101 СПОСОБ ЗАРАБОТАТЬ НА ПЕЧАТИ

Спектрофотометр: взгляд изнутри

  • Синяк М.А.
  • 24 февраля 2000 г.
  • 13227

Таблица

Колориметрический контроль, так ли он необходим?

В основе синтеза цветов при многокрасочной печати лежит трехкомпонентная теория цветового зрения, основные положения которой были высказаны в XVIII веке Ломоносовым и получили развитие в работах Максвелла и Геймгольца во второй половине XIX века. В начале 40-х годов многочисленные исследования в области цветного репродуцирования подытожил в своем труде Н.Д. Нюберг. Он выделил три возможных типа постановки задачи цветного репродуцирования, итогом которых является физически точная, физиологически точная и психологически точная репродукция.

Физически точной является такая репродукция, при которой мы имеем совпадение абсолютных распределений энергий для любых двух соответствующих точек оригинала и репродукции.

Физиологически точная репродукция полностью совпадает с оригиналом в колориметрическом смысле.

Случай, когда большинством наблюдателей признается соответствие репродукции оригиналу при заведомом несоблюдении физиологической точности, вошел в науку под названием психологической точности.

В настоящее время не только за рубежом, но и в России все еще ведутся научные исследования по определению допусков цветовоспроизведения и разработки методов объективного контроля цветопередачи для получения психологически точных полноцветных полиграфических репродукций. Наиболее важным с практической точки зрения является достижение психологической точности цветопередачи. Для проведения любых оценочных действий необходимы методы получения объективных количественных оценок характеристик цвета и цветовых различий. Подобные методы (они называются колориметрическими) делятся на два типа:

  • методы, в которых цвета предметов сопоставляют с цветовым эталоном, взятым из стандартной системы образцов;
  • методы, основанные на трехцветной теории зрения.

Цветовые эталонные образцы — это чаще всего оттиски, полученные типовыми красками на разных видах бумаги. Из них составляют различного рода цветовые шкалы. Эти методы позволяют судить о степени совпадения цвета на отпечатке с цветом образца, но не дают количественную характеристику воздействиям на глаз цветов различных излучений.

Для объективной количественной характеристики цвета используются методы второго типа, позволяющие производить измерения цвета приборами, путем аддитивного синтеза. В основе любых цветовых измерений лежит возможность точного определения цветовых координат. Соответственно возникла задача о выборе цветового пространства. Пространства цветового синтеза RGB и CMYK не стандартизованы, так как являются аппаратно зависимыми. Поиски модели пространства, которое обеспечивало бы возможность адекватной оценки цветового воспроизведения, привели к пространству CIELab (см. врезку). Оно было стандартизировано и используется в современных системах допечатной подготовки и контроля качества.

Спектрофотометры

Прибором, призванным обеспечить контроль цвета, является спектрофотометр. Главная его задача — расчет цветовых координат и построение спектральной кривой для соответствующей точки измеряемого объекта.

Большинство моделей спектрофотометров для полиграфических нужд, представленных на мировом рынке различными фирмами-производителями, имеют возможность получать координаты цвета в международных системах XYZ, CIELab, CIE LCH.

Как и результаты восприятия человеческим глазом, показания спектрофотометра зависят от источника освещения и угла наблюдения. Для того чтобы эти измерения все-таки носили объективный характер, в спектрофотометрах используются стандартные наборы источников освещения и фиксированные углы измерения.

На практике отпечатанный материал может находиться не только в закрытых помещениях, но, например, под открытым небом в качестве рекламных плакатов, или в метро, где на зрительное восприятие оказывает сильное влияние освещение. Изменение восприятия цвета человеком в зависимости от освещения принято называть метамеризмом. Для имитации различного освещения спектрофотометры используют стандартизованные источники излучения — D50, D65, A, B, C и т.д., имеющие определенные стандартизованные спектральные характеристики. Например, у источника A норма среднего искусственного света эквивалентна цветовой температуре 2858К, что соответствует излучению лампы накаливания. У источника B — норма прямого солнечного света с цветовой температурой близка к 4800К. У источника C — норма рассеянного дневного света с температурой около 6500К. Источник D65 имеет температуру, почти строго равную 6500К (применяется во всем мире, кроме Германии, где стандартным считается D50 с цветовой температурой 5000К).

Во всех колориметрических приборах соблюдается определенная структура световых пучков — падающих на изображение и отражающихся от него (названная геометрией измерения). Сила света, отраженная поверхностью, зависит от направления, в котором наблюдается эта поверхность. Поэтому все условия наблюдения нормируются.

Рис.1
Во многих рекламных проспектах фирм-производителей спектрофотометров приводятся данные геометрии измерения, например 45o/0o или 0o/45o, что соответствует ориентации источника и приемника излучения по отношению к нормали (рис. 1). В этом случае говорят, что оптическая система выполнена по стандарту DIN 5033.

Для проведения колориметрических измерений изображений, которые будут наблюдаться с различных расстояний, используются стандартизованные углы наблюдения в 2o и 10o.

В некоторых случаях наиболее критичными элементами изображения являются фирменный цвет логотипа или точное воспроизведение памятных цветов. Человеческий глаз замечает изменения цвета только в случае превышения так называемого цветового порога (минимального изменения цвета, заметного глазом) или показателя цветовых различий DE. Применяемые в современных спектрофотометрах технологии позволяют определить эту величину, которая рассчитывается из формулы

где L, a, b - цветовые координаты оригинала, а L`, a`, b` - реально полученные значения при измерении цветопробного, печатного оттиска и т.д. Это измерение позволяет оперативно и точно провести возможные корректировки технологических режимов печати, например подачу краски, увлажняющего раствора, давления в печатной паре или внести предыскажения еще на стадии допечатной подготовки.

Рис.2

В соответствии с Европейским стандартом DE не должна превышать 3. При увеличении этой величины глаз будет воспринимать цветовые различия, а выполненная работа может попасть в брак. Особенно критично превышение этой величины при работе со смесевыми красками, например Pantone.

Большинство спектрофотометров различных фирм-производителей имеют схожие схемы строения. Основное же их отличие состоит в использовании электронных схем и алгоритмов расчетов цветовых координат, а также программного обеспечения для совместной работы с компьютером.

Рис.3

На рис. 4 приведена обобщенная блок-схема внутреннего строения спектрофотометра, а на рис. 2 увеличенная схема строения считывающей головки.

Колориметрические измерения по приведенной схеме осуществляются следующим образом: луч света 1 от источника света 2 (лампы с цветовой температурой, выбранной по стандартам, описанным выше) проходит через коллиматор 3, который формирует узкий параллельный пучок лучей, затем через апертуру определенного диаметра 4 и попадает на оттиск 5.

Рис.4

Отразившись от него, свет по волоконно-оптическим световодам 6, 7, 8 попадает на набор светофильтров. Считывание информации с образца происходит одновременно только по двум каналам. Этому способствуют специальные затворы 9 и 10, приводящиеся в движение с помощью двигателей 11 и 12.

Рис.5

После прохождения по световодам луч света попадает на комплекс фильтров, имеющих определенную полосу пропускания. Как и в случае с денситометрами на отражение, в комплект со спектрофотометрами входят различные поляризационные фильтры.

Например POL — поляризационный фильтр для измерения глянцевых оттисков, No — нейтрально-серый фильтр, который дает возможность проводить измерения, используя только источник излучения спектрофотометра, а D65 применяется для измерений металлизированных красок или лакированных печатных оттисков.

Прошедший через фильтры свет попадает на фотоэлектронный умножитель, который усиливает сигнал и посылает его на аналого-цифровой преобразователь. В свою очередь тот преобразует аналоговый сигнал в цифровой для последующей обработки центральным процессором прибора.

После обработки информации данные индицируются на дисплее и могут быть распечатаны на принтере или введены в персональный компьютер. На рис. 3 и 5 приведены общие виды наиболее распространенных на российском рынке моделей 528 и SPM 50 фирм X-Rite и GretagMacbeth соответственно.

Как и любое электро-механическое устройство, спектрофотометр нуждается в постоянном контроле и уходе. Кроме общепринятых норм хранения, транспортирования и работы прибору необходима периодическая калибровка, заключающаяся в считывании абсолютно белой точки с эталонного образца.

В качестве эталонного образца используют специальные керамические пластинки на основе сульфата бария или окиси магния с абсолютным значением коэффициента отражения 0,97 и 0,98 соответственно.

Одним из критических параметров для всех спектрофотометров является так называемая повторяемость, или точность измерений, т.е. получение идентичных результатов замеров одного и того же участка изображения. Не секрет, что многие из представленных на мировом рынке приборов обладают очень большим разбросом значений, достигающим DE=0,07 и выше. Причем эти значения имеют тенденцию изменения в зависимости от времени непрерывной работы прибора, и получить достоверные результаты измерений становится весьма проблематично.

В сравнительной таблице приведены значения основных характеристик популярных в нашей стране приборов.

Дополнительные возможности спектрофотометров

Несколько лет назад в мире начали активно развиваться системы управления цветом Color Matching Management (CMM). Эти технологии позволили выйти на качественно иной уровень контроля не только отдельно взятых стадий, но и всего полиграфического процесса. Применяемые в настоящее время системы сквозной калибровки или характеризации устройств на основе профилей ICC позволяют достигать неплохих результатов согласования цветов на всех стадиях визуального представления изобразительной информации.

С развитием систем управления у спектрофотометров появилась новая область применения. Помимо своих основных функций, приборы могут работать в комплексе со специальными программными продуктами, создающими профили ICC, например с Photoshop, Painter, Illustrator и т.д. Общий вид формирования профилей представлен на рис. 7. Создание профилей осуществляется с помощью таких программ, как ColorShop фирмы X-Rite, ProfileMaker фирмы GretagMacbeth, ViewOpen, ScanOpen, PrintOpen фирмы Heidelberg Prepress и т.д.

Рис.7

Например, спектрофотометр Spectrolino швейцарской фирмы GretagMacbeth (рис. 10) совмещает в себе три функции: колориметрические измерения цветовых характеристик монитора, прозрачных и непрозрачных материалов, а также измерение оптических плотностей непрозрачных материалов. Похожий прибор (только по некоторым выполняемым функциям, но не по техническим и технологическим характеристикам) — Colortron американской фирмы X-Rite.

Рис.10

Кроме спектрофотометров, предназначенных для проведения измерений в полиграфии, существуют приборы, применяющиеся в текстильной и пищевой промышленности, при изготовлении бумаги и в медицине. В этих случаях измерениям подвергаются не только твердые субстанции, но и жидкости.

Например, американская компания Hunter Associates Laboratory, работающая на рынке измерительных систем более 40 лет, выпускает устройства для колориметрических измерений образцов пластика, текстиля (рис. 9), сыпучих материалов и различных продуктов питания. Или компания DataColor International, спектрофотометры которой используют крупнейшие автомобильные компании для подбора красок.

Рис.9

В качестве заключения хочется напомнить, что в современной полиграфии к качеству передачи цвета предъявляются особые требования. Пренебрежение к средствам контроля может привести не только к периодическому появлению брака, но и к потере имиджа фирмы со всеми вытекающими последствиями. 

Литература:

1. Артюшин Л.Ф. и Артюшина Е.А. «Цветоделение для полиграфистов», М., «Книга», 1977 г.
2. Нюберг Н.Д. «Теоретические основы цветной репродукции», М., «ПолиграфКнига», 1947 г.
3. Шашлов Б.А. «Цвет и цветовоспроизведение», М., «Мир книги», 1995 год.


Цветовое пространство CIELab

В 1931 году Международная комиссия по освещению — CIE (Commission Internationale de L`Eclairage) предложила математически рассчитанное цветовое пространство XYZ, которое было определено таким образом, чтобы закрывать весь спектр, видимый человеческим глазом. В качестве базовой была выбрана система реальных цветов RGB, а свободный пересчет одних координат в другие позволял проводить различного рода измерения.

Рис.6

Недостатком нового пространства была его неравноконтрастность. Понимая это, ученые проводили дальнейшие исследования, и в 1960 году Мак-Адам внес некоторые дополнения и изменения в существовавшее цветовое пространство, назвав его UVW (или CIE-60). Затем в 1964 году по предложению Г. Вышецкого было введено пространство U*V*W* (CIE-64), в конце концов в 1976 году были устранены все разногласия и на свет появилось пространство Lab (CIE-76), базирующееся на тех же координатах XYZ, но являющееся равноконтрастным.

В настоящее время цветовое пространство CIELab служит международным стандартом работы с цветом. Основное преимущество пространства — независимость от механизма воспроизведения цвета как на мониторах, так и на других устройствах ввода и вывода информации. Это несомненно является важным фактором в полиграфической деятельности, так как дает возможность оценивать цветовые различия не только единичных цветов, но и цветов произвольной яркости.

Это пространство показано на рис. 6. Координаты цвета обозначены буквами:

L (Lightness) — яркость цвета, измеряется от 0 до 100%;

a — диапазон цвета по цветовому кругу от зеленого —120o до красного значения +120o;

b — диапазон цвета от синего –120o до желтого +120o.

В настольных издательских системах, в частности на стадии сканирования и обработки изображения, принято работать с цветовыми координатами LCH, которые получаются из Lab следующим образом:

C (Chroma) = — насыщенность цвета;
H (Hue) =arctg(b/a) — цветовой тон;
L — та же координата яркости.


Практическое использование спектрофотометров

Как показывает опыт, каждое предприятие периодически сталкивается с различного рода нестандартными ситуациями, возникающими на производстве. И каждое решает их по-своему, исходя из поставленных задач, технических средств и профессионализма сотрудников.

Компания «Эдас Пак», занимающаяся в основном флексографской печатью, для проведения сравнений цветовых охватов устройств и построения цветовых профилей использует программные продукты ColorSynergy фирмы Pictographics Ltd. и набор программ ViewOpen, ScanOpen и PrintOpen фирмы Heidelberg Prepress.

Рис.8

На рис. 8 приведен интерфейс программы ColorSynergy, который дает возможность визуальной оценки получающихся цветовых пространств (в данном случае монитора, выделенного зеленым цветом, и тиражного оттиска с флексографской печатной машины — красного цвета).

Два дополнительных окна показывают координаты цвета в различных цветовых пространствах, ошибку цветового тона, а вид сверху, на цветовом круге, позволяет оценить охват монитора и оттиска, а следовательно возможность воспроизведения монитором всех цветов печатного оттиска.

Для подобного сравнения необходимо создать профиль устройства. Здесь не обойтись без спектрофотометра, который бы измерял специальные цветовые шкалы с полями, имеющими цветовые координаты реперных точек того или иного пространства, и записывал бы их в цифровой форме.

Особенно сложно обходиться без спектрофотометра при выполнении нетривиальных задач. В компанию «Эдас Пак» обратился заказчик с просьбой отпечатать этикеточную продукцию для серии прохладительных напитков, причем цвет этикетки должен был совпадать с цветом пластиковой бутылки, заполненной жидкостью.

Для измерения цвета воды пришлось воспользоваться специальным спектрофотометром. Проведенный анализ получившихся цветовых координат и возможностей воспроизведения этого цвета обычным CMYK не дал положительных результатов. Тогда пришлось визуально подбирать цвет по Pantone Formula Guide и оценивать его в пространстве CIELab. Ближайший цвет с минимальным DE был взят в качестве рабочего.

По завершении пробной печати на полипропиленовой пленке оттиски были замерены с помощью спектрофотометра и сразу же внесена коррекция в печатный процесс.

Возьмем еще один пример. Компания «УпакСервис», являющаяся поставщиком красок фирмы BASF для глубокой и флексографской печати, оказывает также своим клиентам техническую помощь в работе с поставляемыми продуктами. Одной из услуг является составление рецептуры смешения красок для печати на различных материалах и получение максимального соответствия цвета требованиям заказчика.

Подбор красок осуществляется с учетом свойств тиражного материала, на котором работает заказчик. При этом не важно, какова основа (бумага, гофрокартон, прозрачная полипропиленовая пленка, алюминиевая фольга и т.д.). В качестве базовых используются монопигментные краски, которые при смешении позволяют получить максимальный цветовой диапазон. Из них составляются необходимые сочетания для получения необходимого цвета.

Измерения проводятся подключенным к компьютеру прибором Color Quest II фирмы Hunter Associates Laboratoriy при помощи специального программного обеспечения фирмы BASF — BACOS.

Составление рецептов происходит с учетом конкретной используемой серии красок, условий печатного процесса заказчика и особенностей запечатываемого материала.

Принесенный образец цвета и будущая печатная основа измеряются с помощью спектрофотометра. Строится спектральная кривая образца и программой рассчитывается формула смешения красок по имеющимся в компьютере сведениям о базовых красках. Программа автоматически проводит оптимизацию по следующим параметрам: цветовому соответствию, метамеризму, количеству компонентов и цене.

Далее, смешав в лабораторных условиях предложенные краски и сделав выкраску полученной смеси на материале заказчика, опять проводят измерения. Программа анализирует полученные результаты и вносит соответствующие коррективы в формулу смешения, после чего все повторяется заново.

В результате, через некоторое количество повторов операций достигается значение цветового различия DE менее 3 (во многих случаях и менее 1). При этом для смеси может быть предложено как три-четыре компонента, так и более, например 6–8, это зависит от оператора, который руководствуется своими знаниями о конкретных условиях работы и требованиями заказчика.

Получившийся рецепт красок отдается в типографию, где колорист или печатник смешивают краски непосредственно на производстве.

Естественно, чем экзотичнее цвет, который хочет получить заказчик, тем более трудоемким становится процесс подбора красок и тем дороже обойдется печать упаковки. Иногда встречаются требования, которые невозможно выполнить на конкретном оборудовании и применяемых материалах. Чаще всего такие ситуации происходят из-за того, что заказчик не представляет ограничений, накладываемых печатным процессом, либо пытается выполнить работу с максимально возможным качеством и по минимальной цене, что зачастую несовместимо.

Описанная система позволяет достаточно точно определить, возможно ли выполнить требования заказчика при использовании имеющегося оборудования и материалов еще до того, как заказ отдадут в производство.

Автор выражает благодарность Теплышову С. («Эдас Пак») и Петрашу Д. («УпакСервис») за предоставленные практические материалы.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
Ricoh Ri 1000
Ricoh Ri 1000

Струйный принтер с белилами формата А3 для печати по футболкам и другим готовым изделиям из ткани будет хорош для печатных салонов среднего размера и цифровых типографий, которые хотят расширить своё присутствие в этом секторе рынка.

Итоги 2019 года в полиграфии
Итоги 2019 года в полиграфии

Год прошёл, самое время подвести его итоги. Давайте вспомним обо всех его важных событиях в мире и России в полиграфической отрасли — от слияний и поглощений до новых продуктов, выставок и кадровых перемен.

European Carton Excellence Award 2019
European Carton Excellence Award 2019

Лучшая европейская картонная упаковка 2019 года по версии ассоциации Pro Carton.

Рабочие лошадки для рекламных производств
Рабочие лошадки для рекламных производств

Выбираем универсальный рулонный принтер (принтер/каттер) для интерьерного оформления и наружной рекламы самых популярных в рекламной индустрии форматов — с шириной печати до 183 см.


Новый номер

Тема номера — «Мобильные приложения для полиграфистов». В номере — итоги 2019 года в полиграфии, интервью с Horizon International, встреча с RMGT. «Например» о типографии PMG и Design Studio 3D. Справочник покупателя по широкоформатным (до 1,8 м) принтерам для рекламных производств. Лучшая европейская картонная упаковка. Обзор Ricoh Ri 1000. Тайный Покупатель — о ценах и сроках изготовления журнала.


Голосование
Что сдерживает переход на цифровую печать упаковки и этикетки?
Высокая стоимость печати и цифровой отделки
32%
32 %
Слишком дорогое оборудование
14%
14 %
Недостаточный формат ЦПМ
6%
6 %
Недостаточное качество цифровой печати на стандартных упаковочных и этикеточных материалах
4%
4 %
Не все упаковочные и этикеточные материалы хорошо обрабатываются на цифровом отделочном оборудовании
8%
8 %
Не хватает послепечатного оборудования, способного работать с короткими и сверхкороткими тиражами
6%
6 %
Не отработана система продаж цифровой печати упаковки и этикетки, трудно набрать достаточно заказов
15%
15 %
Заказов на цифровую печать упаковки и этикетки просто слишком мало
15%
15 %
Проголосовало: 79