纸张光学特性对印刷图像再现效果的影响

李玉梅 崔晓萌 刘传杰

纸张是最常使用的印刷承印材料，特性包括物理特性、化学特性和光学特性，其中光学特性对彩色印刷图像的再现至关重要，会影响图像的阶调层次及色彩再现范围。所以，明确纸张光学特性对彩色印刷图像再现的影响，有助于操作人员优化生产过程和制定相应的工艺参数，从而保证彩色印刷图像的色彩再现效果。

本文对纸张样品的白度、不透明度和色度进行了测试，模拟数字喷墨印刷过程进行印刷实验，并对喷墨打印过程进行标准化色彩管理，对印刷标准版进行测量来反映彩色图像的阶调传递性及色域表现性，从而得出纸张光学特性对印刷图像再现效果的影响。

实验设备与材料

实验设备：数显白度仪YT-48，分光光度计X-rite I1 Pro2，数字喷墨印刷机Epson Stylus Pro 7880C。

实验材料：世纪虹彩K3水性墨水；5种喷墨打印纸，类型和定量见表1。

纸张光学特性测试结果

对纸张的不透明度、白度和色度分别进行测量，测量时每种光学特性随机选取纸张的10个位置，取其平均值作为该类纸张的该光学特性的测量值，实验数据如表2所示。

从表2中可以看出，5#和1#纸样的不透明度相对较高，3#纸样的不透明度最低；1#和3#纸样的白度相对较低，5#和4#纸样的白度最高，超过90%。1#、2#和3#纸样的明度L*值较为接近，4#和5#纸样的L值相差较大；5种纸张的色度值a*、b*差异较大，1#和2#纸样在视觉上接近白点，3#和4#纸样在视觉上也接近白点，但有些偏蓝，5#纸样在视觉上呈蓝紫色偏蓝。

纸张阶调传递性

比较5种纸张的阶调传递性，其原色（CMYK）的阶调色度值、二次色（RGB）的阶调色度值、三次色的阶调色度值的对比如图1、图2、图3所示，经过分析得到如下结论。

（1）在原色阶调复制中，5种纸张的阶调传递性不尽相同，其中只在C阶调复制中传递能力较一致。1#和2#纸样在整个原色阶调复制中传递效果非常一致。

（2）在二次色复制中，5种纸张的阶调曲线重合度比原色阶调重合度高，只有5#纸样表现出较低的阶调范围。

（3）在三次色复制中，肤色阶调曲线中除5#纸样外，其他纸张的阶调复制性较一致，三色灰阶调曲线中只有1#和2#纸样的重合度较高。

（4）整体而言，1#与2#纸样的阶调复制传递效果非常接近，3#和4#纸样的阶调复制传递效果较分散，而5#纸样偏离最严重，表现出较严重的阶调压缩。

纸张色彩再现范围

由纸张光学特性分析已知，5#纸样偏色严重，2#纸样接近视觉白度；除5#纸样外，1#纸样的不透明度最高，3#纸样的不透明度最低；除5#纸样外，4#纸样的白度最高，1#纸样的白度最低。所以，我们在纸张色域范围分析中选取了3组代表性较强的色域组合进行了分析。

1.1#与3#纸样的色域比较

第一组选取1#与3#纸样的色域进行比较，如图4所示，蓝紫色是1#纸样超出3#纸样色域的部分，蓝色为1#与3#纸样色域的重叠部分，青色为3#纸样超出1#纸样的部分。色域空间大部分为蓝色，说明1#与3#纸样的色域空间较接近，差异主要表现在色域的青紫色部分，这说明3#纸样再现的色彩更多，而1#纸样在红、黄、绿色部分的再现色域更多一些，且在亮调和暗调部分的再现性都优于3#纸样。

2.1#与4#纸样色域比较

第二组选取1#与4#纸样的色域进行比较，如图5所示，蓝紫色是1#纸样超出4#纸样色域的部分，深绿色为1#与4#纸样色域的重叠部分，翠绿色为4#纸样超出1#纸样的色域部分。色域空间大部分为深绿色，说明1#与4#纸样的色域空间较接近。差异主要表现在亮调部分4#纸样再现的色彩更多，暗调部分1#纸样再现的色彩更多，而在明度上，1#纸样在暗调、中间调的再现性优于4#纸样，但4#纸样在亮调和中间调的色彩饱和度再现性优于1#纸样。

3. 2#与5#纸样色域比较

第三组选取2#与5#纸样的色域进行比较，如图6所示，粉色是2#纸样超出5#纸样色域的部分，玫红色为2#与5#纸样色域的重叠部分，红色为5#纸样超出2#纸样的色域部分。2#与5#纸样的色域空间差异较大，5#纸样的色域空间明显小于2#纸样，暗调的表现能力也较差。但也有2#纸样所不及的色彩表现，5#纸样在蓝色部分、中间调和亮调部分色彩饱和度再现较强。

以上3组再现色域的三维色空间两两比较，可得到如下结论。

（1）相比其他纸张，1#纸样在明度上从亮调到暗调色彩表现丰富，3#纸样的色彩再现范围接近1#纸样，但次于1#纸样，仅在青紫色部分表现较多，4#纸样在亮调部分的饱和度优于1#纸样。

（2）相比之下，5#纸样的色彩再现范围最小，整体色彩再现能力较弱，但5#纸样也有其他纸张所不及的色彩表现能力，如在蓝色部分的色彩饱和度再现性最优。

纸张光学特性对印刷图像的影响

1.纸张白度对印刷图像的影响

5#纸样白度最高，但有些偏蓝，这是纸张自身偏色造成的；5#纸样阶调传递性和色域再现范围都较差，阶调压缩严重，仅在中间调、亮调区域的蓝色部分色彩饱和度的再现性优于其他纸张。4#纸样的白度高于1#、2#及3#纸样，且无明显偏色，在阶调传递上4#纸样与1#、2#及3#纸样无太大差异，在色域范围中，亮调和中间调表现非常丰富。可见纸张白度越高对印刷色彩的亮调、中间调部分的表现越有利。

印刷时，操作人员对纸张原材料的选择应根据原稿的阶调层次选择合适白度的纸张，当原稿阶调层次以中间调或亮调为主时，应选取白度较高的纸张，以免造成阶调层次的损失和压缩。

2.纸张不透明度对印刷图像的影响

5#纸样偏色严重，暂不讨论，1#纸样不透明度最高，阶调传递性和2#纸样相似，色彩再现范围较优，在暗调区域色彩再现丰富、饱和度高，在中间调和亮调部分表现良好，但2#纸样的不透明度远低于1#纸样。3#纸样不透明度最低，但色彩范围和阶调传递性没有明显差异，可见不透明度在一定范围内对印刷图像呈色效果没有明显的影响，即不透明度对印刷图像呈色效果的影响不敏感，这可能是由于实验所用纸张不透明度都在合适的印刷范围内。

操作人员在选取纸张材料时，不透明度在适当范围内即可，没有十分苛刻的要求。但不透明度过低，印刷时纸张吸墨性高，易发生透印现象；不透明度过高，纸张紧密度大，油墨难以渗入纸张，易造成背面蹭脏现象，对阶调传递性和色彩再现效果都会造成不利影响。

3.纸张色度对印刷图像的影响

结合纸张L*a*b*值分析，5#纸样有些偏蓝，虽然其白度和不透明度都最高，但其阶调传递性很差，尤其在印刷单色Y的阶调传递上阶调压缩严重，色域范围小，仅在中间调、亮调的蓝色部分色彩饱和度较优，这是由于纸张自身偏蓝造成的。可见纸张自身偏色对印刷图像呈色效果影响很明显，纸张偏蓝则在呈现蓝色的补色黄色时，其呈色效果明显变差，阶调压缩严重，色域范围小。

针对这一现象，操作人员在进行印刷选纸时，要避免选取偏色纸张。若无其他纸张可选，则印刷研究人员应重新实验，确定适合该种纸张的灰平衡，重新制定印刷参数，以免产生不必要的浪费。

不管是白度高的还是不透明度好的不偏色的纸张都做不到100%的色彩准确再现，但是正确认识纸张光学特性对纸张再现性的影响，可以根据客户需求正确选择纸张类型，以使印刷色域最大可能地呈现，从而提高印刷图像的色彩呈现能力。