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印刷色彩校准的3种方法

时间:2017-11-18  来源:中国灌装机网  浏览次数:767

  印刷厂的色彩管理工作包含非常多内容,从文件接收、修改处理、输出、印刷这一流程上看,大致分为文件的色彩管理、屏幕的色彩管理、数码打样机的色彩管理、传统印刷机的色彩管理,有数字印刷机的工厂还需要进行数字印刷机的色彩管理。不论过程如何,最终的输出设备是实现色彩还原的终端,所有的工作都受其限制。为此,本文就着重介绍一下,印刷设备的色彩校准方法。

  在笔者看来,传统印刷的色彩管理应包含设备本身调校、色彩校准、制作设备特性化文件以及色彩转换和后期维护等。可以说,色彩校准只是色彩管理的一部分。

  色彩管理有标准可依。国际印刷标准ISO 12647-2是国际通用的平版胶印的唯一标准,得到广泛应用。其中规定了承印物(纸张)色彩、油墨实地色相以及阶调复制曲线(网点增大)等主要影响颜色因素的标准。基于这些标准进行测试,每家印刷企业都可以制定本厂的标准,但每家印刷企业的设备、物料、做法等又不尽相同,虽然有一个广义指导性标准纲领,但依然无法保证颜色的统一。因此,国际知名的地区性印刷组织,包括Fogra、Ugra、IDEAlliance等,在ISO 12647-2的基础上,又在各个地区进行了广泛的、严格的印刷测试,并对结果进行了汇总、分析和优化,制定出了具体的规范。相关组织(如ECI)也会发布ICC Profile文件,由于他们均具有一定的权威性和代表性,通常被认作是印刷的具体标准或地区性规范。他们对ISO标准的具体推进和落地实施起到了非常关键的作用。

  那么如何能达到这些标准规范呢?ISO/TS 10128早在2009年就提出了3种方法:一是匹配网点增大曲线,二是校准灰平衡,三是采用CMYK直接转换CMYK的方法。这些方法在近年得到了非常广泛的应用和推广,现在看来依然非常有效。

  在介绍这些方法之前,需要特别强调的是设备本身的校准或调试,这是最基础的。比如滚筒间压力的调节,滚筒直径是否标准,橡皮布、衬纸是否平整,橡皮布是否已老化,橡皮布安装紧度是否合适,润版液(水斗液)调配比例是否合适等。这些都是基础工作,但对最终的印刷质量有着至关重要的影响。建议印刷厂按照设备供应商的要求尽可能地把设备调校至标准状态,并将相关参数详细记录在册,让印刷设备在标准状态上进行色彩校准和管理。这样如果色彩出现偏差,印刷设备就有了检查和调校的依据,也便于快速恢复色彩。另外,在测试乃至生产过程中还应保持设备的稳定和标准化。下文所述的3种方法均基于此,不再赘述印刷设备的影响。

  方法一:匹配网点增大曲线

  胶印机在压印时,橡皮布会产生一定形变,使印刷网点边缘向四周扩展,从而产生网点增大(又称“机械性网点增大”)。新标准ISO 12647-2∶2013(以下简称“ISO标准”)中明确规定了各种条件下的网点增大曲线(如图1,其中,A、B、C、D、E为不同印刷条件下的网点增大曲线),印刷校准时参考相应的网点增大曲线进行校准即可。

  网点增大受多种因素影响,比如印刷压力、油墨黏度、纸张状况、润版液调配等,即使对设备做了精心调校,也不一定能保证其完全在ISO标准要求的范围内。

  值得一提的是,油墨密度是印刷网点增大的关键影响因素。目前油墨密度的确认基本上已经参考ISO标准,多数情况下也不再采用印刷反差等方式来确定,而是依据Lab值,调整油墨密度使其达到最接近的目标Lab值,即可确定为最佳密度。不同油墨要达到最接近的目标Lab值所需要的密度是不一样的,客观上也影响了网点增大。

  这时候根据印刷测试印张的测量结果,对出版网点进行反补偿是一个行之有效的方法。比如,图2中蓝色为ISO标准规定的网点增大目标曲线,橙色为对印刷品进行实际测量得到的曲线,如何计算输入网点百分比为50%处的网点补偿数据呢?

  在横轴50%的地方垂直向上划线与目标曲线相交,然后由交点水平向测量曲线划线使二者相交,最后再由交点垂直向下划线与横坐标轴相交,交点45%就是补偿后的网点值,即相同条件下,印前文件中网点百分比为45%的网点印刷出来刚好能够达到50%的网点面积率,刚好达到目标曲线的要求。以此类推,即可计算出整个阶调的补偿数据,这种方法在数学上叫做“反函数运算”。依此方法,可计算出其他三色印版的网点补偿数据。

  这种方法由来已久,完全按照ISO标准的要求进行校准,但其他参数也必须与ISO标准规定的一致,才能得到比较好的结果,比如色序必须是KCMY,所使用的材料、印刷方式、测量方式也必须一致。特别是在匹配Fogra数据集时,应优先采用此种方法。顺便一提,于2015年发布的Fogra 51,是依据ISO 12647-2∶2013建立的,将来可能逐步取代Fogra 39,其印刷条件如图3所示。

  通过匹配网点增大曲线进行色彩校准的方法,在欧洲和中国都比较盛行,如海德堡印通(Prinect)流程中,默认就是按照网点增大的方式进行前端印刷曲线校正的。特别是近几年,伴随着相关印刷数字化评估软件(如PressSIGN等)的流行,其测量色带后便可以直接生成网点增大补偿曲线,大大提高了校准的效率和方便性。

  一些行业内的认证,如Fogra/Ugra PSO及GMI认证等,都要求网点增大必须在容差范围内。但该方法基于单色印版的单独调整,虽然也对CMY网点增大的相对差异提出了要求,但在实际操作上往往比较麻烦,难以得到好的灰平衡表现。此外,由于不同的材料采用不同的网点增大曲线,也造成了色彩不一致。

  方法二:校准灰平衡

  首先,什么是灰平衡?灰平衡肯定不是彩色,不是单独的C、M、Y。那是不是纯黑色油墨的中间调?显然也不是。这里所说的灰平衡是在整个阶调范围内,CMY三色以适当的网点比例进行叠印所达到的非彩色阶调,如果偏向某个彩色,则认为是失去平衡。

  ISO标准也定义了具体的网点构成,但不够详细,还对灰平衡进行了解释,但在实际操作中较为麻烦。在此,我们不得不提一种得到印刷行业普遍认同的方法,那就是G7。此法起于美国,由Don Hutcheson研发,得到IDEAlliance旗下GRACoL工作组的支持和认可,后来迅速风靡北美,成为一个地区性标准。2006年IDEAlliance与香港APTEC开始在大中华区进行相关测试,并得到了好评,后来迅速得到推广。目前,在全球超过4000家企业获得G7 Master认证,在大中华区已有280多家企业先后进行过G7认证,也培训了200多位G7专家进行G7技术的推广和认证。

  G7明确定义了灰平衡的计算方法,与承印物材料相关,也定义了达到灰平衡时各色的网点百分比,并设计了相应的测试图P2P,经过P2P23、P2P25的发展,更适用于大幅面喷墨印刷色彩校准的最新版本P2P51(如图4所示)也已推出。

  此外,G7还定义了灰色的阶调,以密度方式确定了阶调的深浅,即中性印刷密度曲线(NPDC),横轴为输入网点百分比,纵轴为印刷密度值。NPDC分为两副,一副是P2P51第5列的CMY所构成的三色灰所对应的密度曲线(如图5a),一副是P2P51第4列单色K所对应的密度曲线(如图5b)。其实反映的是不同实地密度下的阶调复制特性。从图中可以看出,尽管实地密度相差很大,但25%以下的高光区密度趋于一致,即相同的亮调反差(HC),对于大多数印刷方式的密度从1.0~1.6,基本上能实现中间调及高光阶调的一致,即相似的亮调范围(HR)。同时,G7对于灰平衡的定义完全基于纸张,得到的是相对纸张的视觉灰平衡,这正是G7校准的优势所在,可以实现各种印刷方式的共享视觉外观。

  G7校准可以采用手绘方式进行,测量各个阶调的密度值并与目标值相比,类似于网点增大曲线的方式计算出C和K的补偿曲线,M和Y则需要到特别设计的灰色查找测试图GrayFinder中单点查找并绘出补偿曲线,过程相对较为繁琐,效率较低。当然也可以通过软件计算方式辅助进行G7校准。目前,除了官方原始的CHROMiX CurveTM软件外,越来越多的软件已支持G7校准方式,比如Bodoni PressSIGN、Heidelburg Color Toolbox、Alwan Printing Standardizer X、Caldera Print Stand Verifier G7、ColorGate Production Server、FUJIFILM ColorPath Sync、KonicaMinolta ColorCare、Mutoh G7 Calibrator等。在实际操作中,绝大多数企业都采用软件校准方式。该方式只需测量P2P数据,然后将数据导入到软件中,即可计算出补偿曲线,非常快捷。

  G7采用灰平衡校准方式,广泛应用于使用CMYK的各种印刷方式,不限定印刷材料,并且校准后,印刷品具有共享视觉外观,更是得到了印刷买家的青睐,由于近年来印刷买家的认同和中国香港APTEC等机构对于G7技术的推广,越来越多的企业开始热衷于这种方式。并且ISO 15339中7种参考印刷条件数据集(CRPC)均基于该种校准方式(印刷效果如图6所示),相信未来会得到更规范的应用。

  方法三:CMYK-CMYK转换

  多数情况下,这种方法需要一个特定的Device Link Profile,即设备关联配置文件,其将两台设备或印刷条件对应的ICC进行运算,一个设定为源,即目标色域,一个设定为输出设备,省去了中间的色彩空间PCS(Public Color Space,公共色彩空间),直接实现目标色域到输出色域的转换。

  常规ICC profiler进行色彩转换,需要先将设备色彩空间(如RGB或CMYK)转换到与设备无关的色彩空间(通常为Lab或XYZ色彩空间),然后再转换到另一个设备色彩空间(如RGB或CMYK)。经过两次转换,颜色必然有所损失。

  而CMYK直接转换到CMYK的方法,省去了中间的PCS,其优点是色彩转换更加精确,并且可以单独控制CMYK,保持原色的纯净,特别是黑通道,这一点意义重大,避免了因单黑文字和细线被转换为四色黑而造成的套印不准的故障。在某些专业的软件(如CGS ORIS Pressmatcher等)中,还可以控制黑色加入的起点、黑色阶调的宽度等更有用的参数,由于黑色的加入,使得在印刷过程中的色彩控制更加容易,灰平衡表现更加稳定,同时也达到了省墨(基于GCR/UCR)的目的。

  在传统胶印领域,采用这种转换方式,可以维持出版线性不变,即不需要做出版补偿曲线,只需要对文件进行转换即可达到准确的色彩匹配。

  由于目标可以设定为印刷行业标准ICC或某特定印刷条件的色域,输出设备则为实地测试所得,故而可以实现不同印刷条件的色域匹配。且由于是点对点的精确色彩转换,整个IT8或ECI2002色块都有超过1000多个色块一一对应生成数据对应表,不同于以上两种方法的单通道控制技术,所以可以取得更接近的色彩匹配效果,主要应用于不同设备、不同材料、不同印刷方式的高精确要求的色彩匹配。

  目前在国内,这种方式在传统胶印领域只有为数不多的几十家大中型企业作为高端色彩管理在生产中应用,如港资的利丰雅高、深圳中万等。当然其好处是可以获得比曲线调节更为理想的色彩匹配结果,其弊端在于需要一笔不菲的额外投资,而且生产计划排产不宜经常变化。

  这种方法应用更普遍的自然是在数字印刷领域,如惠普、富士施乐、柯尼卡美能达等。原因是数字印刷不需要CTP制版环节,采用软件转换后的文件可以迅速进行印刷来验证实际效果,在ORIS PMW等软件中还可以进行多次循环色彩校准,实现更加精准的色彩匹配。

  由于数字印刷依然具有一定程度的色彩波动,稳定性并非十分理想,而在实际应用中,采用这种方法可以保持数字印刷的色彩一致性。在一些颜色要求更高、使用数字印刷机进行打样的应用中,甚至会用ISO 12647-7进行评估,采用这种方法进行准确的色彩匹配效果,更是发挥了不可替代的作用。

  以上3种方法都有自身的优势和应有范围,也都有自己的局限性,详见表1。在实际应用中,还是要互相结合起来对印刷品进行分析和控制,才能更加有效地控制生产过程中的色彩品质。

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