ表示，称它为透光率。若以F0表示投射光通量，F表示透过光通量，则透光率可以表示为：τ=F/F0透光率是相对数值，与投射光的总量无关。2、阻光率透光率的倒数1/τ,称为阻光比，以O表示。O=1/τ=F0/F3、光学密度阻光比以10为底的对数，称为光学密度（或者称为透射光密度），以D0表示，即D0=lg(1/τ)(8-10)透光率、阻光比和光学密度之间的关系，如表所示。注明：●实际工作中见到的底片，大多数是连续色调的阳图底片（或阴图底片），其光学密度往往是逐渐变化的，因此表示光学密度的数值就不一定是整数。●光线投射到一张照相的阴图底片（或阳图）上时，光通量的一部分被吸收，另一部分透过底片。底片上影象较亮处透过的光通量大些，其光学密度就小些。若某处透过的光通量小，则表明该处的光学密度大。4、反射率当光线照射到印刷品上的时候，光的一部分被吸收，另一部分被反射。印刷品上色调深的地方，反射的光量少，故反射光密度大；色调浅处反射的光量多，其反射光密度小。反射光密度的计量是由反射率得来的，印刷品上某一色调区反射出来的光量（光通量）Φ与白板反射出来的光量Φ0的比率，称为反射率，以ρ表示。ρ=Φ/Φ0反射率倒数以10为底的对数，称为反射光学密度。即：D=lg(1/ρ)反射率、反射率倒数和反射光学密度之间的一般关系如表所示。二、彩色胶片和彩色图片的光学密度1、彩色胶片的光学密度（1）底片上的彩色影象，是由叠合在一起的三层乳剂中的染料，分别形成的黄、品红和青色影象综合的结果。（2）通常用透光式彩色密度计来进行量测。彩色密度计上有红、绿和蓝三种滤色片红滤色片测得青色染料影象的分解密度；绿滤色片测得品红色染料影象的分解密度；蓝滤色片测得黄色染料影象的分解密度；R、G、B滤色片两两配合测得黑色染料影象的分解密度；（3）彩色底片上的影象是由黄、品红和青三种染料重叠形成的。因此，当用蓝滤色片去测定黄色染料影象的光学密度时，同时也测到了品红和青色染料影象的光学密度，它们的和，称之为加和密度（或者称为合成密度）。同理，可以由红滤色片和绿滤色片，分别测得各自的加和密度。（4）用透射式彩色密度计测量彩色原稿和印刷品等透明片的分解密度和合成密度；用反射式彩色密度计测量彩色原稿和印刷品等反射片的分解密度和合成密度。2、彩色图片的光学密度彩色摄影的图片，也是由叠合在一起的三层乳剂，分别形成的黄、品红和青色影象综合的结果，量测时采用反射式彩色密度计，亦是利用红、绿和蓝三种颜色的滤色片，测得彩色影象的分解光学密度和加和密度。3、彩色印刷品上的光学密度彩色的印刷品上其色彩的再现，是由黄、品红、青和黑色大小不同的网点组合而成的。测量其光学密度时，用反射式彩色密度计，亦是利用红、绿和蓝三种颜色的滤色片，根据需要去测得分解密度或积分密度（合成密度），以指导打样和印刷的色彩控制。如果以光谱来分析，光透过率、光密度都是波长的函数。4、印刷油墨彩色密度测量因为印刷品上最终进入人眼的是光线，所以可以说黄、品红、青油墨的作用是用来控制进入人眼的三原色光的多少的。那么如何确定黄、品红、青油墨的控制作用的大小呢？实际中我们是通过颜色密度来表示的。以品红墨为例，由于它是控制进入人眼的绿色光的，为了测出它对绿色光的控制能力，在做密度测量时，在密度计上要放一个绿色滤色片（如图所示）。密度计原理过程：绿色滤色片只让绿色通过，而蓝色光、红色光都将被阻挡。所以加了绿色滤色片的光电倍增管（密度计中的感受器）接受的只有绿色光，即品红墨对光谱进行了选择性吸收后的剩余的光，这时密度计所显示的密度值就反映了品红墨对光谱中绿光的吸收量。密度值高，表明通过绿色滤色片的绿光少，品红墨对光谱吸收多。反之，若密度低，表明通过绿色滤色片的光多，也就是品红墨对光谱吸收少。所以在密度计上放一张绿色滤色片就是专门测量品红油墨对光谱中绿色光的吸收多少的，也就直接测量了品红油墨对进入眼中的光的控制程度。同样，在测量青色油墨密度时，密度计上要加放一个红色滤色片，测量黄色油墨时，密度计上要加放一个蓝色滤色片。§7.3网点面积率、网点光学密度与网点色调密度的关系印刷品上色调的深浅（浓淡）是利用网点面积率的大小来表现的。某个区域的色调值，是根据该区反射到观察者眼睛里总的光量，即网点之间空白区反射的光量（间隙）以及网点上所反射的光量之和决定的。网点上反射的光量虽然小，但对于色调值有一定的影响。一、网点面积、网点光学密度、色调密度的概念1、网点面积若将此单个网点的面积乘以1平方厘米内的网点数，则可以得出某个色调区域内的网点总面积，并称之为该色调区域网点集合面积。2、网点面积率（P）（也可用网点百分比或网点成数表示）网点面积率是指某个色调区域内的网点集合面积与该色调区域网点总面积的比率。可以用网点密度计测定，也可以用读数显微镜。如果某色调区域网点面积率为25％（或称两成半点子），网点间的白色空隙是总面积的75％。3、网点光学密度（D）网点光学密度是网点本身的明暗程度，是用光学密度计测量印刷品上有关网点面积为100％的部分的光学密度来表示的。即实地的密度。4、色调密度（DR）是指某一区域内，黑色网点以及网点间隙反射光亮的总和与相同面积的白纸的反射光亮的比，取其倒数以10为底的对数来表示，称为该区域内的色调密度。网点色调密度则是指某一区域内，网点以及网点间隙反射光量的总和，网点越大，则总的反射光量就小，色调光学密度值亦大。由于实际上很难做作到使油墨实地吸收无穷大。油墨总会有一定的反射，而且反射的光线受到实地密度的影响。实地密度大，反射率就低。如图所示。墨层的反射5、网点面积率、网点光学密度和色调光学密度之间的数学关系1=lg[]11-P(1-)RDD反对数6、网点面积覆盖率与网点色调密度的关系网点色调密度与网点面积覆盖率之间并不是简单的正比例关系。两者之间的关系是比较复杂的。原因：◆印刷品上的网点并不是全黑的，从网点的表面上会反射出一定的光量来，其反射光量的强度，取决于网点的光学密度值，网点的光学密度值愈大，则反射的光量就愈小；光学密度小，反射的光量就大。◆人的眼睛并不是单纯的依据光强度去衡量色调的。例如同样功率的辐射，在不同的光谱部位表现为不同的明亮程度。为了说明这两点，我们从实验角度出发，用图例和表格加以说明：图例一：网点的光学密度为1.20，印刷品上三个色调区的网点面积覆盖率分别是0％、50％和100％。其相应的色调光学密度为0、0.27和1.20，第二个区域的网点面积覆盖率（50％），刚好在其他两个区域的中间，但是它的色调光学密度只有第三个区域（网点面积100％）的四分之一。网点色调密度与网点面积的关系图例二：为了进一步阐明网点面积覆盖率与色调密度之间的关系，以网点光学密度1.20，网点面积差为10％的相应色调光学密度，得到如图所示的曲线。网点色调密度与网点面积的关系曲线由图分析：◆网点面积的固定差别，并不相当于色调中每一处的色调密度方面相同的差别。◆在色调密度值小的一端，眼睛难以辨别连续色调之间的色调密度差别，在色调密度值大的一端，一个色调与下一个色调之间的色调密度差别却非常显著。◆网点面积率扩大对光学密度值大的区域在层次方面影响最明显，而光学密度值小的区域影响最小。◆因此在网点大小的控制方面，对暗调部分来说比对明亮部分重要得多。7、网点光学密度与色调光学密度（1）影响网点光学密度的因素平版印刷的图片上，网点的光学密度通常是1.5～1.7之间(黑色)。有的印刷品偶尔也会出现较低或较高的光学密度值。①印刷油墨的性质。影响平版印刷品网点光学密度最主要的因素是，例如油墨的着色力、遮盖力和干燥后的状态(有光泽或无光泽)等②油墨的乳化程度。油墨中所含的水分越多，则印刷品上的油墨越是呈现灰色，过量的水分会将网点的光学密度降低到1.0。为了印刷出比较理想的印刷品，尽可能向版面供给少量的水分，当水量减低到足以使网点的光学密度在1.5左右时(黑色)，便会得到较好的结果。③油墨转移量。油墨转移量越多，网点光学密度越大。如果吸墨不足，则印刷品上的网点呈灰色。④印刷用的纸张。不同质量的纸，它的白度是有差别的。纸张越白，对油墨的反差就越大；由于网点的光学密度是这种反差的一个量度，所以网点的光学密度也就越大。⑤印刷方式。速度、干燥方式、叠印顺序、水斗液等都有影响。（2）网点的光学密度对于色调密度的影响从网点面积覆盖率相同（试验用P=0.7）而网点的光学密度不同的情况进行比较，便可以了解它与色调光学密度之间的关系。为了说明这两点，我们从实验角度出发，用图例和表格加以说明：图例一：当光学密度较小时要比光学密度较大时对色调的影响大光学密度对于色调密度的影响光学密度对于色调密度的影响图例二：①网点密度的相同变化，对于不同的网点面积的色调有密切影响，并不是均匀分布的；②网点光学密度增加，色调密度也增加，但是这个增加的量，并不是均匀地分布在图像的所有色调上，它集中反映在最暗的一端，中