密度計(jì)
第一節(jié) 密度計(jì)的基本知識
  
密度計(jì)是什么？
   
密度計(jì)是用來間接確定表面吸收光的量的儀器。密度計(jì)的工作原理是比較表面反射的光（或透射的光）的強(qiáng)度與照射在表面上的光強(qiáng)度，然后通過大家認(rèn)可的邏輯關(guān)系來計(jì)算密度值。
   
密度計(jì)有兩種型式：
   
•透射密度計(jì)：用于測量透射過透明材料（如軟片片基）的光量。
   
•反射密度計(jì)：用于測量從印刷品反射的光量，以便在印刷生產(chǎn)過程中對質(zhì)量進(jìn)行控制，這是本書的主要內(nèi)容。
   
反射密度計(jì)的用途
   
在印刷出版中，廣告代理商、出版社、分色部門、印刷廠和供應(yīng)商廣泛地使用反射密度計(jì)在印前和印刷操作中進(jìn)行質(zhì)量控制。通過測量反射光與光的紅、綠、藍(lán)成份的入射光（光源）的比例，可直接讀出光學(xué)反射率（從材料反射出的光量和顏色，如油墨或染料）。根據(jù)這些反射值，反射密度計(jì)也可計(jì)算出主要的印刷屬性，如主濾色片實(shí)地密度、反差、網(wǎng)點(diǎn)增益
/
色調(diào)增加、偏色和灰度。
   
反射密度計(jì)在印前部門的用途
   
在印前部門，反射密度計(jì)可用于：
   
•測量準(zhǔn)備用于半色調(diào)復(fù)制的照片和畫稿在高光、中間調(diào)和暗調(diào)的密度。測量這些材料上最亮和最暗部位，所得到信息有助于確定能在印版上產(chǎn)生與以給定油墨、紙張、印刷機(jī)條件能達(dá)到的范圍相匹配的圖像的曝光量。
   
•為要拍攝的物品指定顏色和照明范圍。這個(gè)數(shù)據(jù)可由版式繪制人員甚至是攝影室的攝影人員作為調(diào)整的依據(jù)，以改善最終的印刷品。
   
•分析打樣樣張的特性，有助于控制顏色和色調(diào)復(fù)制的變化因素。
   
•分析購進(jìn)的用于打樣和脫機(jī)打樣的材料（如油墨和紙張）。
   
•確定蒙版的系數(shù)。
   
•確定感光乳劑的特性曲線（也稱作感光曲線）。
   
反射密度計(jì)在印刷車間的用途
   
在印刷車間，反射密度計(jì)可用于：
   
•分析所提供的脫機(jī)打樣樣張和印刷樣張的質(zhì)量，確定其是否符合標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)格要求。
   
•分析印刷車間購入的材料（如油墨和紙張）。
 
 
•確定印刷機(jī)的性能
*
（
*
注意：在印刷過程中測量應(yīng)該看作是印刷操作中的瞬間情況，只有在注意到有明確的趨勢才要進(jìn)行調(diào)整。短期的、周期性的改變可能是橡皮布不穩(wěn)定的表現(xiàn)、或是油墨和潤版液的批號不同的原因，或是各種臨時(shí)性的因素所引起的。印品長期性的改變或漂移可能是紙張吸收性變化、印版磨損或印刷機(jī)調(diào)整等條件所引起的。
）。密度計(jì)可用于評估印品一些性質(zhì)，如印張與印張之間顏色一致性；印張上從左到右的顏色一致性；網(wǎng)點(diǎn)增益和模糊的程度；有關(guān)油墨墨膜的厚度；打樣樣張或簽樣的顏色與生產(chǎn)印刷時(shí)匹配的程度。這些信息可用作查找故障和統(tǒng)計(jì)過程控制的依據(jù)。
   
•分析信號條上的網(wǎng)點(diǎn)增益信息，調(diào)整油墨的印量，監(jiān)測油墨和潤版液的一致性，以堵版和浮色的指標(biāo)來檢查印版的條件。
   
在整個(gè)印刷過程，密度計(jì)可讓印刷專業(yè)人員根據(jù)客觀的數(shù)字和必要的主觀的形容表達(dá)來溝通工藝信息。數(shù)值化的值是便于溝通印品質(zhì)量、控制生產(chǎn)過程的關(guān)鍵。對于這類用途，密度值必須基于公共的定義，如
T
狀態(tài)（
Status T
）。
 
第二節(jié) 密度計(jì)的工作原理
   密度計(jì)測量密度嗎？    密度計(jì)實(shí)際上名不符實(shí)，它并不測量密度值。密度計(jì)只是測量反射光，假設(shè)反射光和密度計(jì)提供的光之間的差別是光的吸收量，然后通過大家認(rèn)可的對數(shù)關(guān)系計(jì)算密度值。    密度可以定義成測量入射光被表面吸收的比例。不過，表面吸收的光量是很難用任何精心制作的昂貴儀器測量的。因此，認(rèn)可的過程是測量從已測量過的表面反射的光和比例，并假設(shè)其（在實(shí)際應(yīng)用中）中所吸收的光量等于入射光（照射的光）減去反射的光量。    密度可定義成表面吸收入射光的比例。不過，表面吸收光的數(shù)量是很難用最精心制作的昂貴的儀器測量的。因此，用大家認(rèn)可的過程來測量從測量表面反射的光的比例，并假設(shè)（用于實(shí)際測量目的）所吸收的光量等于入射光（照射的光）減去反射光的數(shù)量。    反射密度計(jì)的計(jì)算方式    密度計(jì)使用下面的式子來計(jì)算密度：    密度值=log101/R    這里R=反射光量。    這是純的定義，這就是說其定義了反射光和密度之間的關(guān)系。這個(gè)定義從數(shù)值上解釋了密度，更重要的是以大致相當(dāng)于人眼看物體的方法來描述密度。（參見圖1）。  

圖1 光照射到表面上，再反射到人眼中。
  

圖2 密度計(jì)示意圖
      
密度計(jì)的組成
   
要實(shí)現(xiàn)這種測量和計(jì)算，密度計(jì)有
3
個(gè)基本組成（當(dāng)然還有要測量的樣張）。這
3
個(gè)組成包括：
    1.
照明系統(tǒng)。由燈具、照明光路和供燈具發(fā)光的電源。燈具發(fā)出的光通過轉(zhuǎn)換使之符合
ANSI/ISO
標(biāo)準(zhǔn)，提供具有一定顏色質(zhì)量的光（例如要使紅光、綠光、藍(lán)光得到平衡），稱為光源
A
。這種顏色質(zhì)量非常接近于從未加濾色片的鎢絲燈發(fā)出的光的質(zhì)量。密度計(jì)的燈泡是由一個(gè)能夠很好控制亮度或給燈具提供脈沖使每次閃光的光的質(zhì)量均能一致的電路來供電的。不過，無論光和電源是什么，燈具和電源都要保證作為這個(gè)比率中入射光部分的已知照明。
    2.
采集光和測量的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)由光接受器、采集光的光路和只將可見光譜的那部分光線傳送到光接收器而把其他部分光線阻斷的分光濾色片所組成。這個(gè)采集光的系統(tǒng)通常包括濾色片，使整個(gè)光譜感光度與某些提到的標(biāo)準(zhǔn)相匹配。
*
（
*
密度計(jì)依賴的標(biāo)準(zhǔn)是評估其用途的至關(guān)重要的部分。例如，在濾色光電管的光譜響應(yīng)與相應(yīng)與人眼的感受亮度（與顏色無關(guān)的亮度）相匹配時(shí)，這個(gè)密度稱為是“視覺”密度。其他光譜響應(yīng)的密度計(jì)可能是簡便型光譜光度計(jì)或是異型色度計(jì)。這樣，密度計(jì)可像色度計(jì)那樣測量顏色，雖然在以這種方式使用時(shí)，其輸出值的表達(dá)方式與色度計(jì)所用的
L*a*b*
提法不同。
）
 
 
印刷和出版使用的密度計(jì)以前用的濾色片組大約相當(dāng)于印刷工藝中的分色特性。這些光譜值經(jīng)
ANSI IT2
委員會重新定義過，產(chǎn)生一個(gè)成文的標(biāo)準(zhǔn)，稱為
T
狀態(tài)。這項(xiàng)工程規(guī)格使得其能使同一制造廠商生產(chǎn)的密度計(jì)相匹配，也能使不同密度計(jì)生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的密度計(jì)相匹配。狀態(tài)
T
的密度規(guī)定是按滿足標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)定義來設(shè)計(jì)、測量和校準(zhǔn)的結(jié)果。
    3.
信號處理系統(tǒng)。信號處理系統(tǒng)得到代表入射光和接收到的光能量的電子信號，進(jìn)行計(jì)算和顯示。這個(gè)系統(tǒng)可能是簡單的比率檢測器，連接到模擬式或數(shù)字式顯示器的對數(shù)計(jì)算電路，也可包括存儲功能，處理諸如網(wǎng)點(diǎn)增益和反差等衍生出來的功能。
   
標(biāo)準(zhǔn)在密度計(jì)操作中所起的作用
   
密度計(jì)元件的復(fù)雜關(guān)聯(lián)更加需要能對其能力和“響應(yīng)”特性進(jìn)行定義的標(biāo)準(zhǔn)。美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究所（
ANSI
）和國際標(biāo)準(zhǔn)組織（
ISO
）在對這種儀器的一些設(shè)計(jì)實(shí)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)上達(dá)成了一致。例如，照明和采光的光學(xué)系統(tǒng)限制在
5
°圓錐角內(nèi)。測量入射光照到樣本表面的光軸與表面垂直。通過至少最近
40
年在標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和實(shí)踐上所作的努力，所有的反射密度計(jì)都以
45
°或
0
°的照射角制做。同樣，反射光都是以
0
°或
45
°角來取樣的。
   
照射角和光澤表面間的關(guān)系
   
在平滑的、有光澤的表面的情況下，入射光的一部分以照射到表面相同的角度反射回來。這種光稱為鏡面反射（
specular reflection
），其并不被密度計(jì)中位于
45
°角的光檢測器所檢測到。在用接受光的傳感器位于
45
°角的密度計(jì)測量平滑的、有光澤的表面時(shí)，測得的讀數(shù)表現(xiàn)出這樣的表面比實(shí)際情況要吸收更多的光（讀數(shù)值更高）。這個(gè)鏡面反射只是在某個(gè)觀視角度被人眼視為反光。在觀視者意識到這種現(xiàn)象時(shí)，他會把印刷表面放在消除這種鏡面反射（或反光）的角度來觀視，因此，對正常觀視和評估印刷表面時(shí)，密度計(jì)測量也與人眼感覺圖像顯得較暗的情況相一致。事實(shí)上，上光油通常用來達(dá)到圖像的這種變暗的外觀。上光油通過給予紙張一個(gè)光滑的表面來產(chǎn)生大量的鏡面反射。
   
密度計(jì)的“響應(yīng)”
   
所有的密度計(jì)都使用對數(shù)關(guān)系來確定密度。如果各自的測量系統(tǒng)中的部件（如濾色片、光傳感器或是密度計(jì)中內(nèi)建的對數(shù)關(guān)系）不同的話，其所得到的密度讀數(shù)也各不相同。密度計(jì)的響應(yīng)定義成密度計(jì)根據(jù)達(dá)到這些讀數(shù)需要的所有輸入變量而提供的讀數(shù)。因此，“響應(yīng)”標(biāo)準(zhǔn)是需要所有密度計(jì)提供一致的密度讀數(shù)而不管濾色片組、感光裝置或機(jī)內(nèi)設(shè)置的對數(shù)關(guān)系是什么的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。