揭开高保真印刷技术的神秘面纱

  印刷人在回顾历史中会发现,印刷技术发展的轨迹总是与社会经济文化和科技成长密切相关。15世纪中期,约翰尼斯·古登堡(Johannes Gutenberg)发明了一种重复使用金属活字印刷的方法,以加速复制手稿的过程。当时的印刷只能完成文字印刷,只有黑白两种颜色,因此称其为二值印刷时代,这代表近代印刷的第一代技术。

  18世纪中,照相技术被引入印刷制版,在金属版上感光层曝光冲洗后,经过腐蚀产生深浅不一的面积,可以将油墨转印到纸上,产生与照片同样的效果。从此开始了被称为层次印刷的第二代印刷技术时代。人类首次可以将看到的景物以印刷品的形式广为传播,科学和文化信息变得生动起来,更容易理解和接受,对社会发展与经济繁荣发挥着重要作用。

  20世纪初,彩色照相技术被应用到印刷分色,通过红、绿、蓝滤色片得到青、品、黄通道信息,经过接触网屏加网拷贝生成印版,真彩色印刷品亮丽出现在观者面前。这种新技术被称为第三代印刷技术,开创了彩色印刷时代,从此印刷与颜色科学结下不解之缘。20世纪中期,人类最伟大的科技进步成果—计算机技术进入到印刷分色领域,印刷业开始拥有属于自己的颜色数字化技术和加网算法,在计算机文化潮流漫卷的时代中,充分展示自己的能量。

  二十世纪九十年代末,高保真彩色印刷技术研究成果已经开始走出专家实验室,在实际生产中应用。高保真彩色印刷技术成功采用新的分色理论和方法,纠正了常规四色印刷的主要缺陷,使得印刷颜色的视觉效果更接近实际景物的真实效果,印刷图像颜色更鲜艳更明亮、层次更丰富更真实、立体感更强。从这个意义上说,高保真彩色印刷技术开创了一个新时代。今后高质量精美印刷的技术规范将建立在高保真分色的基础上,高保真印刷技术应用水平,将成为印刷企业产品质量的主要表征,以此面对客户的选择,就如同曾经以电分机、四色胶印机等向用户显示质量保证一样。

  今天,全世界的颜色科学家,已经为颜色的感知、测量、复制提供了许多有价值的方法,使我们有可能对印刷技术和质量进行新的思考,寻求新的方法,迈上新的高度。印刷企业忙碌的过程的参数的调控的复杂性,大多与彩色图像相关。彩色图像印刷复制的工艺基础是四色分色。对于这个基础有两个问题值得思考。

  第一,印刷彩色图像,实际是复制自然世界的景象。印刷工艺不能直接把立体的景物复制到平面的介质上。照相设备把景物投影到感光材料上或记录到光电转换器件中,然后作为原稿交到印刷工艺。原稿表现实际景物的形状、彩色和亮度特性。为了使印刷图像更接近实际景象的观察效果,我们应该了解原稿记录的景物特性与它在自然世界的观察效果有什么不同。对于二者差异分析的技术细节将另文表述,这里主要指出在常规四色印刷工艺中,这是被有意无意忽略的问题。这就造成了目前四色印刷工艺习惯上从扫描原稿得到的CMYK信号开始调控相关参数,结果使得印刷图像的亮度特性与实际景物产生较大差异,这本来在一定程度上是可以避免的。

  第二,四色印刷颜色空间与景物反射的光线颜色空间相比小很多,注定了印刷图像的彩色特性与实际景物之间相当大的差异,特别是明亮颜色的饱和度损失严重,连同以上原因,这就使得四色印刷图像颜色沉重单调,缺乏层次,缺乏光彩。
经过专家不懈的实验研究,以上两个问题已经在高保真印刷技术中得到统一解决。高保真分色技术以视觉感知颜色的亮度,调控印刷的中性灰成分;以扩大的印刷颜色空间,映射感知颜色的饱和度,使印刷图像效果更接近实际景物的观察效果。从这一效果可以说,高保真印刷技术是印刷技术发展史上新时代的标志。这一技术,将推动精美印刷、个性化颜色印刷、色彩防伪印刷的发展应用。

  印刷颜色空间是由基色油墨特性决定的。四色印刷使用的C、M、Y、K基色油墨,印刷显色的光谱曲线与理想颜色光谱曲线有较大差距。油墨叠印的二次色CM、CY、MY显色效果,特别是蓝色和绿色,与理想颜色差距更大。目前大幅度地提高油墨性能的可能性不大。因此,四色印刷色域只能维持现状,仅为可见光谱色域的一半左右。

  高保真印刷的颜色特性表现在两个方面。第一,印刷颜色空间扩大,增加了更明亮、更鲜艳的颜色,使印刷品看起来与真实景物的颜色更接近。第二,印刷颜色的阶调线性与常规四色印刷不同,视觉感知更接近光谱色的变化效果,印刷品层次感更真实,立体感更强。
高保真印刷颜色空间增大的主要原因,是在CMYK的基础上,增加了新的恰当的基色油墨,并且除了黑墨以外的所有基色油墨,全部参与匹配输入颜色中的彩色成分。新基色油墨包括O、G、B等,这些油墨与相邻的C、M、Y叠印的二次色,色亮度和色饱和度均超过C、M、Y叠印的二次色,还可选用部分相邻三基色油墨叠印,进一步增加色饱和度。因此,印刷颜色空间得到可预知可调控扩大。

 

  

图3  CMYK四色印刷色域                   图4  高保真七色印刷色域

CIEYxy色品坐标表示                      CIEYxy色品坐标表示

  印刷色域扩大的同时,也十分注意印刷颜色色度阶调线性的维持。在常规四色印刷时,往往更注重颜色的饱和度,而少强调阶调线性的真实性。高保真印刷色空间内不同阶调颜色的彩色成分,匹配的目标是输入的RGB颜色色相和饱和度阶调特性。油墨色尽量忠实保持这种特性,使印刷彩色图像的色度视觉效果与实际景物颜色感知更加接近,颜色层次感更真实更丰富。

  高保真分色在CIERGB颜色空间中进行,输入的RGB颜色将获得更接近光谱色的亮度和色度特性。不同的基色油墨组合分别匹配不同色相区间的输入颜色色度参数,例如红色以M、O和少量Y匹配,绿以Y、G和少量C匹配。基色油墨分色通道设置,保证印刷颜色达到印刷色域和实现阶调线性。与四色印刷相比,高保真印刷颜色在一定程度上并不因为饱和度提高而亮度降低。

  高保真七色印刷色域比常规四色印刷扩大30%以上,大大提高了表现鲜艳颜色的能力;它的印刷颜色阶调线性更加准确,强化了表现颜色深浅变化的能力;它的亮度阶调线性的调整,不但使暗调颜色中彩色变化更加明显,还使得印刷图像的立体感增强。

  对现代工业和商业个性化服务的需求浪潮,正推动新产品研制和服务多样化加快进行,促进相关企业技术进步。高保真印刷技术具有的变换基色油墨,选择分色模型的灵活性,支持印刷企业创新性实现彩色图像个性化效果复制。该技术可以把客户标识专色作为基色油墨使用,在保持高保真印刷质量的同时保证专色印刷一致性,减少印刷成本。高保真印刷技术还可以支持设计师实现印刷品色彩防伪功能,帮助出版物或包装品防止假冒。因此,高保真印刷不但可以实现优质优价提高产值,还可以通过增加印刷品功能,进一步提高印刷附加值提高产值利润率。

  高清晰度高保真彩色印刷成套技术工艺研究项目由北京佳一天时电子科技有限公司于2000年10月在国家科技部技术创新基金中心立项,研究成果于2002年10月由中国印刷及设备器材工业协会组织专家委员会鉴定为具有国际先进水平。以项目成果为核心的SOLOR 1.1高保真彩色分色系统及相关技术组成的高保真彩色印刷成套技术已于2003年8月在印刷企业生产中实际应用,并于同年12月通过中国包装总公司组织专家进行的的新产品鉴定,专家认为,在企业现有条件下,应用该技术方法,可以明显提高产品质量,扩大产品应用范围,提高产品的附加值和市场竞争力,有良好的经济效益和推广价值。

  应用该项技术的印刷机以一次印刷全部基色油墨的机型为好,另外通过更换油墨,任意机型都可进行高保真印刷。因为高保真印刷技术核心是分色技术,所以,该技术适用于胶印、凹印、丝印、柔印等各种印刷工艺。

[时间:2005-06-28  作者:侯克杰  来源:北京佳一天时电子技术有限公司技术总监]

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