基于视觉灰平衡观测环境的探究

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灰平衡在印刷过程中的作用不言而喻，其效果好坏直接影响到印刷质量的好坏。灰平衡导表是获得灰平衡数据最常用的工具，而在观察灰平衡导表时靠人眼视觉直接找到中性灰数据有两种途径，即遮挡与不遮挡，这两种途径得到的结果不同。为了确定因视觉灰平衡观察环境不同带来的结果差异，本文设计了灰平衡导表实验，通过遮挡与不遮挡两种观测方法得到相关实验数据，以此分析两种方法得到的结果差异及产生差异的原因。

实验过程

1.实验条件

（ 1 ）实验要素。本实验采用Illustrator CS4图形软件、Epson Stylus Pro7880c数字打样机、爱色丽Xrite Judge-II D50标准光源对色灯箱、空白纸张、14名标准观察者（男女比例为1∶1）等 。

（2）标版设计与制作。为了得到较精确的灰平衡曲线，依据GATF灰平衡导表原理，即以C值的变化为依据，然后去找在此C值下达到灰平衡的M值和Y值，并用Illustrator CS4图形软件绘制灰平衡导表。灰平衡导表是由 CMY三色以不同网点百分比叠加后形成的一系列色块组成的。其色块分布规律为：沿垂直方向为品红油墨的网点百分比（按照从大到小的顺序）渐变，沿水平方向为黄油墨的网点百分比（按照从大到小的顺序）渐变。在大坐标系里，再按照C值的变化将这些色块分成12个矩阵，每一个矩阵中对应一个确定的网点百分比C值。在绘制的灰平衡图中，12个矩阵的C值分别为5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%。用EFI软件对Epson Stylus Pro7880c数字打样机做基本线性化，关闭所有色彩管理设置，输出灰平衡导表。

2.实验步骤

（1）14名标准观察者依次观察灰平衡导表，观察时手戴塑料手套将灰平衡导表放到爱色丽Xrite Judge-II D50标准光源对色灯箱的合适位置。为了缓解视觉疲劳，标准观察者在观察时应每隔10分钟放松2分钟。

（2）先不遮挡周围色块，每位标准观察者直接通过观察找到中性灰色块，并记录组成中性灰色块的三色CMY值。当发现读取有误时，应该及时重新读取数据。

（3）记录完不遮挡的数据后，再用遮挡法读取数据。为保证观测时不受环境色的影响，应选用与样张相同的纸张作为遮挡纸张，且纸张上面裁切的孔与所测的中性灰色块大小应相同。具体做法为，移动遮挡纸张，直到遮挡纸张上孔中的色块为中性灰为止，记录下此色块的三色CMY值。当发现读取有错误时，应该及时重新读取数据。

（4）汇总数据。

3.实验数据

测量14名标准观察者选出来的中性灰色块的中性灰密度，并计算不同网点百分比的中性灰色块的平均中性灰密度等，如表1和表2所示。从平均数和众数两项来看，不遮挡法和遮挡法得到的结果差异不大，但从方差来看，两者差异明显，且不遮挡法得到的方差要大于遮挡法得到的方差，这就说明遮挡法得到的中性灰色块的密度数据比较稳定。

4.实验折线图

取其中4名标准观察者选出来的中性灰色块的密度绘制XY图，横轴为中性灰密度，纵轴为青网点百分比，如图1所示。为了方便分析不同阶调处的灰平衡特性，本实验将C网点百分比小于40%的区域定义为亮调区域，40%到60%的区域定义为中间调区域，大于60%的区域定义为暗调区域。

实验讨论

1.实验现象

由图1可知，采用遮挡法与不遮挡法，在亮调区域，观察到的C、M值的结果差异不大，但Y值差异较大（采用遮挡法得到的Y值较小）。在中间调区域，C值开始差异不大，但在55%～60%的区域差异较大（采用遮挡法得到的C值较小）；M值在40%～55%的区域差异较大（采用遮挡法得到的M值较小），在55%～60%差异不大；Y值整体差异不大。在暗调区域，C值在60%～70%的区域有差异（采用遮挡法得到的C值较小），M、Y值整体差异不大。

2.原因分析

从实验结果可以得出，采用遮挡法与不遮挡法得到的结果是有差异的，而且用标准观察者的数据做出的XY图的差异分布结果是一致的。

具体原因是，在亮调区域，着墨量较小，网点基本上都是并列排列的，故进入人眼的光是黄、品红、青网点的混合反射光，因而这部分的灰平衡取决于黄、品红、青的颜色。而人在观察物体时，常常看到的是许多不同颜色的物体同时存在。据颜色对比原理：如果在一种颜色周围存在另一种颜色，由于颜色对比，两种颜色会相互影响，使每一颜色的色调向其补色的方向变化。因此，若要在周围有色块的影响下寻找中性灰色块，加之人眼对青色反应最迟钝，品红色次之，黄色最敏感，故纸样上的所有颜色的色调在视觉上都是偏向黄色的补色，即所有色块在视觉上都是偏蓝的。而为了达到视觉上的灰平衡，就需要更多一些的黄色。所以在不遮挡的情况下，标准观察者观察到的中性灰色块的Y值会偏高，而遮挡的情况下消除了环境色的影响。

在中间调区域，主要呈色形式为网点并列呈色和两色网点的叠合呈色。40%～55%处，周围色块颜色偏向绿色，所以需要更多的品红色来补偿。55%～60%处颜色的色调在视觉上都偏向青色的补色，即色块在视觉上是偏红的。为了达到视觉上的灰平衡，就需要更多一些的青色来补偿这种由于颜色对比而产生的偏色。

在暗调区域，根据颜色对比，纸样上60%～70%处颜色的色调在视觉上都是偏向青色的补色，即色块在视觉上是偏红的。为了达到视觉上的灰平衡，就需要更多一些的青色来补偿这种由于颜色对比而产生的偏色。所以不遮挡的情况下，C值会偏高；而遮挡的情况下，则消除了环境色的影响。而70%以后的周围环境色的影响减弱，三色网点叠合呈色占主要形式，进入人眼的光基本是由三色叠加的反射光决定的。所以在XY图上显示出的遮挡与不遮挡得到的结果差距很小，可以忽略。

结论

实验表明，观察灰平衡导表时遮挡观察和不遮挡观察得到的结果是有区别的，并对灰平衡有着不可忽视的影响。遮挡时得到的数据方差小，数据稳定。在同一印刷品的不同阶调处，由于网点并列与重叠关系的不同，在亮调区域和中间调区域，达到灰平衡的各色网点百分比会有明显差别。在暗调区域，这种差别会逐渐减小，不同纸张间的灰平衡关系逐渐趋于一致。在实际印刷生产中，使用同样的油墨、纸张和设备条件下，如若忽视周围色块的影响直接读取灰平衡数据，将很难实现灰平衡，可能导致明显的印刷偏色。