特殊装潢材料於数位印刷 之色彩管理技术.pdf
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1、國立臺灣藝術大學2008圖文傳播藝術學報237特殊裝潢材料於數位印刷之色彩管理技術指導教授:謝顒丞 老師研究學生:龔聖程、邱炳升 謝明村摘要隨著科技資訊的開發運用,因應時代個人化、個性化、多樣化、高效率、短版、簡化製程等特性需求,在近幾年數位印刷是一種倍受矚目的印刷方式,印刷市場也不斷有所成長。一般人對於數位影像印刷最普遍的認知,不外乎是以各種不同材質的紙張來呈現,但隨著輸出影像的機器不斷改良與推陳出新,數位影像印刷也開始能呈現於各種更廣泛的材質上。然而,在藝術圖像複製領域中,特殊被印材料在藝術及平面類數位典藏上尚屬新的應用,在數位化製程中,如何應用特殊被印材料作為材質,建立一套標準製程並控制
2、數位複製品質乃是新的挑戰。在印刷工業領域中,色彩的複製與控制已經有相當厚實的基礎,透過色彩管理的應用可以維持色彩複製表現的一致性,色彩管理著重被印材質色彩的表現以及相關設備校正與色彩特性描述之建置,被印材質尤其是色彩複製與預測之重要變項。因此,本研究透過色彩管理系統建議出特殊被印材料之品質控制標準化流程,並藉由實驗論證研究,探究在同一數位印刷系統(HP Design jet 9000)印製在不同特殊印材(PVC、PP合成紙、綠背紙)組合上之色彩表現之差異,並且進一步建構出其數位印刷品質之規格,而後特殊被印材料便可參照此規格廣泛運用在藝術圖樣之複製中。本研究案為國科會數位典藏國家型科技計畫,合作
3、公司為位於台北的攝影人影像股份有限公司(PHOTO MAN IMAGE LTD.)(以下簡稱PMI),其計畫名稱為藝術圖像於特殊裝潢材料之數位印刷及其色彩管理技術(計畫編號:NSC95-2622-E-144-001-CC395WFAA400005)之產學合作專案,因而提供本研究之所需印機以及特殊印材,因此本研究所建構出ICC色彩描述檔為針對PMI所提供之數位印刷組合為主,並提供印刷品色差值檢定之數值,最後透過標準化製成之建立,使PMI公司對於海外市場拓展之拓展更有幫助。關鍵詞:數位印刷、數位典藏、色彩管理、寬幅輸出、攝影人。壹、緒論一、研究動機與背景隨著科技資訊的開發運用,因應時代個人化、個性
4、化、多樣化、高效率、短版、簡化製程等特性需求,在近幾年數位印刷是一種被受矚目的印刷方式,印刷市場也不斷有所成長。因此隨著輸出影像的機器不斷改良與推陳出新,數位影像印刷也開始能呈現於各種更廣泛的材質上。然而,在藝術圖像複製領域中,特殊被印材料在藝術及平面類數位典藏上尚屬新的應用,在數位化製程中,如何應用特殊被印材料作為材質,建立一套標準製程並控制數位複製品質乃是新的挑戰。因此,本研究透過色彩管理系統建議出特殊被印材料之品質控制標準化流程,並藉由實驗論證研究,探究在不同數位印刷系統(HP Designjet 9000)印製在不同特殊印材(PVC、PP合成紙、綠背紙)組合上之色彩表現之差異。經由研究
5、結果發現,在色彩管理的幫助下,無論在跨製程甚至跨印材上,確實有明顯降低色差的結果產生,其中由國立台灣藝術大學圖文傳播藝術學系所制定之製程在綠背紙的表現上更是改善攝影人本身製程許多;另外在灰色平衡的探討中,經由頻次分析結果可以得到兩種製程對於不同耗材,其可以達到最佳灰色平衡之階調比例。本研究案為國科會提升產業技術及人才培育計畫,合作公司為位於台北的攝影人影像股份有限公司(PHOTO MAN IMAGE LTD.)(以下簡稱PMI),提供本研究之所需印機以及特殊印材,因此本研究所建構出ICC色彩描述檔為針對PMI所提供之數位印刷組合為主,並提供印刷品色差值檢定之數值,最後透過標準化製成之建立,使P
6、MI公司對於海外市場拓展之拓展更有幫助。國立臺灣藝術大學2008圖文傳播藝術學報238二、研究目的基於上述之研究背景及重要性,本研究目的將色彩管理整合至數位化製程中,藉由輸出端、輸入端設備色彩特性描述檔(ICC Profile)之建立,透過國際標準CIELAB色域進行色域轉換,使典藏藝術畫作與不同被印材料輸出樣張的色彩能達到一致。由本計畫主持人所屬臺灣藝術大學圖文傳播藝術學系(所)(Department of Graphic Communi-cation Arts,National Taiwan University of Arts,簡稱GCA NTUA)團隊建構之色彩特性描述檔,以下稱之為N
7、TUA製程,而攝影人數位影像製作股份有限公司(Photo Man Imaging,簡稱PMI)提供其商用製程下輸出樣張作為對照組,以下稱之為PMI製程。茲將研究目的列述如下:1.選定PMI公司常用之數位噴墨寬幅印刷機HP Designjet 9000作為實驗用輸出機備,及常用特殊被印材料(PVC、PP合成紙、綠背紙)作為實驗用被印材料。透過色彩管理,建立三種被印材料(PVC、PP合成紙、綠背紙)各自所屬之最佳線性(Best Linearization)檔案,據此進而建構不同被印材料之色彩特性描述檔(NTUA製程、PMI製程)。2.探討三種被印材料(PVC、PP合成紙、綠背紙)經數位噴墨寬幅印刷
8、機(HP Designjet 9000)套用個別色彩描述檔(NTUA製程、PMI製程)輸出後六種組合(如表1)的色差值(E),以及六種組合之間彼此的色差值(E)。表1.本研究採用六種數位印刷組合被印材料解譯軟體製程數位印刷機1.PVCONYXNTUAWide-Format Printer(HP 9000)2.PP合成紙ONYXNTUAWide-Format Printer(HP 9000)3.綠背紙ONYXNTUAWide-Format Printer(HP 9000)4.PVCONYXPMIWide-Format Printer(HP 9000)5.PP合成紙ONYXPMIWide-Form
9、at Printer(HP 9000)6.綠背紙ONYXPMIWide-Format Printer(HP 9000)3.進一步探討三種被印材料(PVC、PP合成紙、綠背紙)在CMYK模式下印刷輸出最適當之灰色平衡(Gray Balance)組合等影像複製品質特性的表現。三、研究架構數位噴墨寬幅印刷機(HP Designjet 9000)藉由ONYX解譯軟體製作三種被印材料(PVC、PP合成紙、綠背紙)專屬之色彩特性描述檔,將其嵌入後輸出實驗樣張,分別使用儀器量測樣張之色彩表現能力(色差)與印刷特性(灰色平衡)。經統計步驟分析所得之數據,藉以應用於數位寬幅噴墨印刷之藝術圖像其色彩品質控制與標準
10、化作業流程(如圖1)。?HP Designjet 9000?ONYX?PVC?PP?1?Wide-Format Printer (HP Designjet 9000)ONYX?PVC?PVC?PP?PP?1.?Color Difference?2.?Gray Balance?1.?圖1.研究架構圖四、研究假設本研究為了解同一色彩實驗導表,在不同數位印刷組合所輸出之不同被印材料,其印刷品質特性及色彩表現能力為何,因此,根據本研究採用六種數位印刷組合之假設如下:假設一Ho:在同一實驗導表輸出、同一儀器量測,且使用同一解譯軟體之下,六種不同數位印刷組合所輸出在不同被印材料之色彩表現上,與FOGRA2
11、7標準CIELAB之色差值等於8,亦即為:Ho:E(p-o)8 Ha:在同一實驗導表輸出、同一儀器量測之下,且使用同一解譯軟體之下,六種不同數位印刷組合輸出在不同被印材料上,其色彩表現與FOGRA27標準CIELAB之色差值顯著小於8。國立臺灣藝術大學2008圖文傳播藝術學報239其中E代表色差,o代表FOGRA27標準CIELAB,p代表六種不同數位印刷組合所輸出之樣張。假設二Ho:在同一實驗導表輸出、同一儀器量測之下,且使用同一解譯軟體之下,六種不同數位印刷組合所輸出在不同被印材料之色彩表現,兩兩比較其色差值等於8。亦即:Ho:E(i-j)8 Ha:在同一實驗導表輸出、同一儀器量測之下,且
12、使用同一解譯軟體之下,六種不同數位印刷組合所輸出在不同被印材料之色彩表現,至少有一對之色差值不等於8。其中E代表色差,i、j分別代表六種不同數位印刷組合其中一種。i1、2、3、4、5、6,j1、2、3、4、5、6,但ij五、研究範圍與限制1.本研究因廠商提供之被印材料限制,因此以最常見之PVC、PP合成紙、綠背紙為實驗之被印材料。2.本研究以合作廠商在處理PVC、PP合成紙、及綠背紙時最常使用之數位印刷機:HP9000進行研究。3.本研究採用數位印刷機原廠提供之HP噴墨墨水。4.本研究合作廠商為數位典藏國家型科技計畫之產學合作廠商。5.本研究中之實驗樣張,輸出時並不會調整其放墨量曲線。六、名詞
13、釋義數位印刷(Digital Printing)數位印刷簡而言之,就是將電子數位檔案經由RIP(Raster Image Processor)到數位印刷機以達成複製的效果。過程中油墨沒有承載物,無須經過印版轉印手續,亦屬於無壓印刷(Non-impact Print-ing,NIP)的一種。(Helmut Kipphan,2004,p.672-673)噴墨印表機噴墨印表機為一種能列印文字或印刷彩色圖案之機器,以液態色料墨水為原料,將墨水原料產生小墨滴,噴在設定的被印基材上產生印紋和彩色圖案。常用供需式DOD(Drop On Demand)噴墨印表機有熱氣泡式(TermalBubble)和壓電式(
14、Piezo)二種,熱氣泡式印表機以加熱方式,使墨頭的墨水產生氣泡,推擠墨水自噴嘴噴出,壓電式印表機其嘴墨頭之壓電陶磁片(Piezo Ceramic)通電時膨脹並使振膜(Dia-Phragm)變形推擠墨水噴出墨滴於被印基材(Pond.,2000,p.107)色彩管理系統(Color Management System,CMS)針對色彩描述定義制定一套通用標準,當色彩在掃描器、數位相機、顯示器、彩色印表機等電腦週邊產品轉換過程時,可以透由這個標準,修正各機器在描述相同的顏色時的差異,減少色彩轉換時所可能產生的色差或失真(日商富士日洛克斯股份有限公司台灣分公司,2006)ICC色彩特性描述檔(ICC
15、 Profile)由國際色彩協會(International Color Consor-tium,ICC)制定的標準都冠上ICC的稱號。Profile(色彩特性描述檔)是用來描述一部硬體裝置,例如掃瞄器、監視器或印刷機等,將如何混合出各種顏色的特徵資訊。由一群廠商所共同定義之ICC Profile,是一種與硬體裝置無關、跨平臺的規範,能夠讓程式開發人員開發出色彩描述工具、或支援ICC 色彩描述標準的應用軟體。ICC 的創始會員有Adobe、Agfa、Apple、Kodak、Microsoft、Sili-con、Graphics、Sun、Taligent 等等(蔡和熙等,1995,pp.229-
16、238)灰色平衡(Gray Balance)三原色顏料青(Cyan)、洋紅(Magenta)、黃(Yellow)以等比例的半色調百分比無法理想的創造出中性灰色,因此再印刷時必須找出理想的C、M、Y百分比以達到灰色平衡,以避免印刷品顏色的偏差。(Yamana,1995,Gray Balance Correcting Method)色差(Color Difference)色差值為定義色彩之間的差異性,色彩三屬性為色相(Hue)、彩度(Chroma)及明度(Light-ness),色差值包含色彩三屬性中彩度、明度的差異性,因此色差適於定義彩色印刷中印刷品的色彩變化(Tritton,1997,pp.3
17、1-35)。在評判色彩是否可接受以及定義色彩複製的寬容度時,將兩個色彩之間的差異予以量化十分有助益,CIELAB即是作為計算色差的基礎,色差通常以符號E來表示(Field,1999,p.73)。國立臺灣藝術大學2008圖文傳播藝術學報240貳、研究方法本實驗採真實驗研究法(True Experimental Method),目的在探討寬幅數位印刷系統下圖像輸出列印於不同被印材質時,其色彩表現及複製品品質特性之差異,實驗流程如下圖2所示。圖2.本研究實驗流程圖樣本與資料蒐集當樣張與典藏藝術畫作二者之色差平均值小於4,進行大量印製作業,針對PVC、PP合成紙、綠背紙等三種不同被印材料分別印製50
18、份樣張,因此,如表2所示,本研究預計可取得150份樣張(3種被印材料50份樣張)。表2.實驗列印之樣本數量色彩模式印材材料解譯軟體數位印刷機樣張輸出數量備註CMYKPVCONYXWide-Format Printer(HP9000)50份採電腦隨機抽樣30張PP合成紙50份綠背紙50份量測儀器本研究所使用之量測導表為ECI2002實驗導表,此導表為量測色差時所用,如圖3所示,該導表共有1485個色塊,經由Gretage Macbeth公司之Eye-One iO量測後輸入電腦以Profile Maker 5.0建構出該數位印刷組合之ICC色彩描述檔。而灰色平衡控制導表為量測灰平衡所用,一樣經由G
19、retage Macbeth公司之Eye-One iO量測後輸入電腦,以Profile Maker 5.0中的Measure Tool了解每個色塊的CIELab值。?True Experimental Method?2?2.?4?PVC?PP?50?2?150?3?50?2.?PVC50?PP?50?CMYK?ONYXWide-Format Printer(HP9000)50?30?ECI2002?3?1485?Gretage Macbeth?Eye-One iO?Profile Maker 5.0?ICC?Gretage Macbeth?Eye-One iO?Profile Maker 5.
20、0?Measure Tool?CIELab?3.?CMYK?ECI2002?Profile Maker Measure Tool 5.0?Comparing?FOGRA27?SPSS 15.0?Minitab14.0?Descriptive Statistics?T?One-Sample T Test?圖3.製作CMYK數位印刷機色彩特性描述檔用之色彩導表ECI2002統計分析本研究將量測樣張後所得之數據紀錄後,利用Profile Maker Measure Tool 5.0裡的Comparing功能與原稿標準,也就是FOGRA27進行色差之比對,另外也利用該功能進行各數位印刷組合之間的色差比
21、對。而後將所測得的數據紀錄、彙整,並利用SPSS 15.0 及Minitab 14.0 統計軟體進行各項分析與探討,並建構出被印材料之印刷品質特性規格。本研究採用之統計分析方法包括描述性統計(Descrip-tive Statistics)以及單一樣本T考驗(One-Sample T Test)。肆、結果與分析一、描述性統計(一)色差本研究之色差是以FOGRA27L為標準,藉由Eye-One iO量測樣張之後,以隨機抽樣的方式抽取30張樣張在Measure Tool進行計算,套用公式為DeltaE 2000,本小節將以各樣張之平均色差以及最大色差做描述性統計分析,如表3。在印材為PVC時,PM
22、I製程平均色差值為1.73,NTUA製程平均色差值為2.79,可知PMI製程在平均色差表現上優於NTUA製程,而在最大色差比較方面,PMI製程為5.61,NTUA製程為8.56,可知PMI製程在最大色差表現上也優於NTUA製程;在印材為PP合成紙時,PMI製程平均色差值為3.10,NTUA製程平均色差值為3.11,PMI製程與NTUA製程並無太大差異,但在最大色差比較方面,PMI製程為11.96,NTUA製程為7.74,可知NTUA製程在最大色差表現上較優於PMI製程;在印材為綠背紙時,PMI製程平均色差值為4.48,NTUA製程平均色差值為2.94,可知NTUA製程在平均色差表現上優於PMI
23、製程,而在最大色差方面,PMI製程平均色差值為9.83,NTUA製程平均色差值為6.82,可知NTUA製程在最大色差表現上也優於PMI製程。另外,PMI製程所輸出之PVC、PP合成紙、綠背紙其平均色差與最大色差之標準差較優於NTUA製程,表示其常態分佈曲線較為集中、製程穩定性較高。國立臺灣藝術大學2008圖文傳播藝術學報241表3.各印刷組合之平均色差與最大色差相關數據印刷組合最小值最大值平均值 標準差HP 9000套用NTUA製程輸出於PVC平均色差2.183.542.790.40最大色差7.409.688.560.65HP 9000套用PMI製程輸出於PVC平均色差1.601.911.73
24、0.08最大色差5.146.255.610.23HP 9000套用NTUA製程輸出於PP合成紙平均色差2.593.833.110.30最大色差5.8610.717.741.43HP 9000套用PMI製程輸出於PP合成紙平均色差2.413.983.100.36最大色差10.2013.4911.960.87HP 9000套用NTUA製程輸出於綠背紙平均色差2.833.102.940.07最大色差5.867.516.820.40HP 9000套用PMI製程輸出於綠背紙平均色差4.334.604.480.07最大色差9.2410.629.830.33(二)灰色平衡灰色平衡是色彩複製的重要依據,指出灰
25、色平衡不僅對於印刷品質中正確灰色之複製有重要影響,其對於印刷整體的色相平衡亦是如此。而本研究所使用灰色平衡控制導表為GATF Gray Balance Chart,如圖4所示,左上角為C版階調,分為四大區塊,順時針方向各為7%、30%、60%以及80%,而縱座標為M版之階調比例,橫座標為Y版之階調比例,舉例來說,在圖4-12之紅框部分之CMY三色階調即為C7_M6_Y6。?10.2013.49 11.96 0.87?2.833.10 2.94 0.07HP 9000?NTUA?5.867.51 6.82 0.40?4.334.60 4.48 0.07HP 9000?PMI?9.2410.62
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