高光澤彩噴紙圖像打印質(zhì)量的優(yōu)勢因素分析

李 雪 陳蘊智

(天津科技大學(xué),天津 ,300222)

高光澤彩噴紙圖像打印質(zhì)量的優(yōu)勢因素分析

李 雪 陳蘊智

(天津科技大學(xué),天津 ,300222)

采用灰關(guān)聯(lián)分析方法對影響高光澤彩色噴墨打印紙圖像打印質(zhì)量的因素進行了優(yōu)勢因素分析。結(jié)果表明,紙張的粗糙度對高光澤彩噴紙打印圖像的色密度、色域、色差和清晰度等均有非常明顯的影響。而光澤度對紙張打印性能的影響并不顯著。

灰關(guān)聯(lián)分析;關(guān)聯(lián)度;優(yōu)勢因素分析;高光澤彩噴紙;光學(xué)性能

彩噴紙一般可以分為兩大類:一類是普通彩噴紙,是在紙機施膠壓榨部進行表面施膠的高級紙張(一般是堿性施膠的紙)。另一類是涂布的彩色噴墨打印紙,它的特點在于彩色噴墨打印的質(zhì)量好,能滿足噴墨打印各項性能的要求,特別是彩噴相紙的打印質(zhì)量可以與沖印出來的相片質(zhì)量相媲美。其支持體一般為 RC紙基 (彩噴涂塑紙基),適于色彩鮮明、有照相畫面效果的圖像輸出。有較高分辨率,一般在720 dpi,打印的圖像清晰亮麗、光澤好,在室內(nèi)有良好耐光性和耐水性。一般配合高檔噴墨打印機打印輸出。它的另一特點就是能滿足大規(guī)模成像的需要,能噴墨打印出大幅面的彩色圖像。

隨著噴墨印刷技術(shù)的不斷成熟及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大,人們對于彩色噴墨打印紙尤其是照片級高光澤彩色噴墨打印紙的圖像打印質(zhì)量要求也在不斷增加。對于紙張打印質(zhì)量的評價方法一般有基于肉眼視覺系統(tǒng)的主觀評價和根據(jù)物理方法量化的客觀評價。主觀評價往往受到諸多因素的影響,評價結(jié)果重復(fù)性較差。而以物理測量為基礎(chǔ)的客觀評價重復(fù)性好,容易在此基礎(chǔ)上做出正確的判斷?？陀^評價采用技術(shù)手段以物理儀器測量為基礎(chǔ),測量打印圖像的固有特征指標(biāo),如色密度、階調(diào)層次、色域、墨點圓度等[1]。同時,紙張的物理性能尤其是光學(xué)性能,如光澤度、白度、粗糙度等對其打印性能也有著不容忽視的影響。關(guān)于紙張的光學(xué)性能對打印性能的影響,傳統(tǒng)的方法只能根據(jù)測得的某些打印性能指標(biāo)主觀地進行分析,并不能得到準(zhǔn)確、數(shù)值化的結(jié)果。只有先分清影響因素之間的關(guān)系,才能更科學(xué)有效地通過改進紙張的物理性能來完善其打印性能。為解決這個問題,本課題采用了灰色關(guān)聯(lián)分析方法對影響高光澤彩噴紙圖像打印質(zhì)量的多種因素進行了優(yōu)勢因素分析,根據(jù)關(guān)聯(lián)度矩陣可以明顯地分清多種影響因素之間的關(guān)系。應(yīng)用這種方法對紙張的光學(xué)性能與打印性能進行優(yōu)勢因素分析,可以直觀、科學(xué)地對紙張的生產(chǎn),特別是對采用的涂布技術(shù)起到定向的指導(dǎo)作用,從而改善紙張的打印性能。

1 實驗

1.1 實驗材料與設(shè)備

實驗選擇 4種市售高光澤彩色噴墨打印紙,所有紙樣均為 A4幅面,具體參數(shù)見表1。

表1 4種市售高光澤彩色噴墨打印紙紙樣參數(shù)

實驗儀器:L&W PPS Tester粗糙度測定儀;L&W ELREPHO白度和不透明度測定儀;L&W Micrometer 51厚度儀;XGP(20°～75°) 鏡像光澤度計;Epson Stylus Photo R1800彩色噴墨打印機;X-Rite 418反射式密度計;Gretag Macbeth Eye-One?分光光度計;Pixera 600ES顯微照相拍攝儀;Gretag-Macbeth ProfleMaker色彩管理軟件;Media Cybernetics Image-Pro Plus圖像分析軟件。

1.2 實驗方法

(1)色密度

色密度是指墨水打印到紙上形成圖案或字跡時的密集性,是衡量打印圖像質(zhì)量的一個重要參數(shù)。色密度影響最終的視覺效果和色彩逼真度。它主要受涂層油墨吸收性的影響。CMYKRGB實地色塊見圖1。用密度計分別測量密度值并計算每種紙樣的平均色密度值。色密度值越高,說明墨點的連貫性越好,打印的圖像色彩越鮮艷逼真。

圖1 CMYKRGB實地色塊

(2)階調(diào)復(fù)制

圖2 10%～100%CMYKRGB梯尺

打印 CMYKRGB10%～100%梯尺,見圖2。并依次測量其色密度值,做出階調(diào)復(fù)制曲線,最后計算曲線斜率。色密度作為灰度的函數(shù),曲線的斜率越大,說明紙張能夠表現(xiàn)的灰度范圍越寬,階調(diào)再現(xiàn)性越好。

(3)色差

使用分光光度計測量 4種紙樣 10%～100%CMYKRGB的L、a、b值,根據(jù)色差公式計算色差。色差越小,紙樣色彩復(fù)制的忠實性越好。

(4)色域

IT8.7-3色標(biāo)見圖3。利用分光光度計測量各色的 L、a、b值,利用 Profile Maker5.0軟件生成 I CC文件,得到每種紙樣的色域分布情況,見圖4。并計算色域面積,色域面積越大,紙樣的色彩再現(xiàn)能力越強。

(6)清晰度

將打印機與文件的分辨率均設(shè)定為 720 dpi,打印 CMYK四色單像素點矩陣及不同寬度的橫縱線條,使用顯微照相拍攝儀拍攝樣張中的墨點與線條。利用圖像分析軟件 Image-Pro Plus進行測量與計算,見圖5。本實驗選用墨點圓度、線條粗糙度來評價圖像清晰度,能準(zhǔn)確地顯現(xiàn)墨水?dāng)U散的均一性。

1.3 灰關(guān)聯(lián)技術(shù)

圖5 墨點計算

灰色系統(tǒng)理論是 1982年由我國著名學(xué)者鄧聚龍教授創(chuàng)立的一門系統(tǒng)科學(xué)新學(xué)科,具有原創(chuàng)性的科學(xué)意義,是我國對系統(tǒng)科學(xué)的新貢獻?；依碚撘?“部分信息已知,部分信息未知的小樣本、貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對象,主要通過對部分已知信息的生成、開發(fā),提取有價值的信息,實現(xiàn)對系統(tǒng)運行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控。目前已受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛重視,并在農(nóng)業(yè)科學(xué)、經(jīng)濟管理、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)藥衛(wèi)生、圖像信息、控制科學(xué)等眾多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用,解決了許多過去難以解決的實際問題[2]。

灰色關(guān)聯(lián)分析不僅是灰色系統(tǒng)理論的重要組成部分,且是灰色系統(tǒng)分析、建模、預(yù)測、決策的基石。如果說灰色建模是灰色系統(tǒng)理論的核心,那么近幾年的研究表明,灰色關(guān)聯(lián)理論無疑是灰色系統(tǒng)中理論最成熟,應(yīng)用最廣泛,最具活力的部分[3]。

一般的抽象系統(tǒng)如社會系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)等都包含著許多因素,多種因素共同作用的結(jié)果決定系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢。要進行系統(tǒng)分析,首要的工作顯然是要分清這些因素間的關(guān)系,這樣才能抓住影響系統(tǒng)的主要矛盾、主要特征和主要關(guān)系。對于紙張打印性能的研究正是要綜合考慮多種因素對其圖像打印質(zhì)量的影響。作為因素分析的一種新方法,灰色關(guān)聯(lián)分析可以解決這方面的問題[4]。

應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法,一般包括如下步驟:

(1)確定參考序列和比較序列

設(shè) X= {x0,x1,...,xm}為灰關(guān)聯(lián)因子集,x0為參考序列,xi為比較序列。

x0(k),xi(k)分別為 x0與 xi的第 k個點的數(shù)。

(2)作原始數(shù)據(jù)變換

收集來的原始數(shù)據(jù)必須進行數(shù)據(jù)變換和處理,使其消除量綱和具有可比性。

一般用初值化變換處理原始數(shù)據(jù)。

(3)求絕對差序列

(4)計算關(guān)聯(lián)度

r(x0(k),,其中ρ為分辨系數(shù),ρ∈(0,1)

(5)列關(guān)聯(lián)矩陣進行優(yōu)勢分析

所有的母因素與所有子因素之間的關(guān)聯(lián)度就構(gòu)造了一個關(guān)聯(lián)矩陣,分析該關(guān)聯(lián)矩陣可以分清不同因素之間的影響[5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 紙張打印性能測試

(1)色密度

色密度值越高,噴墨打印的圖像色澤越鮮艷。4種紙樣色密度值見表2。色密度平均值最高的為epson紙樣,最低的為 fantac紙樣。

表2 色密度值

圖6 階調(diào)復(fù)制曲線

(2)階調(diào)復(fù)制

4種紙樣的黑色階調(diào)復(fù)制曲線見圖6,曲線斜率值見表3。

表3 階調(diào)復(fù)制曲線斜率

(3)色差

根據(jù) 1976色差公式計算出 4種紙樣的色差值△Eab,結(jié)果見表4。

表4 色差值

(4)色域

色域就是指某種表色模式所能表達的顏色數(shù)量構(gòu)成的范圍區(qū)域,也指具體介質(zhì)如屏幕顯示、數(shù)碼輸出及印刷復(fù)制所能表現(xiàn)的顏色范圍。在色彩模式中,L＊、a＊、b＊色域空間最大,它包含了 RGB,Y MCK中所有的顏色。通過印刷的色域評價,能直觀地反映紙樣對色彩的再現(xiàn)情況。色域越大,紙樣的再現(xiàn)性越好。4種紙樣的色域面積見表5。

表5 色域面積

(5)清晰度

圖像清晰度是指圖像像素邊緣的銳度,即圖像輪廓的清晰程度或細微層次與質(zhì)感的再現(xiàn)性。彩噴紙的清晰度好,墨滴噴到紙面的整個輪廓擴展均勻。

①墨點

每種紙樣選取拍攝的 10個墨點,利用圖像分析軟件 IPP6.0計算墨點的圓度。圖7為 epson紙樣的黑色墨點拍攝圖。理想狀態(tài)下,打印墨點為完美的圓形,幾乎沒有毛細管擴散、羽化現(xiàn)象、滲透和滲色現(xiàn)象。圓度越接近 1,墨點圓度越高,獲得的印刷圖像清晰度越高。4種紙樣的墨點圓度值見表6。

圖7 放大 400倍的黑色墨點拍攝圖

表6 墨點圓度值

②線條

利用圖像分析軟件 IPP可以計算線條的粗糙度,結(jié)果見圖8。4種紙樣的線條粗糙度值見表7。

圖8 線條粗糙度計算

表7 線條粗糙度值

2.2 影響高光澤彩噴紙打印性能的因素分析

為方便計算,將紙張的性能如粗糙度、白度、不透明度和光澤度編號為 x1～x4,打印性能色密度、階調(diào)復(fù)制等編號為 y1～y6。各指標(biāo)測量值見表8。

表8 各因素基本數(shù)據(jù)

首先計算母序列 y1對子序列 xi(i=1,2,…4)的關(guān)聯(lián)度:

(1)將原始數(shù)據(jù)作初值化變換,見表9。

表9 各因素數(shù)據(jù)序列無量綱變換

(2)計算絕對差值,見表10。

表10 各因素數(shù)據(jù)絕對差值

(3)計算關(guān)聯(lián)度:取ρ=0.5,w1-w2-w3-w4=0.25,見表11。

表11 序列 y1對各子因素序列關(guān)聯(lián)度

同理可計算出其他母序列對子序列的關(guān)聯(lián)度,將所有關(guān)聯(lián)度排成關(guān)聯(lián)度矩陣,見圖9。

(4)優(yōu)勢因素分析

圖9 關(guān)聯(lián)矩陣

子因素對母因素影響優(yōu)勢分析:分析 R發(fā)現(xiàn),單項子因素對單項母因素的影響,以紙張的粗糙度對打印線條粗糙度的影響最大,其次是粗糙度對墨點圓度的影響也很顯著,而紙張的光澤度對墨點圓度的影響最小。

多因素綜合分析發(fā)現(xiàn),粗糙度、不透明度以及白度對打印圖像的色密度、階調(diào)復(fù)制情況均有顯著影響。不透明度對色差、色域的影響最為明顯,而粗糙度對墨點圓度和線條粗糙度的影響最大。而光澤度對墨點圓度、色密度及階調(diào)復(fù)制效果的影響很小。

總體看來,紙張的粗糙度與不透明度對紙張的打印質(zhì)量有顯著影響。紙張的粗糙度會對打印圖像的邊緣產(chǎn)生較大影響;紙張的不透明性,本質(zhì)上就是紙張“光學(xué)均一性”結(jié)構(gòu)對光散色的結(jié)果,在紙中形成不透明度的機理有反射、折射、衍射和吸收,因而會對打印圖像的色度產(chǎn)生一定影響。而影響紙張不透明度的因素很多,主要因素為纖維結(jié)合力,此外,顏料的性狀和用量,助留劑的使用也對不透明度有影響。相比而言,光澤度對整體的打印效果影響不大。這應(yīng)該是由于照片級噴墨打印機一般會特別添加一色亮光油,以提高圖像的輸出質(zhì)量,所以即使紙張本身的光澤度不是很高,輸出的圖像也會有較為理想的圖像打印效果。

3 結(jié) 論

本實驗利用灰色關(guān)聯(lián)分析法對影響高光澤彩色噴墨打印紙打印性能的若干因素進行了優(yōu)勢因素分析。結(jié)果表明,紙張的粗糙度對高光澤彩噴紙打印圖像清晰度與色密度等均有非常明顯的影響,紙張的不透明度對色差、色域的影響較為顯著。而光澤度對紙張的打印性能的影響卻不是很明顯。優(yōu)勢次序是粗糙度、不透明度、白度、光澤度。需要強調(diào)的是,利用灰關(guān)聯(lián)技術(shù)分析一個復(fù)雜系統(tǒng)得出的優(yōu)勢因素,是指某因素的變化會對整體結(jié)果產(chǎn)生明顯作用,并不意味著一味提高此因素的值會提高最終的質(zhì)量。

[1] 劉世昌.印品質(zhì)量檢測與控制[M].北京:印刷工業(yè)出版社,2000.

[2] 肖新平,宋中民.灰技術(shù)基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

[3] 鄧聚龍.灰色系統(tǒng)理論教程 [M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,2005.

[4] Kun-LiWen,John H.Wu.AGO for invariant series[J].The Journal of Grey System,1998,10(1):17.

[5] Shiann-Tsong Sheu,Chia-ShiungLiao.Minimizing the blocking probability in cable networks using fuzzy and grey theories[J].The Journal of Grey System,1998,10(4):297.

Advantage Factors Analysis of Glossy I nkjet Paper's I mage Printing Quality

L IXue＊CHEN Yun-zhi
(Tianjin University of Science&Technology,Tianjin,300222)

Grey relation technologywas applied to the advantage influencing factors analysis of glossy inkjet paper's image printing quality.The results showed that the roughness has significant influence on the color density,color gamut,color difference and definition of the printing image.However,the influence of the gloss on the paper's printing performance is not very clear.

grey relation analysis;dependent degree;advantage factors analysis;glossy inkjet paper;optical properties

TS761.1

A

0254-508X(2010)03-0031-05

李 雪女士,在讀碩士研究生;主要研究方向:印刷材料與適性。

(＊E-mail:snow339@126.com)

2009-12-08(修改稿)

(責(zé)任編輯:趙旸宇)