Измеряем свет и цвет

Выбираем устройства для контроля над цветом.

У слова «калибровка» в полиграфии странный смысл. Вне нашего бизнеса это действие выполняется только по отношению к измерительным приборам и означает «совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений…» (Закон РФ «Об обеспечении единства измерений»). Даже словосочетание «цветовая калибровка» часто воспринимается неправильно. Многие считают, что это некая операция, приводящая к «правильной» цветопередаче принтера, монитора или сканера. На самом деле калибровкой называют процедуру приведения устройства к требуемому состоянию. Для монитора это установка точки белого и гаммы, для принтера — настройка подачи чернил или тонера, а сканеры вообще калибровке не подлежат. Легко понять, что калибровка подразумевает более или менее серьёзное изменение состояния устройства. Сама по себе не обеспечивает правильной цветопередачи, поскольку настраивается небольшое количество параметров. Для полного контроля над цветопередачей необходимо выполнить характеризацию. В её ходе измеряется фактическая цветопередача устройства, а результаты сохраняются в файле, который называется «цветовой профиль» (поэтому процедуру часто называют профилированием). Характеризация не изменяет состояние устройства, но полностью его описывает.

Давайте рассмотрим измерительное оборудование для цветовой калибровки и профилирования устройств в полиграфии.

Новости с рынка

Цифровые микроскопы Techkon SpektroPlate и X-Rite PlateScope

О поглощении Amazys (GretagMacbeth) компанией X-Rite стало известно ещё до нашего предыдущего справочника покупателя, посвящённого измерительным приборам («Мерить подано», ? 6, 2006). Но тогда последствия для рынка были ещё непонятны. Самым интересным было, что решит руководство X-Rite по поводу продукции, конкурировавшей до объединения. Например, что будет со спектрофотометрами Eye-One и Pulse. Оптимальным вариантом для потребителей был бы выпуск новых моделей, объединяющих лучшие черты конкурировавших устройств. В случае с упомянутой парой это мог быть прибор, сочетающий удобство Pulse с универсальностью Eye-One. Возможно, в недалёком будущем мы увидим такое решение, но пока большая часть подобных конфликтов решилась снятием с производства одной из моделей. В неофициальном соревновании денситометров победили продукты X-Rite (прекращён выпуск GretagMacbeth QUICKDens 200, DensiEye 750, D19C), среди спектрофотометров — GretagMacbeth (сняты с производства самые новые разработки X-Rite: DTP-20 Pulse и DTP-70). А в разряде ПО — ничья: одновременно продаются конкурировавшие ранее Monaco Profiler и ProfileMaker, хотя их объединение в один продукт выглядит вполне логичным.

На российском рынке также появились спектрофотометры итальянской Barberi Electronic (обзор Spectro XY-50 см. в ? 9, 2006). Ещё одна новинка — цветные денситометры Tobias Associates.

Для плёнок и форм

Начнём с самых специализированных устройств. Для измерения параметров цветоделённых плёнок и линеаризации ФНА служат монохромные денситометры, работающие на просвет. Для тех же операций с печатными формами и устройствами CTP — монохромные денситометры, работающие на отражение. Потенциал обоих скромен: измеряется только интенсивность света, попавшего на датчик. Важные параметры (оптическую плотность и относительную площадь растра) получают путём расчётов. Первый напрямую — как десятичный логарифм отношения количества света, попавшего на плёнку (пластину), к количеству света, прошедшего через плёнку (или отразившегося от пластины). А для относительной площади растра применяют формулу, включающую экспериментально определяемую константу. Её значение зависит от типа пластины (точнее, от контраста между пробельными и запечатываемыми элементами) и даже от относительной плотности измеряемого растра. Следствие этого — некоторая условность в работе и несовпадение результатов от разных денситометров.

Придумать что-то новое в монохромной денситометрии трудно, поэтому выбор невелик: в ассортименте всех ведущих производителей есть одна-две модели, работающих на просвет. У некоторых есть денситометры только «на отражение» или универсальные. Среди параметров монохромных денситометров отметим максимальную оптическую плотность и апертуру, но у всех современных приборов эти параметры достаточны для работы, и выбор монохромного денситометра скорее сводится к выбору поставщика, способного обеспечить поддержку.

Одно из условий работы монохромного денситометра — достаточный контраст между пробельными и печатными элементами. Это требование очень хорошо соблюдается на цветоделённых плёнках и неплохо — на аналоговых офсетных пластинах. А вот при измерении полимерных флексографских форм и некоторых офсетных пластин, изготовленных на устройствах CTP, возникают проблемы. Поэтому в последние годы для проверки офсетных форм всё более популярны цифровые микроскопы. Их принцип прост: растровая структура на форме фотографируется с большим увеличением, а потом анализируется с помощью специального ПО. Цифровые микроскопы бывают автономными (со встроенным микропроцессором и ЖК-экраном) и подключаемыми к компьютеру. По сравнению с монохромными денситометрами обеспечивают не только большую точность измерения относительной площади растра, но и позволяют определить другие его параметры: угол наклона и частоту. Самые «умные» устройства могут даже построить характеризационную кривую на встроенном экране (см. обзор Techcon Spectroplate и Plateviewer в ? 5, 2006).

Измеряем спектр

Теперь перейдём к самым универсальным устройствам — спектрофотометрам. Как видно из названия, они измеряет спектральное распределение интенсивности света. С точки зрения современной системы управления цветом эта информация достаточна для полного описания цвета, поэтому спектрофотометр мог бы стать единственным измерительным прибором в любой дизайн-студии, препресс-бюро и даже типографии. Но соображения цены и удобства привели к появлению более специализированных приборов для измерения цвета — колориметров для калибровки мониторов и цветных денситометров (и спектроденситометров) для оперативного контроля над параметрами печати. О них мы поговорим позже, а пока обсудим параметры спектрофотометров, с которыми придётся столкнуться при выборе устройства. Их количество может привести в уныние, но только небольшая часть действительно важна в повседневной работе, остальные будут интересны лишь для специфических видов (а некоторые настолько же полезны, как информация об отсутствии холестерина на бутылке с подсолнечным маслом).

X-Rite Eye-One Pro – единственный прибор, работающий с отпечатками и мониторами. Он даже может измерить спектр окружающего освещения.

Возможность серийных измерений. Измерить один образец цвета легко. Почти также легко измерить три или пять. А если нужно измерить тысячу образцов — типичный размер шкалы для создания цветового профиля печатного устройства? Тогда нужен прибор, выполняющий серийные измерения в более или менее автоматическом режиме. Выбор велик. Самый простой (конструктивно) способ — вручную провести прибор вдоль строки, состоящей из пары десятков цветовых образцов. Так решили поступить разработчики Eye-One Pro и снабдили его специальной направляющей линейкой. При кажущейся незатейливости способ удобен и быстр — на измерение шкалы из тысячи образцов нужно около 5 минут. Награда за простоту — невысокая цена прибора и его способность калибровать мониторы.

Есть и полностью автоматические способы. Эффектный манипулятор iO (около 2200 евро) автоматически перемещает прикреплённый к нему EyeOne Pro по шкале. Подобные есть и у других производителей. EyeOne iSis протягивает лист через себя, как протяжной сканер (есть версии формата А4 — 1100 образцов и А3 — 2500 образцов), очень удобно и быстро, но для калибровки монитора придётся купить отдельное устройство. Оригинальную схему применяет Barberi: в их приборах измерительный датчик неподвижен, а манипулятор перемещает тестовую шкалу.

Работа на просвет. Стандартный режим для монохромного ден-ситометра. Есть и цветные, работающие на просвет, но трудно придумать, зачем они нужны в полиграфии (даже в фотографии их сейчас мало используют). А вот спектрофотометры, работающие на просвет, стали редкостью, хотя потребность в печати на прозрачных и светорассеивающих материалах (а значит, в калибровке и профилировании таких устройств) растёт. Стоимость приборов относительно высока, а выбор невелик: только пара спектрофотометров Barberi.

Апертура (apertures: измеряется в миллиметрах) обозначает размер измеряемого пятна и важна при измерении автотипных (растровых) отпечатков. Прибор с маленькой апертурой позволяет измерить образцы цвета маленького размера, т. е. для размещения контрольных шкал потребуется немного места (а для полезной информации останется много). С большой — измерит отпечатки, сделанные на принтерах с невысоким разрешением. Правило — при измерении регулярного растра апертура должна быть как минимум в 10 раз больше периода растра, а при измерении стохастического — в 10 раз больше размера точки. Все представленные на рынке измерительные приборы без труда работают с офсетными отпечатками. А вот для широкоформатных принтеров сверхбольшого формата, часто печатающих с разрешением в десятки dpi, нужно подбирать спектрофотометр с соответствующей апертурой (например, Barberi Spectro LFP).

Геометрия измерения (45/0, 0/45, D/0, 0/D) означает взаимное расположение источника света, измеряемой поверхности и измерительного датчика. Первое число в дроби означает угол, под которым свет падает на поверхность; второе — под которым датчик «смотрит» на неё. В полиграфии распространены приборы с геометрией 45/0. Их достаточно для большинства измерений обычной печатной продукции. Но при работе с поверхностями, цвет которых зависит от угла просмотра, требуется прибор с геометрией D/0 или 0/D (или со сферической). У приборов с геометрией D/0 свет вначале рассеивается внутри специальной сферы с покрытием из оксида бария, потом попадает на измеряемую поверхность, отражается от неё и попадает на измерительный датчик, «смотрящий» на неё под прямым углом. В приборах с геометрией 0/D свет вначале отражается от измеряемой поверхности, а потом рассеивается внутри сферы.

Приборы со сферической геометрией в несколько раз дороже обычных (0/45 или 45/0), а их выбор значительно меньше. К счастью, в полиграфии они требуются не часто: при измерении металлических и пластиковых поверхностей, образцов со сложной фактурой и т. п.

УФ-фильтр (UV-filter). Каждый, кто был в полумраке танцевального клуба, видел, что белая одежда, бумага и другие белые предметы испускают довольно яркий свет. Это флюоресценция — свечение некоторых веществ под воздействием ультрафиолета. Столь эффектное в индустрии развлечений (и в светотехнике), оно доставляет системам управления цветом немало хлопот. Производители бумаги (кроме специальных марок) добавляют в неё флюоресцирующие вещества — оптические отбеливатели. Под воздействием присутствующего в дневном и других видах освещения УФ-излучения они светятся, повышая визуальную белизну бумаги. Глаз воспринимает свечение как белое, но только благодаря адаптации. На самом деле оно синее, и именно это показывает спектрофотометр, а система управления цветом пытается компенсировать «синеву», делая отпечаток более красным.

Автоматический X-Rite EyeOne iSis выпускается в двух форматах – А4 и А3

Некоторые спектрофотометры выпускаются в модификациях со встроенным УФ-фильтром. В одних моделях (X-Rite EyeOne Pro) он фиксирован и не может быть снят или установлен; в других (Barberi Spectro) съёмный. Фильтр установлен между внутренним источником света и измеряемой поверхностью и предотвращает свечение отбеливателей. Интересна схема в X-Rite EyeOne iSis: источник света состоит из нескольких светодиодов, часть которых работает в УФ-диапазоне. Первое измерение выполняется при всех включённых диодах, а второе — только при включённых УФ-диодах. Из результатов первого измерения вычитаем второе — получаем результат без УФ-составляющей.

УФ-фильтр в спектрофотометре устраняет проблему, но… не решает. Ведь в жизни никто не устанавливает УФ-фильтр на солнце или лампу дневного света. Попытку решить проблему предприняли разработчики ProfileMaker, в которой есть функция компенсации флюоресценции. При её использовании они рекомендуют спектрофотометр без УФ-фильтра. Но опыт работы показывает, что проблема остаётся и может стать причиной неудач при создании цветовых профилей для некоторых типов бумаги.

Цветовое пространство (color Spaces: CIE 94, CIELAB, Lab, XYZ, xy…). За время развития колориметрии было придумано множество систем для численного описания цвета. Как основная используется XYZ, рассчитываемая из спектральных характеристик измеряемого образца. Значения цветовых координат в других системах (чаще всего используют Lab) могут быть получены из XYZ.

Наблюдатель (observers: 2 degrees, 10 degrees). Два объекта с одинаковыми спектральными характеристиками, но разного размера, воспринимаются по-разному. Поэтому в колориметрии есть термин «наблюдатель», означающий угловой размер оцениваемых образцов. Он может принимать одно из двух значений: 2 (обычное) и 10 (очень редко) градусов. Параметр расчётный, т. е. выбор не требует никаких изменений в конструкции прибора.

Осветитель (illuminants: A, C, D50, D55, D65…). Все знают, что цвет объекта зависит от его освещения. Но не все понимают, насколько эта зависимость может быть сильна. Легко представить поверхность и пару источников белого света с такими свойствами, что под одним источником она будет выглядеть белой, а под другим — чёрной. Правда, на практике получить такой эффект трудно. Но ситуация, когда две поверхности под солнечным светом выглядят одинаково серыми, а под лампой «дневного» света одна становится зеленоватой, а другая — красноватой, встречается регулярно. (Эффект получил название метамеризм.) Поэтому в колориметрии используется набор стандартных осветителей. Осветитель А приблизительно соответствует лампе накаливания, D50/55/65 — солнечному свету в разное время дня, серия F — люминесцентным лампам. Конечно, никто не ставит в прибор несколько источников света — достаточно одного (обычно используется галогеновая лампа или светодиоды). Цветовые координаты для других осветителей рассчитываются исходя из измеренных спектральных характеристик поверхности. Поэтому параметр «осветитель», как и «наблюдатель», является расчётным.

Для мониторов

Автоматический спектрофотометр Barberi Spectro XY50 – один из немногих, работающих на просвет

Измерительные возможности спектрофотометров вполне достаточны, чтобы калибровать и профилировать мониторы. Увы, на практике спектрофотометры для этого непригодны: конструкция просто не позволяет закрепить их на экране. Приятное исключение — Eye-One Pro: он измерит и отпечаток, и монитор. Но его цена хоть и невелика по меркам спектрофотометров, серьёзна для большинства пользователей. Поэтому для калибровки и профилирования мониторов широко используют приборы, которые в народе называются «калибраторы», хотя правильнее — колориметры. Принцип основан на измерении интенсивности света за цветными фильтрами. Колориметры относительно недороги — от 85-90 долл. за Pantone Huey или ColorVision Spyder2Express до двух-трёх сотен за более профессиональный прибор. Впрочем, цена и качество работы определяются не столько качеством железа, сколько ПО для калибровки. Например, EyeOne Display (не путайте со спектрофотометром EyeOne Pro!) и ColorVision Spyder поставляются в двух версиях, отличающихся набором ПО, причём «старшая» в 1,5 раза дороже.

Для стабильной цветной печати

Для контроля цветной печати в типографиях уже много лет применяют цветные денситометры. Их принцип основан на измерении интенсивности света в том спектральном диапазоне, где краска задерживает свет. Чем меньше сила света в данном диапазоне, тем больше краски находится на его пути. Количество краски изменяется двумя способами: толщиной красочного слоя или относительной площадью запечатанной поверхности в растрированных областях. Для измерения количества голубой краски измеряется «красный» диапазон, для пурпурной — «зелёный», для жёлтой — «синий», а для чёрной — интенсивность света во всём видимом диапазоне.

Pantone heuy – один из самых доступных приборов для калибровки мониторов

«Вырезать» излучение нужного диапазона можно двумя способами. Первые цветные денситометры использовали комплект цветных фильтров с соответствующими коэффициентами пропускания. Теоретически для каждого вида красителя нужен индивидуальный подбор фильтров. Это требование вряд ли выполнимо на практике, поэтому ограничиваются несколькими стандартными фильтрами, при указании на которые используется термин Status. Status T практикуют для измерения полиграфических отпечатков в Северной Америке, Status E отличается параметрами жёлтого канала и задействуется полиграфистами в Европе. Денситометры со Status A и Status M нужны в фотолабораториях — для измерений позитивных (отпечатки и слайды) и негативных материалов соответственно.

Данные об оптической плотности в различных цветовых каналах — первичные в цветной денситометрии. На их основе многие приборы могут рассчитывать другие параметры печатного процесса: растискивание, баланс «по серому», контраст печати, наложение красок и многое другое. Зачастую модели одного производителя отличаются только такими интеллектуальными способностями и ценой. Но в цветных денситометрах даже оптическая плотность — величина условная, поскольку спектральные характеристики красителей не стандартизированы. А уж связь между оптической плотностью и рассчитываемой величиной и вовсе косвенная (как и в монохромных денситометрах). К счастью, цветные денситометры применяются в печатном цехе, а там важно не столько абсолютное значение этих параметров, как их стабильность во времени.

С появлением относительно недорогих датчиков, измеряющих спектральное распределение световой энергии, начался отказ от физических фильтров. Вместо этого прибор измеряет спектральное распределение силы света, а потом по этим данным и специальным формулам рассчитывает оптические плотности и другие параметры отпечатка. Этот тип называют спектроденситометрами. Основное различие между ними и спектрофотометрами лежит в области эргономики и интерпретации измеренных значений. Они удобнее для оперативного контроля печати — измеряемые и рассчитываемые параметры немедленно отображаются на встроенном экране, а питание — от встроенной батареи. Спектрофотометр не обрабатывает спектральные данные, а передаёт в компьютер для последующего анализа. Зато у большинства спектрофотометров лучше развито серийное измерение.

Но и для денситометрических измерений полезна автоматическая обработка множества цветовых образцов — каждая потерянная секунда означает несколько оттисков «в корзину». Особенно это важно на коротких тиражах. Здесь помогут полуавтоматические системы управления цветом — такие как X-Rite IntelliTrax.

Программное обеспечение

Цветной денситометр X-Rite DensiEye700

Автономные приборы — денситометры и некоторые цифровые микроскопы — отлично работают без подключения к компьютеру и не требуют ПО, хотя могут им комплектоваться. Более функциональное ПО есть в комплекте всех колориметров для калибровки мониторов, а выбор прибора фактически определяется тем, какого уровня софт вам нужен.

А вот со спектрофотометрами дело сложнее. В минимальной конфигурации большинство поставляется без серьёзного ПО. Производитель может предоставить только простую утилиту для получения результатов измерений в текстовом виде, как ColorPort для продуктов X-Rite или Catch для спектрофотометров Barberi. Сложные задачи (создание или редактирование цветовых профилей) в их функции не входят, этим занимаются специализированные пакеты, за которые придётся доплачивать. Единственное исключение — X-Rite Eye-One Pro, идущий в комплекте с программой i1Match, выполняющей весь комплекс цветовой калибровки и профилирования — от монитора и сканера до принтера и проектора. Но потенциал комплекса зависит от цены комплекта. В минимальной конфигурации (EyeOne Photo LT — около 800 евро) он откалибрует монитор и создаст цветовые профили для принтера по небольшим тестовым шкалам. А комплект EyeOne XT (3185 евро) поможет создать цветовые профили для печатающих устройств по большим тестовым шкалам, откалибровать мониторы, профилировать сканеры и цифровые фотокамеры. В комплекте также утилита для редактирования цветовых профилей.

Good beginning is a half of the battle

Не стоит ожидать, что с появлением в дизайн-студии и препресс-бюро спектрофотометра все проблемы с цветом решатся за несколько дней. Выбор измерительного прибора – только первый шаг на пути к полному контролю над цветопередачей. Но хорошее начало – это половина битвы за правильный цвет.