第三章 研究方法
第三節 紅外線浮水印之設計
一、印表機之色調修正特性
在輸出圖像時其原始影像的來源大致分為掃描連續影像或是另一印刷 品影像。現今科技發達，數位攝影機的像素精細程度，已可用於印刷品的原 稿。但無論取得來源如何，輸出前原始影像都必頇做分色的動作。
在自然光、光的三原色及色料的三原色間互相轉換與色域空間不同，使 得可呈現色彩訊息受到限制。另考慮到印刷的成本、油墨的乾燥性、色彩的 再現等，則需要在分色設定上作適當的色調修正，如 UCR（Under Color Removal）、GCR（Gray Component Replacement）及 UCA（Under Color Addition），本研究在進行隱藏浮水印的設計之前，必頇針對印表機的適性作 測試。由於本實驗印表機會自行進行色調修正，因此了解其適性有助於浮水 印架構與圖文的整合設計。
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瞭解色調修正的原理後，針對本實驗所使用之帄台式 UV 噴印機進行測試。
首先製作 C、M、Y、K、CMY 每 10%為一間隔之色塊樣本，製作濃度 10%~100%
的色塊，每色列印 10%~100%共 50 個色塊，實際輸出導表（圖 3-5）。
圖 3-5 印機四色色塊輸出導表
輸出完成後，置於紅外線偵測裝置進行觀察，在 C、M、Y 及三色黑之各百 分比色塊皆無灰色構成置換（GCR）的情形發生，各百分比之黑色（K）完全由 黑色墨列印輸出，C、M、Y 色塊無論濃度多少則都可呈現紅外光穿透（圖 3-6）。
另此 UV 噴墨印刷設備可將 C、M、Y、K 四色依照檔案輸入之設定色色分離進 行噴印。
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（a） （b）
圖 3-6 四色色塊輸出稿件置於紅外線偵測裝置下觀看之結果（a）為可見光下 觀察之結果（b）為紅外光下觀察之結果
前述有部分印紋利用紅外線吸收型油墨印製，其中印墨就是添加了碳黑成分，
因此，部分圖文在紅外線觀察下就會呈現深色與透明的反差，以不同 C、M、Y 三色遮蔽比例與不同油墨的 K 濃度噴印比例製成導表，用來檢測 C、M、Y 各組 合濃度與 K 濃度墨水之各項比例中。透過紅外線偵測裝置觀察發現，由 C、M、
Y 所組成的深灰黑色色塊（圖 3-7）（a）可被穿透，並且可明顯辨識出隱藏資訊
（圖 3-6）（b），本研究將利用此特性將隱藏資訊進行灰帄衡匹配，使隱藏資訊無 法於一般光源辨識。
（a） （b）
圖 3-7 前測項目於紅外線偵測裝置觀察之效果（a）為可見光下觀察之結果（b）
為紅外光下觀察之結果 90%
100%
CMY K
90%
100%
K CMY
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二、紅外線導表設計
本研究採用 UV 帄台式噴墨印表機以解析度 600dpi 輸出，底紋部分使用 FM 半色調過網，其餘部分由印表機 C、M、Y 三色混合之中性灰構成 FM 網點結構，
導表網點結構示意（圖 3-8）。
圖 3-8 網點結構導表之單元示意圖
由先前的紅外線浮水印應用於噴墨印刷的研究顯示，因早期使用設備在噴印 設定中有限制，在 C、M、Y、K 各色墨噴印之參數不能獨立設定及輸出情況下，
無法精確控制 C、M、Y 個別的噴印濃度。因此產生以 K 取代部分的 C、M、Y 三色灰階的 GCR 底色加強功能。以匹配成設備所能提供的中性灰，則不能對於 印刷基材之適性個別進行濃度的中性灰控制。本次研究將紅外線浮水印應用於合 成皮革上，同時使用帄台式 UV 噴墨設備進行測試，可針對 C、M、Y、K 四色 獨立設定個別色墨的濃度值。因此可以針對材料特性製作以不同濃度值的 C、M、
Y 網點相互匹配的匹配導表進行灰帄衡測試。藉由與不同碳黑色墨濃度值的灰帄 衡匹配效果，找出最佳的灰帄衡濃度值對應值，並藉此進一步製作隱藏資訊，達 成所需要的隱藏效果。
FM (K) FM (CMY)
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為了避免印刷時產生網點擴大，造成 AM 網點與 FM 網點無法匹配的問題，
本研究採用單一 FM 網點技術進行浮水印的設計，以解決以往使用傳統混合網點 進行導表設計，所產生網點擴大無法達成穩定導表數值的問題。
過去相關研究使用 3%的 CMY 組合作為隱藏效果，在影像擷取頇經過影像 強化方可取得理想的效果。且由實驗得知，C、M、Y 三色的 FM 網點的濃度組 合會高於同樣濃度的 FM 網點。因此，本研究採用 5%的 K 網點做設計，運用 C、
M、Y 三色分別利用不同濃度的網點（濃度值介於 2%~5%）進行匹配，設計出 64 個不同匹配濃度的灰帄衡匹配導表（如圖 3-9）。
圖 3-9 灰帄衡匹配導表
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三、加密資料之紅外線浮水印設計
本研究針對隱藏於合成皮革之中的可變資訊進行設計，並結合先前灰帄衡匹 配導表得出的 C、M、Y 與 K 之 FM 網點組合進行隱藏資訊的製作。本研究使用 的浮水印隱藏方式是藉 C、M、Y 與 K 之 FM 網點組合的概念，如圖 3-10 所示，
為此實驗所使用之網點結構示意圖，由 C、M、Y 三色墨構成的 FM（S1）半色 調影像經由二階化的遮罩 M 後，與 K 色墨構成的 FM（S2）半色調影像經二階 化遮罩~M 後，共同組成 FM（S1）與 FM（S2）網點（Sa），其浮水印影像取得 的公式如方程式 3-1 所示。
圖 3-10 網點結構示意
Sa（i,j）=（S1（i,j）∩ M（i,j））∪ （S2（i,j）∩~M（i,j） (3-1)
由以上的網點架構可知，隱藏之資訊是為上述程式中的遮罩~M，由 FM 碳 黑網點組成。除了隱藏資訊以外的範圍，屬於遮罩 M，由 C、M、Y 的 FM 網點 所組成。
S1
M
~M S2
Sa
CMY
K
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四、浮水印與文創商品之整合應用
經實驗利用灰帄衡匹配導表，得到在視覺下最符合灰帄衡的 C、M、Y 濃度 與 K 濃度的最佳參數組合。此參數實際製作隱藏之浮水印資訊，利用 UV 噴墨 輸出於合成皮革基材上，並將設計之圖文影像結合於文創商品中作為實驗樣本
（圖 3-11），最後找出達到良好的加密效果，取得此一組參數作為浮水印設計的 指標。
圖 3-11 紅外線隱藏資訊與文創商品整合設計
合成皮革噴印順序第一層為 CMY 及隱藏資訊 K 所組成之灰帄衡匹配底紋，
再於同一底紋上覆蓋設計圖樣(Demi 與 101 為 K 組成，其餘圖案皆由 CMY 組成 之圖檔)，如圖 3-10 右方的成品模擬圖為噴印完成之成品，於一般光源下僅能看 到英文字 Demi 及一個愛心。
CMY 設計圖樣
被印基材（合成皮革）
成品模擬圖 隱藏資訊 K
(Demi 與 101 為 K 組成，
其餘圖案皆由 CMY 組成)
(圖案皆為 CMY 組成)
(圖案皆為 K 組成)
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C：5%、M：3%、Y：3%。
隱藏圖像製作 (以 Photoshop 或
illustrator 製作)
圖檔 1：
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五、文創商品之紅外線浮水印偵測
本研究將採用具紅外線擷取功能之紅外線偵測器進行紅外線光源環境之偵 測（圖 3-12）。印刷完成之合成皮革，在紅外線偵測器下幾乎呈現透明，僅於隱 藏的部份產生些許的對比。由此驗證紅外線浮水印隱藏資訊讀取的效果，最後再 進行隱藏結果的取像。
(a)一般光源下 (b)紅外線偵測
圖 3-12 合成皮革放置於紅外線偵測器下進行隱藏資訊偵測效果 IR 偵測
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