Title: Analysis of Newsprint Color Reproduction within the Newspaper Association of America Solid Ink Density and ColorGamut Standards

Author: Dr. H. Naik Dharavath

题目:新闻纸颜色复现在美国报业协会满版浓度和色域标准下的分析

Note: Yet another piece of essay translation for Dr. Lv. Here I only give out Chinese version for archiving. And no figures or diagrams this time.

One thing I gotta say is that this is the first time I have a try in interdisciplinary translation, since obviously the essay is in printing.

工业技术杂志

第22卷,第4号—2006年10月至2006年12

新闻纸颜色复现在美国报业协会满版浓度和色域标准下的分析

作者H. Naik Dharavath博士

供同行审阅

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平面传播

印刷

质量控制

研究

视觉传播

全国工业技术协会官方电子刊物.www.nait.org

©2006


Dharavath博士是威斯康星-斯托特大学平面传播管理专业的一名副教授。他于1995年从罗切斯特技术学院获得平面传播科学学士学位,于1998年从亚利桑那州立大学获得平面传播技术硕士学位,并于2002年从怀俄明大学获得应用科学与技术教育博士学位。Dharavath教授的课程有平面传播、电子出版及印后加工、分销业务管理。教学之余,他促成了威斯康星-斯托特大学TACA学生分会的建立,后者于2004年获得了非印刷类学生刊物整体质量一等奖。他在平面传播技术方面的研究兴趣包括印刷生产管理、课程开发、教育项目评价与评估,以及印刷质量管理(色彩管理、全面质量管理、统计过程控制,和彩度分析)。

新闻纸颜色复现在美国报业协会满版浓度和色域标准下的分析

作者 H. Naik Dharavath博士

简介

在彩色胶印过程中,一个给定黄色、洋红、青色和黑色(CMYK)这几种颜色的浆状油墨由墨槽输送到油墨滚筒队列,再进入感光片图像区域(图像载体)。上墨后的感光片图像区域随后被传送到橡皮布,并从橡皮布印到纸张。连续色相的颜色,或是黑白照片,从近乎白色到深黑色,是由全谱的色相和颜色构成。这种把连续色相的相片转化为一个可印刷图像的方法被称为半调色,其中印刷纸张的不同比例由半色相点覆盖来表示图像的色相变化。在传统的半调色处理中,这些点间隔均匀。但是点的大小或直径会随着从原始相片不同色相反射出光亮度的不同而相应变化。当然,各个点打印所使用墨水的浓度相同。在普通观察距离,印刷图像上的点呈现出一个连续色相图像的错觉。

为了印刷出高质量的图像,印刷机(或印刷机操作员)必须小心地管理数个与印刷工艺有关的变量和属性。印刷属性是印刷过程中的个体特征,可在制造过程中监测以保持颜色一致性。一般监测的属性包括满版浓度(SID),网点增值(DG)和印刷对比(PC)。在本研究中,我们只使用SID来检查主要国家报纸在一段时期内(25天)每日发行中存在的明显差异。另外,颜色变化是通过比较实际颜色CIE L*a*a值和NAA标准CIE L*a*b*值来检查。

研究目的

本研究目的是,在美国报业协会满版浓度(SID)和青、品红、黄、红、绿、蓝(CMYRGB)域标准分析新闻纸颜色复现。下面是调查过的问题。

1.印刷报纸的SID值(CMYK)同NAA SID(CMYK)标准值是否有差异(偏差)?

2.在一段时间内(25天)印刷报纸的平均和范围SID值(CMYK)是否有差异(偏差)?

3.印刷报纸CIE L*a*b*值同NAA颜色(CMYRGB)标准CIE L*a*b*值之间是否存在颜色(CMYKRGB)差异(偏差)?

该研究的局限性

与印刷报纸相关的印刷特征受到固有限制,如印刷工艺的类型、基质的类型、墨水的类型等的影响,但不受制于此。影响复制的报纸颜色的变量有多个,它们大多数是相互依存的。研究的范围受限于胶印(蚀刻法印刷)系统和仪器,以及威斯康星-斯托特大学平面传播实验室所使用的数据采集技术,该项研究的成果也不期适用于其他印刷环境。我们只检查了利用固墨面片的印刷属性,因为这是一个表示印刷中总体颜色包围边界的重要属性。该研究所选择的研究方法、实验设计和统计分析都与研究目的保持一致,并充分考虑到上述限定。NAA和其他人将会发现本研究的意义和价值。

文献回顾

美国报业协会(NAA)是一家代表着美国550亿美元的报纸行业的非盈利组织。它成立于1992年。NAA的会员代表着美国大约90%的报纸发行量和众多非日常发行的美国报纸(NAA,2006)。

2005年,NAA发布了新闻纸广告制作规范(SNAP)。它是由一个NAA成立的委员会制订。后者旨在制订一个可用作为整个报业印刷质量参考的总方针及建议文档(SNAP,2005)。SNAP标准就新闻纸生产的产品提供了广泛的建议和标准(SNAP,2005)。它通过准则和图表给出目标要点和各种印刷属性(SID,CIE L*a*b*,DG,和PC)允许的偏差。印刷属性被定义为印刷工艺的个体特征,可以在生产中测量和监督以确保稳定的质量。最普遍监测的、研究者关注的印刷属性包括:满板浓度、CIE L*a*b*值、网点增值和印刷反差(Lustig,2001)。Staton和Hutton(1999)表示,一些属性没有监测是因为它们不容易测量。SNAP标准仅限于表面无印刷油漆的磨木浆纸张冷固型网状胶版印刷(SNAP,2005)。国内大多数报纸采用冷固胶印工艺(NAA,2006)。


胶版印刷工艺

胶板印刷是一种平板印刷工艺,又称化学印刷。它采用一块平铝板(图像载体)通过光化学或电子方式来生成图像和非图像区域。胶印的基本原理是水(或水槽液)和墨(或油)不会混合。印版的图像区亲墨而非图像区域亲水(Hseih,1997)。水槽液是一种化学浓缩物在水基中的混合物。一部单色胶印机的基本设置包括三个滚筒—印版滚筒、橡皮布滚筒和压印滚筒。安装在印版滚筒上的印版将图像区域控制在一个可读的方向,其表面在完全湿润后接触一系列的涂胶辊。着墨后的区域(图像区域)传送到橡皮布滚筒的表面变成不可读,然后被印到纸上变成可读。纸张通过压印滚筒和橡皮布滚筒(见图1)。印刷质量是报刊印刷的主要目标。报刊经营者将管理和监测不同的变量和印刷属性。

光密度测量

光密度计是一种用于间接测量物体表面光吸收的科学仪器(Brehm,1992)。有两种光密度计:透射和反射光密度计。透射光密度计测量穿过透明材料如半色相胶片或彩色底片光的总量。反射光密度计测量从印刷材料或连续色相相片反射光的总量(Brehm,1992)。在业界印前和印刷或出版领域,光密度计使我们可以找到平衡点来进行精确地色相复现。Hseih(1997)表示,光密度计可以测量基底反射出的入射光(反射光密度)和穿过胶片的光(投射光密度)两者之一或都可以。在印前及印刷或出版领域,状态T光密度计被广泛用于测量密度。状态T是ANSI/ISO(美国国家标准化组织/国际标准化组织)宽频带光密度计测量印刷属性的标准(Brehm,1992)。这些仪器是业界重要的质量控制工具。在印刷出版领域,反射光密度器让我们可以测量印刷属性的特征,如满版浓度、油墨叠印率、网点增值、印刷反差和灰平衡等。在印前领域,透射光密度计使我们可以测量半色相胶片密度和网点面积值,后者使得照相排版线性化(见图2)。

满版浓度(SID

密度的定义是一种材料的吸光能力,是从该材料反射的光的百分比函数。在报刊印刷中印刷图片的复制易受色相和颜色变化的影响,这主要归因于网点尺寸、油墨叠印率和墨膜厚度(Hseih,1997)。一般来说,视觉上印刷颜色越深,密度就越高。固体墨(CMYK)片的密度测定被用来监测一次印刷中的墨膜厚度。印刷机操作员根据密度值判断应该增加还是减少墨量(X-Rite,2003)。满版浓度直接影响网点增值、印刷反差和陷印。这些值通常会随着满版浓度的改变而改变。当使用CMYK墨印刷时,尤其要注意保持CMYK墨的密度值平衡。如果墨密度值不平衡,红、绿和蓝(两色叠印)的颜色(调)会产生偏差(X-Rite,2003)。因此,监测一次印刷中的满版浓度对比较印刷材料质量是必不可少的。下面的公式是光密度计用来计算反射密度的(ANSI/CGATS.4-1993,1998,p.3重申)。

Density R = log 10 (1/R)

where: R = Reflectance

比色法测量

分光光度计测量从一表面反射光的总量。其结果将是一个反射率值的数据集,代表测量点反射光的光谱分布。着意味着起点将是380纳米(nm)。分光光度计控制反射波长为一个特定值。其结果是一个百分比值。该步骤之后在整个光谱中重复,其产生的数据集可看作一个光谱曲线。通常认为可见光谱是从380nm到780nm,大多数分光密度计每10nm取样一次。这些数据显然是笼统的,会因设备的不同而变化。当使用比色法比较数据时,须考虑到设备结构和光源。分光密度计在色彩测量上是最精确的。光谱分布曲线也可用来计算密度和比色值。光谱响应值可以从CIE XYZ与L*a*b*的比值中获得。

色相、彩度、亮度

颜色的外观取决于三个要素:色相、彩度或饱和度,以及值或亮度,每种颜色都有独特的外观(X-Rite,2002)。用这三个要素来描述颜色,可以准确地识别特定的颜色,并将其区别于其他。当被问及某一物体的颜色时,你大概会先说它的色相。很简单,色相是我们感知物体颜色的方法—红、橙、绿,等等(X-Rite,2002)。彩度或饱和度描述颜色清晰或者浑浊—换句话说,颜色更像是灰色或者纯色相。比方说,一个番茄和一个小萝卜的外观,番茄的红色很清晰,但是小萝卜的颜色较为浑浊(X-Rite,2002)。一种颜色的发光强度—比如它的亮度—称为它的值。在比较颜色的值的时候,它们可以分为亮或暗。例如,把番茄放到小萝卜边上,番茄的红色就似乎更加亮。相比之下,小萝卜的红色值比较暗(X-Rite,2002)。

CIE L*a*b颜色模型

Commission Internationale de l’Eclairage(CIE),又称国际照明委员会,负责为国际比色法测量提供建议(ANSI/CGATS.5-2003)。1976年,CIE开发了CIE L*a*b*又名CIE LAB颜色模型(比例)以使颜色值测量数值化。此举是为了给业界提供一个标准的、总体统一的颜色模型方便比较或描述(ANSI/CGATS.5-2003)。CIE颜色模型利用三个坐标定位一个颜色中的色彩。在一个统一的颜色模型中,点之间的差异对应颜色之间的视觉差异(Hunter实验室,1996)。CIELAB颜色空间的组织形式是一个立方体。L*轴从顶部到底部。L*的最大值是100,代表一个完美的反射扩散。L*的最小值是零(0),代表着黑色。另外,+b*是黄色,-b*是蓝色(见图3)。该模型的中心代表中性或灰色。这些颜色温标基于色觉的颜色理论,意味着两种颜色不可能同时是绿色和红色或者蓝色和黄色。因此,单个数值可以用来描述红或绿、黄或蓝属性(X-Rite,2002)。

以下是分光光度计用来计算CIE L*a*b*值的方程(ANSI/CGATS.5,P.28)。

CIE色差(ΔE

颜色的评估不仅仅是一种数字表达,它通常是根据一个已知标准对色觉上差别的评估。在CIELAB颜色模型,两种颜色可以比较和区分。这些颜色差异的表达式用ΔE来表示(Delta E或色觉差异)。以下是用来计算E的方程(ANSI / CGATS.5-2003 p.29)。

ΔE = √(L1 – L2)2 + (a1 – a2)2 + (b1 – b2)2

where: 1 = Color 1 and 2 = Color 2

控制图在新闻纸颜色复现中的运用

控制图是判定过程是否在控制下的最好工具。一个控制下的过程缺少“非随机原因”和“特殊愿意”变量。这意味着过程的输出不会因为时间而变。这并不是说该过程能够符合你的需要或者你客户的预期,而是说结果会相对一致(Blveins,2001)。

报纸行业良好的颜色复现须要保证印刷机房内的一致性。准确的颜色复现取决于几个因素。其中之一是CMYK墨密度。为达到满意的印刷结果,重点是要建立目标点(密度目标值或控制过程的限定),并在整个印刷过程中检测目标点的一致性。通过使用特定的过程控制技术,可以确定一致性是否在控制内。如果过程的平均密度和范围落在UCL x-double bar/CUL r和LCL x-double bar/LCL r之间,就可以说该过程是在指定的控制范围内。反之,如果密度在上、下边界之外,它们就是在控制范围外(Blevins,2001)。

研究方法

本研究采用试验性的研究方法。研究目的是在美国报业协会满版浓度(SID)和青色、品红、黄、宏、绿和蓝(CMYRGB)色域标准下分析新闻纸颜色复现。选择了一家重要国家日报来分析。每天会选取一份相同标题的报纸样品以作分析之用。在25天的一个周期内选取了总共25份同标题的报纸。

X-Rite DTP-22分光光度计是用来收集印刷在报纸上的CMYKRGB颜色的CEI L*a*b*值。Gretag D19C光密度计是用来收集印刷在报纸上的CMYKRGB颜色的SID值。表1给出了本实验相关的变量、材料、条件和设备(见表1)。

数据分析和研究发现

我们一共分析了来自所选日报的25份印刷报纸样品,通过使用X-Rite DTP 22和Gretag D19C仪器来测量SID和CIE L*a*值获得数据,并用描述、控制图统计技术和比色法计算来分析这些数据。分析的结果将在下文给出。

SID平均变量

表2中分析了报纸控制极限(CL x-double bar)、控制上限(UCL x-bar)和控制下限(LCL x-bar)值,以及SID(CMYK)的平均变量。在与NAA标准比较中发现了印刷颜色SID值的差异。印刷颜色CMK平均SID值低于NAA标准。然而黄色密度值几乎与NAA标准黄色SID相等。新闻纸印刷颜色不符合NAA标准。但是,一段时间中的CMYK印刷颜色的SID平均值在控制中。这表明,每天生产的报纸SID密度值一致(见图4到7)。

SID范围变差

表3中分析了控制极限(CL r-bar)、控制上限(UCL r)和控制下限(LCL r)值同报纸的SID(CMYK)范围变差。一段时间中的CMYK印刷颜色的SID平均值在控制中。这表明,每天生产的报纸SID密度值一致(见图8到11)。

新闻纸印刷颜色色域和NAA标准色域

一个X-Rite DTP 22分光光度计被用来从CMYKRGB颜色中收集CIE L*a*b*(光谱响应)值。表4分析了新闻纸印刷颜色平均CIE L*a*b值(颜色1),NAA标准CMYRGB颜色CIE L*a*b*值(颜色2),和两种颜色之间的ΔE。

在比较两种颜色之间的不同时,更高的ΔE意味着更多的颜色变差,而更小的ΔE意味着更少的颜色变差。然而对于颜色差异的主观判断因人而异。比如,我们观看一个图像上的颜色时,不是通过一次孤立一个或二个颜色。我们通过大脑处理颜色之间的环境关系—亮度(值)、色彩和彩度(饱和度)独立地促成视觉对图像空间图案的检测。

NAA规定每种颜色(CMYRGB)印刷的CIE L*a*b*值与NAA标准CIE L*a*b*值之间可接受的ΔE容差为+/-5.00(SNAP,2005)。在本例中,印刷颜色的青色和品红产生了一个更高的ΔE。这显示着,其中存在一个明显的色差。且RGB套印色中也有差异。这可能由印刷条件、纸张和墨所致(见图12)。

应用、总结和讨论

本研究基于在为期25天的收集活动中获得的预先印好的样品。本研究的结论是根据对数据和主要发现的分析。其发现不适用于其他印刷条件。但他人可能会发现它的研究意义和价值。本研究的发现是,比较NAA标准色域和报纸印刷色域相似。CMYK颜色的平均和范围变差SID在该过程的控制极限内。这可能是由数个技术或者非技术变量,如印刷速度、墨、仪器错误等所致。

就CMYKRGB颜色,一些印刷颜色的值(SID和L*a*b*)不符合NAA标准。NAA标准基于数千份报纸样品,且取值于湿墨密度。本研究采用了少量样品用以确认已知的标准(NAA标准),取值于干膜密度。这可能导致了实验收集的数值明显增高。

本研究在此公布的主要目的是,比较新闻纸颜色值和NAA标准颜色值。以往的研究表明,报业往往竭力保持质量,主要是因为报纸印刷在多个地点进行所带来的不可避免的生产难度。本研究的发现代表特定的印刷样品:如,基板、墨、印版成像系统和所采用的印刷工艺,这些都是在评估结果时须要考虑的重要因素。报纸发行商如果想根据NAA标准来印刷以获得更高的质量,就须要评估他们的生产设备、原材料和人员能力。进行高质量新闻纸颜色复现生产的能力涉及了许多不同的专业领域,如计算机、扫描图像分析、墨水控制和印刷技能。另外,为了确定产品是否符合NAA标准,须要对新闻纸颜色复现进行定期评估。该研究阐述了如何评估印刷报纸以确定颜色复现的质量。以往的研究也显示只有少量的报纸,如《纽约时报》、《俄勒冈人》、《华盛顿邮报》、《今日美国》和《华尔街日报》在满足质量标准方面相当成功。这些公司的成功是基于定期对其产品质量进行严格的评估。

管理和控制来自各种输入设备(数码相机或扫描仪)到彩色输出设备(数字打印机和印刷出版)的颜色是平面传播和成像产业的主要关注。在印刷或成像过程中至始至终精确的或复制的颜色控制对输出质量(显示和印刷)是重要的。近年来科学和工程的进步,使得印刷和成像专业人员可以在印前阶段、印刷间和产业质量控制领域采用科学应用。现代印刷技术已从工艺导向领域发展为成像科学。这使得对不同设备之间的颜色控制更加精确。对颜色的研究是一门科学,只有颜色的光学方面是可以定量地分析和测量的。人眼感知颜色比较主观,比如,当确定不同输入(扫描仪或数码相机)和输出设备(监视器、打印机和印刷机)的颜色能力时。这些设备因其自身颜色能力的不同,产生的颜色也不同。以往的研究表明,无法将原始颜色同复现的颜色匹配。对颜色最终的主观或客观评判在打印作业完成时产生。在最终的印刷之前,一项特定的作业会经过几个生产步骤。有数个变量影响着报纸颜色的复制,它们大多数是相互依存的。对该报纸主观的评价是可以接受的。印刷的颜色可以取悦读者。本研究的结果显示,印刷颜色与可接受的CMYKRGB偏差相匹配。研究者无权因不是100%符合标准而决定印刷机是否该印刷这些报纸。虽然这些报纸不是100%符合NAA标准,但每天印刷在报纸上的颜色却保持一致。这表明,它是一种高质量的报纸,在整个过程中有自己的一套标准。在彩色印刷图像中准确地应用颜色使印刷品卖的更好。颜色吸引读者。大多数报纸的插入广告是彩印的。以往的研究表明,颜色的值越高,产生的放松感越强,彩印的插入广告更具吸引力。近年来,报纸彩色印刷的进步使报纸可以提供高质量的彩印广告。本实验最难的任务是从预先印刷的样品中收集可靠的数据。新闻纸的密度水平由于几个技术和非技术因素而经常改变。因此不可能获得符合NAA标准的准确数据值。

参考文献

/OMITTED

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