运算机配色系统的应用分析

运算机配色系统的应用分析
摘要：计算机配色系统利用现有的仪器和设备成立一个色彩数据库。

而且配色以后咱们还能够查验颜色匹配是不是正确。

若是颜色误差超过△E的要求范围，咱们还能够迅速修正配方，直抵达到标准。

关键词：颜色匹配；三刺激值；色域；色差；颜色转换
Abstract：Computer color matching system using existing equipment and facilities to build a color database. After the color match and we can test it is correct. If color deviation over the △E request, we can quickly amended formula, until up to standard.
Key words: Color Matching；Thristimulus；color gamut；delta error；Color Conversion 引言
利用运算机配色方式来配色，将油墨颜色的数据贮存在运算机里，它的针对性很强，由于每一个印刷厂都有自己的特点，它的针对性使得对工作的体会要求减低。

而且它还能够节约时刻，减少油墨的浪费，最重要的是节约了本钱。

1运算机配色系统的功能简介
咱们利用运算机配色系统成立一个色彩数据库，那个数据库中的色种是咱们印刷时用的大体墨，即CMYK和专色油墨。

然后咱们利用仪器测量和专业软件计算，快速取得所需要的配方。

配色以后咱们还能够迅速修正配方，直抵达到标准。

一样咱们以△E为标准来判定咱们所取得颜色是不是合格。

而传统的配色方式要紧通过人工目测和体会来判定色相，再进行实验，然后再通过目测方式和体会对配方进行多次修正，这种方式存在了大量的人为主观因素，不稳固性专门大，难以精准操纵印刷所需要的颜色。

因此说与传统配色方式相较，利用运算机配色系统配色不仅节约了大量的时刻，减少了油墨的浪费，还更客观地操纵印刷品的颜色。

同时运算机配色系统还能把废墨当基础墨输入到数据库里，应用在下次配色中，从而大大降低了油墨本钱。

2运算机配色系统的大体原理
运算机配色大体原理是当一束白光照射到颜色物体表面时，光一部份被吸收另外一部份被物体反射或透射出去，配色系统要紧考虑的是反射光。

反射光的波长即决定了眼睛所看到的颜色，而在计算油墨配方时，简单来讲确实是运算机配色系统通过计算光的吸收值K 与光的反射值S，计算反射光谱反射率。

这种配色的结果不管何种光源照明,观看者是谁,产品的颜色老是与实际样品一样。

就能够够计算出油墨配方。

可是,通常情形下,传统的光谱配色对每一个波长点进行一样匹配,而事实上,物体不同波优势的一样大小转变,所引发的颜色感知转变却有明显不同,因此应该对不同波长给予不同权重的匹配。

配色之前必需先有一个油墨的基础数据库，其中各个基础油墨的K、S 值都需要详细的记录，当要配色时，电脑便会按着不同的百分比来组合相加各基础色油墨的K、S 比例，以取得与所需颜色的K、S 比例最相符的组合。

2.1运算机大体配色方式
目前, 尽管有各类形式的运算机配色方式, 但总的来讲, 能够分为两种模式:三刺激值配色和全光谱配色。

三刺激值配色法
三刺激值配色是指通过几种染料的组合匹配标准色的三刺激值, 使匹配色和标准色的三刺激值的不同达到最小。

自从Allen 和Micginnis 利用三刺激值配色和全光谱配色方式以来,才开始了现代运算机配色的进展, 尽管有人对运算机配色加以改良,但运算机配色总的形式没有转变。

三刺激值配色的大体思想是使匹配色和标准色的三刺激值相同。

本文通过三刺激值配色和全光谱配色的比较, 将最小二乘法应用于三刺激值配色, 深化了三刺激值配色的大体思想,成立了具
体的配方表达式, 并依照此方式进行运算机配色, 给出了预测配方和预测结果。

对色料混合光学模型的研究发觉, 有些情形下不管色料配方发生什么转变, 其散射系数大体不变。

如染色纺织品, 其染料层的光散射受纺织纤维的作用, 加入到纺织品中的染料似乎溶于纤维中而不阻碍基质的散射能力, 使其中各染料的散射系数相等, 且与基质的散射系数一致, 因此纺织印染自动配色适用Kubelka2Munk 单常数理论[5 ]。

下面以三染料组合为例,说明应用Kubelka2Munk 单常数理论进行三刺激值匹配的算法。

关于完善匹配, 应有)(m s X X =）（, )(m s Y Y =）（,)(m s Z Z =）（ , 故由色度学理论能够写成
T E [)(s r -)(m r ] = 0 (1)
若是不是存在专门严峻的光谱异构性, 在任何一个波长上配方的反射比与标准色样的对应值相差不太大, 故可相当精准地写出
)(s r -)(m r = D [)(s f -)(m f ] (2)
依照Kubelka2Munk 理论的K/S 加和性原理)(m f =)(s f + φC, 与(2) 式一路代入
(1) 式并移项和整理后, 得
()[])()(1t S f f TED TED C -=-φ
其中X 、Y 、Z 为三刺激值,i ρ表示在波长i(nm)处的光谱反射比,(s)表示标准样, (m )表示配方样品。

E i 表示在波长i (nm)上光源的相对光谱功率散布;ρ指不透明样品的光谱反射比。

上标(s) 指被匹配的样品即标准色样, ( t) 指匹配的基质；函数
()ρf 具体为不透明样品的()ρρ2/12-。

这确实是计算取得的初始配方, 它提供了一个相当接近但可能不是恰好的染料比例, 通常尚需进一步迭代改善。

通过迭代计算，染料浓度的修正量是：
()t TED C ∆=∆-1φ
最后,由
C C C OK new ∆+=1
计算出新的浓度矢量再由此确信三刺激值的接近程度, 或达到匹配要求并输出配方及有关参数而终止, 或再次进入下一轮迭代修正直至知足要求。

在大多数情形下, 需要不超过四或五次迭代即可。

其中，X ∆、Y ∆、Z ∆为标准色样与初始配方之间的三刺激值误差, 1c ∆、2c ∆、
3c ∆是为使t ∆减小至零所需初始配方的转变量。

全光谱配色法
全光谱配色是匹配标准色的光谱, 使取得的光谱曲线与标准色的光谱曲线的不同达到最小。

全光谱匹配方式尽力去匹配标准色的光谱曲线而不是匹配标准
色的三刺激值, 尽管这种方式不能保证标准色和匹配色的色度学相等, 可是全光谱配色更直观。

全光谱配色算法如下:
=C ()1-P P T ()()()
t S T f f W D P - 其中, P = W D Y ；
W (16×16)为不同波优势的权重因子置于对角线上, 而其余数为零的方阵； Y (16×n ) 代表染料1, 2, ⋯, n 的单位浓度的(K/S)值的矩阵；
可是，不同波优势的光谱反射率转变有明显的不同。

在有的波优势, 光谱转变很小, 却产生较大的颜色感不同, 显示出很强的灵敏性; 在有的波优势, 转变专门大, 却感觉不到颜色感知的转变,显示出很强的惰性。

这就要求在运算机配色全光谱匹配方式中对某些波长进行重点匹配, 用较大的权重因子, 对某些波进行非重点匹配, 用较小的权重因子。

这就需要成立适当的权重因子,来知足全光谱匹配的目的。

全光谱匹配运算机配色方式的大体思想是
()()[]
min 22→∆∑j j j R w λλ ()j w λ是一种权重因子；()j R λ∆为j λ波优势的目标色和匹配色的光谱反射率不同。

要使()()[]min 22→∆∑j j j R w λλ，也确实是使()[]
∑→∆j
j E min 2λ 如此，就成立一种权重因子，使得某一波长点的光谱反射率转变所产生的色差为最小。

2.2 判定匹配颜色是不是合格的参数——色差
在判定颜色匹配是不是正确的重要参数确实是色差△E 。

CIE 在1976年推荐用于
加混色的CIELUV 颜色空间的同时，还推荐了要紧用于如印刷、纺织、印染等表面色料工业减混色（subtractive mixture ）的表示和评判的CIE1976L*a*b*颜色空间，也称为CIELAB 颜色空间。

在 CIELAB 颜色空间中，不同区域的色差容限相对照较接近，颜色样品在此空间中的位置由三维的直角坐标表示。

L*、a*、b*的值能够从三刺激值(X ，Y ，Z)计算出来，其中L*表示颜色的明度，a*表示该颜色在红－绿轴方向的投影位置，b*那么表示颜色在黄－蓝轴方向的投影位置。

在此颜色空间中，视觉对色差的可发觉性能够用椭球体来表示，球体的三个轴别离代说明度、饱和度(彩度)和色调，其大小由该颜色在颜色空间中的位置所决定(如该球体在黄色区域时比绿色区域变得更狭长)。

作为该空间三维直角坐标的明度L*和色品坐标a*、b*的计算公式为
()16/1163/1*-=n Y Y L ()008856.0/>n Y Y ；
()()[]3/13
/1*//500n n Y Y X X a -= ()008856
.0/>n X X ； ()''**13n
v v L v -= ()008856.0/>n Z Z ； 式中 ：X 、Y 、Z 为颜色样品的三刺激值，Xn 、Yn 、Zn 为CIE 标准照明体照射在完全漫反射体上，然后反射到观看者眼中的三刺激值，其中Yn = 100。

在CIELAB 颜色空间中，色差公式为:
△E *ab =[(△L *)2+(△a *)2+(△b *)2]
2/1 色差公式中，△L *=L *样-L *标，表示样品与标准的深浅差。

结果若是是正值表示样品比标准浅，若是是负值，表示样品比标准深。

△a *
和△b*表示样品和标准在a*b*平面上位置的改变。

色差公式能准确地表达两块颜色在视觉上的不同。

经常使用的色差单位是NBS，它是美国国家标准局的缩写。

1NBS色差相当于（~）x或y的色度坐标转变。

E的鉴定标准如下表所示：
在进行运算机颜色匹配的进程中，不可幸免的碰到了颜色转换的问题。

RGB颜色空间常经常使用于运算机显示器，它一样是与设备相对的。

印刷机上的印刷品是采纳CMYK表示。

任何一台印刷机都有自己的颜色空间。

彩色图像在运算机屏幕上设计好的颜色与印刷后所取得的颜色成效不同专门大的问题。

形成这种与设备相关因素的缘故在于每一种设备有一套特定的产生各类颜色的颜色库。

这一套颜色称之为色域。

在进行颜色转换或颜色映射时，一幅图像中的色彩必需先从一个颜色空间和该源设备的色域范围转换到目的设备的颜色空间，然后在目的设备的色域范围内进行匹配。

处置图像的不同设备(如扫描仪、显示器、印刷机)在不同的颜色空间工作，而且每一种设备有各自的色域。

颜色从一个颜色空间转换到另一颜色空间的处置进程称为颜色转换。

颜色匹配是颜色转换的必要条件，是指从一种颜色空间到另一种颜色空间转换时，恰本地校正或匹配这些被转换的颜色，使色域达到最大限度的相似。

颜色匹配进程中老是包括颜色转换，而颜色转换并非必然是为了颜色匹配。

一个颜色空间中的任一种颜色与该颜色空间内的白点的相对位置都是固定的。

因此没有任何两个设备所采纳颜色空间的白点位置是相同的，当一种颜色需要从一个颜色空间转换到另一个颜色空间时，它只能以在颜色空间中视觉成效上最为接近的颜色为目的颜色，这一处置进程也称为颜色匹配。

例如，在印刷适性仪上印刷出来的颜色是CMYK颜色空间，若是在运算机上表示出那么需要转换成该显示器的与设备相关的RGB颜色空间。

因此所有的CMYK值必需转换为RGB像素值。

这确实是颜色转换。

当像素值被依照某一CMYK颜色空间取值，它们将被依照印刷机的颜色空间匹配为与原先颜色最为接近的颜色。

这一处置进程就称为颜色匹配或颜色映射。

不论是颜色转换仍是颜色匹配都必需考虑一些与设备相关的具体因素。

比如，组成屏幕图像的大体要素是像素。

每一个像素有一套用来存贮其颜色或颜色索引值的比特位。

每一个像素的比特位数取决于显示器和显示卡的型号和设置显示卡的模式。

3实验进程及分析
一、在本实验中咱们第一要成立油墨数据库。

要输入配方单位，一样以百分比重量为单位；输入底材的数据。

成立好数据库集后，需要将各色种输入到数据库里。

也确实是编辑色种：将油墨以不同冲淡比例冲淡，咱们用的比例是%,%,25%,50 %,75%,%，固然也能够用其他比例，一样取6~7个点就能够够了。

如图1所示
图1 某一色种的数据
然后将冲淡好后的油墨用印刷适性仪展超卓样来，该进程很关键，需要展样均匀，重复性要好，印刷适性仪每次要清洗干净。

等待打出来的色样条充分干燥后，即可用分光光度仪测量了。

咱们取这六种比例，从图中能够看到有7条线，其中白色为纸张分光曲线，其他为各样条分光曲线。

二、做好油墨数据库后，就能够够进行配色了。

首先将目标颜色用分光光度仪读入到系统里作为标准：成立好名称，容差范围然后点击配方计算，依照目标纸张类型，选择数据库类型，还要选择用几种油墨来配色，一样咱们选择3 种，太多，颜色不够饱和鲜艳；太少可能一次不能配出，修正可能还要加油墨。

点确信后，选择好底材，点击配色会有假设干配方显现，一样咱们以CFI 或是△E 来作为选择配方的依据，大多咱们选择CFI和△E都小的作为配方，固然若是考虑到配油墨的本钱，也能够点击本钱排序来选择配方。

咱们选择好适合的配方后点击保留，然后依照配方中的比例，称量然后将油墨搅拌均匀，用印刷适性仪打样，等充分干燥后用仪器测量能够看到样品2的色差△E 是不是在色差范围之内。

3、若是色差不在咱们所学要的范围之内，如图2箭头所示，咱们需要做配方修正以达到更好的成效。

图2 第一次配色结果
点击配方修正，选择追加模式，点击更正。

如图3所示
图3 配方修正
那么会显现更正配方，再点击报告，那么能够在现有的材料量上系统提示需要追加多少的黄，红，黑和填充剂依照配方追加后，搅拌均匀，然后再打样，等干燥后用仪器测量，色差看是不是在适合的色差范围之内。

经过量次修正以后，咱们取得了较小误差的配方。

这确实是咱们的最正确配方。

如图4所示
图4 由最正确配方取得的合格样品
若是此墨再配色进程中有剩余，那么能够直接在数据库里点击试办废料以后的配色进程中，那么数据库会自动考虑该废墨是不是能利用而达到不浪费油墨的目的。

4实验应注意的问题
即利用电脑配色也不可能一次成功要进行逐次修正, 采纳渐近法取得与样品色具有视觉相似的色彩。

还应合理选择油墨, 以最少的原色取得目标色,尤其是鲜艳的色泽要予以注意。

颜色配置的进程中，要注意尽可能减少误差，尤其是墨量小的时候颜色的各类比例容易改变，同时也要注意温度、湿度等对咱们打印颜色时的阻碍。

测量颜色的时候要等颜色完全干燥以后再进行，不然会产生较大误差。

测色仪器也要及时校正，并将仪器调试到适合的参数，例如说咱们要把光源调到
65
D，因为咱们用的数据是CIE1976L*a*b*颜色空间，因此仪器也应调/
10
到L*a*b*模式。

参考文献：
[1] 张艳萍.色彩治理中色彩转换与颜色匹配[J]. 今日印刷，2003-12：39-41.
[2] 吴琼，王辉，金洪震，董亮伟. 运算机制彩色全息颜色系统转换的研究[J] . 浙江师
范大学学报（自然科学版），2007-02：29-31.
[3] 刘武辉，胡更生，王琪. 印刷色彩学（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2009-07：
41-46，66-68， 77-78.
[4]陈瑞玉，王其和，陈汉民. 颜色匹配问题及仪器分析 [J].南京大学学报,1990-04.
[5] 金洪勇，赵秀萍. 如何改善色彩治理中的颜色匹配成效[J].包装工程,2006-10.
[7]陈翠琴, 唐正宁.专色油墨运算机配色模型研究[J].包装工程，2020-03：75-77.
[8]王喜昌,周丰昆,禹秉熙,龙科慧.三刺激值配色和全光谱配色的比较[J].周密工程，
1999-04：13-15.
[9] 梁艳君. 印刷颜色的色差评判及其数据治理系统研究[D].西安：西安理工大学，2007：
7-8.
[10]徐海松，叶关荣.运算机自动配色预测算法研究[J].光学学报，1996-11：1657-1659.
[11]王喜昌，周丰昆，禹秉熙，陈淑芳. 全光谱配色的匀色空间权重因子方式 [J].光学周
密工程，1998-10，第六卷：1-4。