纸媒介印刷适性，即印刷要求纸媒介具有的性质^[1]。它不是一个固定的性质，而是以纸媒介、油墨、印刷机三者彼此作用为基础，纸媒介各种基本性能综合作用的表现，主要影响预期的印刷效果^[2]。数字印刷中，油墨与设备通常是固定，纸张根据不同需求发生变化。因此，纸媒介属性成为影响数字印刷品质量的主要因素。纸媒介常见的属性包括光学性质、机械性能、物理性能等^[3]。其中，白度、光泽度、透明度和不透明度等属于常见的光学性质；平滑度、定量、油墨吸收性、厚度等是纸张基本的物理性质；耐折度、抗张强度、撕裂度等则属于机械性能^[4]。

HDR图像印刷再现是指经过印前图像处理后将HDR图像中超过纸媒介动态范围的信息进行压缩，以纸媒介为主要承印物的再现方式^[5-6]。由于HDR图像的阶调范围远远超过纸媒介动态范围，因此利用纸媒介印刷再现HDR图像时，必须进行阶调压缩，将HDR图像的阶调范围压缩至纸媒介的阶调范围，同时尽可能保留HDR图像的细节信息和层次信息^[7-8]。从纸媒介光学属性和定量角度出发，以数字喷墨印刷为输出方式，研究纸媒介对HDR图像印刷再现的影响，为HDR图像印刷再现提供理论支持和依据。

1 实验材料及设备 1.1 实验材料

8种市售的彩色喷墨打印纸：艺美A6彩色相片纸(1^#)，天威A4喷墨打印纸(2^#)，天野A4彩色喷墨专用纸(3^#)，原色A4喷墨专用纸(4^#)，钻石A3数码彩激纸(5^#)，亮彩A3彩色喷墨打印纸(6^#)，XEROX Colotech+A3(7^#)，Professional color paper(8^#)。Canon ipf8300原装墨水。

1.2 实验设备

输出设备：CANON IPF8300大幅面12色彩色打印机、EIZO显示器。

测量设备：X-Rite Eye-one PRO色彩管理分光光度计、白度测定仪(YQ-Z-48B)、GretagMacbeth Judge Ⅱ标准光源观察箱；观察条件：D65/2°。

软件：Photoshop CS6；GretagMacbethKeyWizard V2.5。

2 实验数据与分析 2.1 纸张属性

根据数字印刷常用生产条件，测量8种纸张白度、不透明度、透明度和定量等属性，如表 1。

2.2 纸张及印刷后光谱反射曲线

图 1表示八种不同的纸张及印刷后单色油墨光谱反射曲线。其中，a为纸张光谱反射率，b为青墨反射率，c为品墨反射率，d为黄墨反射率。

2.3 白度、透明度与心理明度L

纸张白度与纸张心理明度L及单色实地心理明度L如表 2，纸张透明度与纸张心理明度L及单色实地心理明度L如表 3。

由表 2、表 3和图 2可以看出，白度与心理明度并非线性关系，纸张的透明度与明度也不是正相关。随着纸张白度的提高，除了品红油墨，黄和青墨的明度与纸张的明度走向一致。其中，4^#纸张，白度较高，透明度低，青，品红，黄油墨在4^#纸张上的明度总体来说是比较高的。

2.4 纸张色域图

八种纸张色域图如图 3所示。8种纸张色域形状相似，大小不相同。其中，1^#和8^#纸张的色域相近，3^#和2^#，6^#，4^#纸张的色域相近，5^#和7^#纸张的色域范围最小。

3 输出色块评价 3.1 色块密度比较

8种纸张再现四色油墨网点密度及阶调如图 4所示。

图 4中，1^#、8^#纸张的阶调再现范围最大，2^#、3^#、6^#和4^#纸张的阶调再现范围十分接近，5^#和7^#两种纸张的阶调再现范围接近。其中，5^#纸最低，特别是暗调部分表现的更加明显。

3.2 网点阶调范围比较

10%、50%和实地的网点色度与呈色范围如图 5所示。

由图 5可知，亮调处色度图表现范围差距较大且白场位置明显不同，而在中间调和暗调区域，表现色度位置和范围差距较小，且白场位置较为接近。表明亮调区域对于整体阶调范围的影响是深远的。

3.3 主观评价

标准观察条件：于暗室中将八种纸样放在GretagMacbeth Judge Ⅱ标准光源观察箱中，避免外界光线干扰，采用D65光源，亮度100 cd/m²。

目视评判：采用双目逐次法^[9-11]，邀请实验室七位具有视觉正常的观察者进行主观评价。采用7级评价法^[12-13]，按照每种纸样与标准样张的色貌差、色差、阶调层次、清晰度综合表现等级来划分：

1级：与标准样张无色差，阶调层次明显，清晰，完全匹配;

4级：与标准样张存在可接受的差别，感觉明显，但仍然认为差别是在可以接受的范围内;

7级：匹配效果很差，存在明显差别，差别不可以接受。

结果表明，在灯箱与显示器两种观察环境下，八种印刷样张的颜色感知差距不大，色貌属性比较接近。如表 4。其中，A、B、C、D、E、F、G分别表示7位标准观察者。其中4^#纸张得分最低，表现最优，5^#和8^#纸张得分最高，视觉感知基本可以接受。

3.4 客观评价

采用iCAM06色貌模型与CIE1976L*a*b*作为评价色彩空间，测得的平均色貌差△I_m和平均色差△E_ab，如表 5。

△I_m表明，显示器样张色貌属性和灯箱环境中的纸张色貌属性色差都小于1。△E_ab表明，显示器样张Lab属性与灯箱环境下的Lab属性差距较大。

3.5 输出HDR图像

以8种纸张的阶调范围为目标，采用三次滤波方法处理源图像，根据纸张不同阶调范围、色域范围，处理HDR图像的压缩系数和细节保留系数，采用数字喷墨印刷方式输出处理后图像，如图 6。根据7位标准观察者在不同光源下给出主观评价效果得出4#纸张视觉感知效果最佳。

1) D65光源下，4^#纸张上再现图像视觉感知效果，整体亮度更高；细节方面，水面层次、左上角光线更加清晰；近景，树枝细节信息更加分明，远景，山上的房子肉眼可见。

2) A光源下，4^#纸张上的图像给人感受阶调层次感更加强烈，可以直接观察到更多细节信息。

3) CWF光源下，4^#纸张看起来饱和度更高，5^#纸张近景中的树枝细节信息更丰富。

4) UV光下，4^#纸张整体场景再现最为真实，立体感更强。

5) U30 TL84，4^#纸张整体颜色更加厚实，整体画面深浅程度均匀一致。

依据纸张属性进行HDR图像处理后，印刷再现效果更佳，较好的表现出HDR图像的阶调、层次和细节信息，给观察者带来更加逼真的视觉感受。

4 结论

对不同纸张定量、白度、不透明度、颜色等性质的测量，从光谱反射率曲线、密度、色域、阶调等几个角度评价纸张再现颜色的能力，并作为处理HDR图像的依据，利用数字喷墨印刷方式输出处理后图像，评价其差异。实验发现，纸张的白度对HDR图像印刷再现影响最为明显，但色彩和再现色域受白度影响不大，选择4^#纸张输出处理后的HDR图像，获得视觉感知效果最佳。结果表明，根据纸媒介属性确定处理HDR图像的方法，可以提高HDR图像纸媒再现视觉感知质量。