第四章 分色设定基础

　　评价印刷复制品质量的主要指标是颜色、层次和清晰度。其中层次复制最为人们所重视。

第一节 层次再现规律与调节原理

　　层次校正实际上包含两个方面的含义。一是对原稿的层次进行艺术加工，满足客户对层次复制的主观要求，如对曝光不正确的摄影稿的层次校正。二是补偿印刷工艺过程对层次再现的影响。从原稿到印刷品，层次的传递经历了一系列工艺过程，由于受到各种条件的限制，层次的传递是非线性的，为了获得满意的层次再现，必须对其进行补偿。

一、层次的传递规律

　　图像上的信号是通过其各不相同的亮度／色度等级来传达的。这些各不相同的等级就称作为层次，又称为阶调。换句话说，层次是指图像中最亮和最暗间可分辨的明暗级次与分布。层次值可用光学密度来度量，如连续调原稿。也可用网点覆盖率表示，如半色调图像。数字图像中常把层次分为256级（8位）。0为黑色，255为白色，亦称灰度分布。印刷图像复制所指的层次包括黑白变化和彩色变化。考虑到黑白层次变化远比彩色层次变化明显、在图像制版时的图像处理中是修正分色后的黑白底片（软版）、更重要的是彩色复制的关键是实现灰平衡，而控制等效中性灰密度，也是从黑白层次复制曲线入手的。所以我们在下面的层次分析中，主要讨论黑白层次变化，对分色软片而言层次则是处理图像中视觉上可分辨的密度级次（灰度分布）。印刷层次是指复制明暗范围内视觉可识别的明度（亮度）级别。级次数愈多，则其层次愈丰富。

　　制版层次是指明图或阳图上，从高调到暗调内，图像密度或网点面积递变的状态，其递变级差愈小，则层次愈丰富。

　　图像复制中，层次的状态与传递通常采用D原－D复为坐标系的曲线来表示。此曲线称为层次曲线其反映了原稿层次向印刷品的传递规律。理想的复制品，原稿与复制品的密度间应满足1∶1的对应关系，即形成如图4－1－1所示的理想复制层次曲线。

　　实际上，由于印刷复制过程中经历了一系列诸如扫描、晒版、印刷等过程，所以存在图像层次传递的保真度问题。



图4－1－1 理想的层次曲线



图4－1－2 原稿密度范围的压缩

　　如上所述，因为制版、印刷、原材料的影响，在原稿到印刷品的复制过程中，层次变化是客观存在的，从而必须进行层次校正。那么，如何进行层次校正消除印刷复制带来的层次变化，在印刷复制过程中存在的层次变化是否有一定规律可循呢？这是本节要讨论的主要任务。为此，我们充分析影响彩色复制过程中层次再现的因素。分析印剧复制所涉及的工艺、材料印刷适性可以知道，在彩色复制中影响层次再现的主要因素有：

　　（一）原稿密度范围的压缩

　　彩色复制中采用的原稿种类繁多，密度范围相差甚大，但其密度范围通常都大于印刷复制能再现的密度范围，如天然色彩色正片其最大密度Dmax≥3．2，密度位于D＝20～2.5之间，而印刷复制中分色片的适宜密度范围为ΔD＝0.3～0．9，印刷时油墨所能再现的密度范围ΔD＝1．4～1．6。因此，复制过程中必须对原稿的层次进行压缩以适合于印刷工艺的要求。如图4－1－2所示。

　　（二）印刷工艺过程对层次再现的非线性化影响

　　彩色复制中层次再现的非线性几乎渗透于每一工序中，其主要体现为：

　　①拷贝：拷贝中使用的软片特性曲线的非线性，如图4－1－3所示。曝光条件和显影条件的非线性变化和加网中的非线性变换特性；

　　②晒版：版材类型与质量、曝光条件、显影条件等对层次的非线性影响；

　　③印刷：印刷压力、油墨特性、纸张特性对灰平衡再现的非线性影响（见图4－1－4）。



图4－1－3 软片特性曲线



图4－1－4 油墨中性灰平衡曲线

　　（三）人们对层次再现的主观要求

　　印刷品的复制效果最终是通过人们视觉感官给予评价的，因此，复制品层次曲线要尽可能地符合人们对层次的视觉响应。

　　1．视觉响应要求

　　在印刷图像信息处理和检测中，人们用光学密度来表征图像的信息，用密度计来检测图像信息。观察原稿或印刷品时，人眼基本上所感知的是亮度对数的变化，也就是说，使用光学密度模拟人眼的亮度视觉并不等同于人眼的亮度视觉。

　　由色度学我们知道，采用仪器测得的色块反射率ρ（对应于分色设备对原稿的信号检测）与反映色块明暗程度的主观亮因素Y之间满足关系

　　ρ＝Y/Y0 ρ0＝Y/102.57

　　即Y＝102．75ρ，其中；ρ0是标准白板的反射率，Y0是标准白板的亮度因素。

　　又因为色块反射密度Dρ，与反射ρ间满足关系

　　Dρ＝lg1/ρ＝lg 102.57/Y

　　即Y＝102．57×10－Dρ，显然这是一个非线性关系。

　　考虑到亮度因素Y与人眼对色块明暗程度感觉量孟塞尔明度值V之间的关系

　　Y＝1．2219V－0．2311V2＋0．23951V3－0．021009V4＋0.000840V5

　　由此可知，Dρ与人眼观察到的明度值V之间是非线性的。

D_ρ＝log₁₀（102.57/1.2219V-0.2311V²+0.23951V³-0.021009V⁴+0.00084V⁵）＝log₁₀（102.57/Y）

　　上述关系所绘的图线即得图4－1－5，图4－1－6。由于亮度因素Y与孟塞尔明度值V之间的非线性造成了密度值同人眼视觉灵敏度之间的非线性变化。



图4－1－5 V－Y间关系



图4－1－6 V－D间关系

　　2．艺术加工的需要

　　实际工作中，原稿品种多，不同的人分析同一幅原稿得出不同的结果，就会对复制提出不同的要求。若不考虑客户要求，具体问题具体分析，就不会得到客户满意的复制品。因此，要视原稿和客户对复制品在艺术加工上的要求而灵活掌握，即强调主要部分，损失次要部分，突出主题。

二、分色层次曲线的制作方法

　　基本层次曲线是指分色过程中修正制版、印刷和材料等引入层次误差的层次基本曲线，对电子分色机而言其是制造厂家根据标准印刷工艺制作的，储存于彩色计算机中的各种层次校正曲线。

　　1．分色制版工艺流程

　　图4－1－7是采用桌面印前系统进行彩色复制的工艺流程框图，由图可知要获得令人满意的层次再现，则必须保证对各个工序层次转移的控制并进行必要补偿。我们知道在分色制版过程中层次转移的控制和补偿是通过层次曲线来完成的。因而正确选择层次曲线能够补偿印刷复制过程中所能产生的各种层次损失和畸变。



图4－1－7 分色制版工艺流程框图

　　2．层次复制曲线的建立

　　如何由最终的印刷图像再现要求，来确定分色制版的网点阶调分配呢？虽然可以根据各工序网点阶调演变的扩大与缩小量，对印刷图像的层次再现作逐次逐级的加减，来获得分色的复制曲线。但是，这样太繁琐，也会产生误差，而且也不容易看到各中间工序产品质量应达到的数据曲线状态。科学而实用的方法，就是将具体制版印刷工艺过程中各工序所确定的最佳数据曲线串联起来，用坐标象限转换方法，作循环推导可以极为精确而简便地从印刷开始，沿着逆方向过程推导出分色的网点层次复制曲线，乃至连续调分色层次复制曲线，并且还能显示出各工序间的数据关系与质量标准。

　　坐标象限转换法，就是用计算纸的纵横坐标标示原稿与印刷图像的层次密度，并在各象限坐标系中，绘入各工序的数据转换曲线。然后，利用计算纸的方格坐标，沿工序的逆方向作上下左右的平行延伸，可以把数据曲线从一个象限转换到另一个象限。每转换一个象限，就使密度或网点的演变，转为另一工序的数据曲线。不论是计算机直接制版，还是多工序制版，只要增加象限，都可转换出来。坐标计算纸的精度是1％，正好满足1％网点或0．01密度的数据精度要求。用坐标转换法作数据推算，远远超过曲线示意图的意义。它是分色制版印刷规范化数据化工作简便而得力的推算工具。

　　坐标转换推导方法可灵活多样，循环推导图的设计也有各式各样。其原则是：既要直接、简洁、明了，数据转换准确，又要在各象限把制版印刷的主要数据转移因素都能包括进去，还要针对不同原稿的不同复制再现要求，能作出灵活的工艺设计。下面就分色直接阳图一步法和阴图拷贝等常用工艺方法，作出网点层次复制曲线数据的推导。

　　（1） 各象限数据曲线设置该套循环曲线图，设五个固定象限，如图4－1－8所示。



图4－1－8 五象限曲线循环图

　　D象限，设置印刷的层次密度曲线，MN为四色叠印的层次密度再现曲线，BK为黑版印层次调密度曲线，由曲线MN中，逐阶调减去曲线BK的黑版密度，可得三原色版叠印层次密度曲线MP。

　　E象限，设置等量中性密度阳网点灰平衡曲线Y、M、C。曲线BK是以黑版印刷的实地密，用默里－戴维斯公式转换成印刷网点之后，再逐层次减去印刷网点扩大量而绘出的曲线。

　　C象限，设置阴图拷贝阳图的网点扩大曲线，或者设置投影放网的网点层次演变曲线。

　　如果分色需要记录连续调图片，再作接触网屏加网制版时，还可在C象限上方的空白象限，设置网屏加网特性曲线，以供推导分色连续调密度层次复制曲线之用。

　　（2）网点层次复制曲线的推导 层次曲线的制作采用逆工艺流程的方法，根据需要及工艺构成分为四象限、五象限和多象限数种，其中最常用的是四家限法和五家限法。

　　这套曲线图采用取点绘制曲线的推导方式。以D象限的三色叠印层次密度曲线MP为基础，过其各层次点先作通向B象限、A象限的各条垂直线。从D象限三色叠印密度曲线MP上的任一点，向左水平延伸至E象限，与等量中性密度阳网点灰平衡曲线Y、M、C及BK分别数相交。其各交点对应的网点百分数，便是网点阳图在该层次点M网点大小。然后在B象限该层次点的垂直线上，截取在E象限查出的阳网点百分数。将各层次点需要的阳网点百分数逐一取点之后，便绘出B象限的加网阳图层次复制曲线Y、M、C与BK。

　　如果需要分色记录阴网图片，再拷贝阳网图片时，可将B象限各曲线上的各层次点，再水平向左延伸至C象限，与拷贝网点层次扩大曲线分别相交，读取其各交点所对应模坐标的阴图网点百分数。然后，再在A象限中各对应层次点的垂直线上，截取其各自的阴图网点百分数。各层次点逐一取点之后，便可在A象限描绘出加网阴图层次复制曲线C、Y、M和BK。要作连续调分色图片记录时，可依此类推，绘出连续调分色片的密度层次复制曲线。

　　这套循环曲线图的特点，可同时表现出加网阳图与阴图的层次曲线状态，便于检查中间产品的数据质量。只要增加象限，各种分色工艺能同时用其推导，象限设置也简明扼要。只是取点不直接，推导数据不太直观。同时，不能设置各种不同原稿的色光密度曲线，也不便于推导设计偏色原稿的灰平衡层次调整复制曲线。

　　以上层次复制曲线推导图，基本包括了原稿层次密度、印刷密度层次再现、印刷层次密度叠印效果、印刷密度与网点转换、印刷（包括晒版）网点扩大、灰平衡网点比例、拷贝与放网网点阶调转换，以及网屏加网曲线等制版印刷全工艺过程演变因素的数据曲线。用其推导出来的复制曲线，可直接作为分色时图像调整的执行数据。同时，还可循着数据的推导传递过程，监督各工序的工艺操作，检查中间产品及印刷产品再现的质量数据。整个循环推导图，又是针对具体原稿的复制要求，进行周密工艺设计的数据手段。

　　不同原稿和工艺其所采用的层次曲线是不相同的。但是层次曲线的制作亦即彩色制版中的层次再现则都是依据尤尔（Yule）-尼尔森（Nielsen）等标准化、数据化的实验理论进行的。电子分色机的制造厂商通常为用户准备了一套大致符合各种印刷条件的基本层次曲线（标准层次曲线），各个用户还能自行设计本工厂的专用层次曲线，专用层次曲线的获取一般是以电子分色机的标准层次曲线为基础，并将其中间调值加深或降低某个百分比（如5％），形成三条曲线，并稳定本厂制版、印刷条件。以这三条曲线为基础，采用循环推导法，内插求出所需的各种层次曲线。

三、局部层次调节原理

　　经过原稿密度数据测量与综合分析，和通过上述把制版图片和印刷图像的整体层次范围确定以后，下步工作即是再进行局部层次的再分配调整。

　　由于原稿的高光很少是中性白色，用其作平衡定标，会引起分色信号输入平衡与颜色校正的变化。为此，应当在原稿密度数据测量、全面分析认识和整体复制设想的基础上，事先作出原稿高光、暗调密度复制范围与图片记录范围的选定设置，以便以梯尺密度进行规范化的平衡设定，既简化了分色操作，也保证图像的整体复制效果。

　　（一）高光调的调节

　　原则上，高光应选在表现图像层次的最低密度点上，暗调应选在最暗一级层次上（最高密度）。原稿图像的阶调反差与高低调层次状况是千变万化的，通过恰当准确而不是固定不变的高光与暗调密度的选定，可以使图像的整体层次复制达到更好的再现效果。高光密度的选定，对图像整体层次及主体层次复制再现的深浅有着首要的制约作用，如图4－1－9，假如以密度0.3作原稿高光的正常设定，其图像的层次复制曲线为B，若以较低的密度0.1设定其为高光，其层次复制曲线则为A，若取较高的密度0．5设定为高光，则其层次复制曲线变为C，三者有明显的不同。



图4－1－9 高光密度选定的变化

　　若记录图片的深浅范围不变，对同一图像，以曲线B的高光密度0.3作设定标准的话，则曲线A的高光设定密度0．1就偏亮了、复制图像的亮光部位面积变小，而层次却增多了，从高光至中间调层次的复制（网点），都不同程度加深了，使再现图像的亮调层次趋向灰平。相反，曲线C以偏高的密度0.5作高光设定，则原稿上低于0．5的密度层次，在记录图片上都损失掉了，亮光部位面积扩大，原稿图像从0．5密度至中间调层次都不同程度被复制浅了，再现图像的亮调与主体调层次呈偏亮而且比较淡薄的硬调。

　　显然，原稿图像高光密度选定的高低，对图像高调层次复制再现的多少、中高调层次的深浅及层次级差的软硬，是有很大调节作用的。虽然原则上高光应选在原稿有层次的最亮部位上但随着原稿高光层次面积的大小、级差与着重点不同，中间调层次的浓淡与软硬调不同，以及原稿整体阶调反差与复制设想要求不同，采取灵活变通而恰当的高光密度选定，会使图像获得更好的复制再现效果。

　　高光密度选定的原则是：对高调密度层次平薄的原稿，高光密度可选定在最高的层次点上，再借助加强高调的层次复制曲线调整，可使图像亮调层次取得加深与拉崭的再现；对高反差原稿，或者高调层次偏门原稿，高光密度可选定在比正常稿较高些的密度层次点上，使高反差原稿舍掉次要的极高光层次，降低总阶调密度反差。

　　在进行电分制版时，当为了调节图像整体层次复制，而特地改变了高光密度的选定时，由此而产生的或者是原稿本身的高光层次仍过平或过崭时，可在分色机上用极高光控制设置加以调整。对偏闷原稿，还可附加高光提升，以突出亮光层次。需要突出拉崭极高光层次时，也可用高光提升，而需要压平极高光层次或全面设置细网点时，可使用高光限制。由于涉及的层次范围很小，一般多在分色机上作随机调整，但应当结合原稿高光层次的复制设计，将要求列入电子分色工艺设计单。

　　（二）暗调层次的调节

　　暗调密度原则是选在图像最暗一级层次点上，而暗调密度的选定，对复制图像的中间调至暗调层次深浅与平崭，以及暗调层次的再现，具有重要的调节作用。

　　如图4－1－10所示，假定图片的记录范围不变，如果以密度2．7作为标准的暗调设定，其图像的层次复制曲线应为B。若改变为较高密度3．0作暗调设定时，其层次复制曲线为C，中至暗调层次比曲线B交浅，而且层次变化是平软调，同时，其最暗的层次也都能无遗地被复制出来。如果改变为较低密度2.4作暗调设定，其层次复制曲线为A，中间调至暗调层次比曲线B加深了，且显现硬调，但密度再高的最暗层次就会合并而复制不出来了。



图4－1－10 暗调密度选定的变化



图4－1－11 高光与暗调配合设定的变化

　　根据原稿总体阶调密度反差的大小，暗调层次级差及部位面积的大小、层次的主次及复制再现的要求，可以将暗调密度设定作恰当的变通，对最暗调层次作适当的取舍，就能较多地改变对图像总阶调密度反差的压缩量，使图像主体调及整体层次有更突出的复制再现效果。

　　对原稿高光和暗调的密度选定作有机配合的变化，可以使图像的整体层次复制产生如图4－1－11所示不同的复制再现效果。

　　曲线A，高光与暗调密度选定都偏低，图像全阶调的复制再现加深。

　　曲线D，高光与暗调的密度选定都偏高，图像全阶调的复制再现都将变浅。

　　曲线B，高光密度选定较低，暗调密度选定较高，则复制图像的层次再现较多而较平淡。

　　曲线C，高光密度选定较高，暗调密度选定较低，则复制再现的图像呈硬调，而两端的层次会舍掉一些。

　　选定了原稿高光与暗调密度，也就确定了图像需要复制的层次范围。当原稿的阶调密度反差不同，浓淡与平崭不同，以及层次分布状态不同，需要作不同的调整复制时，或者是印刷再现条件（主要是纸张）不同而要改变图片记录网点时，可以按照上面的不同变化规律，将原稿的高光与暗调结合起来，恰当地改变其密度选定，并配合以相应地层次复制调整。

　　（三）中间调的调节

　　如果我们通过调正中间调层次曲线，我们可以看到这种调节会产生与上述两个区调节时所产生效果不同的结果（如图4－1－12）。例如：设有一张整体密度过高的原稿，此原暗调和暗中间调对比度低、层次再现性差、颜色饱和度低，通过曲线C形式的调节，我们可以把此整体密度过高原稿的密度整体降低，并使得复制品的高光变平，暗调变崭。而如果通过以曲线A形式的调节，则我们可以把高光调变崭，颜色偏淡的整体密度过低的原稿的层次给予调正，使得输出分色片的高光调对比度增加即高光变崭，而暗调区对比度降低即暗调变平。



图4－1－12 中间调调节

1－高光调对比度增加 2－暗调对比度降低 3－暗调对比度增加

4－中间调 5－暗调 6－高光调对比度降低 7－高光调

四、实例

　　（一）以低密度为主的原稿的局部调节

　　此类原稿亮调和亮中调的面积占整个原稿总面积的60％～70％以上。对于这类原稿的层次调节，首先要对原稿进行综合分析。如层次复制后重点在亮调区域，可选择H′点向上移动形成曲线C如图4－1－13所示，使亮调区域的层次得到加强，突出复制的重点。但该曲线对应于亮中调区域的斜率较小，层次被压缩。所以，对于那些虽然属于低密度为主，但层次复制的重点在亮中区域的原稿，仍采用同一曲线复制显然是不合适的。合理的调节应选择Ma′点位置向上移动形成图4－1－13中的C′曲线。采用该曲线复制可使亮中调区域的层次得到加强。又如原稿的层次复制重点仍为亮中调，但该区域的密度相对较高，由C′曲线复制，印刷品亦无法取得较好的复制效果。对于此类原稿的层次调节，应在H′点位置向下移动鼠标形成图4－1－13中的C″曲线。该曲线在降低复制密度的同时，印刷品再现的效果更为理想。



图4－1－13 低密度为主的原稿



图4－1－14 高密度为主的原稿

　　（二）以高密度为生类的原稿的局部调节

　　高密度为主的原稿，即中暗调、暗中调及中间调占原稿总面积的80％以上。该类原稿在彩色复制时，以上阶调区域的层次必须加强，为层次复制的重点区域。以高密度为主的原稿一般有两种情况：

　　（1）层次复制的重点在暗调及部分暗中调区域调节这种情况的原稿时，选择 Sa′点向下移动形成D线。如图4－1－14所示。D曲线对应于原稿的暗调及部分暗中调区域的曲线斜率较大，使复制的层次得到加强。

　　（2）层次复制的重点在中暗调及部分暗调区域对这种情况的原稿进行调节时，应在Sa点位置向上移动形成图4－1－14中的曲线D′。D′曲线对应于原稿中暗调和部分暗中调区域的曲线斜率增大，层次得到加强，符合该类原稿主要层次复制在中暗调区域的特点。D和D′曲线分别对应于原稿中暗调和暗调区域的曲线斜率减小，层次受到压缩。但层次被压缩的阶调区域，均非以上两种情况的原稿层次复制的重点部分，在印刷品上不会影响充分表现该类原稿主体层次的视感明度变化。

　　应注意的是无论获得何种形状的层次曲线进行复制，当其在加强某一阶调区域的层次时，必定使相邻区域的层次受到压缩。如果所压缩的层次为原稿复制的重点阶调区域时，在印刷品上就无法再现原稿机感明度变化的主要特征，使视觉感受到的层次缺乏变化而显得平淡。因此，只有根据原稿阶调层次分布的特点并结合观察彩色显示屏图像显示的效果进行图像层次调节，才能获得理想的印刷品。

[时间：2001-08-31  作者：张逸新  来源：《分色制版新技术》第四章　分色设定基础]