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天友利公司動(dòng)態(tài)
密度計(jì)并不是直接測量密度值。相反,它測量的是照射在或穿過一個(gè)測量表面的光強(qiáng)度與到達(dá)儀器內(nèi)部探測器的光強(qiáng)度的比值。這個(gè)比值就叫做反射率(R)或透射率(T)。如果儀器測量的是反射材料,如紙張或印在紙張上的油墨,則測量的就是反射率;要是測量的透射材料,如膠片,則測量的就是透射率。
密度計(jì)要使用與測量樣品顏色相對應(yīng)的濾色片來進(jìn)行測量,所以探測器實(shí)際上看到的只是灰色。例如,印刷車間使用的密度計(jì)中有一組特殊的濾色片,它們正好與青、品紅、黃和黑油墨反射的光譜相對應(yīng)。這就意味著,在測量顏色之前,你必須首先知道并準(zhǔn)確地告訴密度計(jì)將要測量的是什么顏色,要在密度計(jì)上選擇所測顏色相對應(yīng)的濾色片,然后才能測量。
密度是一個(gè)對數(shù)函數(shù)。
密度值是對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果。之所以使用對數(shù)來計(jì)算,這里有幾個(gè)原因。第一,正如我們已經(jīng)講過的,人眼對光強(qiáng)度具有一個(gè)非線性的對數(shù)響應(yīng),因此使用具有對數(shù)函數(shù)特性的密度值可以與我們感覺到處亮度值更好地相對應(yīng)。第二,密度值可以更好地與材料的厚度,如印刷墨層的厚度或感光膠片的乳劑厚度相對應(yīng),這也是密度計(jì)要測量的主要參數(shù)之一。第三,對數(shù)標(biāo)尺可以避免在測量顏色很深的材料(如制版使用的照排膠片)時(shí)產(chǎn)生位數(shù)很多的數(shù)字。
為了更好地理解密度的含義,我們設(shè)想有一個(gè)能夠100%反射入射光的表面,我們稱這樣的表面為完全漫反射體。這個(gè)表面的反射率R=1.0,因此密度值就是0。如果我們進(jìn)一步考察其他的一些表面,它們分別可以反射入射光的50%,1%,0.1% …… 因此,我們就可以得到下面的一系列數(shù)值:
請注意表中是如何使用一個(gè)數(shù)字5.0方便地代表很長的數(shù)字0.00001的。
密度計(jì)的特性之一就是可以測量一個(gè)很大的動(dòng)態(tài)范圍。事實(shí)上,其他設(shè)備(如掃描儀和打印機(jī))、介質(zhì)(印刷品與膠片)、甚至是圖像(暗調(diào)的或高光的)的動(dòng)態(tài)范圍都使用密度單位來表示。通常用密度(density)的縮寫D或光學(xué)密度(optical density)的縮寫O.D.來表示。例如,掃描儀的動(dòng)態(tài)范圍用掃描儀可穩(wěn)定探測到的亮度值的最小密度 Dmin 和最大密度 Dmax 之差來表示。
色度學(xué)
色度學(xué)是一門預(yù)測顏色匹配規(guī)律的科學(xué),這個(gè)顏色匹配的預(yù)測是基于具有典型代表性人類視覺基礎(chǔ)上的。換句話說,它的目的是建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型,能夠預(yù)什么時(shí)候會(huì)產(chǎn)生同色異譜,而什么時(shí)候不會(huì)發(fā)生。一個(gè)成功的色度模型必須同時(shí)做到以下兩點(diǎn):
►對于一個(gè)具有典型人類視覺觀察者看到的相匹配的顏色樣品,色度模型所給出的這兩個(gè)樣品的數(shù)值也要一致。
►對于一個(gè)具有典型人類視覺觀察者看到的有差異的一對顏色樣品,色度模型不僅應(yīng)當(dāng)給出不同的數(shù)值,而且應(yīng)當(dāng)能夠計(jì)算出色差,即預(yù)測出顏色樣品在觀察者眼中所感覺的顏色差別有多大。 當(dāng)前的顏色模型都是不優(yōu)秀的,但由于CIE的先期工作,他們的努力已經(jīng)足以構(gòu)筑當(dāng)前所有色彩管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。如果CIE色度學(xué)對你來講好似一鍋?zhàn)帜钢嗟脑?,你所?yīng)該抓住的關(guān)鍵點(diǎn)是,各種CIE模型使我們能夠用數(shù)值來代表具有正常顏色視覺的人實(shí)際看到的顏色感覺。與這個(gè)核心問題相比,其余的都是一些細(xì)節(jié)問題。但是如果你想真正了解色彩管理是如何工作的,以及為什么有時(shí)的工作達(dá)不到預(yù)期的效果,色度學(xué)的細(xì)節(jié)就會(huì)幫助你理解這些。因此,讓我們來看看色彩管理的核心——色度學(xué)中的CIE系統(tǒng)。
CIE色度學(xué)系統(tǒng)。大多數(shù)現(xiàn)代色度學(xué)和所有當(dāng)前 的色彩管理系統(tǒng)都是基于CIE色度學(xué)系統(tǒng),這一系統(tǒng)包含幾個(gè)要素:
►標(biāo)準(zhǔn)照明體是一系列進(jìn)行大多數(shù)顏色匹配工作時(shí)所用照明光源的光譜定義。我們介紹了標(biāo)準(zhǔn)照明體A到F,而在印刷行業(yè)重要的兩種標(biāo)準(zhǔn)照明體是D50與D65。
►標(biāo)準(zhǔn)觀察者是指具有典型人眼視覺的觀察者對全部三刺激的響應(yīng),或用通俗的話來說,就是我們所能看到的全部顏色。大多數(shù)色度計(jì)采用2∞(1931)標(biāo)準(zhǔn)觀察者,但還有一個(gè)10∞(1964)標(biāo)準(zhǔn)觀察者。后者是隨后采用較大的樣品得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,因?yàn)檫@會(huì)照亮視網(wǎng)膜更寬的區(qū)域,于是產(chǎn)生稍微不同的三刺激值響應(yīng)。盡管你使用10∞觀察者的機(jī)會(huì)很少,但它又是非常重要的,有了它才能構(gòu)成完整的CIE色度學(xué)系統(tǒng),如果我們不提到它的話,就是我們的失誤。
►CIE XYZ三原色系統(tǒng)是用標(biāo)準(zhǔn)觀察者三刺激值響應(yīng)巧妙地定義的三種假想的原色(這三個(gè)原色是假想的,它們不能與任何真實(shí)的光源顏色相對應(yīng)。事實(shí)上,不可能制造出一種僅讓我們的M或S錐體細(xì)胞產(chǎn)生響應(yīng)的真實(shí)光源,但是用這樣的假想三原色模擬的顏色感覺卻是真實(shí)的)。不僅是每一對同色異譜色具有相同的XYZ值,而且原色Y值學(xué)身兼二職,它還是錐體細(xì)胞的平均亮度函數(shù)——v,所以顏色的Y值還表示顏色的亮度。 ►CIE xyY色品坐標(biāo)圖是XYZ三刺激值的一種數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換,是表示顏色彩色性質(zhì)的一種實(shí)用圖表。用它可以表示出顏色的相加關(guān)系,即用連接兩個(gè)顏色坐標(biāo)點(diǎn)的一條直線可以表示這兩個(gè)顏色的相加混合結(jié)果,以各種不同比例相加混合得到的顏色的坐標(biāo)位于這條直線上(見圖1-23)。然而一定要注意的是,XYZ和xyY不是關(guān)于人眼非線性視覺反應(yīng)的比例因數(shù),因此圖中的距離是被變了形的。
(圖1-23:xy色品坐標(biāo)圖)
►均勻顏色空間(LAB ,LUV)是CIE為了減少對顏色距離的變形而定義的色空間。這兩種色空間明度值L*的計(jì)算是完全一樣的,都近似是亮度值Y的立方根函數(shù)(比較接近我們對于光亮度的對數(shù)響應(yīng))。這兩種色空間都試圖成為一個(gè)在顏色感覺上均勻的色空間,換句話說就是,空間中兩個(gè)點(diǎn)之間的距離預(yù)示了兩種顏色對于人類觀察者所呈現(xiàn)的顏色感覺差異的多少。其結(jié)果是,從這兩個(gè)均勻色空間中都可以得到類似色調(diào)、飽和度和亮度三種顏色感覺的量,以及(在L*a*b*色空間中)得到三相反色顏色視覺系統(tǒng)這些特性。在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中都使用LAB色空間,而較少使用LUV色空間,盡管它也并非完美(例如,它會(huì)夸大黃顏色之間的差別,同時(shí)低估藍(lán)顏色之間的色差),但它還是起到了非常好的作用。對更加均勻的色空間的需求一直存在,但迄今為止,LAB還處于主導(dǎo)地位。
►色差(△E)提供了一種簡單的方法來計(jì)算兩個(gè)樣品之間的顏色差別。如果你測量了這兩個(gè)顏色,將它們作為兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)繪在均勻色空間內(nèi),然后計(jì)算這兩個(gè)點(diǎn)之間的距離,根據(jù)定義,這個(gè)距離就對應(yīng)了兩個(gè)顏色在人類觀察者眼中所感覺的差別。這個(gè)值叫做△E(應(yīng)讀做“delat-E”,它是希臘字母“D”的發(fā)音,我們通常用它來表示差別)。 色度計(jì)。色度計(jì)使用近似模擬人眼錐體細(xì)胞響應(yīng)的濾光器來對光進(jìn)行測量,然后以一種CIE模型形式給出數(shù)字結(jié)果。大多數(shù)色度計(jì)具有用戶可選的讀數(shù)類型,可以讓獲得CIE XYZ、CIE LAB、CIE LUV或其他不同色度空間的色度值,也可以測量兩個(gè)顏色樣品之間的△E值。
雖然色度計(jì)讀數(shù)類型非常靈活,然而它們具有一個(gè)致命的局限性,就是必須要進(jìn)行特定色度測量條件的模擬。盡管有一些色度計(jì)具有不同照明體的轉(zhuǎn)換開關(guān)(例如,一個(gè)是D50,另一個(gè)是D65光源選項(xiàng)),但它們肯定是限定于一種特定標(biāo)準(zhǔn)照明體和一種特定標(biāo)準(zhǔn)觀察者。
色度計(jì)不能探測出同色異譜。它們只能夠告訴你在特定的照明條件下兩個(gè)顏色樣品是否匹配,但是它們沒法說清這種匹配是不是在這個(gè)特定照明和觀察條件下的同色異譜,也不能告訴你兩個(gè)樣品是否真的是具有相同的光譜特性,是否能夠在所有照明體下都是相互匹配的。幸運(yùn)的是,對于大多數(shù)色彩管理用途來說,在一種照明條件下計(jì)算顏色匹配已經(jīng)足夠了。
色度學(xué)與色彩管理。色度學(xué)是色彩管理的核心,因?yàn)樗刮覀兡軌虼_切地定義顏色就如同親眼所見一般。我們?nèi)粘V谱鲌D像、插圖及頁面文件所使用的對顏色數(shù)字化描述的方法,對所描述的顏色有很多不確切的地方,而色度學(xué)可以讓色彩管理系統(tǒng)排除了這種不確切。你將會(huì)看到色度學(xué)是如何通過色彩管理系統(tǒng)來計(jì)算那些我們發(fā)送給各種彩色復(fù)制設(shè)備,如顯示器、桌面打印機(jī)、打樣系統(tǒng)及印刷機(jī)的數(shù)字,以確保它們復(fù)制出理想的顏色的。目前,色彩管理以色度學(xué)理論為基礎(chǔ)的事實(shí)已經(jīng)被人們所認(rèn)可。
分光光度法
分光光度法是測量光譜反射率的一門科學(xué)。光譜反射率是被某一表面反射到儀器內(nèi)部探測器的每一波長光強(qiáng)度與入射到表面上的同一波長光強(qiáng)度之比。光譜反射率與密度計(jì)測量的并隨后轉(zhuǎn)化為密度值的反射率(R)有相似之處,但存在一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別。密度是一個(gè)表示全部反射或透過光子數(shù)量的單一數(shù)值。光譜反射率(透射)率是表示是在不同波長上反射(或透過)的光子數(shù)量的一組數(shù)值(見圖1-24)。印刷中所使用的分光光度計(jì)多數(shù)將可見光譜劃分為若干個(gè)10nm或20nm的波段,在每一波段測量出一個(gè)值。研究級(jí)的分光光度儀將光譜劃為更多、更狹窄的波段,有時(shí)能夠窄到2nm,但它們對于一般用途來說是過于昂貴了。
(圖1-24:一個(gè)同色異譜對)
分光光度法與色彩管理。光譜數(shù)據(jù)可以直接用于印刷中,比如一些印刷廠家抽樣檢驗(yàn)所進(jìn)測墨的光譜特性,以確定油墨批次的差別。然而分光光度計(jì)更多地是用于色彩管理,即可以當(dāng)做密度計(jì),又可以當(dāng)做色度地使用。
相對于密度計(jì)和色度計(jì)所測量的量來說,分光光度計(jì)所獲取的是一組更為豐富的光譜數(shù)據(jù)。我們可以從光譜數(shù)據(jù)計(jì)算出密度與色度值,但是反之則不成。有了光譜數(shù)據(jù),還可以確定是澡則同色異譜匹配,盡管色彩管理并不直接使用這一功能。
在色彩管理中,分光光度計(jì)真正的價(jià)值在于即可以當(dāng)密度計(jì)又可以當(dāng)色度計(jì)使用,而且比專用密度計(jì)或色度計(jì)具有更多的功能配置。有時(shí),專用的密度計(jì)或色度計(jì)可能更適用于一些特殊的用途,比如測量印前膠片所要達(dá)到的高密度,或特征化顯示器中紅色熒光粉非常尖銳的響應(yīng)曲線。然而在多數(shù)場合,分光光度計(jì)就是色彩管理的“萬能瑞士軍刀”。
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