基于灰評(píng)估技術(shù)評(píng)價(jià)噴墨打印紙質(zhì)量

陳蘊(yùn)智 徐 婧

（天津科技大學(xué)，天津，300222）

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(kuò)大，彩色噴墨打印紙的需求量也在不斷上升。高光澤彩色噴墨打印紙通常有較高的白度，具有良好的吸墨性，打印出來(lái)的圖像顏色鮮艷飽滿、清晰亮麗，在室內(nèi)陳設(shè)有良好的耐光性和色牢度，特別適合照片影像輸出和廣告展示板制作。造紙商和供應(yīng)商都在努力提高彩色噴墨打印紙的質(zhì)量等級(jí)，以滿足用戶對(duì)高光澤彩色噴墨打印紙質(zhì)量的要求。如何科學(xué)準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)紙張的打印質(zhì)量是人們?cè)絹?lái)越關(guān)注的問(wèn)題［1］。比較傳統(tǒng)的方法是用肉眼或借助放大鏡和顯微鏡，觀察和判斷打印圖像或文字的清晰度，這是一種以習(xí)慣和審美觀點(diǎn)對(duì)圖像質(zhì)量評(píng)定的極為主觀的方法，結(jié)果因人而異。計(jì)算機(jī)圖像分析法是一種很優(yōu)秀的質(zhì)量評(píng)估方法，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到印刷質(zhì)量檢測(cè)中。然而，目前這些方法還是停留在檢測(cè)噴墨打印紙某些性能指標(biāo)的階段，得到的結(jié)果只是一些離散的指標(biāo)評(píng)測(cè)值，只能對(duì)紙張某一方面的打印性能有所界定，最終還是通過(guò)主觀意識(shí)評(píng)判哪種噴墨打印紙總體的打印質(zhì)量比較好，無(wú)法得到一個(gè)科學(xué)準(zhǔn)確的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。為解決這一問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)采用客觀評(píng)價(jià)技術(shù)手段借助KDY專業(yè)測(cè)試版，利用密度計(jì)、色度計(jì)及顯微鏡拍攝儀等設(shè)備對(duì)不同紙樣打印圖像的色密度、印刷反差、色域、色差等進(jìn)行測(cè)試，并將每一指標(biāo)的最優(yōu)值組成一個(gè)序列（最優(yōu)對(duì)象），采用灰評(píng)估模型計(jì)算出每種紙樣打印性能與最優(yōu)對(duì)象的關(guān)聯(lián)度，最終得到每種高光澤彩色噴墨打印紙打印質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與設(shè)備

選擇市面常見的7種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 不同高光澤彩色噴墨打印紙的具體參數(shù)

設(shè)備：Epson Stylus Photo 1800彩色噴墨打印機(jī)、XRite 418反射式密度計(jì)、GretagMacbeth Eye-One分光光度計(jì)（也用于紙樣光澤度的測(cè)量）、Pixera 600ES顯微照相拍攝儀、Profile Maker 5.0色彩管理軟件、Media Cybernetics Image-Pro Plus 6.0圖像分析軟件。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 色密度

打印CMYKRGB實(shí)地色塊，用密度計(jì)分別測(cè)量每種噴墨打印紙的色密度并計(jì)算平均色密度。色密度越高，說(shuō)明墨點(diǎn)的連貫性越好，打印的圖像色彩越鮮艷逼真。

1.2.2 印刷反差

打印10％～100％灰梯尺并依次測(cè)量其色密度，作階調(diào)復(fù)制曲線，最后計(jì)算曲線斜率。打印圖像色密度作為灰度的函數(shù)，曲線的斜率越大，說(shuō)明紙張能夠表現(xiàn)的灰度范圍越寬，階調(diào)再現(xiàn)性越好。

1.2.3 色差

使用分光光度計(jì)測(cè)量7種高光澤彩色噴墨打印紙10％～100％CMYKRGB的L*、a*、b*值，根據(jù)1976色差公式計(jì)算色差。色差越小，紙樣色彩復(fù)制的忠實(shí)性越好。

1.2.4 色域

打印it8.7-3色標(biāo)，然后利用分光光度計(jì)測(cè)量各色的L*、a*、b*值，利用Profile Maker 5.0軟件生成ICC文件，得到每種噴墨打印紙的色域分布情況。計(jì)算色域面積，色域越大，噴墨打印紙的再現(xiàn)性能越好。

1.2.5 墨點(diǎn)圓度

利用顯微照相拍攝儀將放大100倍的墨點(diǎn)圖像拍攝下來(lái)，然后利用Image-Pro Plus 6.0圖像分析軟件測(cè)量和計(jì)算墨點(diǎn)圓度。

1.2.6 線寬

利用顯微照相拍攝儀將放大100倍的不同粗細(xì)的線條圖像拍攝下來(lái)，然后利用Image-Pro Plus 6.0圖像分析軟件測(cè)量和計(jì)算線寬。

1.2.7 墨色均勻性

測(cè)試版中30％的灰色方塊、30％的灰色長(zhǎng)條、黑色實(shí)地塊、30％的CMY色塊，這些都是用來(lái)測(cè)量墨色均勻性的。利用密度計(jì)和分光光度計(jì)，在每一測(cè)試區(qū)域的不同位置測(cè)量6次，并通過(guò)檢驗(yàn)每一測(cè)試區(qū)域內(nèi)色密度及色度值的波動(dòng)性，以反映紙張打印圖像的均勻性。

1.2.8 滲色

利用顯微拍攝儀拍攝測(cè)試版中橫縱不同方向且線寬不等的彩色線條，用Image-Pro Plus 6.0圖像分析軟件測(cè)量并計(jì)算彩色線條印在空白區(qū)域和印在有色區(qū)域兩個(gè)部分的線寬，然后計(jì)算差值，差值的絕對(duì)值越大則滲色現(xiàn)象越嚴(yán)重，噴墨打印紙的打印性能越差。

1.2.9 文本面積

利用顯微照相拍攝儀將放大100倍的文字拍攝下來(lái)，然后利用Image-Pro Plus 6.0圖像分析軟件測(cè)量9磅字母“e”的文本面積，即利用Image-Pro Plus 6.0圖像分析軟件中“Count/Size”—“Measure”—“Area/Box”工具，可測(cè)量文字與背景面積的比值。

1.2.10 打印圖像的主觀評(píng)價(jià)

高光澤彩色噴墨打印紙打印質(zhì)量的評(píng)價(jià)除了客觀測(cè)評(píng)外，還需要進(jìn)行主觀評(píng)測(cè)，并將兩者結(jié)合，這樣才能使評(píng)價(jià)的結(jié)果更真實(shí)、準(zhǔn)確。選取7幅GATF提供的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖和1幅佳能專業(yè)照片測(cè)試圖作為此次主觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的圖像（見圖1）。

圖1 主觀評(píng)價(jià)測(cè)試圖

1.3 灰評(píng)估

灰色關(guān)聯(lián)理論是灰色系統(tǒng)中理論最成熟、應(yīng)用最廣泛的部分［2-4］。多層次灰評(píng)估模型見圖2。

圖2 多層次灰評(píng)估模型

多層次灰評(píng)估模型的主要思路是多次應(yīng)用單層次灰評(píng)估方法，具體步驟為：先對(duì)第K個(gè)指標(biāo)進(jìn)行單層次綜合評(píng)估，得到評(píng)判結(jié)果Rk，再將Rk作為上一層綜合評(píng)判矩陣A中的一個(gè)列向量，最后進(jìn)行第一層綜合評(píng)估。單層次（目標(biāo)Bk）灰色評(píng)估的數(shù)學(xué)模型如下：

其中，Rk=（rk1，rk2，…，rkm），為m個(gè)評(píng)估對(duì)象的關(guān)聯(lián)度矩陣；rki（i=1，2，…，m）表示第i個(gè)評(píng)估對(duì)象的關(guān)聯(lián)度。Rk=W×Ek，其中，W=（w1，w2，…，wn）為指標(biāo)權(quán)重矩陣，Ak為指標(biāo)系數(shù)矩陣，Ek為關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣：

式中，S表示紙樣，P表示指標(biāo)，akij表示在目標(biāo)Bk下第i個(gè)評(píng)估對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)值，Δki（j）表示在目標(biāo)Bk下第i個(gè)評(píng)估對(duì)象第j個(gè)指標(biāo)與最優(yōu)對(duì)象中第j個(gè)最優(yōu)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

（1）確定最優(yōu)對(duì)象S0，其元素分別為ak01，ak02，…，ak0n。

其中，D1為收益性指標(biāo)下標(biāo)的集合，D2為成本性指標(biāo)下標(biāo)的集合，最優(yōu)對(duì)象S0的各元素是諸評(píng)估對(duì)象對(duì)應(yīng)指標(biāo)中的最優(yōu)值。

（2）原始數(shù)據(jù)規(guī)范化處理

（3）關(guān)聯(lián)度計(jì)算

其中，Δkij=a’k0j-a’k|ij。

根據(jù)關(guān)聯(lián)度大小得出綜合結(jié)果，然后進(jìn)行彩色噴墨打印紙紙張質(zhì)量排名。

2 結(jié)果與討論

2.1 紙張打印性能測(cè)試

2.1.1 色密度

色密度越高，噴墨打印圖像的色澤越鮮艷。1#～7#噴墨打印紙色密度見表1。由表1可知，色密度平均值最大的為2#噴墨打印紙，最小的為6#噴墨打印紙。

2.1.2 印刷反差

1#～7#噴墨打印紙的階調(diào)復(fù)制曲線斜率見表2。由表2可知，曲線斜率值最大的為2#噴墨打印紙，最小的為5#噴墨打印紙。

2.1.3 色差

根據(jù)1976色差公式計(jì)算出1#～7#噴墨打印紙的色差ΔEab，結(jié)果見表3。由表3可知，色差最大的為5#噴墨打印紙，最小的為2#噴墨打印紙。

2.1.4 色域

1#～7#噴墨打印紙的色域面積見表4。由表4可知，色域面積值最大的為5#噴墨打印紙，最小的為7#噴墨打印紙。

表1 1#～7#噴墨打印紙的色密度

表2 1#～7#噴墨打印紙的階調(diào)復(fù)制曲線斜率

表3 1#～7#噴墨打印紙的色差ΔEab

表4 1#～7#噴墨打印紙的色域面積

2.1.5 墨點(diǎn)圓度

墨點(diǎn)圓度直接反應(yīng)墨點(diǎn)的幾何形狀，墨點(diǎn)圓度越大，說(shuō)明墨點(diǎn)越接近圓形，進(jìn)而越接近墨點(diǎn)的理想再現(xiàn)效果。1#～7#噴墨打印紙的墨點(diǎn)圓度計(jì)算結(jié)果見表5。從表5可以看出，5#噴墨打印紙的墨點(diǎn)圓度最大，墨點(diǎn)的再現(xiàn)效果最好。相比之下，3#噴墨打印紙的墨點(diǎn)圓度最小，墨點(diǎn)再現(xiàn)效果最差。

表5 1#～7#噴墨打印紙的墨點(diǎn)圓度

2.1.6 線寬

1#～7#噴墨打印紙的線寬見表6。原稿線寬為250dpi，紙樣線寬越接近250dpi，說(shuō)明紙樣打印的線條質(zhì)量越好。由表6可知，4#噴墨打印紙無(wú)論縱向線寬還是橫向線寬，都是最接近250dpi的紙樣，所以其線條的粗細(xì)再現(xiàn)程度最符合色彩復(fù)制的要求。7#噴墨打印紙次之，而線條寬度偏差最大的是2#噴墨打印紙，對(duì)于色彩的忠實(shí)再現(xiàn)性有很大影響，所以2#噴墨打印紙的線條打印質(zhì)量最不理想。

2.1.7 墨色均勻性

1#～7#噴墨打印紙打印圖像的墨色均勻性情況見表7。用方差的方法來(lái)反映紙樣打印圖像的墨色均勻性的情況，方差越大，表明紙樣打印圖像的墨色均勻性越低。從表7可以看出，1#噴墨打印紙的方差最小，其顏色均勻性最好，而5#噴墨打印紙的方差最大，其顏色均勻性最差。

表6 1#～7#噴墨打印紙的線寬 dpi

2.1.8 滲色

1#～7#噴墨打印紙彩色線條的滲色情況見表8。由表8可知，2#噴墨打印紙的滲色平均值最大，滲色現(xiàn)象最嚴(yán)重，而1#噴墨打印紙滲色的平均值最小，滲色現(xiàn)象最不明顯。

2.1.9 文本面積

1#～7#噴墨打印紙的文本面積見表9。由表9可知，3#噴墨打印紙的文本面積最小，文字邊緣最清晰。而5#噴墨打印紙的文本面積最大，文字邊緣的毛細(xì)現(xiàn)象最嚴(yán)重。

2.1.10 打印圖像的主觀評(píng)價(jià)

1#～7#噴墨打印紙打印圖像主觀評(píng)價(jià)的綜合得分見表10。由表10可知，1#～7#噴墨打印紙的主觀評(píng)價(jià)綜合得分由高到低排為1#＞2#＞7#＞5#＞3#＞4#＞6#。

2.2 高光澤彩色噴墨打印紙打印性能的綜合評(píng)價(jià)

灰色關(guān)聯(lián)分析是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析方法，它是以各因素的樣本數(shù)據(jù)為依據(jù)，用灰色關(guān)聯(lián)度來(lái)描述因素之間關(guān)系的強(qiáng)弱、大小和次序。如果樣本數(shù)據(jù)反映出兩因素變化的態(tài)勢(shì)基本一致，則它們之間的關(guān)聯(lián)度較大；反之，關(guān)聯(lián)度較小。

表7 7種紙樣的墨色均勻性

先確定最優(yōu)對(duì)象，它是由每一對(duì)應(yīng)指標(biāo)中的最優(yōu)值組成的序列。然后分別計(jì)算1#～7#噴墨打印紙打印性能與最優(yōu)對(duì)象的關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度越大，紙張打印性能總體水平越接近最優(yōu)水平；反之，關(guān)聯(lián)度越小，說(shuō)明其總體噴墨打印性能越不理想。1#～7#噴墨打印紙打印性能與最優(yōu)對(duì)象的關(guān)聯(lián)度見表11。由表11可知，1#～7#噴墨打印紙的關(guān)聯(lián)度由大到小排名為：2#＞5#＞1#＞3#＞7#＞4#＞6#。

表8 1#～7#噴墨打印紙彩色線條的滲色

表9 1#～7#噴墨打印紙的文本面積

表10 7種紙樣打印圖像主觀評(píng)價(jià)綜合得分

表11 1#～7#噴墨打印紙打印性能與最優(yōu)對(duì)象的關(guān)聯(lián)度

3 結(jié)語(yǔ)

目前，人們對(duì)噴墨打印紙打印質(zhì)量的評(píng)價(jià)還停留在檢測(cè)某些性能指標(biāo)的階段，得到的結(jié)果是一些離散的指標(biāo)評(píng)測(cè)值，只能對(duì)紙張某一方面的打印性能有所界定，無(wú)法得到一個(gè)科學(xué)準(zhǔn)確的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)基于灰評(píng)估技術(shù)，將主觀評(píng)價(jià)與現(xiàn)代測(cè)量方法相結(jié)合，利用密度計(jì)、分光光度計(jì)等設(shè)備，結(jié)合Image-Pro Plus 6.0圖像分析軟件對(duì)不同彩色噴墨打印紙的打印性能（如色密度、印刷反差、色域、色差、墨點(diǎn)圓度等）進(jìn)行了比較完整的評(píng)測(cè)，并將每一指標(biāo)的最優(yōu)值組成一個(gè)序列（最優(yōu)對(duì)象）采用多層次灰評(píng)估模型計(jì)算出每種噴墨打印紙打印性能與最優(yōu)對(duì)象的關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度越大說(shuō)明其整體打印質(zhì)量越好，評(píng)價(jià)結(jié)果較科學(xué)準(zhǔn)確。

［1］劉世昌.印品質(zhì)量檢測(cè)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］WEN Kun li，WU J H.AGO for Invariant Series［J］.The Journal of Grey System，1998，10（1）：17.

［4］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.