紙張熒光增白劑對(duì)色彩復(fù)制的影響研究

付文亭，鄧體俊，孫春鵬，彭乙軒

（1.中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 包裝學(xué)院，廣東 中山528436；2. 廣東啟博智能科技有限公司，廣州 510000）

紙張是常見(jiàn)的印刷承印物材料，為了使紙張產(chǎn)生理想的復(fù)制效果，大部分紙張都添加了熒光增白劑（Optical Brightening Agents, OBA）。熒光增白劑可吸收波長(zhǎng)低于400 nm 的不可見(jiàn)紫外光輻射，并通過(guò)電物理變化，釋放波長(zhǎng)約為400～450 nm 的藍(lán)色可見(jiàn)光。這種光從含增白劑的紙張中釋放之后，在含有大量紫外光的照明光源照射下，產(chǎn)生一種比白色更白的色澤，增加紙張亮度與白度，增強(qiáng)油墨的色彩特性[1-2]。

1 理論分析

在2013 年之前，所有色彩管理和色彩目標(biāo)都在沒(méi)有考慮熒光增白劑（OBA）的情況下制定，以前的標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)如ISO 12647—2 和GRACoL2006，也是建立在不含熒光增白劑的承印物基礎(chǔ)上，因此，由于熒光增白劑的光學(xué)特性，這些印刷標(biāo)準(zhǔn)只適用于不含熒光增白劑的印刷或打樣承印物。當(dāng)印刷或打樣承印物中含有熒光增白劑時(shí)，基于這些印刷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)制作ICC 特性文件進(jìn)行色彩轉(zhuǎn)換時(shí)，視覺(jué)上顏色就會(huì)明顯地不匹配。

為了解決熒光增白劑的光學(xué)特性對(duì)色彩管理的影響，ISO 13655 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了M1 和M2 這2 種觀察條件，用以解決因熒光增白劑的光學(xué)特性導(dǎo)致儀器之間測(cè)量結(jié)果的變化，規(guī)范儀器之間的色度數(shù)據(jù)交換。其中，M1 定義了測(cè)定樣本照明光源的光譜功率分布應(yīng)與CIE 照明光源D50 光譜功率分布匹配（見(jiàn)圖1），若測(cè)量熒光增白紙，定義僅需在調(diào)整部件數(shù)量（光譜區(qū)低于400 nm）時(shí)使用補(bǔ)償性方法，糾正紙張中熒光增白劑熒光的影響；M2 定義為通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾400 nm 以下紫外光，使測(cè)定樣本照明光源的光譜功率分布僅包含波長(zhǎng)范圍在400 nm 以上的輻射功率，以排除因熒光增白劑的熒光導(dǎo)致儀器之間測(cè)量結(jié)果的變化。

圖1 光源D50 光譜功率分布Fig.1 Illuminant D50 spectral power distribution

在2013 年新發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)GRACOL2013、SWOP2013、更新版ISO 12647—2:2013 及G7 數(shù)據(jù)庫(kù)系列（CGATS21）中，數(shù)據(jù)均使用M1 觀察條件測(cè)量[5-7]。

研究熒光增白劑對(duì)色彩測(cè)量的影響，對(duì)以色彩管理為核心的色彩復(fù)制具有重要的研究意義，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此也開(kāi)展了相關(guān)研究。李易蔚等[8]經(jīng)過(guò)對(duì)比M1/M2 條件下輸出色塊色差，分析熒光增白劑對(duì)不同階調(diào)和墨層厚度的色塊的輸出影響，發(fā)現(xiàn)使用UV-cut 濾鏡對(duì)熒光增白劑進(jìn)行校正后紙張上輸出色塊的色差減小，有利于準(zhǔn)確地在紙張上進(jìn)行顏色再現(xiàn)，該研究結(jié)果與理論分析是一致的；田全慧等[9-10]找出彩色復(fù)制圖像受熒光增白劑影響最大的區(qū)域與特征，且證實(shí)通過(guò)色度轉(zhuǎn)換方法校正與補(bǔ)償熒光增白劑對(duì)色彩特性數(shù)據(jù)的影響，有助于印刷色彩的正確匹配，該研究結(jié)果對(duì)基于M1 為觀察條件的色彩管理工作流程實(shí)施研究有較大價(jià)值；Chaikovsky 等[11]通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)熒光增白劑紙張對(duì)色彩管理中黑色和黃色的影響較大。Hersch等[12]通過(guò)使用新的顏色預(yù)測(cè)模型來(lái)探究熒光增白劑對(duì)顏色預(yù)測(cè)的影響。

文中選擇熒光增白劑含量不同（含較多熒光增白劑、含少量熒光增白劑、不含熒光增白劑）的3 種類(lèi)型紙張，分別基于M1/M2 觀察條件，測(cè)量紙白、CMYK 線(xiàn)性色表以及IT8.7/4 色表，分析M1/M2 觀察條件ΔL*、Δa*、Δb*、ΔE*值以及ICC 曲線(xiàn)變化趨勢(shì)，以探究熒光增白劑含量對(duì)色彩復(fù)制的影響。

2 熒光增白劑含量對(duì)彩色印刷復(fù)制效果影響分析

2.1 實(shí)驗(yàn)條件

測(cè)量對(duì)象：定量為160 g/m2的神馬印材雙膠紙（含較多熒光增白劑）；定量為157 g/m2的百樂(lè)數(shù)碼銅版紙（含少量熒光增白劑）；定量為120 g/m2的神馬印材米白紙（不含熒光增白劑）。

測(cè)量設(shè)備：FUJI Xerox Iridesse Production Press數(shù)碼印刷機(jī)；愛(ài)色麗i1 分光光度計(jì)（帶UV-Cut 鏡頭）；愛(ài)色麗Exact 分光光度計(jì)（帶UV-Cut 鏡頭）。

沖洗完成后將管道連接在鉆桿上利用鉆機(jī)回拉，將管道拖入已擴(kuò)鉆孔內(nèi)，完成管道鋪設(shè)施工?；赝线^(guò)程為了避免鉆孔中的落石、掉渣等問(wèn)題，要求對(duì)管道進(jìn)行預(yù)先連接，并一次性完成拖管，確保連接質(zhì)量和鋪管的順利完成。

相關(guān)軟件： CHROMIX ColorThink3.03 ；ColorMeasurementUtility（FUJI Xerox Iridesse Production Press 數(shù)碼印刷系統(tǒng)）；Microsoft Excel。

2.2 熒光增白劑含量對(duì)紙白測(cè)量的影響分析

2.2.1 實(shí)驗(yàn)方法

為了研究熒光增白劑對(duì)色彩印刷復(fù)制效果的影響，文中首先選擇3 種含不同熒光增白劑成分的紙張（見(jiàn)表1），使用愛(ài)色麗Exact 分光光度計(jì)，分別基于M1/D50/2°、M2/D50/2° 2 種觀察條件下，測(cè)量含較多熒光增白劑（A 紙）、含少量熒光增白劑（B 紙）、不含熒光增白劑（C 紙）3 種類(lèi)型的紙張的色度值，并計(jì)算M1 和M2 觀察條件下ΔL*、Δa*、Δb*和ΔE*的值，具體見(jiàn)表2，探究熒光增白劑含量對(duì)紙白測(cè)量的影響，有助于分析熒光增白劑對(duì)顏色測(cè)量的影響。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表1 數(shù)據(jù)可以看出，在M1 和M2 觀察條件下，熒光增白劑含量對(duì)紙白測(cè)量數(shù)據(jù)影響很大，且熒光增白劑含量越大，其差異值越大，其中，b*值影響最大，L*值影響最??；紙張色度值中的b*值正負(fù)特性與紙張熒光增白劑的含量相關(guān)，含熒光增白劑的紙張基色b*值為負(fù)值，且熒光增白劑含量越大，其負(fù)值絕對(duì)值越大；紙白測(cè)量的Δb*值是由M1 和M2 數(shù)值之間的b*值差異計(jì)算得出的，熒光增白劑含量越大，Δb*的絕對(duì)值越大。

2.2.3 結(jié)果分析

由于M1 定義的照明光源的光譜功率分布與CIE照明光源D50 光譜功率分布匹配，包含310～400 nm的光譜成分。在M1 觀察條件下測(cè)量的紙白光譜反射，包含因熒光增白劑發(fā)出的藍(lán)光，因此，含熒光增白劑的紙張基色偏藍(lán)色，測(cè)得的b*值為負(fù)值，且熒光增白劑含量越大，其負(fù)值絕對(duì)值越大；而由于M2 定義的照明光源的光譜功率分布過(guò)濾了400 nm 以下的光譜成分，因?yàn)樵贛2 觀察條件下測(cè)量的紙白光譜反射減少了400 nm以下的光譜成分引發(fā)的藍(lán)光，所以在M2 觀察條件下測(cè)量的b*值絕對(duì)值遠(yuǎn)小于M1觀察條件下測(cè)量的b*值絕對(duì)值；然而，針對(duì)不含熒光增白劑的紙張，在M1/M2 觀察條件下測(cè)量紙白光譜反射不含藍(lán)光，因此，其b*值為正值。綜上所述，可以使用紙張基色的b*值大小與正負(fù)情況估計(jì)紙張OBA 的含量。

Δb*值是由M1 和M2 數(shù)值之間的b*值差異計(jì)算得出的，該值直接反映了D50 標(biāo)準(zhǔn)光源中UV 成分（400 nm 以下波長(zhǎng)的光）引發(fā)的b*值差異，因此，其絕對(duì)值可以確定基材中的OBA 的含量。愛(ài)色麗Exact 分光光度計(jì)“增白劑指數(shù)”選項(xiàng)，其值定義為Δb*值的絕對(duì)值，即|Δb*|，ISO 15397 中以此為依據(jù)來(lái)確定基材中的OBA 含量，有助于分析紙張熒光增白劑含量對(duì)顏色測(cè)量的影響。

2.3 熒光增白劑含量對(duì)線(xiàn)性色表測(cè)量的影響分析

2.3.1 實(shí)驗(yàn)方法

為了研究熒光增白劑對(duì)印刷顏色復(fù)制的影響，文中在相同印刷狀態(tài)下使用3 種含不同熒光增白劑成分的紙張（具體見(jiàn)表1）輸出C、M、Y、K 線(xiàn)性色表；使用愛(ài)色麗i1 分光光度計(jì)，分別基于M1/D50/2°、M2/D50/2°這2 種觀察條件，測(cè)量含較多熒光增白劑（A 紙）、含少量熒光增白劑（B 紙）、不含熒光增白劑（C 紙）3 種類(lèi)型的紙張上的線(xiàn)性色表，計(jì)算在M1 和在M2 觀察條件下ΔL*、Δa*、Δb*和ΔE*的值，繪制色差值與網(wǎng)點(diǎn)百分比的變化趨勢(shì)圖（見(jiàn)圖2），并進(jìn)行數(shù)據(jù)趨勢(shì)擬合（見(jiàn)表2），探究熒光增白劑含量對(duì)線(xiàn)性色表測(cè)量的影響，有助于分析熒光增白劑對(duì)彩色印刷復(fù)制的影響。

表2 Δb＊和ΔE＊值數(shù)據(jù)趨勢(shì)擬合Tab.2 Trend fitting of data Δb＊ and ΔE＊

圖2 M1/M2 下觀察條件下線(xiàn)性色表ΔL*、Δa*、Δb*和ΔE*色差值曲線(xiàn)（ABC 紙）Fig.2 ΔL*、Δa*、Δb* and ΔE* value of linear color chart under M1/M2 condition（ABC paper）

表1 M1/M2 觀察條件下紙張色度值Tab.1 Color value of paper under M1/M2 measurement conditions

2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從圖3 可以看出，在M1 和M2 觀察條件下，紙張熒光增白劑含量對(duì)C、M、Y、K 線(xiàn)性色表顏色測(cè)量值影響很大，且熒光增白劑含量越大，同一色塊測(cè)量值差異越大，其中，Δb*最大，ΔL*最小；對(duì)不含熒光增白劑的紙張，分別在M1 和M2 觀察條件下測(cè)量C、M、Y、K 線(xiàn)性色表的ΔL*、Δa*、Δb*和ΔE*的值基本為0；對(duì)含有不同熒光增白劑成分的A、B 2 類(lèi)紙張，測(cè)量C、M、Y、K 線(xiàn)性色表的ΔL*、Δa*、Δb*和ΔE*值的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)趨勢(shì)基本保持一致，且隨著網(wǎng)點(diǎn)百分比的增大而減少，說(shuō)明熒光增白劑含量對(duì)顏色測(cè)量數(shù)據(jù)的影響與色相關(guān)系較小，但是與階調(diào)值關(guān)系較大，基本呈負(fù)線(xiàn)性關(guān)系；其中，Δb*和ΔE*值的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)基本重合，再次說(shuō)明b*值差異是引起M1/M2 觀察條件下產(chǎn)生ΔE*值的主要原因。

表2 是針對(duì)含有不同熒光增白劑成分的A、B 2類(lèi)紙張，分別計(jì)算Δb*、ΔE*值與網(wǎng)點(diǎn)百分比數(shù)據(jù)趨勢(shì)擬合公式。表2 中的趨勢(shì)擬合公式全部呈負(fù)線(xiàn)性函數(shù)，且R2＞0.9；對(duì)比C、M、Y、K 擬合公式，Y、K自變量系數(shù)絕對(duì)值大于C、M 自變量系數(shù)，且熒光增白劑含量越大，其差值越大，可以判斷熒光增白劑含量對(duì)黃色和黑色的影響較大，這一研究結(jié)果與Chaikovsky 等[11]的實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致。

2.3.3 結(jié)果分析

綜上所述，含熒光增白劑的印品色彩在M1 觀察條件下，其測(cè)量值受熒光增白劑的影響較大，因此，在進(jìn)行顏色匹配，色度數(shù)據(jù)交換過(guò)程中，為了避免紙張OBA 含量的不同而帶來(lái)的顏色偏差，需要通過(guò)測(cè)量紙張的基色色度值來(lái)確定統(tǒng)一紙張的OBA 含量或根據(jù)OBA 含量進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)補(bǔ)償。

2.4 熒光增白劑含量對(duì)色彩管理的影響分析

2.4.1 實(shí)驗(yàn)方法

為了研究熒光增白劑對(duì)印刷顏色復(fù)制的影響，文中在相同印刷狀態(tài)下使用3 種含不同熒光增白劑成分的紙張（具體見(jiàn)表1）輸出IT8.7/4 色表；使用愛(ài)色麗i1 分光光度計(jì)，分別基于M1/D50/2°、M2/D50/2°2 種觀察條件，測(cè)量含較多熒光增白劑（A 紙）、含少量熒光增白劑（B 紙）、不含熒光增白劑（C 紙）3種類(lèi)型的紙張上的IT8.7/4 色表，并制作ICC 特性文件；利用CHROMIX ColorThink3.03 對(duì)3 種類(lèi)型紙張的ICC 特性文件進(jìn)行分析。

2.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從圖3 可以看出，在M1 和M2 觀察條件下，相同印刷狀態(tài)下制作的同一紙張ICC 色彩特性文件的色域表現(xiàn)是有區(qū)別的，其中，針對(duì)A 紙制作的ICC色彩特性文件區(qū)別最明顯，在M1 觀察條件下的測(cè)量值較M2 觀察條件下的測(cè)量值在b軸整體有明顯的線(xiàn)性偏移，偏藍(lán)色；針對(duì)B 紙制作的ICC 色彩特性文件略有區(qū)別，在M1 觀察條件下的測(cè)量值較M2觀察條件下的測(cè)量值在b軸整體略有線(xiàn)性偏移，偏藍(lán)色；針對(duì)C 紙制作的ICC 色彩特性文件整體幾乎重合。

圖3 M1/M2 觀察條件下ICC 特性文件色域分析（ABC 紙）Fig.3 Color gamut analysis of ICC characteristic file under M1/M2 observation conditions (ABC paper)

2.4.3 結(jié)果分析

綜上所述，紙張?zhí)砑拥臒晒庠霭讋┑墓鈱W(xué)特性，會(huì)導(dǎo)致基于M1 觀察條件下測(cè)量的數(shù)據(jù)生成ICC 色彩特性文件整體偏移藍(lán)色，即b*值往負(fù)值線(xiàn)性偏移。根據(jù)色彩管理的原理，在色彩轉(zhuǎn)換過(guò)程中，若使用上述ICC 色彩特性文件，轉(zhuǎn)換結(jié)果會(huì)增加b*值偏移的相反色，即黃色的補(bǔ)償結(jié)果，造成印刷品色彩偏黃。為了解決該問(wèn)題，可根據(jù)熒光增白劑含量對(duì)b*值進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償校正。

3 結(jié)果與討論

文中分別從OBA 含量對(duì)紙白測(cè)量的影響分析，OBA 含量對(duì)線(xiàn)性色表測(cè)量的影響分析以及OBA 含量對(duì)色彩管理的影響分析3 個(gè)維度來(lái)分析OBA 含量對(duì)色彩復(fù)制的影響。發(fā)現(xiàn)分別在M1 和M2 觀察條件下測(cè)量紙張基色b*值的差值，直接反映了D50 標(biāo)準(zhǔn)光源中UV 成分（400 nm 以下波長(zhǎng)的光）引發(fā)的b*值差異，其絕對(duì)值可以確定基材中的OBA 的含量，其絕對(duì)值越大，說(shuō)明紙張中含熒光增白劑越多；同時(shí)，通過(guò)熒光增白劑含量對(duì)線(xiàn)性色表測(cè)量的影響研究分析發(fā)現(xiàn)，熒光增白劑含量對(duì)顏色測(cè)量數(shù)據(jù)的影響與階調(diào)值相關(guān)，基本呈負(fù)線(xiàn)性關(guān)系，且熒光增白劑含量對(duì)黃色和黑色的影響相對(duì)較大；通過(guò)熒光增白劑含量對(duì)色彩管理的影響實(shí)驗(yàn)分析可以看出，紙張?zhí)砑拥臒晒庠霭讋┑墓鈱W(xué)特性，會(huì)使M1 觀察條件測(cè)量數(shù)據(jù)生成ICC 色彩特性文件，整體線(xiàn)性偏移藍(lán)色，即b*值往負(fù)值線(xiàn)性偏移，且熒光增白劑含量越大，b*值偏移更大。

色彩測(cè)量的準(zhǔn)確性是色彩管理有效實(shí)施的基礎(chǔ)，基于M1 觀察條件的色彩管理流程，需進(jìn)一步根據(jù)熒光增白劑含量|Δb*|值，進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償校正方面研究，從而減少紙張熒光增白劑對(duì)色彩管理的影響，減少因紙張熒光增白劑引起色彩復(fù)制出現(xiàn)偏差，使紙張上的顏色準(zhǔn)確復(fù)制。

4 結(jié)語(yǔ)

文中經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)紙張的熒光增白劑含量不同，在M1/M2 觀察條件下色度測(cè)量值不同，因此，為了準(zhǔn)確復(fù)制顏色，在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)光源的基礎(chǔ)上，還需規(guī)范測(cè)量?jī)x器的觀察條件以及根據(jù)熒光增白劑含量對(duì)b*值進(jìn)行線(xiàn)性補(bǔ)償，減少紙張熒光增白劑對(duì)色彩測(cè)量的影響，準(zhǔn)確測(cè)量顏色，并實(shí)現(xiàn)色彩在不同設(shè)備間正確轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)確復(fù)制顏色。