Теория цвета. Цвет. Теория цвета Цвет
 Скачать 1.01 Mb.
|
|
83 1.4 Качество печати света для краски известного цветового тона. Измере- ния производятся с помощью светофильтра, спект- ральная характеристика которого позволяет получить максимальные измеряемые значения и, следователь- но, обеспечить высокую чувствительность измерений. Следующий фактор, влияющий на качество вос- произведения, это применяемый способ растрирова- ния. Линиатура при традиционном, амплитудно-мо- дулированном растрировании зависит от размера наименьшей, надежно передаваемой точки (в офсет- ной печати от 10 до 20 мкм). Это позволяет обеспе- чить в офсетной печати передачу значительно мень- ших деталей, чем в других способах (например, флек- сографской или трафаретной печати). Обычно лини- атура растра составляет при изготовлении высокока- чественной продукции 60–80 лин/см (период находится в пределах 125–167 мкм). Такая линиатура растра оптимальна, конечно, только для «нормаль- ного» расстояния рассматривания от 25 до 30 см. Большие иллюстрированные плакаты воспроизво- дятся грубыми растрами, так как их обычно рассмат- ривают с соответственно больших расстояний. Когда необходимо воспроизвести цвет определен- ного объекта (например, автомобиля), на процесс ре- продуцирования оказывают влияние освещение объ- екта при фотосъемке, возможные отражения, контра- сты и цветовая температура источника света. В этом случае при решении задач репродукционного процес- са фотография служит лишь промежуточным носите- лем информации. С появлением цифровой фотоап- паратуры (раздел 3.2.3) в комбинации с системами цифровой печати (например, NIP-системы) стало воз- можным создание полностью цифровых репродукци- онных систем, технологический процесс в которых начинается фотографированием оригинала, а закан- чивается выходом отпечатанной репродукции. Важнейшим фактором, определяющим качество цветной репродукции, является собственно цветоделе- ние. При этом нужно учитывать, что в преобладающем большинстве случаев многоцветная печать – это трех- цветный репродукционный процесс, т.е. все цвета по- лучают смешением трех основных красок. Даже, когда а б в 0,8 520 530 540 550 490 480 470 450 400–380 560 570 580 590 600 610 620 650 700–780 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 y x Рис. 1.4-16 Цветовые пространства в системе CIELAB для различных способов репродуцирования: а цветная фотография (диапозитив); б высококачественная офсетная печать; в газетная печать 1 2 1 D 2 3 [ мкм ] Оптическая плотность: D = log 1 β Отражение: β = l l 0 s l 0 l Освещение Показание прибора Приемник Электроника и компьютер 1,42 Оптика Анализатор Поляризатор Оптическая плотность Цветной светофильтр Оптика Диафрагма (апертура) Образец Бумага Краска Толщина слоя краски s Рис. 1.4-17 Измерение оптической плотности слоя краски с помощью денситометрии (прин- цип измерения) на практике в качестве четвертой краски добавляется черная, это не изменяет того факта, что в полиграфи- ческом репродукционном процессе все многообразие цветов получают посредством трех основных красок. При этом имеет принципиальное значение, насколько при цветоделении, необходимом для изготовления цветоделенных изображений, используемые свето- фильтры соответствуют печатным краскам, чтобы по- лучить максимально точное цветовоспроизведение. Если светофильтры подобраны не оптимальным обра- зом, то становятся необходимыми дополнительные преобразования цвета (управление цветом изложено в разделе 3.2.10). Цветоделение Цветоделение, необходимое для получения цветного изображения, рассчитано на субтрактивное смешение цветов, несмотря на то, что цветовой синтез в полигра- фии является по существу автотипным синтезом цвета. Растровые точки в многокрасочной печати располага- ются как отдельно одна от другой, так и одна поверх другой. На печатном оттиске имеют место два вида сме- шения: субтрактивное (последовательное наложение растровых точек для разных красок) и аддитивное (объ- единение рядом стоящих разноцветных растровых то- чек глазом наблюдателя). На рис. 1.4-18,а это показано на примере трехкрасочного оттиска. На рис. 1.4-19 представлены цветоделенные изображения и последо- вательное наложение красок при печати на четырехкра- сочной офсетной машине. Достаточно мелкие, лежащие непосредственно одна рядом с другой растровые точки соответствуют аддитивному синтезу цвета, подобно тому, как это происходит в случае возбуждения элементов люми- несцентного покрытия цветного монитора. На репро- дукции в сравнении с этим растровые точки (окра- шенные участки) освещаются, и рассеянный (отра- женный) свет попадает в глаз наблюдателя, где соот- ветствующие цветовые раздражения складываются. Красочные слои, наносимые на запечатываемый материал, должны быть прозрачными, т.е. действо- вать как цветные светофильтры для того, чтобы осу- ществлялся физический принцип субтрактивного синтеза цвета. Исключительно субтрактивный синтез цвета на- блюдается при последовательном наложении красок на больших по размерам запечатываемых участках. В чисто субтрактивном синтезе яркость цвета убывает с толщиной красочного слоя. В автотипном процессе при многокрасочной ре- продукции растровая структура и регулировка при- водки красок при их последовательном наложении неизбежно приводят к появлению сложного, изменя- ющегося сочетания субтрактивного и аддитивного смешения цвета. Отсюда следует важное требование к спектральным свойствам печатных красок. Это тре- бование сводится к тому, что как при синтезе цвета за счет расположения окрашенных растровых точек на запечатываемой поверхности одна рядом с другой (аддитивный синтез), так и при размещении этих то- чек одна поверх другой (субтрактивный синтез) цветовая смесь должна восприниматься наблюдате- лем как один и тот же цвет. Это требование к идеальным основным печатным краскам выполняется только тогда, когда их спектраль- ные кривые соответствуют П-образным, при этом зна- 1 Основы 84 а б Рис. 1.4-18 Автотипная многокрасочная печать (микрофотографии оттиска), расстояние между растровыми точками около 167 мкм: а равномерный участок цветного изображения (3-красочный оттиск); б мелкая деталь цветного изображения (4-красочный оттиск) 85 1.4 Качество печати чения спектральных величин находятся между 0 и 1, и не должно быть более двух скачков функции (особые эффекты, проявляющиеся в растровой репродукции, такие, как поглощение света [1.4.9], здесь не учитыва- ются). Более того, П-образные спектральные кривые всех трех красок должны идеальным образом примы- кать друг к другу. Далее, участки переходов П-образ- ных кривых необходимо выбирать таким образом, что- бы получить максимально возможный цветовой диапа- зон по сплошным красочным слоям. Различные опыты показали, что первый идеальный перепад должен быть между 489 и 495 нм, а второй – между 574 и 575 нм. Со- ответствующие спектральные распределения изобра- жены на рис. 1.4-20. Основные краски, отвечающие пе- речисленным требованиям, называют также идеальны- ми или оптимальными красками [1.4-1]. Расчет многокрасочного репродукционного про- цесса для идеальных красок был бы достаточно про- стым. В качестве печатных красок используют пурпур- ную, голубую и желтую, а красный, зеленый и синий цвета получают субтрактивным синтезом основных красок. Если отметить на u’,v’-диаграмме координаты цветности идеальных основных красок и синтезируе- мые ими субтрактивные цвета первого порядка (крас- ный, зеленый, синий), то окажется, что цвета основных красок лежат точно на линиях, соединяющих точки смешанных цветов. Ахроматическая точка (Е) получа- ется соединением лежащих друг напротив друга ос- новных и смешанных цветов. Смешение в одинаковых соотношениях количеств основных красок дает иде- альный нейтральный серый цвет. Расположение и ве- личина треугольника на u’,v’-диаграмме характеризуют цветовой охват (рис. 1.4-21). В противоположность рис. 1.4-16 здесь имеет место отображение не в x,y-си- стеме, а в u’,v’-системе (как описано в разделе 1.4.1, эти отображения равнозначны, так как могут быть од- нозначно преобразованы друг в друга). Для идеальных красок преобразование значений RGB в СМY становится действительно несложной опе- рацией. В соответствии с данной простой моделью спектральных кривых печатных красок в первых вер- сиях языка описания страниц PostScript [1.4-4] метод преобразования цвета базировался на соотношениях: голубой=1,0-красный, пурпурный=1,0-зеленый, желтый=1,0-синий. Черный цвет (обозначают буквой «К», от «Key Color») воспроизводится, как известно, смешением или нало- K Y M C + M + Y + K C + M + Y C + M C Рис. 1.4-19 Цветоделенные изображения и последовательное наложение красок репродукции (в четырехкрасоч- ной офсетной печати) жением красок: красной (R), зеленой (G), синей (B) или голубой (C), пурпурной (M), желтой (Y). Создате- ли PostScript считали, что одинаковые количества трех основных красок должны давать идеальный ней- тральный серый цвет. Следовательно, максимально возможное количество черной краски на цветоделен- ном изображении можно рассчитать по наибольшему количеству основных красок (раздел [1.4-4]). Эти допущения были настолько далеки от практики, что при использовании в технологии многокрасочной ре- продукции систем PostScript первого поколения ре- зультаты цветовоспроизведения оказались неудовле- творительными. Это было исправлено в дальнейших версиях системы. По аналогии с выбором идеальных основных кра- сок для репродукционных процессов осуществляется подбор идеальных цветоделительных светофильтров, которые должны быть согласованы с основными крас- ками. Это требование, по меньшей мере, приложимо к аналоговому фотомеханическому репродуцированию, в котором невозможны другие глубокие преобразова- ния цвета (такие, например, как в системе управления цветом). Тем не менее, поскольку приближение к иде- альным основным краскам не реализуется на практике, теоретическое рассмотрение идеальных цветодели- тельных светофильтров можно этим и ограничить. В действительности, применяемые на практике печатные краски – лишь несовершенное приближе- ние к идеальным. На рис. 1.4-22 показаны характер- ные спектральные кривые реальных основных кра- сок многокрасочного полиграфического синтеза вместе с П-образными профилями идеальных кра- сок. Можно видеть, что реальные основные краски отражают или поглощают не в отдельной части спек- тра; имеются также нежелательные побочные спект- ральные эффекты. Из этого следует, что в многокра- сочной репродукции теоретически возможный цве- товой охват недостижим. Кроме того, аддитивное и субтрактивное смеше- ние дает на репродукции неодинаковый цвет, что ве- дет к дисбалансу в автотипном (растровом) синтезе изображения. Фактом является и то, что нейтраль- ный серый цвет нельзя получить одинаковыми количествами основных цветов (в цветоделенных изображениях), а значения RGB нельзя перевести в значения CMY простым преобразованием. На практике оказалось, что определенная ком- бинация неравных частей основных красок в стан- дартизированной офсетной печати дает нейтраль- ный серый (например, в плоской офсетной печати 1 Основы 86 575 720 575 495 495 720 720 Коротковолновый цвет Длина волны (нм) ( Голубой) Отражение, % Длинноволновой цвет ( Желтый) Цвет коротких ( Пурпурная) и длинных волн 380 380 380 Рис. 1.4-20 Спектральные распределения (относительное отражение) для «идеальных» красок 0.7 v' 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.7 u' 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 R M B E Y C G 0 Рис. 1.4-21 Координаты цветности основных цветов (идеальных красок согласно рис. 1.4-20) и цветов, полученных при их субтрактивном смешении («идеальная многокрасочная печать») [1.4-1] 87 1.4 Качество печати относительные площади растровых точек цветоде- ленных фотоформ для относительно темно-серого цвета составляют: голубая – 70%, пурпурная – 60%, желтая – 60%, или для более светло-серого цвета: голубой – 24%, пурпурный – 18%, желтый – 18%). Эти данные принимаются во внимание как характер- ные колориметрические свойства реальных печат- ных красок и полезны для контроля специфическо- го параметра – баланса по серому (рис. 1.4-42). Ко- нечно, эти данные нельзя непосредственно перено- сить на другие триады и способы печати, что было бы возможно при использовании идеальных красок. Оптимальное использование основных (триад- ных) красок обобщенно должно удовлетворять сле- дующим требованиям [1.4-1]: • спектральные свойства, относящиеся к отражению или поглощению основных красок, должны макси- мально приближаться к свойствам идеальных красок; • цветовые координаты основных красок должны вы- бираться так, чтобы получить возможно наиболь- ший цветовой охват; • равные количества основных красок должны давать при аддитивном и субтрактивном смешении цвета в печати ахроматические тона, которые бы макси- мально приближались к нейтральному серому (при идеально белом запечатываемом материале); • цвета, получаемые в результате смешения первого порядка (дополнительные), должны находиться в цветовом круге как можно ближе к середине отрез- ков, соединяющих точки цветов основных красок в цветовом круге (цветовом пространстве). Репродукционный процесс В технологии многокрасочной репродукции наряду с выбором идеальных основных красок и цветодели- тельных светофильтров главное значение имеет сог- ласование технологических стадий и применяемых материалов. Когда реальный сюжет посредством промежуточного фотографического процесса пере- носится на печатный оттиск, то речь идет о многосту- пенчатой цепи передачи информации. Участки сопря- жения звеньев и параметры этой цепи, как правило, могут контролироваться и управляться направленны- ми действиями оператора. Если некоторые свойства процесса преобразова- ния изображения (репродукции) являются практиче- ски неизменными (статическими), как константы режима работы машины, то другие управляемые зве- нья передаточной цепочки должны быть подстроены под эти константы. Так, например, в печатных крас- ках могут использоваться лишь определенные ре- альные пигменты. Однако их спектральные характе- ристики сильно отличаются от характеристик иде- альных красок. Следовательно, цветоделительные светофильтры, которые используются при изготов- лении цветоделенных фотоформ (раздел 3.1.3.6), должны быть в соответствии с оптимальной схемой технологического процесса и подобраны таким обра- зом, чтобы компенсировать эту неидеальность. Испытанный на практике способ согласования от- дельных модулей в репродукционной технике – это преобразование градационных или характеристиче- ских кривых (раздел 3.1-3 и рис. 3.1-15). Действи- тельно, у пользователя едва ли остается другая воз- 380 495 575 720 нм 380 495 575 720 нм 380 495 575 720 нм Длина волн, нм Длина волн, нм Длина волн, нм Отражение, % Голубая краска Отражение, % Желтая краска Отражение, % Пурпурная краска Рис. 1.4-22 Спектральное распределение (коэффициент спектрального отражения) печатных красок многокрасочной печати [1.4-1] 1 Основы 88 можность точного согласования компонентов в ана- логовой информационной цепи. Именно по этой причине на практике особенно распространено ис- пользование уже цветоделенных данных СМYК. Несмотря на то, что обработка изобразительной информации в цветовых системах RGB или Lab, с точки зрения теории информации, дает значитель- ные преимущества (например, обеспечивает более широкий цветовой охват), опытный специалист по репродуцированию предпочитает выбирать для об- работки цветовую систему конечных цветов печати (чаще всего СМYК), так как здесь он имеет прямой доступ к конечным градациям основных красок. И напротив, почти невозможно без использования системы управления цветом с помощью градацион- ных преобразований значений RGB направленно воздействовать на результат репродуцирования красками СМYК. Опыт реализации современных репродукционных процессов ведет к предположению, что градаций ос- новных красок достаточно для удовлетворительного отображения градационных характеристик репродук- ционной системы. Это предположение неверно лишь для случая, предполагающего использование несо- ответствующих технологий конечного вывода (на- пример, офсетная печать и другие традиционные способы, но, прежде всего, бесконтактная печать). В действительности градации синтезированных цветов изменяются непропорционально градациям основ- ных красок. Для понимания проблемы полезно обратиться к равноконтрастной системе (например, CIELAB). Для этого с помощью колориметра определяют цветовые координаты (относительная площадь растровых то- чек 100% при определенной толщине красочного слоя) основных красок – голубой, пурпурной, жел- той, а также цветов двойных наложений – красного, зеленого, синего и, наконец, цветовые координаты незапечатанной бумаги. Получают семь координат в плоскости a*,b*-диаграммы Lab. Определяют также реальные координаты Lab для шести градаций (раст- ровых тоновых шкал) и получают шесть кривых, кото- рые выходят из точки белого (цвет бумаги) и закан- чиваются в точках для плашек. На примере репродук- ционных характеристик термосублимационного пе- чатающего устройства (рис. 1.4-23) можно устано- вить, что градационные характеристики по основным и двойным наложениям на a*,b*-диаграмме изменя- ются не линейно. При предположении, что передача градации в системе Lab является равноконтрастной, можно сделать вывод, что система градационных кривых по основным цветам не полностью отображает ха- рактеристики репродукционного процесса. Эти ха- рактеристики свойственны для систем вывода (подобные данные получаются и в плоской офсет- ной печати). Соответственно вызывают сомнения возможности улучшения качества изображения путем градационных преобразований. За отсутст- вием подходящих методов их использование оп- 100 b* a* 80 60 40 20 0 – 20 – 40 – 60 – 80 –100 – 100 – 80 – 60 – 40 – 20 0 20 40 60 80 100 C B M R Y G Значение растрового тона Желтый цвет Голубой цвет Красный цвет Зеленый цвет Рис. 1.4-23 Градационные кривые при изменении относительного раз- мера растровой точки (от 0 до 100%) для основных цветов CMY и получаемых из них дополнительных цветов RGB при наложении красок в системе CIELAB (термопереводная сис- тема цветопробы Thermotransfer Proof System «Rainbow», Imation) равдывает себя в аналоговых репродукционных процессах и, разумеется, едва ли оправдано в цифровой обработке информации. Это подтвер- ждается практическим опытом. Специалисты по репродуцированию при градационной коррекции действуют чаще интуитивно, чем на основе чис- ловых данных. Приведение в соответствие отдельных модулей обработки аналоговых и цифровых репродукцион- ных систем посредством градационных кривых мож- но назвать «связью по градационным кривым». Она может осуществляться с помощью денситометра или посредством другой подобной оценки (например, в программах обработки изображений). Строго говоря, это возможно только там, где: • в обоих отдельных модулях используется одно и то же цветовое пространство (например, CMYK); • цветовые координаты основных красок одинаковы; • оба отдельных модуля имеют тождественные града- ционные характеристики. Только при выполнении всех перечисленных требова- ний возможно добиться соответствия оборудования по градационным кривым. Во всех других случаях долж- ны проводиться более сложные преобразования цве- тового пространства (например, могут использоваться многомерные таблицы или функции). Для определе- ния параметров подобного преобразования цветового пространства, как правило, требуется колориметр. Использовать градационные кривые для управ- ления процессом можно лишь тогда, когда имеются две одинаковые цветовые системы. Это первое тре- бование обычно обеспечивается соответствием фо- тоформы печатной форме или печатной формы пе- чатному процессу, так как здесь речь идет о четырех отдельных каналах, а переход к цветовому простран- ству CMYK печатной системы произошел еще рань- ше, на допечатной стадии. В этом случае цветовые координаты основных красок не изменяются. При управлении цифровыми печатными системами, на- пример из массивов данных PostScript, чаще имеет место другая ситуация. Когда принтер управляется с помощью данных RGB, нельзя перейти к СМYК толь- ко заданием информации о градациях – первое тре- бование по соответствию через градационные кри- вые не выполняется. Даже если цветовое представление в обоих моду- лях информационной цепи одинаково, не всегда воз- можно обеспечить согласование на основе градаци- онных кривых. При настройке, например, цветного копировального устройства (электрофотография с сухим тонером) под процесс офсетной печати, хотя системы вывода и основаны на СМYК, но цветовые координаты их основных красок заметно отличают- ся, т.е. не выполняется второе требование. При разработках способов аналоговой цветопро- бы (например, Cromalin, Matchprint; раздел 3.1.6) со- здавали порошковые тонеры или переводную цвет- ную фольгу, для которых цветовые координаты ос- новных красок соответствовали бы координатам стандартных триадных красок, измеренным при стандартном источнике света. К тому же эти красите- ли должны иметь те же самые характеристики (эф- фект растискивания), как и обычные печатные крас- ки. За отсутствием подходящего красящего материа- ла или пигмента были найдены лишь наиболее близ- кие заменители печатных красок. Поэтому, строго го- воря, эти материалы также не отвечают всем требованиям идентичности градационных характери- стик. Тем не менее подобные приближенные реше- ния широко применяются на практике. В современных цифровых системах цветопро- бы, основанных на бесконтактном способе печати (глава 5), больше не пытались подбирать колори- метрические градационные характеристики под со- ответствующий способ печати с помощью выбора наиболее подходящего красящего вещества. Здесь для обеспечения соответствия оборудования про- водят многомерные преобразования цвета при по- мощи систем управления цветом и методов коло- риметрии. Черная краска Выше черная краска упоминалась лишь как состав- ная часть цветовой системы CMYK, но не были да- ны конкретные сведения, касающиеся получения цветоделенного изображения для черной краски (рис. 1.4-19). Черная краска в основном используется в много- красочной репродукции для того, чтобы уменьшить технологические издержки печати тремя цветными красками для получения черных или серых тонов. Для формирования ахроматической шкалы непосредствен- |