CIELab - измерение цвета на различных материалах *

Многие годы полиграфисты используют денситометрические методы измерения. Это удобный способ установить объём попадающей на печатный лист краски. Денситометры, т. е. регистрирующие оптическую плотность приборы, обычно применяются для оценки плёнок и печатных форм, а также контроля характеристик печатной машины, в частности, увеличения значения тона (растискивания).

Тем не менее дни денситометрических измерений, по всей вероятности, сочтены. Цветовое пространство CIELab (полностью – CIE 1976 L*, a*, b*) завоёвывает популярность и широко применяется на всех этапах полиграфического цикла – от допечатной подготовки до тиража; поддерживается пакетами Photoshop и QuarkXPress. Цветовое пространство CIELab лежит в основе управления цветом с помощью ICC-профилей. Именно оно позволяет измерять цвет на множестве материалов, встречающихся в современном производстве: не только на плёнке, печатных формах и оттисках, но и струйной цветопробе, ЖК- и ЭЛТ-мониторах.

Параметры плотности описаны Американским национальным институтом стандартов (American Inter- national Standards Institute, ANSI). Цветовое пространство CIELab разработано Международной комиссией по свету (Commission Internationale de 1'Eclairage, CIE) и значительно упрощает обмен информацией о цвете. С её появлением стало возможным обсуждать цвет на языке чисел, не прибегая к фразам типа «Слишком много голубого» или «У этого оттиска явный пурпурный оттенок».

Поскольку система CIELab является международным стандартом, в любом месте планеты координаты будут означать один и тот же цвет. Из всех стандартных цветовых пространств, утверждённых комитетом CIE, наиболее широкое распространение получил именно CIELab.

Понятия насыщенности, яркости и тона

Цвет описывается тремя основными понятиями: насыщенность, яркость и тон. Таким образом, он представим в трёхмерном пространстве (рис. 1). В центре сферы расположены нейтральные цвета. При перемещении от центра к краю их насыщенность меняется, но сам оттенок не затрагивается (зелёный остаётся зелёным), а становится более ярким, т. е. насыщенным.

Три атрибута цвета: насыщенность, светлота, тон

По вертикальной оси откладываются координаты яркости: в верхней части сферы расположены светлые оттенки, в нижней – тёмные. Вдоль центральной вертикальной оси белый цвет плавно переходит в серый, а затем в чёрный.

Изменять начальный, или «стартовый», оттенок цвета можно, перемещаясь по окружности сферы. Здесь в действие вступает третий атрибут цвета, его тон.

В системе CIELab каждый цвет описан тремя числами, обозначающими его положение в трёхмерном пространстве. Первое число, или величина L, указывает на уровень яркости цвета. Значения «a» и «b» определяют собственно оттенок. CIELab 50, 75, 5 – это красный цвет, а CIELab 50, -75, 5 – зелёный. Жёлтый оттенок, вероятнее всего, будет складываться из значений CIELab 70, 0, 80. Два образца одинакового цвета, отличающиеся только уровнем яркости, выглядят как 50, 50, 50 и 70, 50, 50.

Поскольку цвет определяется комбинацией чисел, следующим шагом станет числовое выражение разницы между двумя оттенками, известное как н”E. Это понятие, к примеру, описывает разницу между печатным листом и контрактной цветопробой. Значение 1 н”E означает едва уловимое несовпадение оттенков. В коммерческой печати приемлемыми считаются показатели 4б–8 н”E.

Имитация человеческого восприятия цвета

Одно из основных различий системы CIELab и денситометрии – первая удивительно согласуется с биологическим механизмом восприятия цвета, а потому лучше справляется с оценкой печатных оттисков. Результаты измерения оптической плотности могут отличаться в зависимости от оцениваемого цвета.

Рассмотрим следующий пример. С помощью спектроденситометра мы сняли показания с нескольких оттисков листовой машины известного производителя. Сначала были замерены два тёмных образца и получены оптические плотности 1,73 D и 1,92 D. На этих участках разница плотностей составила порядка 0,2 D и на глаз была практически не видна. Затем мы сняли показания с двух светлых образцов. Значения составили 0,3 D и 0,52 D. Разница плотностей осталась в тех же пределах, но в этот раз две запечатанные поверхности явно отличались.

Что это означает на практике? Предположим, что, как обычно, для оценки печатного оттиска применяются денситометрические методы измерения. Допустим, менеджер просит печатника сравнить определённый оттенок на оттиске и на цветопробе. На вопрос «Мы попали в цвет?» печатник, само собой, ответит: «Да, результат в пределах 0,2 D».

Если речь идёт о тёмных цветах, заказчик не увидит разницы. Если же такое расхождение встретится на участке в нейтральных, средних тонах, работу, по всей вероятности, придётся перепечатывать.

Наша команда ещё раз провела замеры того же печатного листа, на этот раз по системе CIELab. Результаты оказались 3 DE для тёмных тонов и 14 н”E – для светлых. Таким образом, при небольшом визуальном отличии разница н”E, соответственно, оказалась небольшой. И наоборот, значительные колебания оттенков означали более высокую величину DE.

Трёхмерный анализ

Поскольку цвет описывается тремя основными понятиями, по существу, он представляет трёхмерную концепцию. Что это означает? Взяв за образец отпечаток струйного цветопробного принтера Epson 5000, мы провели замеры ступенчатого клина для голубого, пурпурного, жёлтого и чёрного. Один и тот же участок был проанализирован сначала денситометрическим методом, затем по системе CIELab. После этого мы сравнили результаты.

рис. 3

На рис. 3 показаны четыре цветовые шкалы (а), их значения оптической плотности (б) и результаты по системе CIELab (в). На диаграмме результатов CIELab можно увидеть информацию, не представленную в данных оптических плотностей. Обратите внимание на шкалу уровней серого. При печати огромное значение имеет передача нейтральных цветов, поскольку человеческий глаз чрезвычайно чувствителен к малейшим отклонениям в серых тонах. По результатам замеров оптических плотностей невозможно получить информацию о том, является ли серый цвет полностью нейтральным или в нём присутствует какой-либо оттенок. А на диаграмме CIELab мы чётко видим, что шкала серого не располагается строго вертикально по центральной оси, а, скорее, огибает её. Это означает, что в высоких светах, средних тонах и тенях в сером цвете присутствуют различные цветовые оттенки.

Теперь рассмотрим шкалу пурпурного на диаграмме цветового пространства CIELab. По мере того, как цвет становится темнее, он удаляется от оси и предсказуемо смещается в нижнюю область. Отклонение на одном из участков пурпурного означает избыточно красные тёмные области: при большой относительной площади растровых точек пурпурный в значительной степени меняет оттенок.

Чем же обюясняется столь существенная разница между денситометрическими методами и CIELab? Принцип функционирования денситометра основан на том, что каждый светофильтр измеряет только определённый цвет, при этом полученные данные не суммируются. При вычислениях по системе CIELab полученные данные интегрируются и обрабатываются аппаратным и программным обеспечением прибора.

Цвет и бумага

Как правило, полиграфисты прекрасно осведомлены, какое влияние на конечный продукт оказывает запечатываемый материал. Принято считать, что мелованная бумага даёт более качественный результат по сравнению с немелованной, а на глянцевой отпечаток интенсивнее, чем на газетной. Вопрос в том, как измерить этот эффект и соотнести его с исходным изображением.

Система CIELab позволяет оценить, входят ли цвета подготовленного изображения в диапазон цветов, воспроизводимых печатным процессом. На рис. 4а оттенки почтового ящика соотнесены с цветовой гаммой (цветовым охватом) немелованной печатной бумаги (б) и мелованной (в). Многие цвета изображения оказываются за пределами цветового охвата немелованной бумаги. Если для печати такой работы взять немелованную бумагу, невозможно будет добиться корректного воспроизведения большей части жёлтых и красных тонов. Но цветовая гамма мелованной бумаги перекрывает весь необходимый спектр оттенков, что позволит без проблем отпечатать все участки изображения. Чтобы доказать клиенту эффективность работы с более дорогой мелованной бумагой, достаточно показать ему диаграммы!

рис. 4. Входят ли эти цвета в диапазон воспроизведения печатных процессов? (б) Согласно CIELab: на немелованной бумаге нет. (в) .зато без проблем воспроизводятся на бумаге с покрытием

Пригодятся вычисления и для сравнения цветового охвата различных устройств. Предположим, нужно выбрать сравнительно недорогое цветопробное устройство. С помощью CIELab можно сравнить цветовой диапазон струйного принтера с характеристиками конкретной печатной машины и убедиться, что струйная цветопроба воспроизведёт все необходимые цвета.

Заключение

Измерение оптической плотности красочного слоя сослужило печатной индустрии хорошую службу. Но внедрение новых технологий и современных методов в полиграфии (цифровые камеры, экранная и струйная цветопроба) означает, что печатникам необходимы новые способы измерения и контроля цвета. Всё чаще возникают ситуации, когда помимо денситометрии требуются более надёжные и визуально точные методики. Качество и доступность современных измерительных приборов открывают как никогда ранее широкие возможности внедрения системы CIELab для контроля цвета в цифровой печати.

Основы измерения цвета

Книга Эбхея Шармы «Принципы управления цветом» подробно описывает методы управления цветом, разработанные Международным консорциумом по цвету (International Color Consortium, или ICC): что это такое, как действует, как эффективно применять. Кроме этого приводится обзор устройств для измерения цвета и правила построения профилей для монитора, сканера и принтера. Стоимость 54,95 долл. (заказ на amazon.com/colormanagement).

Об авторах: Эбхей Шарма (abhay.sharma@wmich.edu) и Триста Гойке работают в университете Западного Мичигана.

* Журнал «Американский печатник», ноябрь, 2003. б© American Printer Magazine, a PRIMEDIA publication. All rights reserved.

Инструменты для измерения цвета

Если решились работать с цветовым пространством CIELab для контроля цвета и обсуждения его с заказчиками, готовьте соответствующие устройства. Все приборы для измерения цвета можно разделить на три категории: денситометры, колориметры и спектрофотометры.

Денситометры

Простейшие устройства для измерения оптической плотности цвета. Не поддерживают вычислений по системе CIELab.

Колориметры

Полученные после замера отпечатка данные колориметр переводит в систему CIELab. Это лёгкие, компактные, надёжные и недорогие устройства. В полиграфии их чаще всего используют для калибровки мониторов.

Спектрофотометры

рис. 2

Наиболее сложный инструмент для измерения цвета (рис. 2), регистрирует спектр образца, измеряя его на просвет или на отражение через заданные интервалы длин волн. Поскольку именно спектр наиболее полно описывает цвет, по спектральным данным можно вычислить все остальные параметры, включая оптическую плотность и данные CIELab. Спектрофотометр выполняет и функции денситометра, поэтому некоторые приборы иногда называют спектроденситометрами.

Сегодня размеры и простота в использовании уже не являются решающим фактором при выборе между колориметром и спектрофотометром, поэтому в большинстве случаев логичным будет остановиться на последнем. Кроме аппаратного обеспечения, полезно приобрести и специализированные программы.