基于視覺灰平衡觀測環(huán)境的探究

張圣明+崔曉萌+孫倩倩

灰平衡在印刷過程中的作用不言而喻，其效果好壞直接影響到印刷質(zhì)量的好壞?；移胶鈱?dǎo)表是獲得灰平衡數(shù)據(jù)最常用的工具，而在觀察灰平衡導(dǎo)表時(shí)靠人眼視覺直接找到中性灰數(shù)據(jù)有兩種途徑，即遮擋與不遮擋，這兩種途徑得到的結(jié)果不同。為了確定因視覺灰平衡觀察環(huán)境不同帶來的結(jié)果差異，本文設(shè)計(jì)了灰平衡導(dǎo)表實(shí)驗(yàn)，通過遮擋與不遮擋兩種觀測方法得到相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以此分析兩種方法得到的結(jié)果差異及產(chǎn)生差異的原因。

實(shí)驗(yàn)過程

1.實(shí)驗(yàn)條件

（ 1 ）實(shí)驗(yàn)要素。本實(shí)驗(yàn)采用Illustrator CS4圖形軟件、Epson Stylus Pro7880c數(shù)字打樣機(jī)、愛色麗Xrite Judge-II D50標(biāo)準(zhǔn)光源對色燈箱、空白紙張、14名標(biāo)準(zhǔn)觀察者（男女比例為1∶1）等 。

（2）標(biāo)版設(shè)計(jì)與制作。為了得到較精確的灰平衡曲線，依據(jù)GATF灰平衡導(dǎo)表原理，即以C值的變化為依據(jù)，然后去找在此C值下達(dá)到灰平衡的M值和Y值，并用Illustrator CS4圖形軟件繪制灰平衡導(dǎo)表?；移胶鈱?dǎo)表是由 CMY三色以不同網(wǎng)點(diǎn)百分比疊加后形成的一系列色塊組成的。其色塊分布規(guī)律為：沿垂直方向?yàn)槠芳t油墨的網(wǎng)點(diǎn)百分比（按照從大到小的順序）漸變，沿水平方向?yàn)辄S油墨的網(wǎng)點(diǎn)百分比（按照從大到小的順序）漸變。在大坐標(biāo)系里，再按照C值的變化將這些色塊分成12個(gè)矩陣，每一個(gè)矩陣中對應(yīng)一個(gè)確定的網(wǎng)點(diǎn)百分比C值。在繪制的灰平衡圖中，12個(gè)矩陣的C值分別為5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%。用EFI軟件對Epson Stylus Pro7880c數(shù)字打樣機(jī)做基本線性化，關(guān)閉所有色彩管理設(shè)置，輸出灰平衡導(dǎo)表。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）14名標(biāo)準(zhǔn)觀察者依次觀察灰平衡導(dǎo)表，觀察時(shí)手戴塑料手套將灰平衡導(dǎo)表放到愛色麗Xrite Judge-II D50標(biāo)準(zhǔn)光源對色燈箱的合適位置。為了緩解視覺疲勞，標(biāo)準(zhǔn)觀察者在觀察時(shí)應(yīng)每隔10分鐘放松2分鐘。

（2）先不遮擋周圍色塊，每位標(biāo)準(zhǔn)觀察者直接通過觀察找到中性灰色塊，并記錄組成中性灰色塊的三色CMY值。當(dāng)發(fā)現(xiàn)讀取有誤時(shí)，應(yīng)該及時(shí)重新讀取數(shù)據(jù)。

（3）記錄完不遮擋的數(shù)據(jù)后，再用遮擋法讀取數(shù)據(jù)。為保證觀測時(shí)不受環(huán)境色的影響，應(yīng)選用與樣張相同的紙張作為遮擋紙張，且紙張上面裁切的孔與所測的中性灰色塊大小應(yīng)相同。具體做法為，移動遮擋紙張，直到遮擋紙張上孔中的色塊為中性灰為止，記錄下此色塊的三色CMY值。當(dāng)發(fā)現(xiàn)讀取有錯(cuò)誤時(shí)，應(yīng)該及時(shí)重新讀取數(shù)據(jù)。

（4）匯總數(shù)據(jù)。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

測量14名標(biāo)準(zhǔn)觀察者選出來的中性灰色塊的中性灰密度，并計(jì)算不同網(wǎng)點(diǎn)百分比的中性灰色塊的平均中性灰密度等，如表1和表2所示。從平均數(shù)和眾數(shù)兩項(xiàng)來看，不遮擋法和遮擋法得到的結(jié)果差異不大，但從方差來看，兩者差異明顯，且不遮擋法得到的方差要大于遮擋法得到的方差，這就說明遮擋法得到的中性灰色塊的密度數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。

4.實(shí)驗(yàn)折線圖

取其中4名標(biāo)準(zhǔn)觀察者選出來的中性灰色塊的密度繪制XY圖，橫軸為中性灰密度，縱軸為青網(wǎng)點(diǎn)百分比，如圖1所示。為了方便分析不同階調(diào)處的灰平衡特性，本實(shí)驗(yàn)將C網(wǎng)點(diǎn)百分比小于40%的區(qū)域定義為亮調(diào)區(qū)域，40%到60%的區(qū)域定義為中間調(diào)區(qū)域，大于60%的區(qū)域定義為暗調(diào)區(qū)域。

實(shí)驗(yàn)討論

1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

由圖1可知，采用遮擋法與不遮擋法，在亮調(diào)區(qū)域，觀察到的C、M值的結(jié)果差異不大，但Y值差異較大（采用遮擋法得到的Y值較小）。在中間調(diào)區(qū)域，C值開始差異不大，但在55%～60%的區(qū)域差異較大（采用遮擋法得到的C值較?。?；M值在40%～55%的區(qū)域差異較大（采用遮擋法得到的M值較?。?，在55%～60%差異不大；Y值整體差異不大。在暗調(diào)區(qū)域，C值在60%～70%的區(qū)域有差異（采用遮擋法得到的C值較?。琈、Y值整體差異不大。

2.原因分析

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，采用遮擋法與不遮擋法得到的結(jié)果是有差異的，而且用標(biāo)準(zhǔn)觀察者的數(shù)據(jù)做出的XY圖的差異分布結(jié)果是一致的。

具體原因是，在亮調(diào)區(qū)域，著墨量較小，網(wǎng)點(diǎn)基本上都是并列排列的，故進(jìn)入人眼的光是黃、品紅、青網(wǎng)點(diǎn)的混合反射光，因而這部分的灰平衡取決于黃、品紅、青的顏色。而人在觀察物體時(shí)，常常看到的是許多不同顏色的物體同時(shí)存在。據(jù)顏色對比原理：如果在一種顏色周圍存在另一種顏色，由于顏色對比，兩種顏色會相互影響，使每一顏色的色調(diào)向其補(bǔ)色的方向變化。因此，若要在周圍有色塊的影響下尋找中性灰色塊，加之人眼對青色反應(yīng)最遲鈍，品紅色次之，黃色最敏感，故紙樣上的所有顏色的色調(diào)在視覺上都是偏向黃色的補(bǔ)色，即所有色塊在視覺上都是偏藍(lán)的。而為了達(dá)到視覺上的灰平衡，就需要更多一些的黃色。所以在不遮擋的情況下，標(biāo)準(zhǔn)觀察者觀察到的中性灰色塊的Y值會偏高，而遮擋的情況下消除了環(huán)境色的影響。

在中間調(diào)區(qū)域，主要呈色形式為網(wǎng)點(diǎn)并列呈色和兩色網(wǎng)點(diǎn)的疊合呈色。40%～55%處，周圍色塊顏色偏向綠色，所以需要更多的品紅色來補(bǔ)償。55%～60%處顏色的色調(diào)在視覺上都偏向青色的補(bǔ)色，即色塊在視覺上是偏紅的。為了達(dá)到視覺上的灰平衡，就需要更多一些的青色來補(bǔ)償這種由于顏色對比而產(chǎn)生的偏色。

在暗調(diào)區(qū)域，根據(jù)顏色對比，紙樣上60%～70%處顏色的色調(diào)在視覺上都是偏向青色的補(bǔ)色，即色塊在視覺上是偏紅的。為了達(dá)到視覺上的灰平衡，就需要更多一些的青色來補(bǔ)償這種由于顏色對比而產(chǎn)生的偏色。所以不遮擋的情況下，C值會偏高；而遮擋的情況下，則消除了環(huán)境色的影響。而70%以后的周圍環(huán)境色的影響減弱，三色網(wǎng)點(diǎn)疊合呈色占主要形式，進(jìn)入人眼的光基本是由三色疊加的反射光決定的。所以在XY圖上顯示出的遮擋與不遮擋得到的結(jié)果差距很小，可以忽略。

結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，觀察灰平衡導(dǎo)表時(shí)遮擋觀察和不遮擋觀察得到的結(jié)果是有區(qū)別的，并對灰平衡有著不可忽視的影響。遮擋時(shí)得到的數(shù)據(jù)方差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。在同一印刷品的不同階調(diào)處，由于網(wǎng)點(diǎn)并列與重疊關(guān)系的不同，在亮調(diào)區(qū)域和中間調(diào)區(qū)域，達(dá)到灰平衡的各色網(wǎng)點(diǎn)百分比會有明顯差別。在暗調(diào)區(qū)域，這種差別會逐漸減小，不同紙張間的灰平衡關(guān)系逐漸趨于一致。在實(shí)際印刷生產(chǎn)中，使用同樣的油墨、紙張和設(shè)備條件下，如若忽視周圍色塊的影響直接讀取灰平衡數(shù)據(jù)，將很難實(shí)現(xiàn)灰平衡，可能導(dǎo)致明顯的印刷偏色。