苗潤豐, 譚艷君, 燕 雨, 高鵬福, 霍 倩, 劉 帆, 李勇強, 鐘露華

(西安工程大學(xué) a.紡織科學(xué)與工程學(xué)院; b.陜西省功能材料染整創(chuàng)新工程中心; c科技成果轉(zhuǎn)化中心,西安 710048)

在紡織行業(yè)中,隨著人們對色彩個性化和鮮艷化的追求,數(shù)碼印花[1]中的顏色控制已然成為產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵的一部分,這也對數(shù)碼印花顏色再現(xiàn)的準(zhǔn)確性提出了很高的要求。色彩控制的方法之一就是對印前設(shè)備進行統(tǒng)一嚴(yán)格的流程化管理,這樣不僅可以有效地提高打印的效率,還可以減少污染浪費,最終來提升打印成品質(zhì)量。2021年美國紡織市場規(guī)模約為15億m2,市場份額在全球中的占比為6.62%。中國作為世界第二大經(jīng)濟體,預(yù)計到2026年市場規(guī)模將達(dá)到85億m2,并以5.2%的復(fù)合年增長率在快速的增長著[2]。

企業(yè)常用Profile Maker這款色彩管理軟件,而作為愛色麗公司最新的色彩管理軟件i1 Profiler,暫時沒有比較系統(tǒng)地關(guān)于儀器最佳參數(shù)的研究與分析,故本文以實驗室自用設(shè)計圖中的迷彩色塊為研究對象,探究i1 Profiler儀器中的測色條件、感知參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)照明體的改變分別對熱轉(zhuǎn)移印花色差產(chǎn)生的影響,有利于企業(yè)能夠快速準(zhǔn)確地選擇儀器合理的參數(shù),提高熱轉(zhuǎn)移印花印品再現(xiàn)的顏色質(zhì)量。

1 實 驗

1.1 材料和儀器

織物:滌綸平紋機織物(上海維爾拉智能科技有限公司),平方米質(zhì)量為120 g/m2。

墨水:Epson原裝四色分散墨水,青色(T7422)、品紅色(T7423)、黃色(T7424)、黑色(T742X)。

儀器:Epson SureColor F6280型四色噴墨打印機(Epson公司),i1 Publish pro 2和i1 Profiler(X·Rite公司),Photoshop PS 5(Adobe公司)數(shù)碼壓燙機(義烏市熙美數(shù)碼影像有限公司),Datacolor500型測色配色儀(德塔顏色商貿(mào)(上海)有限公司),標(biāo)準(zhǔn)燈箱QC2000(廣州維多樂科技有限公司)。

1.2 準(zhǔn) 備

1.2.1 圖 片

實驗室自用的迷彩圖案如圖1所示,以企業(yè)默認(rèn)i1 Profiler儀器參數(shù)制作的ICC特性文件所打印的色塊為標(biāo)準(zhǔn)樣(實際打印尺寸5 cm×5 cm),其中標(biāo)準(zhǔn)樣的顏色參數(shù)如表1所示。

圖1 迷彩圖案Fig.1 Camouflage patterns

表1 標(biāo)準(zhǔn)樣L*、a*、b*值Tab.1 L*、a*、b* value of standard sample

1.2.2 ICC特性文件的制作

ICC特性文件包含了設(shè)備顏色空間與設(shè)備無關(guān)的顏色空間顏色的轉(zhuǎn)換方法,也就是設(shè)備的顏色與視覺的顏色之間的對應(yīng)關(guān)系[3]。進行色彩管理之前,首先要選取合適的測量圖表來較好地保證打印設(shè)備特征性文件和不同色彩空間色域之間的轉(zhuǎn)換。本實驗選取TC9.18RGB色卡(圖2),色卡里面有918種不同顏色的色塊。色塊涵蓋的區(qū)域較廣包括墨水中暗調(diào)色色塊、疊印色塊,以及用于檢查灰平衡的色塊區(qū)等,這918個色塊基本可以用來體現(xiàn)數(shù)碼印花的色彩變化。

圖2 TC9.18RGB色卡Fig.2 TC9.18RGB color card

ICC特性文件的制備流程如圖3所示,首先按照數(shù)碼印花機的種類,來選取合適的印刷色卡及打印規(guī)格;然后再通過i1 Publish pro 2分光光度儀掃描所打印的色卡;最后通過i1 Profiler色彩管理軟件生成ICC的特性文件,并按照自身或者企業(yè)要求是否完成對ICC特性文件的二次迭代校驗。

圖3 ICC特性文件生成過程Fig.3 ICC property file generation process

1.2.3 方 法

以實驗室自用迷彩色圖案為研究對象,采用單因素實驗的方法,研究愛色麗公司最新的色彩管理軟件i1 Profiler中制作ICC特性文件的儀器參數(shù),即測量條件、感知參數(shù)選項、照明條件的改變對織物印制色差的影響。用熱轉(zhuǎn)印的方法在溫度220 ℃、時間30 s的條件下印制圖案到平方米質(zhì)量為120 g/m2聚酯纖維上,用Datacolor500型測色配色儀測量色差來評價顏色復(fù)制效果,并以企業(yè)默認(rèn)儀器參數(shù)制作的ICC特性文件所打印色塊為標(biāo)準(zhǔn)樣,對比打印色塊和標(biāo)準(zhǔn)樣色塊的顏色變化情況。

1.3 測 試

對于傳統(tǒng)所使用的人工主觀評價標(biāo)準(zhǔn)樣卡顏色的差別,不僅要求評色人員要對顏色比較敏感,還要求評色人員無色盲色弱且目光穩(wěn)定。此外測評時室外燈光的強弱、觀察時間的長短及觀察角度的不同等都會造成評色人員對顏色反應(yīng)遲鈍從而形成主觀誤差。因此為了降低主觀評價誤差,本實驗采用客觀評價的方法,使用Datacolor500型測色配色儀來測量色差大小并通過色差大小來評價顏色再現(xiàn)效果情況,本文中的標(biāo)準(zhǔn)樣為企業(yè)采用儀器默認(rèn)參數(shù)制作的ICC特性文件所打印的顏色色塊,而測試樣中顏色色塊的L*、a*、b*值為數(shù)碼印花機實際打印出的樣品通過Datacolor500型測色配色儀測量所得,最終采用CMC(2︰1)公式來計算標(biāo)準(zhǔn)樣與測試樣的色差。

1.3.1 色差公式

鄭元林等[4]研究表明,在孟塞爾新指標(biāo)數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上用PF/3的方法對CMC(l︰c)、CIE94和CIEDE2000三種色差公式性能差別不大。CMC(l︰c)色差公式是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)推薦的紡織工業(yè)應(yīng)用的色差公式,該公式引進了明度權(quán)重因子l和彩度權(quán)重因子c,比CIELAB色差公式更具有視覺的一致性[5-6],CMC(l︰c)具體公式如下所示。

(1)

式中:SL、SC、SH分別表示橢圓的半徑,可以由下式計算得到。

(2)

(3)

SH=Sc(Tf+1-f)

(4)

式(4)中的參數(shù)f和T分別由下式計算得出。

(5)

(6)

1.3.2 色差評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗評定變色用灰色樣卡》中所規(guī)定,織物色差包括5級9檔,其中5級表示色差最少,1級表示色差最高。紡織品色差對照如表2所示。

表2 織物色差對照Tab.2 Fabric color difference comparison

2 結(jié)果與分析

2.1 測量條件對印品色彩的影響

測量條件是制作打印機ICC特性文件中較為關(guān)鍵的設(shè)置參數(shù),其詳細(xì)參數(shù)如表3所示。

表3 測量條件Tab.3 Measurement conditions

光源、光譜功率分布及色溫的不同都會影響儀器測色的結(jié)果[7]。Liu[8]研究表明,紫外線對接近白色和藍(lán)色的顏色影響較大,而對接近黃色和黑色的顏色影響較小。本文采用i1 Profiler色彩管理軟件在三種不同測量的條件下分別制作數(shù)碼印花機的ICC特性文件,用數(shù)碼印花機在不同的ICC特性文件下打印不同的測試樣色塊,再用數(shù)碼壓燙機在溫度230 ℃、時間為30 s條件下轉(zhuǎn)印色塊,然后用Datacolor500型測色配色儀測量得到色差的實驗數(shù)據(jù),如圖4所示。

圖4 實驗樣品的色差Fig.4 Color difference of test sample

三種不同測量條件下得到的實際打印測試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣顏色色塊之間的總體平均色差大小分別為ΔM0=2.95、ΔM1=2.64、ΔM2=0.55,即色差大小為M0>M1>M2。由圖4四個顏色色塊的色差分布可知,總體和個體色差變化規(guī)律基本相同,可能是由于本實驗采用的滌綸平紋機織物中含有熒光增白劑所導(dǎo)致的。

李易蔚等[9]研究表明,M2測量條件平衡掉熒光增白劑對藍(lán)光的影響,降低了打印的平均色差。Miljkovic等[10]研究表明,使用熒光增白劑浸泡的棉織物會讓棉織物的白度提高。Andersson等[11]研究表明,紫外線和熒光增白劑含量不同不僅影響著反射率曲線,也對色彩產(chǎn)生影響。通過實驗可驗證滌綸平紋機織物中是否含有熒光增白劑,即在單色光和復(fù)合光的不同照射下測量反射率曲線,測量結(jié)果如圖5所示。在測量條件(M0、M1、M2)中,A光源中的紫外光含量少于D50光源,由此可知三種測量條件中的紫外光含量為M1>M0>M2。熒光增白劑激發(fā)產(chǎn)生的藍(lán)光量與紫外光含量有關(guān),因此由于不同測量條件中的紫外光含量不同,熒光增白劑產(chǎn)生的藍(lán)光也不同。

圖5 光譜反射率Fig.5 Spectral reflectance

由圖5可知,在420～460 nm波長(藍(lán)光)區(qū)域內(nèi),在復(fù)合光的照射下滌綸平紋機織物的反射率超過100%,而在單色光的照射下該面料的反照率卻沒有超過100%。這說明熒光增白劑將所吸收的紫外光線轉(zhuǎn)化成了藍(lán)光的可見光,從而能夠證明此類滌綸平紋機織物中含有熒光增白劑。肉眼在帶有紫外光源下所觀察的織物就會更白一點,而測色儀在檢測帶有熒光增白劑的織物時就會產(chǎn)生測試數(shù)據(jù)偏藍(lán)的情況,從而產(chǎn)生造成數(shù)據(jù)整體偏藍(lán)導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。此時i1 Profiler色彩管理軟件就會增加黃色(藍(lán)色的補色)來糾正偏色的情況,這就造成生成的ICC特征文件出現(xiàn)偏色的情況,從而導(dǎo)致色差的出現(xiàn),最終產(chǎn)生在調(diào)用不同ICC特性文件時,所產(chǎn)生的色差大小為M1>M0>M2。三種測量條件下的三維色域如圖6所示,在L=50的二維色域如圖7所示。

圖6 不同測量條件的三維色域Fig.6 Three-dimensional color gamut under differentmeasurement conditions

圖7 不同測量條件的二維色域Fig.7 Two-dimensional color gamut under differentmeasurement conditions

由圖6和圖7可知,不同的測量條件下生成的ICC特性文件色域大小也不同,其中M1色域最廣、M0次之、M2色域最小,色域大小對比與此前儀器測量色差大小結(jié)果保持一致。

三種不同測量條件的ICC特性文件色域的差別主要體現(xiàn)在藍(lán)色區(qū)域,雖然在M1測量條件下得到的色域最大,但由于紫外光線的照射會導(dǎo)致測量結(jié)果偏藍(lán)的情況出現(xiàn),造成三刺激值與人眼視覺所看到的顏色不匹配從而產(chǎn)生色差,產(chǎn)生了即便M1測量條件下的色域最大但色差也最大的情況。

2.2 感知參數(shù)選項對印品色彩的影響

付文亭等[12]發(fā)現(xiàn)在Profile Maker軟件中的色域映射選項會影響ICC特性文件內(nèi)容,應(yīng)根據(jù)實際情況進行相應(yīng)的更改。i1 Profiler色彩管理軟件中的感知參數(shù)和Profiler Maker 5.0中的色域映射參數(shù)類似,都是用于控制數(shù)碼印花機打印色域范圍外的顏色的轉(zhuǎn)換。用i1 Profiler色彩管理軟件分別制作各自感知參數(shù)條件對應(yīng)的ICC特性文件,用數(shù)碼印花機調(diào)用不同的ICC特性文件來印制測試樣色塊,其中感知參數(shù)的詳細(xì)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 感知參數(shù)選項Tab.4 Perception parameter options

四種感知參數(shù)選項的三維色域如圖8所示,而從二維色域(圖9)可知,感知參數(shù)選項G0、G2和G3的ICC特性文件色域大小基本一致。G1感知參數(shù)選項和其他三種感知參數(shù)選項的色域不同主要體現(xiàn)在L軸附近的顏色不同。這是由于G1感知參數(shù)選項只改變了中性灰度值,故最直觀的變化體現(xiàn)在亮度的變化。

圖8 不同感知參數(shù)的三維色域Fig.8 Three-dimensional color gamut with different perceptual parameters

圖9 不同感知參數(shù)的二維色域Fig.9 Two-dimensional color gamut with different perceptual parameters

用數(shù)碼壓燙機在溫度230 ℃、時間為30 s條件下轉(zhuǎn)印色塊,以企業(yè)默認(rèn)參數(shù)打印的色塊為標(biāo)準(zhǔn)樣,改變不同感知參數(shù)選項之后印制得到色塊為測試樣,得到的色差數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 感知參數(shù)選項色差Tab.5 Perception parameter option color difference

由表5可知,四種不同感知參數(shù)條件下得到的測試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣的平均色差結(jié)果差距并不大,之間的色差均未超過1,其中G2感知參數(shù)條件下的打印平均色差最小達(dá)到了2.01。測試樣色塊2的色差最小,而測試樣色塊1和色塊3色差比較接近,色差最大的色塊是測試樣色塊4。因此,本幅圖像感知參數(shù)選項設(shè)置為色彩豐富,對企業(yè)來說得到的圖案色彩再現(xiàn)效果良好。不過由于感知參數(shù)選項中主要改變的是對比度、飽和度和中性灰度的數(shù)值,因此在之后不同圖案的顏色再現(xiàn)中可能還需按照企業(yè)和用戶對圖形色彩的不同需求而做出適當(dāng)?shù)男薷腫13]。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)照明體對色彩再現(xiàn)的影響

在兩種不同CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體(D50/D65)下采用i1 Profiler色彩管理軟件,本文分別制作數(shù)碼印花機的ICC特性文件,用數(shù)碼印花機調(diào)用不同的ICC特性文件來打印測試樣色塊,測量的實驗數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 標(biāo)準(zhǔn)照明體色差Tab.6 Standard illuminant color difference

由表6可知,在D50標(biāo)準(zhǔn)光源下各個顏色的色塊色差普遍低于D65標(biāo)準(zhǔn)光源。其中,CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D50與D65光源光譜功率[14-15]分布曲線如圖10所示。

圖10 光譜功率分布曲線Fig.10 Spectral power distribution curve

由圖10可知,D65光源在其短波部分所占比例較大,所展現(xiàn)的色彩就愈趨向于白藍(lán)色,類似于趨向可見光中390 nm的紫色;D50光源在長波部分所占比例較大,所展現(xiàn)的色彩就愈趨向于黃紅色,類似于趨向可見光中的760 nm的紅色[16]。其中,D50光源和D65光源在可見光560 nm處光譜功率相同,D50光源相比較于D65光源在可見光波長范圍內(nèi)分布較為平均,因此導(dǎo)致在CMC(2︰1)色差公式下,測量打印色塊色差較小。

2.4 驗 證

企業(yè)一般使用i1 Profiler色彩管理軟件來制作ICC特性文件所用的儀器參數(shù)都選擇默認(rèn),之后通過不斷打印小樣進行屏幕調(diào)色,這不僅降低了工作效率,更考驗了調(diào)色人員的水平。本文以企業(yè)i1 profiler色彩管理軟件默認(rèn)參數(shù)制作的曲線為標(biāo)準(zhǔn)樣,在測色條件M2、感知參數(shù)選項選擇G2、標(biāo)準(zhǔn)照明體選擇D50光源下,通過i1 Profiler色彩管理軟件所制作的ICC特性文件在同一數(shù)碼印花機上打印的色塊為測試樣,來打印圖1。在Datacolor500型測色配色儀中選擇測色孔徑9 mm、UV濾鏡100%、光源和觀察者為D50/2°,采用CMC(2︰1)色差公式生成的色差如表7所示。

表7 最佳參數(shù)的色差Tab.7 Color difference table of the optimal parameters

此外,還打印了實驗室其他迷彩圖案,如圖11所示,在最佳參數(shù)條件下與標(biāo)準(zhǔn)樣的打印色差結(jié)果如表8所示。

圖11 迷彩設(shè)計圖案Fig.11 Camouflage design patterns

表8 色差Tab.8 Color difference

其中標(biāo)準(zhǔn)樣和測試樣色塊圖片均在標(biāo)準(zhǔn)燈箱QC2000中的D光源拍攝所得,采用GB/T 21898—2008推薦的CMC(2︰1)色差公式,要求色差小于等于1。在最佳儀器參數(shù)下,本文印制圖1中色塊平均色差達(dá)到0.26,打印圖11中的色塊平均色差達(dá)到0.84,符合國家的標(biāo)準(zhǔn)。此外,可以給企業(yè)提供一定的參考價值,方便企業(yè)對相似顏色的圖案選擇專門的ICC特性文件中i1 Profiler儀器參數(shù)。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗評定變色用灰色樣卡》,其中測試樣色塊1和色塊3的色牢度達(dá)到5級,測試樣色塊2、色塊4、色塊5、色塊6和色塊7的色牢度均達(dá)到4～5級,平均色差的色牢度均達(dá)到4～5級,均達(dá)到數(shù)碼印花企業(yè)對顏色色牢度的要求。

3 結(jié) 論

基于企業(yè)經(jīng)常出現(xiàn)的熱轉(zhuǎn)移印花色差問題,本文通過改變i1 Profiler色彩管理軟件中儀器參數(shù),找到最佳的儀器參數(shù)使得生成的ICC特性文件打印圖案色差能夠達(dá)到企業(yè)要求。

1) 對于含有熒光增白劑的織物,i1 Profiler色彩管理軟件中的測量條件會對數(shù)碼印花機ICC特性文件產(chǎn)生影響,其中色差大小M2

2) 采用i1 Profiler色彩管理軟件制作ICC特性文件時,針對本實驗的圖案感知參數(shù)選項選擇色彩豐富時打印圖案色差相對來說最小,在之后不同圖案的色彩再現(xiàn)中感知參數(shù)選項可能還需要根據(jù)企業(yè)或者用戶對圖像顏色的需求進行相應(yīng)的改變。

3) 采用i1 Profiler色彩管理軟件制作ICC特性文件時,針對本實驗的圖案在D50標(biāo)準(zhǔn)光源下各個顏色的色塊色差均低于D65標(biāo)準(zhǔn)光源,因此在之后的ICC特性文件制作中光源應(yīng)選擇D50標(biāo)準(zhǔn)光源。

4) 以企業(yè)默認(rèn)使用i1 Profiler儀器參數(shù)制作的ICC特性文件通過數(shù)碼印花機所打印的色塊為標(biāo)準(zhǔn)樣,i1 Profiler儀器參數(shù)中測色條件選擇M2、感知參數(shù)選項選擇G2、照明條件選擇D50采用熱轉(zhuǎn)印的方法印制出的色塊為測試樣,在CMC(2︰1)色差公式下的平均色差為0.26,相比于只改變測色條件色差降低52.7%,只改變感知參數(shù)條件色差降低88.2%,只改變照明條件降低87.1%。此外,印制樣品色塊的平均色牢度均達(dá)到4～5級以上,符合數(shù)碼印花企業(yè)對色牢度的要求。

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