采样输出与颜色测量技术

1.采样输出

所谓采样输出，即将色标印刷或打印输出为硬拷贝形式的彩色色块的过程。这个环节最重要的是输出软件的选用和输出参数的选择。

对于传统的模拟印刷机而言，印刷即是用印版的物理方式实现CMYK数据形成硬拷贝颜色输出的过程，不需要打印机驱动意义上的输出软件，只是能够改变印制过程中的工艺参数的控制软件，相当于输出参数的控制。所以，传统印刷机的CMYK采样输出是纯粹的CMYK方式输出，采样输出参数即保证为标准的印刷状态即可。

目前的数字印刷机也是直接由CMYK数值驱动输出，形成对应的墨量和硬拷贝颜色。这里，同样是选择合适的输出参数的问题。如同9.1节中所述，要保证设备处于一个优化的输出状态，这个状态也是工作预使用的状态。对于彩色打印机，首先要根据应用合理地选择驱动软件。若打印机是作为RGB输出设备使用，可在Photoshop等传递RGB数值的应用软件中调用打印机随机购置的打印驱动软件完成打印输出。特性文件工具软件也都支持直接调用打印机的驱动程序，因此，也可以从特性文件工具软件中打印输出。

若打印机作为CMYK设备使用，这时的打印机为PostScript打印机，需要专业的控制软件由CMYK值直接控制其墨量的输出，而一般特性文件工具软件调用打印机输出时并不具备这种能力。例如，在MonacoPROFILER软件中选择桌面打印机进行CMYK色标打印输出（选择图9-18中的“打印条纹”按钮）时，软件会对所调用打印机进行检验，若确认实质上该打印机为非PostScript打印机，则会出现一个警示界面说明该打印机不是CMYK类型，不能完成打印输出任务，如图9-20所示。这表明，Profile文件工具软件本身不具备控制打印机以CMYK方式工作的能力。

图9-20　MonacoPROFILER软件警示打印机为非CMYK类型

CMYK模式的图像在Photoshop中可以输出，那么，Photoshop是不是能够控制打印机为CMYK设备使用呢？回答是否定的。

事实上，Photoshop等类型的应用软件向打印机输送数据的通道是由Macintosh计算机的QuickDraw或Windows的GDI（图形设备接口）提供的，而这种数据通道只接收RGB（或灰度）数据，不接收CMYK数据。因此，尽管这类应用软件可以接收和打印CMYK模式的图像，但却隐含着一个由CMYK向RGB数据的内部转换过程。这样，送给打印机的数据仍然是RGB数据。

有的Profile文件工具软件，如ProfileMaker5.0，要求在软件步骤之外首先打印出采样色标，该软件只是负责连接仪器进行色标颜色的测试，而不管色标到底是在什么打印机上打出的，这就更需要用户自己去小心把握了。

目前，要使打印机作为CMYK设备应用，须有专业的软件使其能够被PostScript RIP后的CMYK数据驱动。

理论上虽如此，但也有人表示，许多PostScript RIP软件仍然进行了隐含的由CMYK到RGB的转换，则实质上这时的打印机仍作为RGB设备使用了。

RGB打印机的驱动程序中通常有很多输出参数设置功能，但它们实际上不提供任何设备校准的功能。根据9.1节中的介绍，打印机的校准已在生产厂商那里完成，即针对特定的输出材质，打印输出的物理输出行为已在设备出厂时进行了优化。所以，到了用户应用的这一环节，输出软件中各个参数的选择，实质上是准确地对应到已校准好的输出状态，可涉及下列参数。

（1）介质选择

大多数彩色打印机都提供不同输出介质的选择设置，特别是喷墨打印机。图9-21所示为Epson Stylus Pro 7800 彩色喷墨打印机的介质选择界面，包含光泽纸、半光泽纸等多种纸张。

图9-21　Epson Stylus Pro 7800 彩色喷墨打印机的介质选择界面

这些介质都是打印机生产商提供的最常用的介质类型。选择不同的介质，实质上是选择了不同的喷射墨量、黑版生成等控制方法，或者还有不同的加网方法，对打印效果影响极大。

如果使用生产商提供的纸张并正确对应，则能输出最佳的色域和阶调关系（因为这是生产商已优化并校正好的）。如果使用其他生产商的纸张（或设备已明显偏离了出厂时的优化状态），则需要通过实验找出产生最佳色域和阶调的介质选择。在这个过程中，需要小心查看打印的色样是否出现墨水洇透纸张、闪光或墨水扩散的现象。所有这些现象都是墨量太大的表现，应该选择一个墨量较小的设置。输出墨量的减少，会使输出的色域减小，这不是我们所希望的。因此，纸张的选择要恰到好处地对应一个合适的墨量。

（2）颜色设置

无论是应用软件还是打印机驱动软件，往往都提供大量的颜色处理选项。建议遵循“不进行色彩管理的”原则去选择。目的是为了保证原封不动地输送图像的颜色数值打印输出，这种设置下的设备特性化是最简单的。符合这一原则的选项，有的打印机表示为“无颜色调整”，有的表示为“原始的（raw）”（数据）。

对于其他的颜色处理选项，如“鲜艳的（Vivid）”、“照片质量（Photorealistic）”等，是对原颜色数据进行了某种强化处理，从而改变了原始数据。需要注意的是，一旦选择，就必须保持这个状态不变，即在这个状态下对设备进行了特性化，也要在这个状态下使用这个设备。

（3）分辨率设置

在不能保证打印机的输出颜色与分辨率无关的情况下，应在实际应用的分辨率下打印输出色标，即特性化该设备。

但实验表明，大多数喷墨打印机对各种不同的分辨率设置都能很好地保持颜色的一致。

一个快速检验打印输出是否与分辨率有关的简单方法是，以不同的分辨率打印红、绿、蓝及青、品红、黄色阶，测量每个色块的CIELAB色度值，并比较其色差。如果不同分辨率输出颜色的平均色差大于1，或最大色差大于6，则可以确定这个设备的颜色输出与所用的分辨率有关，那么，就要为不同的分辨率建立不同的特性文件了。

2.颜色测量

输出色标的目的是完成CIELAB色度采样。因此，色标的色度测量也是采样过程中的一个重要环节。

这里，需要注意的是，测量之前一定要保证色标的颜色已经稳定不变了。

当纸张从打印机中出来后，还要经过一段时间才能达到最终的颜色外貌。特别是喷墨打印机，纸张刚刚打印出来后，尽管墨水不会被蹭脏或被抹掉，但它还需要一段干燥时间颜色才能稳定。因为墨水中的溶剂需要挥发，墨水中的色料也需要时间与纸张上的涂料发生反应。具体的稳定时间取决于特定的墨水和纸张。如果色标刚从打印机中出来就测量，得到的数据肯定不能反应真正的应用情况。

确定色标达到最终稳定的颜色所需要时间的最简单的方法是不断地用自动测量仪器测量色标，直到相邻测量的结果接近或相同，这就是颜色稳定所需要的时间。图9-22为一个数字打样用彩色喷墨打印机输出色标的颜色随时间的变化关系。其中，色标含有729个颜色，横坐标为打印输出后的时间（分），纵坐标为该时刻测量的颜色值与20分钟前测量颜色的CIELAB平均色差从图中看到，打印输出约100分钟后，相邻两次测量颜色的平均色差才稳定不变（可认为稳定在测量仪器的测量精度内），约为0.06。在打印后20分钟时测量的颜色与刚打印输出时测量颜色的平均色差却为1.3。这个关系表明，打印输出后要近2个小时颜色才稳定下来，才能进行颜色测量。

图9-22　某一喷墨打印机颜色的稳定时间

如果你有手持式颜色测量仪器，要一遍一遍地测量成百上千个颜色，无疑是件痛苦的事情。这时，可采用一种简单的方法：先打印一个含有多个颜色的色标，并在打印色标上记下打印时间。待放置一、两个小时后再打印同一色标，记录打印时间，并对这两个色标进行目视比较。如果可以看出这两个色标的颜色差异，则可以断定，这种打印材料的颜色需要一定的稳定时间才能不再改变。那么其后每隔一段时间（20或30分钟）进行一次目视比较，并记录时间，直到后一次打印的色标达到前一次打印色标的颜色，所用时间就是色标颜色需要干燥、稳定的大致时间。

此外，还要用测量典型颜色的方法对估计的干燥时间进行精确检验，因为有些肉眼看不出来的微小差异，可能会被制作特性文件的计算过程所放大。因此，至少要选择红、绿、蓝、青、品红、黄和复合黑色进行测量，按照图9-22 所示的检验方法，由相邻两次测量的色差值达到一定要求来确定颜色稳定的时间。

对于颜色的真正测量，要涉及和注意以下几个问题。

（1）测量仪器的几何条件

在第2章中已经介绍，分光光度计有两类不同的几何布局。

以d/0或0/d方式布局的仪器常被称为“积分球式”，或简单地称为“球式”。这种仪器测量样品时不受样品表面的纹理影响，常用来测量涂料、油墨、塑料和其他有色材料的颜色。在印刷等行业中，我们更倾向于使用0/45或45/0几何条件的仪器（功能等效），因为这种仪器的测量方式与人眼观察样品时的方式更接近，此外，还可以考虑到样品内表面的纹理对颜色外貌的影响。

大多数积分球式仪器提供有“排除镜面光”的选项，这时的测量值与45/0的几何条件非常接近。因此，如果使用这样的积分球仪器，而又希望得到45/0几何条件下的颜色表现，就可以选用这个选项。

（2）光孔尺寸(www.xing528.com)

所有的分光光度计都通过一个称为光孔的开口来测量光线。目前，分光光度计的测量孔径为1.7～16mm。对一般的书刊、杂志印刷颜色色彩控制测量，标准配置的光控直径为3.4mm；对于报纸印刷，标准配置变为2mm，而对于包装印刷，则为16mm。

大光孔的缺点是要使用色块足够大的色标，以便每一个色块都能容纳下光孔，这样就要使用更多的纸张。但在两种情形下，大光孔又是有利的：其中之一就是为很低加网线数的设备，如为大幅面广告喷绘机制作输出特性文件的时候，会因容纳了足够多的油墨网点，能够正确地反应样品的颜色，保证了需要的测试精度；另一种情况是，当对有“噪声”的输出过程制作特性文件的时候，如无涂层的水彩画纸或喷墨打印机使用的画布，这时，每个色块都不均匀，大光孔可以有效地柔化“噪声”。

（3）滤光片

有些纸张含有荧光增白剂，它可以将紫外线转换成带蓝色的可见光，使其看上去更白、更亮。

与我们的眼睛不同，分光光度计没有白点适应的能力，也不会受到增白剂作用的影响，因此，它们检测这类纸张时会显示偏蓝色，特性化工具软件会以它的认知结果采用增加适量的补色，即增加黄色的方法来补偿这种偏蓝的效果。因此，特性化的结果是将高光到中间调的白、灰色校正成了偏黄的色彩，有时甚至偏绿色，因为黄油墨和偏蓝的纸张会混合出绿色。

解决这个问题的方法之一是使用带有UV（紫外线）滤光镜的分光光度计，如X-Rite型号为DTP-41中有一款带有不可更换的UV滤光镜。由于测量光中去除了紫外线的影响，仪器不会再认为纸张偏蓝，也就不会用黄色去校正了。

也有特性化工具软件具有智能化处理荧光增白剂的功能，而不是用去除UV光的方法。例如，ProfileMaker 5.0 软件中就具有一个探测和补偿光学增白剂的选项，但不是所有的特性化工具软件都有这一功能。

偏光滤光片在某些情况下对测量高光泽纸张的颜色是很有用的，特别是光泽具有方向选择性的时候。而且，用这种仪器测量染料热升华打印机的颜色更加有效。

由此，在仪器选用时，一些特殊功能的滤光片也是在某些情况下需要考虑的因素。

（4）测量衬垫

ISO的标准中推荐，测量色标或样张上的颜色时要在样张下垫上黑色的衬垫。有人表示不愿意反对这个权威性的决定，但指出，在测量较薄或有些透明的样张时，垫上黑色衬垫会带来问题，因为黑衬垫会人为地降低亮度的读数。除非最终的样张要在黑色的衬垫上观察，否则，这样的测量值不能反应实际应用情况。他们进一步建议，改用一叠相同材料的白纸做衬垫，或者在使用自动扫描测试仪器时（此时不能使用衬垫），用白色作为衬垫，如X-Rite DTP-41这样的半自动测量仪器，通常可以有黑色和白色衬垫的选择。

使用白色的衬垫也会略微使测量值产生偏差，但这要比用黑色衬垫时小得多。

（5）照明体

ICC标准规定，设备特性文件连接的色度空间CIEXYZ或CIELAB为标准照明体D50所对应的色度值，因此，注意选择D50照明体。

也有特性文件制作软件支持多种照明体。如图9-23所示为ProfileMaker5.0工具软件照明体选择界面，除了标准的D50之外，也设计支持D65、C等其他标准照明体。但并不是所有软件都是这样，如MonacoPROFILER软件，则只支持标准的D50照明体。在特性文件的制作过程中，根本没有照明体选项，即暗含着只支持D50照明体的采样颜色数据。

图9-23　ProfileMaker 的照明体选择界面

照明体的选择，一是要根据需要，二是要看Profile制作软件是否支持所需要的照明体，在色标颜色测量时就要正确对应。

实验表明，即使在ProfilerMaker这样的支持多种照明体的特性文件工具软件中，选择了D65（或其他照明体）选项，并应用了D65照明体的色标输出CIELAB色度值，但所形成的Profile文件中仍然转换到了D50下的颜色值（这是符合ICC对Profile文件中PCS色度的照明体规定的），给出的仍然是D50的三刺激值（Illuminant： [0.9642 1 0.8249]）。这就表明，即使给予的是非D50照明体及对应的PCS颜色值，但Profile文件仍转换为D50照明体对应的PCS值形成颜色关系。所以，不同照明体的选择，实质上也只是支持接收这个照明体下的采样颜色数据而已。

（6）测量仪器

多种颜色测量仪器应用于色彩管理技术中，有手持式的、半自动的，以及全自动的。

手持式仪器适用于测量单个色块，只要将仪器的光孔对准要测量的样品，轻轻一按就可以了。但在特性文件制作过程中，若用手持式仪器测量色标颜色，少则几百个，多则一两千个色块，也实在是一项艰苦的工作，并且容易出错。但手持式测量仪器通常较自动测量仪器便宜，且测量精度较高。如果只是偶尔做一次特性文件，那么手持式测量仪器也是一个不错的选择。

目前，手持式分光光度计种类很多，常见的有X-Rite公司的Digital Swatchbook（DTP-22）和EyeOne Pro等，如图9-24所示。其中，EyeOne Pro既可以测量反射样品的，也可以测量显示器的发光颜色。此外，它还可以用手工拖动的方式一行行地“扫描”测量特别设计的色标。这样的仪器投资小，可实现较快的测量速度。

图9-24　手持式分光光度计

各种特性化工具软件最广泛支持的扫描测色仪是X-Rite公司的DTP-41扫描分光光度计，在制作特性文件时，它是一匹速度很快、效率很高的快马，并且可以直接与EFI公司的FieryRIP和BestColor数字打样RIP相连接，直接作为颜色测量的仪器。但它的特点是需要按照扫描的要求排列色块，需要较多的纸张。扫描的色条和仪器如图9-25所示。

图9-25　DTP-41与DTP70扫描测色仪器

出于扫描效率的需要，X-Rite公司进一步开发了DTP-70扫描分光光度计，扫描色标中的色块可以紧密排列，不仅节省输出材料，也提高了颜色读取的速度，同时也更容易操作了。

但注意到，这两款测色仪器只能在特性文件工具软件中连接使用，没有单独的驱动软件完成颜色扫描测量。也就是说，它们是专门用于特性文件制作而设计的。

除了上述需要色样进入仪器完成颜色测量的仪器外，也有一些XY平面扫描的颜色测量仪器，是目前自动化程度最高的一种颜色测量仪器。图9-26所示为EyeOne-io，这类仪器通过一个机械装置控制测量头在两个坐标方向移动，自动测量色标上的所有色块，可以通过程序自动读取色标上的所有颜色。

图9-26　XY平面扫描颜色测量仪

XY平面扫描测量仪在测量色块颜色过程中需要的人工干预最少，但对于单个数据的测量却不见得方便。

颜色测量的准确性也是一个需要注意的问题。对于颜色均匀性较差的色块，若测量光孔不够大，应该进行多次测量，以测量的平均值作为最终的颜色测量值。当然，软件必须支持这一功能。

测量的色标颜色需送给特性文件工具软件使用。

在特性化文件制作过程中，工具软件连接测量仪器完成颜色测量。图9-27为Monaco PROFILER软件的颜色数据测量界面，选择“连接”选项即可连接仪器进行测量（还可以选择“平均”选项对已经存储的多次测量的Monaco色条格式文件进行颜色平均），测量完成后颜色值会自动送到软件中，并在界面右侧的数据表中显示（数据已显示）。同时，数据表左侧的两列色块颜色分别为设计的颜色排列顺序和测量颜色的顺序，用于检验测量颜色的顺序是否正确。

同时，软件也支持其他方式已测量的颜色值直接输入到软件中，只要符合颜色的安排顺序即可。如图9-27，选择“导入”选项即可从其他位置读入色块的CIELAB颜色数据，可以是MonacoPROFILER自己的色条格式文件，也可以是通常的txt格式的文本文件。

图9-27　MonacoPROFILER的色标颜色数据测量、输入界面

ProfileMaker5.0等其他特性文件工具软件也都支持这样的做法。