墨色预置研究及体系开发
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本文作者：邱丙中刘晓丽魏薇周焕恩张凤娟作者单位：石家庄信息工程职业学院
近年来，随着印刷业的迅速发展，涌现出了许多新材料、新工艺和新设备，印前环节基本实现了数字化，印刷环节自动化程度虽在不断地提高，但离数字化还有较大差距。现在企业为了在更短的时间内，获得更高质量的产品，把目光投向了油墨预置技术。油墨预置技术可以在印刷机开机之前对油墨量进行相对准确的预先设定，这样可以使印刷出来的第一张印张的着墨量情况尽可能与印刷样稿接近，从而缩短印前准备时间并降低废品率，提高印刷品质量。目前国内部分大型企业引进了墨色预置系统，实现了从印前到印刷的数字化自动油墨预置，提高了印刷品质量并控制了企业生产成本，但国内大部分中小印刷企业却不具备使用自动油墨预置系统的条件。一是因为墨色预置系统价格十分昂贵，很多中小型企业承担不起；另外有些企业对印刷机的日常维护保养不到位，即使从印前得到了准确的数据，但由于印刷机各墨区墨键调节不准，油墨预置系统仍无法发挥其作用。这些中小印刷企业油墨预置目前依然依靠工作人员观察印版图文分布情况，凭经验估算各个墨区的墨量值进而完成印前墨量预设，这样就造成了纸张和油墨等材料浪费严重，印刷品质量差。笔者在不具备CIP3／CIP4接口的印刷机上实现印刷前的墨量预设，从而为中小型印刷企业缩短生产周期、降低生产成本。
1设计思路
首先读取TIFF图像的长和宽，用像素个数表示，按照图像的长边把图像分成若干个等宽的区域，其中单个区域的宽度就是印刷机的墨区宽度，然后读取单个区域每个像素C（青色）的百分比之和、M（品红）的百分比之和、Y（黄色）的百分比之和、K（黑色）的百分比之和，并把它们保存起来作为下一步计算墨区墨键开合度的依据。通过大量的实验获得了墨键开合度与网点面积率之间的数据对，并分析数据形成查找表，程序运行的时候会根据前面得到的平均网点面积率去读取查找表中对应的墨键开合度数据信息。墨键开合度与网点面积率之间的对应关系取决于印刷时胶印机的结构和所用的油墨、纸张、印刷速度、环境温湿度、水墨平衡等工艺条件。考虑了印刷时所用的纸张、印刷速度等因素，最终软件将Y，M，C，K四色印刷图像的整体墨量和各墨区墨量用柱形图的形式显示出来。印刷工作人员可以把得到的数据用于印刷机墨键的预先调整和整体墨量的设定，从而实现油墨预置。主要设计思路见图1。
2电子图像分区计算网点面积率
一幅彩色图像印刷时通常需要由多块印版共同完成并且各色印版上图文的分布情况会相差很大，因此印刷时为了能够更好地还原印品的色彩，印刷机是通过控制相应色版的各个墨区墨量来控制印刷品墨色的。各个墨区墨量设置的大小是由原稿的各颜色版在该墨区所占的面积大小来决定的，要想得到给墨量数据信息，首先要对经RIP后的TIFF电子文件分区并计算分布在各个墨区的各色版的网点面积率。在墨色预置技术中，最终生成的油墨预置数据信息与所采用的印刷机的特征参数有关，如墨区的宽度、墨区个数以及印刷机的印刷速度等，并且这些参数是计算印刷机相应油墨预置数据时必不可少的。TIFF文件的处理过程见图2。
2．1按中线对准原则计算电子图像所占墨区数
考虑到工作人员习惯把各色图像晒于印版中间位置，装版时把印版中线与印刷机的中线对齐，因此在对图文进行分区时，也利用印刷中线作用，要求图文中心与印刷机墨区的中心位置对齐，然后从中间向两边进行分区，计算待印刷产品所占的墨区数。假设：待印刷图像的长为a，宽为b，单位均为cm；TIFF电子图像分辨率为r，单位为像素／cm；待印刷图像占印刷机墨区数为n；原稿图像在一个墨区宽度上分布的像素数为p；印刷机的总墨区数为s，（即1号墨区、2号墨区、……、s号墨区）；印刷机在长度a方向上最大版面宽度为w，单位为cm（要求各色版的图像位于印刷机版面宽度w的中间位置）；印刷机单个墨区的宽度v，单位为cm。则单个墨区的宽度为：v＝w／s原稿图像分布在一个墨区宽度上的像素数为：p＝wr／s图像在长边a方向上占印刷机的墨区个数n为：（略）。当as／（2w）是整数时，则n＝as／w就是图像在印刷机上所占的墨区数，见图3a。当as／（2w）不是整数，则n＝as／w＋1是图像所占印刷机的墨区数，见图3b。
2．2计算图像各个分墨区的平均网点面积率
根据上面分区得到的数据，图像在长度a上单个墨区宽度的像素数p＝wr／s，图像在宽度b上的像素数为q＝br，图像共占的墨区数为n，则Y，M，C，K四色版在第x墨区TIFF图像第（i，j）个像素对应的网点面积率为：Syx（i，j），Smx（i，j），Scx（i，j），Skx（i，j）。其中：i＝（x－1）p，…，xp；j＝1，2，…，q；x＝1，2，…，n。以C色版为例，C色版在第x个墨区的网点面积总和表示为：（略）。该墨区平均网点面积率等于TIFF图像在对应该墨区内该色版所有的像素颜色数据总和与该墨区的总像素数的比率，以C［x］表示。最后可以将得到Y，M，C，K四色版的每一个墨区的平均网点面积率保存起来，作为下一步计算相应的墨键开合度的基础。
3墨量查找表的建立与实验分析
3．1墨键开合度与网点面积率对应关系的建立
墨键开合度与网点面积率对应关系的建立是模拟不同印刷条件下，对一系列测试版进行实际印刷并记录一系列由网点面积率和墨键开合度值组成的数据对，然后对这些序列进行数据分析，从而找到网点面积率和墨键开合度之间的对应关系，建立C，M，Y，K四色在一定印刷条件下的数据列表。
3．1．1实验条件
设备：三菱DIAMOND3000LX，最大版面范围是71cm×102cm。材料：天津东洋TKTHK胶印亮光快干油墨、150g／m2太阳天阳双铜纸、350g／m2金贝白板纸、80g／m2银河瑞雪双胶纸。
3．1．2实验步骤
1）用Photoshop软件设计了2块测试版，测试版一包括黄、品、青、黑四段颜色梯尺，每段颜色梯尺的网点覆盖率分别为0，5％，10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％，80％，90％，100％共18个不同网点覆盖率的颜色块，每个颜色块宽度正好是三菱DIAMOND3000LX印刷机的一个墨区宽度即35．0mm。测试版二包括黄、品、青、黑四段中间渐变颜色梯尺，每段颜色梯尺的网点覆盖率分别为100％，90％，80％，70％，60％、50％，40％，30％，20％，10％，0，10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％，100％。2）在三菱DIAMOND3000LX印刷机上按照Y，M，C，K色序进行印刷，分别以8000张／时和5000张／时速度印刷，并记录一系列由网点面积率和墨键开合度值组成的数据对。
3．1．3实验结果分析与数据列表的建立
经过多次高质量的印刷，获得一些实验数据对，经分析发现，采用的白纸板和铜版纸印刷测试版时墨量设定的数据基本相同，可以把该2种纸放在同一数据列表中。印刷速度在8000张／时印刷所需墨量要比在5000张／时所需的墨量大，胶版纸要比其他2种纸需要的墨量大。数据列表见表1，在查找表中没有相对应的网点面积率时，把相邻两点之间看成直线，利用函数求得网点面积率对应的墨键开合度。如式（7），其中Xa表示上面得到的网点面积率，Xr表示Xa右边的点，Xl表示Xl左边的点，Yl表示数据列表中Xl所对应的墨键开合度。
3．2墨斗辊转角的确定
印刷机供墨量调节是靠局部墨键开合度和整体墨斗辊转角共同完成的，前面已经得到了墨键的开合度的数值，对于墨斗辊转角可以由经验值建模得到。设墨斗辊转角为θ，各墨区墨键开合度为Hm（m＝1，2，……n，其中n表示印刷机的墨区数量，m表示图像所占的墨区数），则墨斗辊转角θ表示为：（略）。
4墨色预置软件界面设计应用
Microsoft公司开发的VisualC＋＋编程，设计出了操作方便、符合中小型印刷企业现状的墨色预置软件。软件整个主界面分为3部分：工具栏、菜单栏和功能显示区。菜单栏主要包括文件、编辑、查看、墨量显示、帮助等菜单。其中文件菜单包括打开、保存等子菜单，墨量显示菜单可以打开一个墨色预置对话框。在对话框中有油墨类型、纸张类型、印刷速度、印刷机墨区数量、版面宽度等参数需要填写，另外对话框里有显示和取消2个按钮，当点击显示按钮时，墨量分布图将显示在功能显示区中。退出按钮可关闭对话框。
5应用实例
5．1生产条件
印刷设备：三菱DIAMOND3000LX印刷机，其中印刷机的最大版面宽度为102cm，墨区数30；印刷材料：150g／m2太阳天阳双铜纸、天津东洋TKTHK胶印亮光快干油墨；环境温湿度：温度25℃，湿度60％；参数设置：印刷速度8000张／时，纸张为铜版纸，墨区数目30个，版面宽度102cm；质量检测条件及工具：分光光度计、10～15倍的放大镜。
5．2生产步骤
（1）利用软件将一幅待印刷的TIFF电子图像在应用程序中打开，见图4。（2）参数设置，印刷速度8000张／时，纸张为铜版纸，墨区数目30，版面宽度102cm。见图5。（3）墨量显示，参数设置完成后点击显示按钮，显示墨量数据，见图6。（4）按照墨量显示数据输入印刷机，在正常印刷条件下开机印刷，开机后经2次微调得到印刷品，见图7。
5．3结果分析
印刷过程中工作人员根据初次抽样结果，按照印刷品的质量要求，对印刷机个别墨区的墨键进行了微调，实验结果表明，经2次微调后用分光光度计检测印刷品的质量，印刷品的实地密度黄为1．10，品红为1．25，青色为1．55，黑色为1．40；亮调再现4％的网点，是一幅符合国家质量标准的印品。与传统的依靠印刷工作人员经验进行预调节相比，效率明显提高，减少了纸张、油墨等材料的使用量，大大节约了印刷成本，验证了利用该软件得到的墨色预置数据的准确性。
6结论
1）油墨预置效果较好，大大缩短了印前开机准备的时间，提高了印刷机的生产效率，减少了纸张、油墨的浪费，降低生产成本。2）本油墨预置软件在使用时，只需要在参数设置界面上输入所使用印刷机的总墨区数及版面宽度，就能够在不同印刷机上实现墨色预置功能，因而增强了墨色预置技术的推广与应用。3）油墨预置并不是“一置就准”的，因为墨色预置实现的过程实际上是用一些标准的数学公式来与一个模拟化的印刷设备对应，因此，它们是不可能完全对应的。本油墨预置软件在印刷企业应用后，工作人员还是需要对个别墨区墨键开合度进行细微调整，才能真正保证墨色的稳定性。4）由于实验条件及时间的限制，寻找墨键开合度与网点面积率关系时，所做的实验只涉及到部分纸张类型和2个常用的印刷速度，油墨只涉及到最常用的胶印亮光快干油墨，没有考虑其他会影响到墨色预置数据准确性的因素，有待后续的研究。