计算机配色基本原理及发展情况综述

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1、计算机配色基本原理及发展情况综述赵龙配色就是以几种单纯的颜色，最常用的应该是三原色油墨， 按不同比例调合成样品颜色的过程。配色的基本原理是以色彩合 成与颜色混合理论为基础，以色料调和方式得到同色异谱色的效 果。油墨的颜色是一个极为重要的指标，尤其是对印刷品而言， 颜色的反映程度几乎是印刷品质量的关键指标之一。人工配色是 印刷厂长期使用的一种传统配色法，早期是以配色者从实践中积 累的经验作为指导工作的依据，中、后期的配色者是以十种基本 色图或印刷色谱作为目视测色的参考标准。经验配色法常常受到 配色者生理、心理因素及其它客观条件的影响，产品质量难以保 持稳定。另外，依靠经验和感觉配色，只能定性，无

2、法定量，技 术的传播与交流比较困难。仪器配色，又称机械配色法，是近代逐渐开始流行的较先进 的配色方法。在配色各个环节，采用一定的机械、仪器作为测量 工具，通过绘制曲线图表，作为配色的参考依据，使配色工作在 相对精确的范围内进行。这种方法改变了以往经验配色的某些盲 目性，使配色速度及质量均有所提高。计算机配色系统是集测色仪、计算机及配色软件系统于一体 的现代化设备。计算机配色的基本作用是将生产上配色所用油墨 的颜色数据，预先储存在电脑中，应用其计算出用这些油墨配得 与原稿色相同颜色的混合比例，从而达到预定配方处方的目的。1930 年代是计算机测色配色的奠基阶段。那时 CIE 创立了 三刺激值色度

3、学系统，哈代设计成功了自动记录式反射率分光光 度计；库贝尔卡芒克发表了光线在不透明介质中被吸收和散射 的理论。1940 年代是计算机测色配色的萌芽阶段。1943 年 11 月，美 国的帕克和斯特恩在向美国光学学会的论文中，介绍了各种染料 吸收光线的光学特性可以独立地带入由几种染料染制的结果中 去，同时提出了两组求解染制时染料浓度的计算公式。1950 年代是计算机测色配色的初创时期。1958 年在美国舍 温威拉母地方安装了第一台由戴维逊和海门丁哲开发的模拟专 用配色计算机。各染料的单位浓度吸收特性数据值储存于磁卡上 供配色者选用。配色速度与配色者经验有关。据说一般求一种处 方约需 15 分钟。1

4、960 年代是计算机测色配色的兴起时期。由于数字计算机 飞速发展，迫使 COMIC 等模拟系统很快告终。1963 年两家大染 料厂即美国的氰胺和英国的 ICI 相继宣布可用数字计算机为客 户做配色服务，成为计算机配色史上的又一里程碑。从此计算机 配色蓬勃兴起。1970 年代计算机配色曾出现了由高潮到低潮的一次曲折。 主要是人们对计算机配色要求过高，过于理想化，如希望计算机 预报的配方能个个命中，而且不需要再做小样试染等，但是由于 染色过程的复杂化及多种其他因素的影响，此时此类系统的应用 效果与人们的期望值相距甚远，以至于有一些人反过来又认为其 毫无意义。1980 年代以后，计算机测色配色又因科

5、技进步而振兴，其 中固然有因西方各国纺织品生产出现小批量化加重了配色工作 量，故又想从仪器配色中寻找出路的因素所致，但除此之外，人 们对计算机测色配色技术的看法起了变化也是一个重要的因素。 所谓不“百发百中”便“毫无用处”的风潮已悄然消失。计算机 测色配色虽然不能使测色配色“无人化”，但却完全可以使测色 配色“省力化”。实际上，对计算机测色配色技术的这种正确和 客观的看法，更加有力地推动了它的发展和普及。库贝尔卡-芒克发表了光线在不透明介质中被吸收和散射的 理论，即 Kubelka-Munk 理论。随后出现的计算机配色，如光谱 匹、三刺激值配色、线性规划法配色都是以 K-M 理论为基础的。 但

6、是 K-M 函数在配色的实际应用中有时也不太令人满意，其理论 计算与具体实验之间也时常出现差异。其原因可归纳为两个主要 因素：K-M理论本身是在一定假设条件下加以推导出的，这种假 设虽然在大多数情况下认为是适用的，但在某些时候确实发生了 偏差；颜色工业自身应用技术上的复杂因素存在。前者是K-M理 论本身的局限性，后者是应用部门专业上存在的问题。在工业发达国家中，与着色有关的行业如纺织印染、染料颜 料制造业、涂料、塑料着色加工及油墨等行业普遍采用计算机配 色系统作为产品开发、生产、质量控制、销售的有力工具，普及 率很高。它给使用者带来了生产科学化、高效率和经济效益。国 外的光学仪器公司在近几年研

7、制开发了具有新功能的配色系统， 如格灵达麦克贝斯油墨配方软件 InkFormulation 4.0。油墨配 方软件为胶印、苯胺印刷、丝网印刷、凹版印刷行业配制精确配 方。软件有着自动生成配方和多通道计算的特点，能够快速配制 低成本配方。软件窗口界面友好，保证配方精确及一次配方成功 率。目前还出现了网络化分时系统，如日本化药公司与日本电信 电话公司协作的COMSEKII。现在的计算机配色系统与几十年前相比在数学模型和算法 原理上虽变化不大，但光谱光度计的测定速度、重复性和波长精 度等方面已非昔日旧貌，加上计算机速度和性能的提高，使得操 作更加简易，用户界面更加友好，运算速度更快且价格更低，为 大

8、规模地应用奠定了一个很好的基础。在工业发达国家中，与着 色有关的行业如纺织印染、染料颜料制造业、涂料、塑料着色加 工及油墨等行业普遍采用这类系统作为产品开发、生产、质量控 制、销售的有力工具，普及率很高。它给使用者带来了生产科学 化、高效率和经济效益。近十年，我国陆续引进了各种型号的配色系统，但取得显著 效益的不多。国外研制的软件是以欧美加工业的特点为基础，色 料品质又相对稳定，而国内加工业有自己的特点，色料品质的稳 定性相对差一点。由于目前色料的品种不断更新，新型基材的大 量涌现，而国内外现有的配色系统对此都缺乏灵活的调整能力， 因此配色系统的实际应用就遇到了困难。我国 80 年代开始进行

9、国产电子配色系统的开发研究。沈阳化工研究院从 1984 年开始 研究配色系统，推出了思维士配色中文软件，为国内最早中文软 件。采用该软件系统，与国产机头配套总价格为整套系统的 1/3， 若与进口机头配套，总价格为进口的 1/2。该系统现已在 70 多 个厂家使用，覆盖了染料、印染、毛纺、针织、丝绸、色织、制 线及塑料、油漆、油墨、橡胶、壁纸等与着色有关的行业。由西 安理工大学研制开发了采用彩色密度计与计算机联机的密度电 脑配色系统。该系统具有传统的印刷测色功能，又具有配色功能， 但是采用密度电脑配色也有一些不可克服的缺点，比如不能很好 的反映人的视觉特性等。根据史泰鲁斯和威泽基的说法，配臵同色

10、异谱色，光谱反射 率曲线要有三处相互交叉，因此用三刺激配臵同色异谱色，是完 全可能的。又在彩色印刷中，网点是构成印刷图文的基础，当印 刷墨层厚度确定以后，网点覆盖率变成为墨量的代表。彩色复制 的一个难点，就是如何确定各组分油墨（即各色版）的网点覆盖 率。因此研究三刺激值与网点百分比之间的关系成了配色的重 点，实现这两者之间转换的方法除了纽介堡方程、矩阵转换外还 有多项式拟和、三维查找表、模糊逻辑、神经网络等，如三维查 找表的方法，通过色谱建立三维查找表对每个测量色块进行转 换。针对色谱上的颜色进行了大量的测量，对测量结果进行观察 没有发现相同的颜色具有不同的三刺激值以及不同的颜色具有 相同的三刺激值的现象。输入为颜色的X、Y、Z三刺激值，输出 为油墨 C、 M、 Y 的网点百分比，中间的配色过程为三维查找和插 值。但建表的基础数据的来源是一个很大的问题，有两种获取基 础数据的方法。一种是使用纽介堡方法，仅需要很少的测量即可 完成空间转换并建表，这样虽然提高了模型转换的速度，但也将 模型方法中的精度不够的缺点带了进来。第二种方法是不需要任 何模型，而是通过大量的实际测量来建立查找表，该方法可以得 到较高的精度，但需要大量的测量，当印刷条件发生略微的变化 时，对表的更新便很困难。