什么是分光密度仪？

多年来，反射式色彩密度仪一直广泛应用于图形传播和印刷行业，并且很可能是印刷过程控制中最常采用的色彩测量仪器，尤其是在处理四色印刷 (CMYK) 时。在 20 世纪 90 年代，市场上开始出现被称为“分光密度仪”的仪器，它们在提供密度信息的同时，也具备分光功能。这导致了一些人的困惑，也被另一些人视为夸大其词的营销手段。这种困惑源于使用了“分光 (Spectro)”这一前缀，它可能会让人联想到“分光光度计”。为了更好地理解密度仪、分光光度计和分光密度仪之间的区别，本文提供了一段简短的历史回顾，并介绍了这些色彩测量设备之间的差异在何时以及如何具有实际意义。

在最简单的形式中，密度仪由三个旨在测量反射光并随后监测承印物上着色剂的组件组成：照明组件、光传感与测量组件以及信号处理组件。彩色反射分光光度计也是如此。光传感与测量组件包含旨在捕获反射光的感光器，它是区分密度仪（此处称为“传统密度仪”）与其基于光谱的对应设备的关键。

此处提供了一个非常简短且公认过于简化的色彩理论介绍，这足以让读者对所讨论的概念有初步的了解。具有正常色觉的人类之所以能感知反射的颜色，是因为物体会选择性地吸收和反射照射在其上的光；科学家称照明光为“入射光”。如果入射光是白光，它包含可见光谱的相等部分（通常被认为是彩虹）。光的波长决定了它的颜色，可见光谱的波长范围基本上可以在 400 nm – 700 nm 之间测量。700 nm 的波长可以描述为红色，400 nm 的波长可以描述为紫色。在“R”（红）和“V”（紫）之间，许多人将连续的颜色描述为橙 (O)、黄 (Y)、绿 (G)、蓝 (B) 和靛 (I)：即著名的“ROY G BIV”。如果将 400 – 700 nm 的可见光谱分成三个相等的 100 nm 部分，则 400-500 nm 部分可称为蓝色，500 – 600 nm 部分可称为绿色，600 – 700 nm 部分可称为红色，这是 RGB 加色理论的基础。通过这种方式，一个被 400 – 700 nm “白光”照射的物体，如果吸收了 400 – 600 nm（蓝色和绿色区域）并反射了 600 – 700 nm 区域，则很可能被描述为红色……因为它反射了入射白光中的红色部分。

对于彩色过程色（C、M 和 Y），传统密度仪至少包含一组三个不同颜色的滤光片，这些滤光片被选择用于仅将可见光谱的某些部分传输到感光器。选择这些滤光片是基于它们将可见光谱基本上划分为三个区域（即上述的红、绿、蓝）的能力。这些滤光片有一种有趣的效果；例如，一个被白光照射并通过蓝色滤光片观察的黄色物体会被感知为接近黑色。这是因为蓝色滤光片在很大程度上阻挡了入射光谱中的绿色和红色部分，而这正是黄色物体通常会反射的部分。由于黄色物体吸收了蓝光，它看起来接近黑色。这意味着当通过蓝色滤光片观察时，黄色物体的细微变化将更容易被密度仪的感光器感知。绿色滤光片（品红色物体会感知为接近黑色）和红色滤光片（青色物体感知为接近黑色）也是如此。这些红、绿、蓝滤光片可以被视为“波段”或“通带”，甚至是“通道”。这为彩色过程色反射密度奠定了基础：同样，传统密度仪将包含专为测量青色、品红色和黄色油墨膜层而设计的红、绿、蓝滤光片[1]。红、绿、蓝滤光片的具体特性是密度仪“状态”的一部分，即密度仪所基于的标准。

另一方面，分光光度计旨在测量整个可见光谱。例如，“10 nm 简略分光光度计”将获得物体在 400 nm、410 nm、420 nm 等直至 700 nm 处的反射率读数。这 31 个数据点可以连接起来构建一条“光谱曲线”，这是对物体反射特性的非常完整的描述。有些人将光谱曲线称为物体颜色的 DNA；这是因为利用光谱值可以计算许多不同的指标，包括色度（例如：CIE LAB、Delta-E）、专门的指数（例如：纸张白度）甚至是状态密度。由于密度状态是基于已知的标准化滤光片响应，因此只需拥有正确的数学公式和光谱值即可准确计算状态密度。

所谓的分光密度仪正是如此，一种可以从光谱值计算密度读数的仪器。虽然这种方法有非常实际的好处（随后将进行回顾），但有些人对并非所有的分光密度仪都能显示色度读数感到惊讶。这种情况类似于口袋计算器；办公用品商店出售非常基础的廉价版本，也出售具有无数功能的科学计算器，尽管价格更高。所有这些都由电源、电路和显示屏组成，但主要是编程功能决定了成本差异。以同样的方式，分光密度仪获取光谱读数并具有板载计算密度的能力。这并不一定意味着它们可以计算和显示色度值或可以基于光谱值的其他指数。

然而，与传统密度仪相比，分光密度仪具有许多优势。这些包括：

多种密度状态
读取多种密度状态的能力。传统密度仪在状态方面通常是“二选一”的，它们要么读取 Status-T（在美国最流行），要么读取 Status-E（在欧洲最流行）。分光密度仪通常可以读取这两种最流行的图形艺术彩色反射标准；用户可以选择所需的标准。

可升级性
虽然许多分光密度仪不显示色度值，但它们通常可以做到。这意味着今天购买的仅具有显示密度属性能力的基础分光密度仪，随着需求的增加，很可能可以升级到读取色度值和其他指数的能力。传统密度仪通常无法进行此类升级。这允许用户根据当前需求购买仪器，并考虑到如果未来要求需要色度值（例如）时具有升级能力。

准确性
分光密度仪可能比传统的彩色反射密度仪更准确且重复性更好。在某些情况下，它们也更易于校准。此外，分光密度仪通常利用具有传统密度仪无法实现的属性的光谱值。这些属性对于处理专色和扩展色域过程色项目的印刷商特别有用，包括光谱密度和基于光谱值的密度优化。

光谱密度（有时称为“按波长密度”或“Lambda 密度”）
基于滤光片的传统密度仪经过优化以读取过程色。虽然用户在读取非过程专色时会获得一个数字，但它们并非为此目的而设计。分光密度仪通常具有选择用于计算密度的最佳波长的能力。虽然这不是“状态密度”，但对于过程控制目的（例如优化和调整非过程色的油墨膜层厚度），光谱密度比状态密度更有用。光谱密度对于扩展色域过程色印刷的更精确过程控制也同样重要。

基于光谱值的密度优化
在 Techkon SpectroDens 仪器中被称为 InkCheck，InkCheck 回答了“什么密度将使该样品的 Delta-E 最小化？”这一问题。通过此功能，用户可以在印刷机上就通过调整密度来优化 Delta-E 做出明智的决定。这通常会指示油墨是否需要重新混合，或者简单的密度调整是否足以匹配标准。

总而言之，虽然传统密度仪在过程色印刷操作中仍占有一席之地，但重要的是要记住，它们最适合用于 CMYK 印刷的过程控制。分光密度仪所能实现的增强功能对于那些印刷品牌色彩、扩展色域或渴望高级控件的人来说至关重要。色度信息日益增加的重要性也值得注意：许多行业标准化倡议都需要此类数据，并且对于其他经常被忽视的应用（如纸张和油墨的进料检验）也具有无价的价值。

[1] 如今，许多传统密度仪不再使用滤光片，而是利用 LED 技术的进步来实现状态密度，但原理保持不变。

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