第三章　印刷图像信息处理
第二节　颜色再现的基本原理

　　彩色印刷品不同于单色印刷品的地方就在于颜色再现。原稿上的颜色，是利用光和色之间的关系，被再现在印张上的。



　　一、颜色分类和特征

　　色来源于光，光又伴随着色，色与光有着密切的关系。

　　（一） 色光三原色和色光加色法

　　让一束太阳光射进暗室，通过狭缝照射到玻璃的三棱镜上，透过玻璃，再投射到白色的屏幕上，便显示出一条如图3－9和彩图所示的由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫组成的光带，这条光带叫做光谱。如果三棱镜对白光的色散不充分，可以发现红、绿、蓝三种色光各占光谱的1/3。假若做一系列的色光合成实验，发现选择"适当"的红、绿和蓝色光进行组合，可以模拟出自然界的各种颜色，故称红、绿和蓝色光为色光的三原色。为了统一色度方面的数据，1931年国际照明委员会规定，红、绿、蓝三原色光的波长分别为：700.2nm,546.1nm,534.8nm(1nm=1×10^－7cm)。

　　若将三原色光，每两种或三种相，可以得到下面的色光（参看彩图），即



图3－9　白光的色散

　　红（R）＋绿（G）＝黄（Y）

　　红（R）＋蓝（B）＝品红（M）

　　蓝（B）＋绿（G）＝青（C）

　　红（R）＋绿（G）＋蓝（B）＝白（W）

　　以上各式表明，色光的相加（混合）所获得的新色光其亮度增加，故称色光的混合为加色法。改变三原色光中任意两种或三种色光的混合比例，可以得到各种不同颜色的色光。光是作用于人眼并引起明亮视觉的电磁辐射，具有能量，色光混合的数量愈多，光能量另和值愈大，形成的瓣色光愈明亮。

　　如果把红、绿、蓝三原色光，分别和青、品红、黄三种色光等量相混合，可以得到白光，即

　　红光＋青光＝白光

　　绿光＋品红光＝白光

　　蓝乐＋黄光＝白光

　　当两种色光相加，得到白光时，这两种色光互为补色光。因此，红光与青乐互为补色光，绿光与品红光互为补色光，蓝光与黄光互为补色光。

　　（二）色料三原色和色料减色法

　　色料包括颜料料，油墨中的色料以颜料为主。颜料不溶于水、油或其它有机溶剂。

　　若将黄、品红、青色料，每两种以"适当"的比例混合，又可以得到色光三原色的颜色（参看彩图3），即

　　黄＋品红＝红

　　黄＋青＝绿

　　品红＋青＝蓝

　　品红＋青＋黄＝黑（BK）

　　改变黄、品红、青三种色料的混合比例，因选择性地吸收和反射色光，便可以获得各种不同的颜色。然而任意两种或两种以上的色混，匀不能获得黄、品红、青，故色料的三原色是黄、品红和青。

　　从色光补色的关系可知，色料三原色呈现的色相是从白光中，减去某种单色光，得到的另一种色光的效果。从白光中分别减掉（吸收）光的三原色红光、绿光、蓝光，便得到了被减色光的补色光青、品红、黄故把黄称为减蓝、品红称为减绿、青称为减红，即黄、品红、青也可以叫做三减色。

　　色料的相加（混合）所获得的颜色其明度降低，故称色料的混合为减色法。

　　色料减色法的呈色原理也可以用下面的式子来表达。

　　Y＋M＝W－B－G＝R

　　Y＋C＝W－B－R＝G

　　C＋M＝W－R－G＝B

　　Y＋M＋C＝W－B－G－R＝O（黑）

　　黄、品红、青三种色料混合在一起，蓝光、绿光、品红光分别被黄、品红、青色料吸收故呈现出黑色。

　　从彩图3中看到，黄色料和蓝色料相混合得到黑色，品红色料与绿色料相混合得到黑，色青色料与红色料相混合也得到黑色。凡是某种色料与另一种色料相混合呈现黑色时，这两种色料互为补色料。所以，黄色与蓝色互为色料补色、品红色与绿色互为色料补色，青色与红色与色料补色。色料补色混合后呈现黑色，色光补色混合后呈现白光，两者恰好相反，但是，光的三原色的补色色料的三原色，色料三原色的补色又是光的三原色，因此，光与色之间存在着相互的联系，这种联系已经被人们巧妙的应用在彩色原稿的颜色分解之中。

　　（三）非彩色

　　颜色分为非彩色和彩色两大类。非彩色就是黑、白以及从黑暗到最亮的各种灰色，它们可以排列成一个系列，如图3－10所示，称为黑、白系列，该系列中由黑到白的变化可以用一条灰色带表示，一端是纯黑，另一端是纯白。物质将可见光全部反射，反射率等于100％为纯白；物质将可见光全部吸收，反射率等于0％为纯黑。实际生活中没有纯白和纯黑的物质，氧镁的只能近似纯白，黑绒接近纯黑。


图3－10　黑白系列

　　黑白系列的非彩色只能反映物质的光反射率变化，在视觉上的感觉是明亮的变化。

　　当印刷品的表面对可见光谱所有波长的辐射的反射率都在80％～90％以上时，视觉上的感觉便是白色。若反射率均在4％以下则是黑色。白色、黑色和灰色物体对光谱各波长的反射没有选择性，称它们为中性特色。

　　（四）彩色

　　黑白系列以外的各种颜色称为彩色。任何一种彩色均由三个量表示：色相、亮度和饱和度。

　　1．色相

　　色相是色彩最基本的特征，人们根据色相来称呼颜色如红色、黄色、绿色等。色相由物体表面反射到人眼视神经的色光来确定。对于单色光可以用其光的波长确定。若是混合光组成的色彩，则以组成混合光各种波长光量的比例来确定色相。例如：在日光下，印刷品表面反射波长为500～550nm的色光，而相对吸收其它波长的色光，该印刷品在视觉上的感觉便是绿色。

　　色相可以利用分光反射率曲线的形状来表示，如图3－11所示，曲线A表示物体的色相为绿色，曲线B表示物体的色相为绿蓝色。


图3－11 色相及色相差异

　　2．亮度

　　在光度学上把颜色的亮度描述成光的数值（即光的能量）。可以用光度计测量。一般认为，彩色物体表面的反射率高，它们亮度就大，如图3－12所示，从分光反射线来分析，A、B两种颜色的色相是相同的，但A颜色的亮度大于B，因而在视觉上A、B两种颜色是有差异的。


图3－12 亮度的差异

　　3．饱和度

　　饱和度（也叫彩度）指颜色的纯洁性，可见光永的各种单色光是最饱和的颜色。当光谱色掺入的白光成分愈多时，就愈不饱和。

　　物体颜色的饱和度取决于该物体表面反射光谱辐射的选择性，物体对光谱某一较窄波段的反射率高，而对其它波长的反射率很低或没有反射，这一颜色的饱和度就高。如图3－13所示，分光反射率曲线A比曲线B显示的颜色饱和度高。


图3－13 饱和度的差异

　　（五）颜色立体

　　为了便于理解颜色三特征的关系，可用三维空间的立体表示色相、亮度和饱和度。如图3－14所示，垂直轴表示黑白系列的亮度变化，上端是白色，下端是黑色，中间是过渡工的各种灰色。色相用水平面的圆圈表示，圆圈的中心是灰色，圆圈上的各点代表可见光谱中各种不同的色相（红、橙、，黄、绿、青、蓝、紫），从圆心向外颜色的饱和度逐渐增加，在圆圈上的各种颜色的饱和度最大，由圆圈向下或向上的方向变化时，颜色的饱和度也降低。

　　图3－14所示的颜色立体是理想化了的模型，虽然不能更真实的表示颜色三特征的相互关系，但可以帮助人们理解颜色三特征的相互关系。


图3－14　理想化的颜色立体



　　二、颜色的分解和颜色的合成

　　彩色图像原稿的颜色要再现在印刷品上，必须先经过颜色的分解（分色），再进行颜色的合成（印刷）。

　　（一） 颜色的分解

　　颜色的分解是利用红、绿、蓝滤色片，对原稿反射或透射的色光选择性的透过和吸收进行的。例如，图3－15中的红滤色片，只能透过从原稿上反射或透射的600～700nm波长的红光，使银盐感光材料还原出较多的银原子形成高密度；原稿上反射或透射的400～600nm波长的蓝光和绿光被吸收，感光材料不能发生光化学反应，不能形成或只能形成代密度。原稿上的绿光、蓝光即为色料的青色。所以用红滤色片分色得到的青阴片。同理，用绿滤色片分色得到的是品红阴片；用蓝滤色片分色得到的是黄阴片。黑分色片习惯上用黄滤色片来分色。


图3－15 分色原理示意图

　　用分色阴片或分色阳片，晒制成黄版、品红版、青版，印刷时，逐次叠印。根据减色法原理，原稿上的颜色在印刷品上得到再现。因为黄、品红、青三原色油墨，不同程度的存在着色误差，故用黄、品红、青叠印而成的黑色饱和度不足。为了增加黑色的饱和度，并使图像的轮廓清晰，所以，一般的彩色印刷品，除黄、品红、青这外，还要印一次黑色。

　　（二） 颜色的合成

　　彩色印刷，利用缀有网点的黄、品红、青三原色和黑色再现颜色。

　　1．网点的并列

　　彩色印刷品的亮调部分在黄、品红、青、黑各块印版和原稿亮相对应部位的网点覆盖率都比较小，网点分布稀疏，因而印刷品亮调部分的网点大多处于并列状态。图3－16是网点并列的颜色合成图。


图3－16　网点并列合成颜色示意图

　　当黄网点和品红网点并列时，白光照射到黄网点上，黄网点吸收蓝光，反射出红光和绿光；白光照射到品红网点上，品红网点吸收绿光，反射出红光和蓝光。四种色光在空间进行混合，按照色光加色法，红光、绿光、蓝光混合成白光，而余下的为红光。若两个网点的距离很小，彼此十分靠近，人眼看到的是红色。同样道理，品红和青网点并列人眼看到蓝色，青网点和黄网点并列人眼看到绿色。

　　两个网点并列时，产生的颜色，偏色于大网点的一方，例如大的青网点和小的吕红网点并时，产生的颜色偏青色。

　　黄、品红、青三个网点并列时，由于油墨吸收了部分色光，纸张对色光也有不同的吸收，不能100％的反射色光，当网点间距离很小时，人眼看到的是灰色。

　　2．网点的叠合

　　彩色印刷品的暗调部分，黄、品红、青、黑各块印版和原稿暗调相对应部位的网点率都比较大，网点密集，因而印刷品暗调部分的网点大都处于叠合状态，图3－17是网点叠合的颜色合成图。


图3－17　网点叠合合成颜色示意图

　　当品红色的网点叠合在黄网点上面时，白光先照射到品红色网点上，白光中的绿光被吸收，红光、蓝光透射到黄网点上，蓝光被黄网点吸收，透过品红网点照射到白，再从纸面上反射出来的只有红光，人眼看到的红色。同样道理，吕红和青网点叠合人眼看到的是蓝色，青网点和黄网点叠合看到的是绿色。黄、品红、青三色网点叠合在一起时，白光中的蓝、绿、红光均被吸收，人眼看到的是黑色。

　　网点叠合再现颜色的方式，受到油墨透明度的影响，透明度低的油墨呈色效果不，完全不透明的油墨只能作为第一色印刷。

　　印刷品的中间调部分，层次丰富，颜色合成的方式即有网点并列又有网点叠合。

　　根据网点并列和网点叠合再现颜色的原理可以知道，油墨吸收色光的多少，墨层的厚，油墨的色浓度，印刷的顺序，均会影响颜色再现的效果。

　　3．网点角度对色彩再现的影响

　　常用的AM网点呈规律性的排列套印不良会产生影响图像美感的斑纹，即印刷中俗称的"龟文"。为了减少龟纹对印刷图像的影响，推荐采用以下的网点角度。

　　双色印刷　　　　深色用45°（135°），浅色用75°（或15°）

　　三色印刷　　　　黄色用15°，品红色用45°（135°），青色用75°。

　　四色印刷　　　　黄色用90°（0°），品红色用45°（135°），青色用75°（或15°），黑色用15°（或75°）。

[时间：2001-02-08  作者：冯瑞乾  来源：《印刷概论》·第三章　印刷图像信息处理]