打印和印刷工艺

历史上有很多种，不多提

打印：

1. 喷墨。加热或者机械压力方式，把墨水从打印头喷出，形成图文
   • 包括连续喷墨、按需喷墨
   • 油墨干燥的问题。纸张对油墨的承载力
2. 激光。用激光在感光鼓上形成图文，然后感光鼓转动，通过静电吸附带电碳粉，再将碳粉加热转印到纸张上。
   • 与喷墨相比
     • 机器比喷墨贵，但运行成本低，墨粉便宜。
     • 打印速度快
     • 打印质量高，文本清晰，适合办公文档打印。喷墨能够处理更多的颜色和渐变，适合打印照片。
     • 喷墨打印机使用不频繁墨水会干，需要定期维护

半色调加网技术

• 问题：印刷机的油墨无法直接做出连续色调渐变。例如，某颜色只能做出若干个色阶，如何打印出上百种色阶呢？
• 解决：使用墨点的疏密来表表示颜色层次的变化，这样打印出来的图像在人眼视网膜上就是渐变的。这叫做加网
• 本质上是用 PPI 换颜色丰富度
• 方案：网点可以是正方形、菱形、圆形、椭圆形。
  • 菱形：实践证明最好
  • 圆形、椭圆形：密集区域容易油墨堆叠。但是亮区圆形比较好，中间区椭圆形比较好
• 参数计算：某种色阶对应的网点密度、网点的角度的转换公式。（略，用的时候可以查资料或者自己算）。这个转换公式还牵涉到油墨本身的反射率、透光率等

菱形网点的例子：

关于彩图

上面的示意图展示了：仅使用3种颜色的小墨点（不是叠加，而是仅仅相邻排布），即可组合成各种各样的颜色

• 仅仅是示意图，因为这个排布很粗暴，很容易出现摩尔纹。况且是基于显示器的“加法模型”，实际印刷物用的是“减法模型”

半色调信息隐藏

基于网点形状的信息隐藏（一些资料上叫做“基于调幅的加网信息隐藏”）

• 任务：想把一个黑白图片（代表密文）隐藏在一个印刷品（载体）里
• 思路：加网时一般用菱形，那么可以把一些位置换成别的形状，以此嵌入信息
• 为了加密，以及防止人眼能察觉出载体有规律变化，先在空间上打乱黑白图片的排布
• 嵌入过程：遍历密文，如果是黑点，就把载体对应位置从菱形换成圆形（或别的网点样式）

基于调频

• 改变的是加网的方式。例如，遍历密文，遇到黑点，那么印刷品上的加网方式是“中间黑、四周白”；遇到白点，那么加网方式为“中间白、四周黑”

抗复制

• 调整加网方式，使印刷品在扫描时容易产生摩尔纹，同时人眼却无法看出异常

基于 CMYK 的同色异谱特性，进行信息隐藏

• 人眼只对3个频率（以及其附近的区域）有感知，而 CMYK 则用来配置使这些频谱，使其防线进入人眼时的频谱在3个频率（以及其附近的区域）符合预期
• 也就是说，别的区域实际上嵌入很多信息。
• 例如，构造一组配色 C1M1Y1K1，另一组配色 C2M2Y2K2，两个配合使用，来表示嵌入了 0、1 信息，而人眼却观察不出区别
• 通俗来讲，人眼只能感受3种颜色，那么可以配置3种颜色之外的别的颜色，来印刷隐藏的信息就行了。
• 更简化的做法：使用某些特殊涂料，这些涂料在紫外线下显示白色、或者在红外线下反射特殊的光谱。

摩尔纹

摩尔纹（Moiré pattern）是当两个规则图案（通常是线条或网格）重叠时，由于它们的角度、线条间距或线条宽度不一致而形成的视觉干扰图案。

• 摩尔纹本身通常在印刷和屏幕显示中被视为一种不良现象，因为它会干扰图像的清晰度和质量。
• 然而，它可以用作一种防伪技术。

如何用摩尔纹作为防伪手段

1. 复杂的图案组合。在印刷材料上设计专门的图案或线条，当这些图案与另一层特定的图案重叠时，会产生独特的摩尔纹。这种摩尔纹难以复制，因为它需要精确的图案对齐和特定的印刷技术。
2. 摩尔纹可以与其他防伪技术如全息图、变色油墨等结合使用，提高安全性和防伪能力。
3. 数字验证：摩尔纹也可以设计成只有通过特定的数字扫描设备或应用程序才能正确解析的形式，增加复制的难度。

印刷品防伪

印刷工艺防伪

• 凸印、平印、凹印、丝相结合。凸版印刷机优势在于印刷压力大，擅长大面积的实色区域；平版印刷机又是在于压力平柔，擅长图画层次变化、复杂线条。如果把这些印刷机结合起来，其工序越复杂，越难以伪造。
• 多色串印。在墨槽种按一定距离放置隔板，不同的隔段里放入不同色相的油墨。在串墨棍的串动下，印刷上去。仿冒者很难通过印刷品来反推出隔板间距，从而增加假冒难度
• 雕刻凹版。原本是一种版画艺术，画家在铜板上雕刻均匀、细致的线条，由此印刷出的印刷品，即使细如毫发，也清晰可辨，色泽经久不变。当今各国钞票、邮票等普遍使用此技术来防伪。每个雕刻师有自己的刀法、风格，旁人很难模仿，即使雕刻师本人也很难做出两个完全相同的雕刻板
• 特种光泽。
  1. 金属光泽：用铝箔类金属复合纸
  2. 珠光印刷：在印刷品表面先铺上银浆，然后用极透明的油墨印刷，银光透过油墨折射出珠光效果
  3. 珍珠光泽印刷：油墨中添加云母颗粒，产生贝壳、珍珠的效果
  4. 折光印刷：用一定的压力把图纹压印在印刷品上，产生独特的光折射效果
  5. 哑光印刷：用哑光油墨，或者普通油墨印刷后覆盖消光膜，产生朦胧的弱光泽

特殊的油墨防伪

1. 磁性防伪油墨。用机器来检测
2. 光学可变防伪油墨。改变观察角度时，颜色会变
3. 紫外荧光油墨
4. 热敏油墨、红外防伪油墨
5. 化学变色类油墨。
   1. 防涂改油墨：被消字灵土改后变色使其容易被察觉
   2. 压敏变色油墨。按压、摩擦后发生色变，可以是化学反应，也可以是微胶囊染料破裂
   3. 化学加密油墨。涂抹某种化学试剂后显色
6. 摩擦变色类防伪油墨
7. 透印式油墨。燃料渗透到纸张纤维，透到纸背，使其无法用刮刀篡改
8. 湿敏变色油墨
9. 智读机防伪。智都机可以读取材料的化学特征，来做防伪

承印材料防伪

1. 印钞纸。这类纸坚韧、光洁、耐磨、不易断裂，通常添加了本国特有的物质，例如日本钞票用了三桠皮
2. 水印纸。古老的防伪技术。造纸时用丝网安装水印，或者滚筒压制水印
3. 安全防伪纸。造纸时加入金线、塑料线
4. 防复印纸。两类：1）光吸收型，使某些纹路的某通道（例如绿色），在复印机光下无法显示，那就复印出来的颜色不对。2）光漫反射，纸上附着一层铝薄膜，扫描时一片模糊，或者出现“无效”等字样
5. 热敏纸

光谱防伪

• 使用一些相位掩膜器件，它仅能改变光纤的相位。把信息隐藏在相位中，利用机器来读取相位
• 光学全息防伪技术。利用光的干涉和衍射原理。

二维码技术

• 以上的有关信息隐藏方面的技术，都可以与二维码技术结合。可以提高纠错、加密能力

参考资料

曹鹏：《半色调信息隐藏与防伪技术》