基于i1 Profiler儀器參數對熱轉移印花色差產生的影響

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 a.紡織科學與工程學院; b.陜西省功能材料染整創新工程中心; c科技成果轉化中心,西安 710048)

在紡織行業中,隨著人們對色彩個性化和鮮艷化的追求,數碼印花[1]中的顏色控制已然成為產品質量關鍵的一部分,這也對數碼印花顏色再現的準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備進行統一嚴格的流程化管理,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量。2021年美國紡織市場規模約為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濟體,預計到2026年市場規模將達到85億m2,并以5.2%的復合年增長率在快速的增長著[2]。

企業常用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,暫時沒有比較系統地關于儀器最佳參數的研究與分析,故本文以實驗室自用設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、感知參數和標準照明體的改變分別對熱轉移印花色差產生的影響,有利于企業能夠快速準確地選擇儀器合理的參數,提高熱轉移印花印品再現的顏色質量。

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)數碼壓燙機(義烏市熙美數碼影像有限公司),Datacolor500型測色配色儀(德塔顏色商貿(上海)有限公司),標準燈箱QC2000(廣州維多樂科技有限公司)。

1.2 準 備

1.2.1 圖 片

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

圖1 迷彩圖案Fig.1 Camouflage patterns

表1 標準樣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特性文件包含了設備顏色空間與設備無關的顏色空間顏色的轉換方法,也就是設備的顏色與視覺的顏色之間的對應關系[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備特征性文件和不同色彩空間色域之間的轉換。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。色塊涵蓋的區域較廣包括墨水中暗調色色塊、疊印色塊,以及用于檢查灰平衡的色塊區等,這918個色塊基本可以用來體現數碼印花的色彩變化。

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,首先按照數碼印花機的種類,來選取合適的印刷色卡及打印規格;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,即測量條件、感知參數選項、照明條件的改變對織物印制色差的影響。用熱轉印的方法在溫度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制效果,并以企業默認儀器參數制作的ICC特性文件所打印色塊為標準樣,對比打印色塊和標準樣色塊的顏色變化情況。

1.3 測 試

對于傳統所使用的人工主觀評價標準樣卡顏色的差別,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效果情況,本文中的標準樣為企業采用儀器默認參數制作的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)公式來計算標準樣與測試樣的色差。

1.3.1 色差公式

鄭元林等[4]研究表明,在孟塞爾新指標數據集的基礎上用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)色差公式是國際標準化組織(ISO)推薦的紡織工業應用的色差公式,該公式引進了明度權重因子l和彩度權重因子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f和T分別由下式計算得出。

(5)

(6)

1.3.2 色差評價標準

根據GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗評定變色用灰色樣卡》中所規定,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特性文件中較為關鍵的設置參數,其詳細參數如表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果[7]。Liu[8]研究表明,紫外線對接近白色和藍色的顏色影響較大,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碼印花機的ICC特性文件,用數碼印花機在不同的ICC特性文件下打印不同的測試樣色塊,再用數碼壓燙機在溫度230 ℃、時間為30 s條件下轉印色塊,然后用Datacolor500型測色配色儀測量得到色差的實驗數據,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準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,即在單色光和復合光的不同照射下測量反射率曲線,測量結果如圖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。熒光增白劑激發產生的藍光量與紫外光含量有關,因此由于不同測量條件中的紫外光含量不同,熒光增白劑產生的藍光也不同。

圖5 光譜反射率Fig.5 Spectral reflectance

由圖5可知,在420～460 nm波長(藍光)區域內,在復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化成了藍光的可見光,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生測試數據偏藍的情況,從而產生造成數據整體偏藍導致測量數據不準確。此時i1 Profiler色彩管理軟件就會增加黃色(藍色的補色)來糾正偏色的情況,這就造成生成的ICC特征文件出現偏色的情況,從而導致色差的出現,最終產生在調用不同ICC特性文件時,所產生的色差大小為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在藍色區域,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致測量結果偏藍的情況出現,造成三刺激值與人眼視覺所看到的顏色不匹配從而產生色差,產生了即便M1測量條件下的色域最大但色差也最大的情況。

2.2 感知參數選項對印品色彩的影響

付文亭等[12]發現在Profile Maker軟件中的色域映射選項會影響ICC特性文件內容,應根據實際情況進行相應的更改。i1 Profiler色彩管理軟件中的感知參數和Profiler Maker 5.0中的色域映射參數類似,都是用于控制數碼印花機打印色域范圍外的顏色的轉換。用i1 Profiler色彩管理軟件分別制作各自感知參數條件對應的ICC特性文件,用數碼印花機調用不同的ICC特性文件來印制測試樣色塊,其中感知參數的詳細數據如表4所示。

表4 感知參數選項Tab.4 Perception parameter options

四種感知參數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感知參數選項和其他三種感知參數選項的色域不同主要體現在L軸附近的顏色不同。這是由于G1感知參數選項只改變了中性灰度值,故最直觀的變化體現在亮度的變化。

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

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

用數碼壓燙機在溫度230 ℃、時間為30 s條件下轉印色塊,以企業默認參數打印的色塊為標準樣,改變不同感知參數選項之后印制得到色塊為測試樣,得到的色差數據如表5所示。

表5 感知參數選項色差Tab.5 Perception parameter option color difference

由表5可知,四種不同感知參數條件下得到的測試樣與標準樣的平均色差結果差距并不大,之間的色差均未超過1,其中G2感知參數條件下的打印平均色差最小達到了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,本幅圖像感知參數選項設置為色彩豐富,對企業來說得到的圖案色彩再現效果良好。不過由于感知參數選項中主要改變的是對比度、飽和度和中性灰度的數值,因此在之后不同圖案的顏色再現中可能還需按照企業和用戶對圖形色彩的不同需求而做出適當的修改[13]。

2.3 標準照明體對色彩再現的影響

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

表6 標準照明體色差Tab.6 Standard illuminant color difference

由表6可知,在D50標準光源下各個顏色的色塊色差普遍低于D65標準光源。其中,CIE標準照明體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,所展現的色彩就愈趨向于白藍色,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分布較為平均,因此導致在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都選擇默認,之后通過不斷打印小樣進行屏幕調色,這不僅降低了工作效率,更考驗了調色人員的水平。本文以企業i1 profiler色彩管理軟件默認參數制作的曲線為標準樣,在測色條件M2、感知參數選項選擇G2、標準照明體選擇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,在最佳參數條件下與標準樣的打印色差結果如表8所示。

圖11 迷彩設計圖案Fig.11 Camouflage design patterns

表8 色差Tab.8 Color difference

其中標準樣和測試樣色塊圖片均在標準燈箱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。在最佳儀器參數下,本文印制圖1中色塊平均色差達到0.26,打印圖11中的色塊平均色差達到0.84,符合國家的標準。此外,可以給企業提供一定的參考價值,方便企業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。根據國家標準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的色牢度均達到4～5級,平均色差的色牢度均達到4～5級,均達到數碼印花企業對顏色色牢度的要求。

3 結 論

基于企業經常出現的熱轉移印花色差問題,本文通過改變i1 Profiler色彩管理軟件中儀器參數,找到最佳的儀器參數使得生成的ICC特性文件打印圖案色差能夠達到企業要求。

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碼印花機ICC特性文件產生影響,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中感知參數選項可能還需要根據企業或者用戶對圖像顏色的需求進行相應的改變。

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標準光源下各個顏色的色塊色差均低于D65標準光源,因此在之后的ICC特性文件制作中光源應選擇D50標準光源。

4) 以企業默認使用i1 Profiler儀器參數制作的ICC特性文件通過數碼印花機所打印的色塊為標準樣,i1 Profiler儀器參數中測色條件選擇M2、感知參數選項選擇G2、照明條件選擇D50采用熱轉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到4～5級以上,符合數碼印花企業對色牢度的要求。

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