紙張光學特性對印刷圖像再現效果的影響

李玉梅 崔曉萌 劉傳杰

紙張是最常使用的印刷承印材料，特性包括物理特性、化學特性和光學特性，其中光學特性對彩色印刷圖像的再現至關重要，會影響圖像的階調層次及色彩再現范圍。所以，明確紙張光學特性對彩色印刷圖像再現的影響，有助于操作人員優化生產過程和制定相應的工藝參數，從而保證彩色印刷圖像的色彩再現效果。

本文對紙張樣品的白度、不透明度和色度進行了測試，模擬數字噴墨印刷過程進行印刷實驗，并對噴墨打印過程進行標準化色彩管理，對印刷標準版進行測量來反映彩色圖像的階調傳遞性及色域表現性，從而得出紙張光學特性對印刷圖像再現效果的影響。

實驗設備與材料

實驗設備：數顯白度儀YT-48，分光光度計X-rite I1 Pro2，數字噴墨印刷機Epson Stylus Pro 7880C。

實驗材料：世紀虹彩K3水性墨水；5種噴墨打印紙，類型和定量見表1。

紙張光學特性測試結果

對紙張的不透明度、白度和色度分別進行測量，測量時每種光學特性隨機選取紙張的10個位置，取其平均值作為該類紙張的該光學特性的測量值，實驗數據如表2所示。

從表2中可以看出，5#和1#紙樣的不透明度相對較高，3#紙樣的不透明度最低；1#和3#紙樣的白度相對較低，5#和4#紙樣的白度最高，超過90%。1#、2#和3#紙樣的明度L*值較為接近，4#和5#紙樣的L值相差較大；5種紙張的色度值a*、b*差異較大，1#和2#紙樣在視覺上接近白點，3#和4#紙樣在視覺上也接近白點，但有些偏藍，5#紙樣在視覺上呈藍紫色偏藍。

紙張階調傳遞性

比較5種紙張的階調傳遞性，其原色（CMYK）的階調色度值、二次色（RGB）的階調色度值、三次色的階調色度值的對比如圖1、圖2、圖3所示，經過分析得到如下結論。

（1）在原色階調復制中，5種紙張的階調傳遞性不盡相同，其中只在C階調復制中傳遞能力較一致。1#和2#紙樣在整個原色階調復制中傳遞效果非常一致。

（2）在二次色復制中，5種紙張的階調曲線重合度比原色階調重合度高，只有5#紙樣表現出較低的階調范圍。

（3）在三次色復制中，膚色階調曲線中除5#紙樣外，其他紙張的階調復制性較一致，三色灰階調曲線中只有1#和2#紙樣的重合度較高。

（4）整體而言，1#與2#紙樣的階調復制傳遞效果非常接近，3#和4#紙樣的階調復制傳遞效果較分散，而5#紙樣偏離最嚴重，表現出較嚴重的階調壓縮。

紙張色彩再現范圍

由紙張光學特性分析已知，5#紙樣偏色嚴重，2#紙樣接近視覺白度；除5#紙樣外，1#紙樣的不透明度最高，3#紙樣的不透明度最低；除5#紙樣外，4#紙樣的白度最高，1#紙樣的白度最低。所以，我們在紙張色域范圍分析中選取了3組代表性較強的色域組合進行了分析。

1.1#與3#紙樣的色域比較

第一組選取1#與3#紙樣的色域進行比較，如圖4所示，藍紫色是1#紙樣超出3#紙樣色域的部分，藍色為1#與3#紙樣色域的重疊部分，青色為3#紙樣超出1#紙樣的部分。色域空間大部分為藍色，說明1#與3#紙樣的色域空間較接近，差異主要表現在色域的青紫色部分，這說明3#紙樣再現的色彩更多，而1#紙樣在紅、黃、綠色部分的再現色域更多一些，且在亮調和暗調部分的再現性都優于3#紙樣。

2.1#與4#紙樣色域比較

第二組選取1#與4#紙樣的色域進行比較，如圖5所示，藍紫色是1#紙樣超出4#紙樣色域的部分，深綠色為1#與4#紙樣色域的重疊部分，翠綠色為4#紙樣超出1#紙樣的色域部分。色域空間大部分為深綠色，說明1#與4#紙樣的色域空間較接近。差異主要表現在亮調部分4#紙樣再現的色彩更多，暗調部分1#紙樣再現的色彩更多，而在明度上，1#紙樣在暗調、中間調的再現性優于4#紙樣，但4#紙樣在亮調和中間調的色彩飽和度再現性優于1#紙樣。

3. 2#與5#紙樣色域比較

第三組選取2#與5#紙樣的色域進行比較，如圖6所示，粉色是2#紙樣超出5#紙樣色域的部分，玫紅色為2#與5#紙樣色域的重疊部分，紅色為5#紙樣超出2#紙樣的色域部分。2#與5#紙樣的色域空間差異較大，5#紙樣的色域空間明顯小于2#紙樣，暗調的表現能力也較差。但也有2#紙樣所不及的色彩表現，5#紙樣在藍色部分、中間調和亮調部分色彩飽和度再現較強。

以上3組再現色域的三維色空間兩兩比較，可得到如下結論。

（1）相比其他紙張，1#紙樣在明度上從亮調到暗調色彩表現豐富，3#紙樣的色彩再現范圍接近1#紙樣，但次于1#紙樣，僅在青紫色部分表現較多，4#紙樣在亮調部分的飽和度優于1#紙樣。

（2）相比之下，5#紙樣的色彩再現范圍最小，整體色彩再現能力較弱，但5#紙樣也有其他紙張所不及的色彩表現能力，如在藍色部分的色彩飽和度再現性最優。

紙張光學特性對印刷圖像的影響

1.紙張白度對印刷圖像的影響

5#紙樣白度最高，但有些偏藍，這是紙張自身偏色造成的；5#紙樣階調傳遞性和色域再現范圍都較差，階調壓縮嚴重，僅在中間調、亮調區域的藍色部分色彩飽和度的再現性優于其他紙張。4#紙樣的白度高于1#、2#及3#紙樣，且無明顯偏色，在階調傳遞上4#紙樣與1#、2#及3#紙樣無太大差異，在色域范圍中，亮調和中間調表現非常豐富?？梢娂垙埌锥仍礁邔τ∷⑸实牧琳{、中間調部分的表現越有利。

印刷時，操作人員對紙張原材料的選擇應根據原稿的階調層次選擇合適白度的紙張，當原稿階調層次以中間調或亮調為主時，應選取白度較高的紙張，以免造成階調層次的損失和壓縮。

2.紙張不透明度對印刷圖像的影響

5#紙樣偏色嚴重，暫不討論，1#紙樣不透明度最高，階調傳遞性和2#紙樣相似，色彩再現范圍較優，在暗調區域色彩再現豐富、飽和度高，在中間調和亮調部分表現良好，但2#紙樣的不透明度遠低于1#紙樣。3#紙樣不透明度最低，但色彩范圍和階調傳遞性沒有明顯差異，可見不透明度在一定范圍內對印刷圖像呈色效果沒有明顯的影響，即不透明度對印刷圖像呈色效果的影響不敏感，這可能是由于實驗所用紙張不透明度都在合適的印刷范圍內。

操作人員在選取紙張材料時，不透明度在適當范圍內即可，沒有十分苛刻的要求。但不透明度過低，印刷時紙張吸墨性高，易發生透印現象；不透明度過高，紙張緊密度大，油墨難以滲入紙張，易造成背面蹭臟現象，對階調傳遞性和色彩再現效果都會造成不利影響。

3.紙張色度對印刷圖像的影響

結合紙張L*a*b*值分析，5#紙樣有些偏藍，雖然其白度和不透明度都最高，但其階調傳遞性很差，尤其在印刷單色Y的階調傳遞上階調壓縮嚴重，色域范圍小，僅在中間調、亮調的藍色部分色彩飽和度較優，這是由于紙張自身偏藍造成的?？梢娂垙堊陨砥珜τ∷D像呈色效果影響很明顯，紙張偏藍則在呈現藍色的補色黃色時，其呈色效果明顯變差，階調壓縮嚴重，色域范圍小。

針對這一現象，操作人員在進行印刷選紙時，要避免選取偏色紙張。若無其他紙張可選，則印刷研究人員應重新實驗，確定適合該種紙張的灰平衡，重新制定印刷參數，以免產生不必要的浪費。

不管是白度高的還是不透明度好的不偏色的紙張都做不到100%的色彩準確再現，但是正確認識紙張光學特性對紙張再現性的影響，可以根據客戶需求正確選擇紙張類型，以使印刷色域最大可能地呈現，從而提高印刷圖像的色彩呈現能力。