KAKO VIDIMO IN MERIMO BARVE

Transcript

1 UVOD KAKO VIDIMO IN MERIMO BARVE OBJEKTIVNO VREDNOTENJE BARV Objektivno vrednotenje barv: barvni model (procesnoneodvisen) standardi za kolorimetrične in spektrofotometrične meritve Za numerično vrednotenjebarv moramo definirati: opazovalca; vizualni sistem s spektralno občutljivostjo očesa na svetlobo daljših x (λ), srednjih y (λ) in daljših z (λ) valovnih dolžin. standardiziran vir svetlobe (s spektralno porazdelitvijo energije sevanja S (λ). geometrijo merjenja odboja svetlobe na opazovanem objektu z merjenjem odboja na spektrofotometru R (λ). Leta 1931 je CIE (Commision Internationale d`eclairege) mednarodna komisija za razsvetljavo predpisala standardna merila. 1 2

2 UVOD UVOD OBJEKTIVNO VREDNOTENJE BARV Standardni merskotehnični opazovalec (2 zornim kotom. Na osnovi meritev relativne spektralne občutljivosti očesa so določili standardizirane barvne vrednosti X, Y, Z. (l.1964 dodan10 zorni kot). Standardne svetlobe -svetloba A (večerna svetloba, volframovažarnica, 2856 K) -svetlobe D (D50, 5000K in D65, 6500K-vključuje tudi UV del spektra) -svetloba F 2 (fluorescenčna svetloba - razsvetljava poslovnih prostorov -.. CIE xyy sistem (1931),barvne vrednosti so prikazane v barvnem diagramu z barvnimi deleži x, y, z; xin y uporabljena za prikaz na diagramu, z izračunamo. Razmiki barv niso vizualno enako zaznavni. x = y = z = 1/3; težišče trikotnika Y- svetlost črta škrlata X, Y, Z - stand. barvne vredosti x= X / (X + Y + Z) y = Y/(X + Y + Z) z = Z /(X + Y + Z) (x + y + z = 1) CIE BARVNI SISTEM 3 4

3 UVOD UVOD CIELAB sistem (1976) Barva je opredeljena z vrednostmi: L* svetlost barve, od 0 (črno) do 100 (belo) a* lega barvena rdeče-zeleni osi (od +a do -a) b* lega barve na rumeno-modri osi (od +b do -b) Za določanje barve zadošča uporaba treh vrednosti L*, a*, b*. Barvne vrednosti L*, a*, b* so s standardiziranimi barvnimi vrednostmi matematično povezane: L* = 116 (Y/Yn) 1/3-16 a* = 500 [(X/Xn) 1/3 -(Y/Yn) 1/3 ] b* = 200 [(Y/Yn) 1/3 -(Z/Zn) 1/3 ] CIELAB BARVNISISTEM Xn = 96,422, Yn = 100,00 in Zn = 82,521 (pri D50 in 2 )) - standardizirane Vrednosti belega standarda -npr. BaSO4 Grafični prikaz CIELAB sistema. CIELAB BARVNISISTEM 5 6

4 UVOD UVOD Barvne razlike se v CIELAB sistemu določijo na osnovi razlik koordinat v vseh treh smereh barvnega prostora: Sistem izračunavanja barvnih razlik se vse bolj izpopolnjuje. Npr prehod iz 1976 v 1994 ΔE*94. Slednji vsebuje korekcije barvnega telesa iz krogle v elipsoid. Izboljšava izračuna ΔE*94omogoča, da so razlike med barvami prikazane z manjšim odstopanjem od razlik, ki jih vidi standardni opazovalec. BARVNE RAZLIKE BARVNE RAZLIKE 7 8

5 UVOD CIE Lab je eden najbolj uporabnih barvnometričnih sistemov. Uporabljajo ga: spektrofotometri, kolorimetri in spektrodenzitometri. Instrumenti zaznajo valovne dolžine odbite svetlobe v obliki numeričnih vrednosti. Območje in preciznost izmerjenih vrednosti pa je odvisno od merilnega inštrumenta: denzitometer jih interpretira kot D (optično gostoto) kolorimeter kot triobmočni opis spektrofotometer kot spektralni opis UVOD DENZITOMETER najbolj razširjen procesni inštrument (grafična priprava, proces tiska) MERJENJE BARV MERJENJE BARV KOLORIMETER meri svetlobo in jo razstavi v RGB. Izmerjene vrednosti pretvori v številčni barvni opis CIE XYZ (pretvorba vcie Lab ali CIE Luv) SPEKTROFOTOMETER meri spektralne podatke količino svetlobe, ki jo objekt odbija pri izbranih intervalih. Izris spektralne krivulje, izračun Lab vrednosti. najpreciznejši inštrument 9 10

6 KOLORIMETRI IN SPEKTROFOTOMETRI KOLORIMETRI IN SPEKTROFOTOMETRI Osnovna struktura naprave za vrednotenje barve: Kipphan Helmut, Handbook of Print Media, Springer, 2001,1207 str

7 KOLORIMETRI IN SPEKTROFOTOMETRI Pri uporabi kolorimetra moramo opraviti pretvorbo iz RGB barvnega prostora? RGB barvni prostor je procesno odvisen, ni ponovljiv. Toliko kot je naprav (monitojev, skenerjev, ), toliko je različnih RGB prostorov. Procesno odvisni prostor pretvorimo v procesno neodvisni, standardiziran barvni prostor. RGB CIE XYZ ali CIE L*a*b* KOLORIMETRI IN SPEKTROFOTOMETRI Vrednotenje barv v grafiki je osnovano na standardu ISO 13655:1996 (v reviziji); SIST ISO 13655:1997 Graphic technology Spectral measurement and colorimetric computation for graphic arts images Grafična tehnologija Spektrometrija in kolorimetrični izračuni za grafične upodobitve. Standard predpisuje: merska geometrija 0 /45 ali 45 /0 standardni opazovalec 2 svetlobni vir D50 CIELAB barvni sistem črna mat podloga (z D 1.5 ± 0.2) brez polarizacijskih filtrov 13 14

8 KOLORIMETRI IN SPEKTROFOTOMETRI DENZITOMETER : KOLORIMETER Kontrola tiska Denzitometer inkolorimeter sta priporočljiva za spremljanje tiska naklade, vendar se cenovno in dejstva, da kolorimetri večinoma ne uporabljajo polarizacijskega filtra pri spremljanju procesa tiska mokre barve priporoča bolj uporaba denzitometra. Sivo ravnovesje Denzitometer z opcijo merjenja skozi več filtrov Kolorimeter v kolikor nimamo posebej klina oz. traku z merskimi polji za kontrolo sivega ravnovesja je ta naprava neprimerna - dobimole skupne vrednosti merjenega polja npr.: L*a*b*. Man Roland, The Direct Route to Quality, 2004, 35 str. MERJENJE BARV Konstrukcija in princip delovanja merilnih inštrumentov (kolorimetra in spektrofotometra) je podobna senzoričnemu modelu -človeškemu očesu. 1. Vzorec se osvetli s svetlobnim virom. 2. Del svetlobe se absorbira (vpije), del reflektira (odbije). 3. Odbito svetlobo zazna oko preko receptorjev. 4. Preko vidnega živca se sproži zaznava barve v možganih. 15 ČLOVEŠKO OKO 16

9 MERJENJE BARV 1. Svetloba pade na barvni odtis. 2. Odbita svetloba preko sistema leč pade na senzor (meri intenziteto vpadne svetlobe vsake posamezne barve). 3. Merjeni signal se prenese v računalnik (opravi primerjavo dobljenega signala s tremi vrstami senzorjev (R, G in B), (vrednosti so definirane v CIE sistemu za standardnega opazovalca) 4. Rezultat so tripodročne vrednosti: X, Y in Z, ki jih lahko vrišemo v enega od tridimenzionalnih barvnih prostorov (npr. CIELAB ali CIELUV). MERJENJE BARV KOLORIMETRI KOLORIMETER, SPEKTROFOTOMETER 17 18

10 MERJENJE BARV Konstrukcija kolorimetra je podobna denzitometrski. Namesto treh barvnih filtrov: R,G in B in optičnega filtra je uporabljena kombinacija filtrov, ki imitirajo tri vrednosti: X, Y in Z. Imajo nižjo absolutno točnost kot spektrofotometri. Ustrezni so za vrednotenje relativnih primerjav med vzorci. Kolorimetri so cenejši od spektrofotometrov. Reflektirana svetloba se meri s tremi različnimi kombinacijami filtrov. Dobimo tri področne vrednosti X pri R filtru, Y pri G filtru in Z pri B filtru. Dobljene vrednosti vnesemo v neodvisni barvni prostor (CIELAB ali CIELUV). MERJENJE BARV Najbolj preprosti kolorimetri so sestavljeni iz: svetlobnega vira optičnega sistema za usmerjanje svetlobe zaslonke za omejitev merskega polja Merska geometrija0/45 ali 45/0 (obstajajo pa tudi z d 8 ). Opremljeni so lahko s polarizacijskimi filtri. Razlika zdenzitometri je: v svetlobnem viru spektalni propustnosti R, G, B filtrov in prikazu vrednosti meritev Vrednost barve je podana z X, Y, Z ali iz njih izvedenimi (npr. CIE L*a*b*). KOLORIMETRI 19 KOLORIMETRI barvnih filtrovr, G, B tipala za pretvarjanje barvnih dražljajevvelektrične signale zaslona za prikaz vrednosti 20

11 MERJENJE BARV KOLORIMETRI MERJENJE BARV Fotoelektrični kolorimeter, optično filtriranje s tristimulusnimi filtri. 21 KOLORIMETRI 22

12 SPEKTROFOTOMETRI Spektrofotometri: refleksijski transmisijski SPEKTROFOTOMETRI Refleksijski -najpogostejši v grafiki, določanje refleksijskih vrednosti v vidnem delu spektra ( nm) na osnovi razlike med vpadlo in odbito svetlobo. Specialni spektrofotometri omogočajo merjenje tudi v UV in IR delu spektra. Premrov Alina, semnirarska naloga: SGP 1, Spektrofotometer,

13 MERJENJE BARV Izmerjene spektrofotometrične vrednosti nam dajo spektralne krivulje prstni odtis barve. Referenčni vrednosti, ki sta potrebni za izris spektralne krivulje sta: valovna dolžina svetlobe in odbojnost (stopnja refleksije) Spektrofotometri merijo podatke pri izbranih valovnih dolžinah. Spektrofotometer: (Digital Swatch-book) meri odbojnost pri 31 izbranih valovnih dolžinah s korakom 10 nm. MERJENJE BARV Intenziteta SPEKTROFOTOMETRI 25 SPEKTROFOTOMETRI Reflektirana svetloba se loči na difrakcijski rešetki (mreži) in nato izmeri s pomočjo vrste senzorjev. Odvisno od natančnosti se reflektirna svetloba meri s koraki 1, 5 ali 10 nm. Iz izmerjenih vrednosti refleksij se nato izmerijo trikromatične vrednosti X, Y in Z. Ker te triobmočne vrednosti ne dobimo s pomočjo filtrov, ampak iz celotnega spektra, je absolutna natančnost spektrofotometrov zelo visoka. Prednost: lahko vrednoti D za vse standardne filtre (spektrodenzitometri) prikaz spektralne porazdelitve omogoča oceno metamerizma 26

14 MERJENJE BARV 1. Uporabi se standardni izvor svetlobe A, C, D50 ali D65 in standardni opazovalec (2 in 10 ). 2. Odtis se osvetli pod kotom 45. Reflektirana svetloba pri 0 se usmeri preko odklonskega zrcala na merilno glavo spektrofotometra, kjer se s pomočjo uklonske mrežice svetloba razprši v celoten spekter. 3. Izsevano svetlobo vidnega spektra (med 380 in 730 nm) merijo fotodiode. SPEKTROFOTOMETRI 4. Rezultati se podajo kot triobmočne vrednosti X, Y in Z in kot barvne (kromatične) koordinate x, y in Y. 5. Izmerjene vrednosti se lahko takoj primerjajo z referenčnimi. Nato pa se zahtevane vrednosti digitalno posredujejo do dozerja črnila, kjer se takoj opravi sprememba in tako odpravi napaka. MERJENJE BARV Kipphan Helmut, Handbook of Print Media, Springer, 2001,1207 str. Princip merjenja faktorja refleksije s spektrofotometrom: krožni filter (filter wheel principle) princip monokromatorja (monochromator principle) princip uklonske mrežice (diffraction grating principle) 27 SPEKTROFOTOMETRI 28

15 MERJENJE BARV SPEKTROFOTOMETRI OBLIKE SPEKTROFOTOMETROV Primera sodobnih avtomatskih spektrofotometrov:»x-rite X-Rite DTP41B AutoScan Spectrophotometer USB«(6.) ter»dtp41 Series II AutoscanSpectrophotometer.«(7.). Primeri sodobnih avtomatskih sistemov s spektrofotometrom:»ats Scanning Spectrophotometer«(7.) ter»x-rite Pulse ColorElite System«(8.) 29 30

16 Primer; Spektrofotometer z integracijsko sfero Geometrija merjenja (8º:di) - 8º vpadni kot, difuzni odboj z vključenim zrcalnim odbojem (diffuse included). integracijska sfera prevlečena z odbojno snovjo vzorec pritrjen na obod sfere svetloba vpada na vzorec pod kotom 8º Reflektirana svetloba iz vzorca se odbije v katerikoli smeri po sferi. Na dnu sfere je detektor - meri količino svetlobe. LITERATURA Perkin-Elemer Lambda 950 SCHLÄPFER, K. Farbmetrik in der Reproduktionstechnik und im Mehrfarbendruck. UGRA St. Gallen, LOOS, H. Farbmessung. Verlag Beruf + Schule, Itzehoe, GOLOB, V. Teorija barvne metrike. Strokovni seminar DKS numerično vrednotenje barve, Ljubljana, Informacijski materiali Gretag-Macbeth, X-Rite. Heidelberg, Colour&Quality, 1999 Premrov Alina, semnirarska naloga: SGP 1, Spektrofotometer, 2004 Man Roland, The Direct Route to Quality, 2004, 35 str. Kipphan Helmut, Handbook of Print Media, Springer, 2001,1207 str

17 BARVNA ODSTOPANJA OPAZOVANJE IN VREDNOTENJE ODTISOV Pri opazovanju odtisov moramo zagotoviti ustrezne razmere: svetloba vidno polje nevtralno zunanje polje Na splošno ne glede na matematični obrazec za vrednotenje barvnih razmikov (CIELAB, CIELAB94, CIELUV, CMC ) veljajo naslednje soodvisnosti: BARVNI RAZMIK ΔE < 0,2 ΔE < 0,5 ΔE = 0,2-1,0 ΔE = 1,0-3,0 ΔE = 3,0-6,0 ΔE = 6,0-12,0 ΔE > 12 BARVNA RAZLIKA ni opazna zanemarljiva razlika (preciznost instrumentov) opazna, zelo majhna vidna, majhna dobro vidna, očitna razlika zelo dobro vidna, izjemno velika razlika moteča, nedopustna razlika 33 34

18 BARVNA ODSTOPANJA Barvnometrični razmik ΔE ne pove ničesar o spremembi barvitosti, nasičenosti in svetlosti barvnega učinka. Npr. ΔE = 4,0 je barvni zamik, ki se lahko pojavi samo zaradi spremembe: barvitosti ali nasičenosti in svetlosti Tako moramo pri (spornih) ΔE razstaviti na posamične razmike (ΔH, ΔC, ΔL). Veljajo pa dejstva: razlike barvitosti ΔH najbolj opazne spremembe ΔL manj opazne spremembe nasičenosti ΔC najmanj opazne BARVNA ODSTOPANJA Vrednotimo lahko: merilna polja ali tiskovne površine (slike) Naročnika zanima predvsem želen odtis vrednotenje tiskovne površine. Problem: tiskovne površine so lahko premajhne (min. premer mora biti 5 mm) problem pozicioniranja instrumenta in primerjava ponatisov težko je določiti natančno katere dele slik naj merimo Za tiskarja je primernejše vrednotenje merilnih trakov. Problem: ne vsebujejo vseh značilnih barvnih učinkov tiskovine 35 36

19 BARVNA ODSTOPANJA Spremenjene oz. nedefinirane razmere za barvnometrično vrednotenje v primeru primarnih TB lahko povzročijo velike barvne razlike: Sprememba razmer C/2 v C/10 C/2 v D65/2 C/2 v D65/10 45 /0 v 8 /0 Sijajna past DA/NE BARVNA ODSTOPANJA Cian 12,9 4,1 15,6 7,4 3,0 ΔE*ab Magenta 6,8 2,8 5,4 7,6 4,1 Rumena 9,2 2,9 10,1 V ofsetnem tisku so barvni razmiki med polnimi in rastrskimi polji funkcija nabarvanja nanosa TB na odtisu. Odstopanja nabarvanja so v normalnih razmerah od ± 0,1 do 0,2 µm (cca. ± 0,1 do 0,2 g/m 2 TB). Normalnim odstopanjem v nabarvanju primarnih TB ustrezajo naslednja barvna odstopanja: Tiskarska barva Cian Magenta Rumena ΔE*ab 2,5 3,4 3,8 2,9 5,

20 BARVNA ODSTOPANJA V normalnem območju nabarvanja pri sekundarnih tiskarskih barvah R, G in B pa moramo računati z ekstremi; ena od obeh primarnih TB je lahko nabarvana na spodnji, druga pa na zgornji meji dopustnega tolerančnega območja. Npr.: zelena; nabarvanje cian je na spodnji, nabarvanje rumene pa na zgornji tolerančni meji. V teh primerih veljajo za 50 % A naslednji tipični barvni zamiki: Cian + Magenta + BARVNA ODSTOPANJA Cian Cian Magenta Magenta Rumena Rumena Rumena Tolerance za procesne TB predpisujeta tudi standarda SIST ISO , 3 (časopisni tisk). SIST ISO Odstopanje Raztros SIST ISO Odstopanje Raztros Cian 5,0 2,5 Cian 5,0 3,0 Magenta ΔE*ab 8,0 4,0 Magenta 8,0 5,0 = = = = ΔE*ab ΔE*ab Rumena 6,0 3,0 Rumena Odstopanje barvni razmik med odobreno polo za tisk in referenčnimi vrednostmi. Raztros barvni razmik med naključno odvzetim odtisom in odobreno polo za tisk. 7,0 4,0 4,1 5,8 5,5 6,5 Črna 4,0 2,0 Črna 5,0 3,

21 Literatura 1. Uradni Adobov tiskarski vodnik, prevajalec B. Troha: Od zamisli do tiskovine, Pasadena,Ljubljana, 2000, 228 str. 2. Kipphan, H. Handbook of Print Media, Heidelberg, Springer, 2001, 1206 str. 3. Kumar, M. Barvna odstopanja v ofsetnem tisku, Interdisciplinarnost barve 2. del, V aplikaciji, Društvo koloristov Slovenije, Maribor, , 561 str. 4. Aull, M. Tehnologija tiska, Učbenik in delovni zvezek, TZS, Ljubljana ERNO UPORABO 41