Gråbalans av förprovtrycksskrivare

Transkript

1 Gråbalans av förprovtrycksskrivare MICHAEL SARABIA och TOMAS PETERSSON Examensarbete Stockholm, Sverige 2004 TRITA-NA-E04138

2 Numerisk analys och datalogi Department of Numerical Analysis KTH and Computer Science Stockholm Royal Institute of Technology SE Stockholm, Sweden Gråbalans av förprovtrycksskrivare MICHAEL SARABIA och TOMAS PETERSSON TRITA-NA-E04138 Examensarbete i medieteknik om 10 poäng vid Högskoleingenjörsprogrammet för medieteknik, Kungliga Tekniska Högskolan år 2004 Handledare på Nada var Christer Lie Examinator var Roger Wallis

3 Förord Detta examensarbete på 10 poäng gjordes som en del av vår utbildning i medieteknik 120p vid KTH i Stockholm. Vi vill tacka våra uppdragsgivare på STFI, Pär-Åke Johansson, Gustavo Gil-Barros, Carl-Magnus Fahlcrantz och Siv Lindberg för den tid och de resurser som man har tillhandahållit under det här arbetet, men framförallt deras engagemang och förmågan att entusiasmera när det har känts svårt. Vi vill även tacka vår handledare Christer Lie för god vägledning. Michael Sarabia Tomas Petersson den 2 September 2004

4 Innehåll 1. INLEDNING FÖRKLARING AV PROBLEMET STFI Gråa referensytor med inducerat brus SYFTE AVGRÄNSNINGAR DISPOSITIONEN BAKGRUND GRÅBALANS FÖRUTSÄTTNINGAR Mätteori angående kulör Mätteori angående tonvärde Svarta lådor MATERIAL OCH METOD MATERIALSPECIFIKATION Papperet Bläcket Skrivaren Mätutrustning RIP- rastreringsprocessor GRUNDLÄGGANDE LINJÄRISERING KVALITETSKONTROLL AV LINJÄRISERINGEN UTGÅ FRÅN GRÅ I RGB FÖR ATT ERHÅLLA NEUTRALGRÅ UTSKRIFTER Metod Resultat Slutsats ITERATIV KORREKTION Metod Resultat Slutsats METOD FÖR FINJUSTERING AV MAGENTA OCH GUL Metod Resultat Slutsats RESULTATREDOVISNING LUT FORTSATT UTVECKLING FRAMTIDEN ÄR NU Anpassade kurvor Ny mjukvara för fortsatt forskning KÄLLOR Böcker: Elektronisk media Internet:... 29

5 Sammanfattning Gråbalans av förprovtrycksskrivare Målsättningen med den här rapporten är att lösa ett specifikt problem som ställdes av STFI. För att kunna lösa detta problem krävs att man finner en metod att göra en mycket noggrann gråkalibrering av en specifik skrivare nämligen EPSON Stylus Photo 2100 med givna bläck och ett givet papper och därigenom kartlägga hur skrivaren uppför sig under en förutbestämd uppsättning förutsättningar. STFI söker kunskap om periodiska och icke periodiska störningarna. Man måste därför i metoden slå fast en uppsättning statiska förutsättningar där endast störningarna varieras. Endast då kan man veta att variationer i mätresultaten har sitt ursprung i de varierade störningarna. Vägen fram till den aktuella lösningen går via olika metoder som föreslås och testas. En metod som svarar mot de givna kraven har utsetts. Kravet, toleransen E<1 från neutralt grå uppnås genom hela tonskalan. Metoden går ut på att stegvis närma sig gråblandningar och kartlägga hur den givna skrivaren återger gråblandningarna uppbyggda av de olika processfärgerna CMYK. De bästa resultaten samlas i en tabell (LookUp Table, LUT) som presenteras i slutet på rapporten. Tabellen ligger till grund för det diagram STFI senare tar fram och som vid valt tonvärde (L, Luminans, Ljushet) ger den CMYK-kombination som svarar mot neutralt grå. STFI kan nu framställa de neutralt gråa referensytorna med önskad tillförlitlighet, som är den viktiga del i arbetet med att utvärdera ögats känslighet för de simulerade störningarna. Metoden är även så pass generell att, i förprovtrycksutrustningen ingående materiel såsom skrivare, papper och bläck, kan varieras.

6 Abstract Gray balancing of proofing inkjet printer The objective of this report is to solve a specific problem put forward by STFI. They are researching how periodic and non-periodic disturbances effect printing results. Solving this problem requires finding a method for gray-balancing a specific printer namely the EPSON Stylus Photo 2100 using a specified ink and a specified paper thus mapping the printer s behavior under a given set of circumstances. It cannot be stressed enough that these circumstances must remain static so that one can be sure that variations in measurements are caused by variations in the disturbance, and nothing else. On the road to the final solution other methods are suggested and tested. A method that is able to meet the given requirements is selected. The requirement, a tolerance of no more than E<1 from absolutely neutral gray, is achieved throughout the entire gradient range. The basic idea behind this method is to approach the gray-mixtures in increments and map how the given printer reproduces the grays made up of the process colors CMYK. The best results are collected in a lookup table that is included in the report. This table is the basis from which STFI later produce a diagram that allows you to find the CMYK-combination that will render neutral gray at any chosen tonevalue (L, Luminance, brightness). STFI can now produce the neutral gray reference-surfaces with the desired fidelity required in this important part of evaluating the eyes sensitivity to the simulated disturbances. Since the method is presented as general guidelines it may be implemented on any set of static circumstances, thus opening for the possibility to produce a look up table for another printer and / or using different paper and ink as needed.

7 1. Inledning 1.1. Förklaring av problemet STFI STFI (Skogsindustrins Tekniska Forskningsinstitut) och Packforsk (Institutet för Förpackning och Logistik) slogs samman under 2003 och agerar sedan dess under namnet STFI Packforsk AB. Genom sammanslagningen har man skapat ett breddat branschforskningsinstitut som spänner över hela värdekedjan från råvaror och papperstillverkning till slutanvändare/konsument. STFI Packforsk är idag ett av världens ledande företag för forskning och utveckling inom sex olika kompetensområden, uppdelade i följande divisioner: - Fiber, Massa och Energi- Papper - EuroFEX (en egen pilotanläggning för papperstillverkning) - Förpackning och logistik - Papper som informationsmedium - Strategisk information Verksamheten sträcker sig från grundläggande forskning i kontakt med universitet till direkta uppdrag, där man utnyttjar den samlade kompetensen för att hitta lösningar som är tillämpbara hos kunderna. Vår uppdragsgivare, divisionen för "Papper som informationsmedium", bedriver en stor del av sin forskning kring interaktionen papper-färg, avseende bl.a. absorption, fukt, ytkemi, kompression och bestrykning. Divisionen arbetar även med utvärdering av tryck, där man jämför den subjektiva bedömningen med den objektiva uppmätningen. Den subjektiva tryckutvärderingen sker i ett eget perceptionslaboratorium där man bedömer tryckkvalitet, glans och ljushet. En del av arbetet på divisionen går även ut på att mäta, kartlägga och simulera de oönskade effekter som kan uppstå i tryck, exempelvis flammighet eller systematiska störningar i trycket, s.k. brus. 1

8 Gråa referensytor med inducerat brus På STFI undersöks ögats känslighet för brus genom att framställa utskrifter med tonplattor i olika kulörer där plattorna innehåller olika grader av slumpmässigt applicerat brus. Bruset är alltså mer eller mindre framträdande på de olika plattorna. Det man vill uppnå är att brusets relativa synlighet för det mänskliga ögat ska bibehållas efter utskrift. Uppgiften blev att studera de gråa plattorna. På STFI var man missnöjd med de utskrifter som för närvarande erhölls. Det uttrycktes en misstanke om att skrivarens rastreringsprocessor innehöll instruktioner för att korrigera skönhetsfel hos fotografier och att dessa instruktioner kunde ha en inverkan på de knappt skönjbara avvikelserna som originalbruset stundtals innebar. Anledningen till att man använder sig av gråtoner är att grått innehåller alla färger. När man har lyckats finna neutralgrå är blandningen av de ingående färgerna fri från färgstick Syfte Att gråbalansera en förprovtrycksskrivare. Fastställa en lämplig metod för att uppnå neutralgråa utskrifter och därefter bestämma värden för att kunna förutse tryckresultatet avseende mättnad. I de pixlar man begär t.ex. 30% grått ska man också få 30% grått och inget annat, inom given tolerans, E<1 där E är avståndet till L-axeln i CIEL*a*b* färgrymden. 2 STFI ämnar implementera det uppnådda resultatet i framtida mjukvara för automatisk gråkalibrering. Som nämnts behöver STFI ta fram original för bedömning och kartläggning av simulationer av oönskade effekter som kan uppstå i tryck. Det krävs att man kan vara säker på att utskriften representerar verkligheten på ett acceptabelt sätt. Man måste kunna lita på att skrivarens egna tillkortakommanden inte har genomslag i utskrifterna. 1 Johansson, Lundberg och Rydberg, Grafisk kokbok 2.0, Arena, andra reviderade upplagan, Stockholm, 2001, sid Johansson, Lundberg och Rydberg, Grafisk kokbok 2.0, Arena, andra reviderade upplagan, Stockholm, 2001, sid.42. 2

9 1.3. Avgränsningar Undersökningen ska utföras på STFI s förprovtrycksutrustning som bl.a. används för utskrift av de simulerade referensytorna. Utrustningen består av skrivare EPSON Stylus Photo 2100 med specifikt bläck och papper. Kravet för att en utskrift ska vara godkänd är att ingen visuell skillnad råder mot neutralt grått, E<1, genom hela tonskalan. Önskvärt är även att metoden för att finna gråbalans är så pass generell att den kan utföras för annan skrivare och annat papper/ bläck Dispositionen Först återfinns en bakgrund som reder ut lite av den bakomliggande filosofin, förutsättningarna och naturligtvis en del mätteori. Därpå följer en presentation av det materiel som användes. I slutet av detta kapitel presenteras särskilt rastreringsprocessorn best color proof där även begreppet linjärisering utreds. Därefter kommer själva problemlösningen som består av tre steg. Tre metoder som har utarbetats och testats presenteras. De första två förkastas, men från erfarenheterna av dessa byggs slutsatser, för att till sist hitta fram till den tredje och sista metoden som blir den som används i undersökningen. I den slutliga resultatredovisningen presenteras den LUT (Lookup Table) som var den ursprungliga beställningen. Avslutningsvis presenteras den mjukvara som är under utveckling hos STFI och som baseras på resultatet från denna undersökning. 3

10 2. Bakgrund 2.1. Gråbalans Gråbalans 3 är till för att man i prepressarbetet ska kunna se till att neutrala toner byggs upp av rätt balanserade kombinationer av cyan, magenta och gult. Om man trycker exakt lika mängd av de tre färgerna kommer det inte att resultera i en neutralt grå yta. Det beror bl.a. på papperets kulör, på skillnader i punktförstoring mellan tryckfärgerna och på att pigmenten i de olika tryckfärgerna har olika egenskaper och ej är ideala. Pigmenten i de tre färgerna skiljer sig såtillvida att de inte har samma förmåga att absorbera eller reflektera sin del av röd, grön och blå i det synliga spektrumet. Cyan har exempelvis inte förmågan att, i önskvärd grad, absorbera rött (= magenta+gult). Det här gör att cyan får ett högre värde än magenta och gult (som brukar ha värden nära varandra) för att uppnå neutralt grå. Gråbalansen brukar anges i valda tonsteg mellan 0-100% med cyantonen som referens. Varje tryckprocess har sina egna gråbalansvärden. Det finns dock riktvärden för gråbalans baserade på erfarenhet som exempelvis säger att kombinationen 40% cyan, 29% magenta och 30% gult brukar ge en neutralt grå ton på ett bestruket arkoffsetpapper. Gråbalansen bestämmer alltså bara förhållandet mellan kulörfärgerna. Den svarta färgen utgör i teorin inget hot mot gråbalansen eftersom den är neutral, men den påverkar gråtonens ljushet eftersom tonen blir mörkare ju mer svart man adderar. När man funnit "sin" gråbalans i valda steg i tonskalan så har man skapat en profil för sin tryckprocess som blir ett mått på om man trycker med korrekt färgbalans eller inte. För att kontrollera att gråbalansen är korrekt har man gråbalkar (med cmy-grått) i tryckkontrollremsan på sin trycksak och referensfält med motsvarande gråton, tryckt enbart med svart, att jämföra gråbalansfälten med. Jämförelsen kan ske rent visuellt och bekräftar en god färgbalans alternativt avslöjas obalans via färgstick. Att styra sin tryckprocess med hjälp av gråbalans, d.v.s. finna de kombinationer som motsvarar neutralt grått genom hela tonvärdesskalan, har visat sig vara ett effektivt sätt att hålla ordning på färgreproduktionen. 3 Johansson, Lundberg och Rydberg, Grafisk kokbok 2.0, Arena, andra reviderade upplagan, Stockholm, 2001, sid.87. 4

11 2.2. Förutsättningar Världen och allting i den har imperfektioner. Ideala ting existerar endast i teorin. När det gäller komplicerade processer i många steg, av den typen som återfinns exempelvis inom den grafiska branschen, så åtgår mycket tid och arbete till att finna, bedöma och korrigera olika fel, men även justeringarna blir behäftade med fel. Därför kan man inte begära mer än vad den till buds stående precisionen har att erbjuda. Man får ett resultat som ligger inom vissa toleranser. Ju mer approximativ en metod är desto bredare måste feltoleranserna bli. STFI söker kvantifiera och kategorisera störningar i digitaltryck för att lättare kunna förstå vilken inverkan det ordnade bruset har på tryckkvaliteten. Just ordnade periodiska störningar uppträder i mönster som mycket lättare uppfattas av det mänskliga ögat. Det är därför extra viktigt att alla utskrifter behandlas på ett homogent sätt, och att resultaten verifieras med känsliga instrument som även uppfattar det som det mänskliga ögat inte förmår att upptäcka. Eftersom det är störningarna man söker kunskap om så måste man finna metoder där endast störningarna varieras, allt annat måste vara statiskt såsom papper, bläck, skrivare osv. På så sätt kan man vara säker på att alla skillnader i mätresultat härrör från variationer i störningarna och inget annat. En ledstjärna genom detta arbete har varit tanken att skjuta upp alla approximationer så lång som möjligt för att minimera alla fel. Det finns olika metoder som används på bred front idag för att gråkalibrera skrivare. Dessa metoder är dock konstruerade för att lösa gråkalibreringen hos alla skrivare. Målet var att finna en metod att gråkalibrera just denna skrivare, EPSON Stylus Photo Förhoppningen var att, eftersom en gråkalibreringsmetod skräddarsys för just denna skrivare, finna en lösning som ger högre precision än gängse metoder. 5

12 Mätteori angående kulör Detta arbete baseras på mätning av tryckta ytors kulör med hög noggrannhet. För färgmätning finns i princip tre huvudtyper av mätinstrument, densitometer, kolorimeter och spektrofotometer. Högst precision har spektrofotometern 4 varför den metoden har valts. En spektrofotometer mäter färger i den enhetsoberoende kulörrymden CIEL*a*b*. Spektrofotometern har dessutom möjlighet att kalkylera Ε via CIEL*a*b* värdena. CIEL*a*b* 5 är det enhetsoberoende kulörsystem som främst används i den grafiska branschen eftersom det är anpassat till hur ögat uppfattar kulörer och kulörerna anges dessutom fysikaliskt exakt. Det numeriska värdet för skillnaden mellan två färger i ett kulörsystem beskrivs vanligtvis av Ε 6. I CIEL*a*b* står L för luminansen, ljusheten. a och b axlarna berättar tillsammans vilken kulör det gäller (se Fig. 1 och 2). När a och b befinner sig på L axeln har man neutralgrå. E är en bokstav som i det här sammanhanget används som en variabel för att beskriva en position i färgrymden. Skillnaden mellan denna position och en ny, ändrad position är skillnaden mellan det första och det andra E:et, dvs. Ε. Om Ε är mindre än ett så kan ögat inte se att någon skillnad råder. Metoden som har använts är att konstatera om a och b värdet har befunnit sig tillräckligt nära noll genom att mäta med spektrofotometer, dvs. E<1 för att mätobjektet skall kunna anses vara grå Mätteori angående tonvärde En densitometer mäter upp hur mörk en tryck yta är. På det sättet får vi ett mått på densiteten eller tätheten i den tryckta färgen. Många densitometrar är dessutom utrustade med filter för de tre kulörta tryckfärgerna, för att mäta densiteten i dem, både separat och samtryckta. Men man kan inte mäta upp själva färgegenskapen, utan bara mörkheten eller tonvärdet i just den färgen. 7 I den här undersökningen används densitometer för att i olika sammanhang mäta upp tonvärdesprocenten (mättnad) i de respektive processfärgerna. 4 Kipphan, H (2001): Handbook of Print Media: technologies and production methods, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, sid Johansson, Lundberg och Rydberg, Grafisk kokbok 2.0, Arena, andra reviderade upplagan, Stockholm, 2001, sid Kipphan, H (2001): Handbook of Print Media: technologies and production methods, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 1.4 Print Quality, sid Nyman, Mattias, Bättre bilder i tryck, Rolf Förlag, Skövde, 1999, sid

13 Fig.1 CIELab- färgrymden illustrerad som en färgcirkei i ett koordinatsystem. De rena klara färgerna finns i periferin och 0-punkten är neutralt grå. Fig.2 CIELab färgcirkel ur ett annat perspektiv. 7

14 Svarta lådor En önskan som uttrycktes från STFI var att i möjligaste mån kringgå fördefinierade profiler, såsom ICC profiler för färgkorrigering samt pappersprofiler och referensprofiler i rastreringsprocessorn. Det som eftersträvades var en så opåverkad process som möjligt. Även om man kan se hur ICC profiler kartlägger färgavvikelser, så kan man inte veta exakt hur den aktuella fabrikantens CMM (Color Management Module) tolkar och exekverar färgkompensationen. Färgmatchning och omfångskomprimering bestäms nämligen av CMM:en. Därför har vi haft som mål att i möjligaste mån undvika inblandning av nämnda färgkorrigeringssystem. 8

15 3. Material och metod Här specificeras det papper, bläck och den skrivare som har använts i undersökningen. Som påpekats tidigare ingår dessa i en uppsättning statiska förutsättningar som ej får varieras eftersom STFI avser att använda metoden för att undersöka hur olika typer av brus påverkar tryckkvaliteten. Man vill då vara säker på att variationer som uppmäts har sitt ursprung i variationer i störningarna som man tillför, och inget annat Materialspecifikation Papperet Tryckförsöken utfärdas på Epson Archival Matte, 192 g/m², A Bläcket Skrivaren är utrustad med följande bläck från Epson: T0341 Photo Black T0347 Light Black T0342 Cyan T0345 Light Cyan T0343 Magenta T0346 Light Magenta T0344 Yellow 9

16 Skrivaren Utskrifterna har gjorts med Epson bläckstråleskrivare. Fig.3 EPSON Stylus Photo 2100 Specifikation Typ A3+ 7-färgs bläckstråleskrivare Tekniska egenskaper: EPSON Micro Piezo Skrivriktning: Dubbelriktad med logisk sökning Skrivhuvudskonfiguration: 96 munstycken - svart, 96 munstycken färg (cyan, magenta, gult, ljust cyan, ljust magenta, ljust svart) Hastighet: C:a 7,4 sid/min i svartvitt på A4 i ekonomiläge. C:a 7,3 sid/min i färg på A4 i ekonomiläge. C:a 3,1 sid/min med text och färggrafik. C:a 230 sekunder för foto 20x25cm (1440dpi). Upplösning Max 2880 x 1440dpi i svartvitt och färg Max upplösning: Vanligt papper: upp till 720dpi Glossy paper Photo Weight: upp till 2880dpi Premium Semigloss Photo Paper: 2880dpi Archival Matte Paper: upp till 1440dpi Watercolor Paper Radiant White: upp till 1440dpi 10

17 Mätutrustning Spektrofotometer Användes fortlöpande vid kulörmätningar, d.v.s. kontroll av exakt färg i CIEL*a*b*. Fig.4 Spektrofotometer SPM 100-II Belysning: D50 Betraktningsvinkel: 10 Mätnoggrannhet: < E=0,3 Status ANSI T Ej polarisationsfilter Automatisk densitometer Användes vid online-uppmätning av testkartor och automatisk feedback till rastreringsprocessorn för skapande av linjäriseringsfil. 11

18 Fig.5 Spectrolino/SpectroScan Belysning: D65 Betraktningsvinkel: 10 Densitetsstandard: DIN Vitpunkt: Absolut vitt Filter: UV Manuell Densitometer D19C Fig.6 Densitometer D19C Ljuskälla: Glödlampa på c:a 3000 K Mätgeometri: 0 / 45 Densitetsstandard: DIN Mätområde: D Noggrannhet: ± 0.01 D (densitet) ± 1% (punktarea) Mätyta: Æ 3.6 mm Polarisationsfilter: 2 stycken linjära Användes vid uppmätning av tonvärde i processfärgerna. 12

19 RIP- rastreringsprocessor Rastreringsprocessorn eller rippen som den också kallas efter det engelska namnet raster image processor 8 är en hård- eller mjukvarubaserad enhet som beräknar och rastrerar sidor inför utskrift på skrivare eller sättare. Rastrering är nödvändig eftersom en tryckpress arbetar med tryckande och icketryckande ytor ungefär som en stämpel. Det är omöjligt att trycka steglösa tonövergångar som förekommer i exempelvis fotografier. AM-Rastret lurar ögat att tro att det ser steglösa övergångar genom att de mycket små rasterpunkterna radas upp längs fasta linjer och punkternas storlek varieras efter vilken ton man försöker att simulera. I ett FM-Raster, eller stokastiskt raster som det också kallas, så varieras istället antalet punkter och punkternas storlek är konstant. 9 EPSON Stylus Photo 2100 använder FM-rastertekniken. Fig.7 skilda arbetssätt hos AM resp. FM raster. 8 Johansson, Lundberg och Rydberg, Grafisk kokbok 2.0, Arena, andra reviderade upplagan, Stockholm, 2001, sid Kipphan, H (2001): Handbook of Print Media: technologies and production methods, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 3 Prepress, sid

20 Fig.8 Den vänstra bilden är uppbyggd av ett konventionellt AM-raster och den högra med FM-raster. Epson 2100 är en skrivare som vänder sig till professionella användare och det märks bl.a. på att man inte längre förlitar sig på en enkel drivrutin för att få utskrifter. Istället använder man en speciell mjukvarubaserad rip med hög prestanda. Mjukvaran som användes i det här arbetet heter best color proof som förutom att vara en mjukvarubaserad rip dessutom innehåller mängder av andra funktioner. En funktion var att linjärisera skrivaren. Linjäriseringar sparas i en datafil med ändelsen.bpl som fungerar som en kompensationsprofil vid utskrift. Det finns möjlighet att färgkorrigera via programmet, en funktion som i detta sammanhang dock undveks Grundläggande linjärisering Med linjärisering av en skrivare menas att justera den så att man får ut det värde man förväntar sig. Om det matas in en 30% ton är det också det man ska få utskrivet. Först när vi får ut samma värden vi matar in kan man säga att skrivaren uppträder linjärt. Linjärisering 10 av en skrivare påverkas av en rad yttre faktorer. De viktigaste av dessa är papper och bläck. Bläcket kan vara tillverkat med olika pigment, matt eller blankt, och dessutom förändras bläckets egenskaper i värsta fall över tiden. Papperet kan ha olika optiska egenskaper. Dels kan ytans beskaffenhet variera t.ex. ytråhet, matt eller blank, bestruket eller obestruket och ytvikt. Alla dessa faktorer kommer att, tillsammans eller var för sig påverka slutresultatet. Ett vitt papper är inte alltid så neutralt vitt som man kan tro vid första påseende. En linjärisering av en skrivare handlar mycket om att överbygga skillnaden mellan teori och praktik. När ett program ber om en utskrift av en färg i 100% densitet, begär den kanhända mer än vad papperet kan absorbera. Vill programmet dessutom ha flera färger i lager på varandra är risken att skrivaren skadar papperet p.g.a. för hög fukthalt. 10 Användarmanualen till Best Color Proof M (2001), PDF-fil, sid

21 Linjärisering syftar till att först finna hur stor färgmängd i varje kulör papperet mäktar med. Det är en helt automatiserad process som utförs m.h.a rip-processorn, användaren behöver endast bidraga med några få handgrepp efter uppmaning på skärmen. En testkarta med många tonplattor skrivs ut för att sedan uppmätas i densitometer. Max nivån för bläcket, eller Ink limit, har uppnåtts då lägsta reflektans uppmäts på en tonplatta. Lägsta reflektans har uppnåtts då nästa tonplatta, trots större bläckmängd, uppvisar samma reflektans. Tonplattan blev inte mörkare trots att man applicerade mer bläck, då var föregående tonplatta så mörk som den här skrivaren kan göra den. I det här exemplet, med det givna papperet och det givna bläcket, erhölls följande resultat: Fig.9 Rapportutskrift från best color proof efter utförd linjärisering. I utskriften anges total färgmängd, total ink limit, och punktförstoring, dot gain. Som synes kommer den totala bläckmängden inte i närheten av teorins 400%. Under dessa förutsättningar blir total ink limit endast 184% och det är detta värde som svarar mot teorins max. Därmed har bestämts färgmängdens dynamik i verkligheten. Den maximala färgmängden befinner sig på det här sättet precis på gränsen mellan full mättnad och blödning. En förutsättning för att få kontroll över varje färg är att respektive färgs dynamik bestäms var för sig. 15

22 Nu är skrivaren linjäriserad. Som syns i Fig.10 så gör punktförstoringen att skrivaren inte uppför sig linjärt. Linjäriseringen är en kompensation för detta fenomen. Fig.10 figurer erhållna från rapportutskriften efter linjärisering. I utskriften visas processfärgernas tryckkurva/ punktförstoring som jämf. mot ett linjärt förhållande. De inmatade tonprocentvärdena är på x-axeln (0-100%) och de uppmätta på y- axeln (0-100%). Vidare ser vi en schematisk bild över presterad färgrymd i tryck, baserad på CIEL*a*b*-uppmätta fulltonsvärden. 16

23 3.3. Kvalitetskontroll av linjäriseringen För att kontrollera resultatet av linjäriseringen skapades ett testdokument enligt Fig.11 som skrevs ut med den nyskapade linjäriseringsfilen laddad i rastreringsprocessorn. Fig.11 kontrollutskrift 17

24 Med hjälp av Gretag D19C densitometer uppmättes de utskrivna tonplattorna i Fig.11 med avseende på tonvärdet. Gretagen får mäta pappersvitt och en tonplatta med 100% mättnad. Den placerar in de uppmätta tonplattornas värden i en skala däremellan. De sålunda uppmätta värdena återfinns inskrivna i Fig.12. Fig.12 Kontrollutskrift med uppmätta värden inskrivna Nu när förutsättningarna är kartlagda, utrustningen kalibrerad och linjäriserad så gäller att försöka återanknyta till det ursprungliga syftet nämligen att fastställa en lämplig metod att uppnå neutralgrå utskrifter och därefter bestämma värden för att kunna förutse tryckresultatet inom givna toleranser. Här presenteras först de två viktigaste delmetoder/tester som provades och sedermera förkastades. Slutligen presenteras en tredje metod som är den som slutligen väljs ut som den metod som fungerar bäst. 18

25 3.4. Utgå från grå i RGB för att erhålla neutralgrå utskrifter Metod Tanken här var att starta med lika värden av rött, grönt och blått i datorn. Därmed kan man vara säker på att blandningen är neutralgrå i teorin. I de första testerna provades 32 steg utspritt över 0 till 255 enl. Fig.13. Fig.13 Testutskrift Svagheten med den här metoden är att man måste göra en separering till CMYK. Metoden som har valts för att separera, i det här fallet, är 11 Adobe Photoshops inbyggda separationssystem som tillåter färgseparation utan att man använder ICC profiler. Fig.14:s Ink Colors fylldes med data hämtat från den ovan nämnda kvalitetskontrollen av linjäriseringen. Man fyller även i punktförstoringsdata i en separat dialog. Photoshop separerar sedan med ledning av dessa data. Man är dock i och med detta utlämnad till hur Photoshops CMM tolkar datat. 11 Johansson, Lundberg och Rydberg, Grafisk kokbok 2.0, Arena, andra reviderade upplagan, Stockholm, 2001, sid

26 Fig.14 Adobe Photoshops inbyggda separationssystem 20

27 Resultat Testutskriften är behäftad med ett tydligt cyanstick i de ljusa delarna medan andra delar ser ut att dra åt grönt Slutsats Detta nedslående resultat leder till att metoden överges. Resultaten av denna metod visar på hur viktigt det är att undvika färgseparationer så långt som möjligt. Det finns okända saker som sker bakom kulisserna. Att inom den till buds stående tiden för det här arbetet kartlägga vad som styr konverteringen till CMYK, under just dessa förutsättningar, ter sig omöjligt. Metoden överges därför Iterativ korrektion Metod Den bestående lärdomen blir att man inte kan tillåta någon separation till CMYK så nästa idé blir att hålla sig inom CMYK-rymden hela vägen, utan konverteringar. Om man jämför den utgångspunkten med hur det är att utgå från andra färgrymder. I RGB så fås teoretiskt sett en neutralt grå om man blandar lika dela av varje delfärg. I CIEL*a*b*, som används för att bedöma utskrifterna i Spektrofotometer, så har man en neutralgrå nyans med L som luminansvärde när a är noll och b är noll. Värre är det med CMYK. Det finns inga givna kombinationer av dessa tryckfärger som måste ge neutralgrå. Kanske i teorin som en slags meningslöshet. CMYK är tryckarens färgrymd där det intressanta är hur trycket tar sig ut efter att det hamnat på papper. Det finns tabeller med rekommendationer som kan ta en i närheten av grå, men de klår aldrig fingertoppskänslan som åstadkoms av tryckaren med många års erfarenhet i ryggen. Dessa tankar utvecklades till en idé att ta kontroll över varje tryckfärg för sig så noga som möjligt och även ta kontroll över de små avvikelser som kvarstod efter linjäriseringen. Detta skulle göras så att varje processfärg skulle skickas till skrivaren i form av testrutor som blev allt mörkare i steg om en procent. Därefter skulle processfärgerna blandas till grå och de gråa testrutorna verifieras tills neutralgrå uppmättes i steg om en procent från vit till svart. 21

28 Eftersom detta arbete kunde förväntas bli mycket stort beslöts det att välja ut en liten del av spektrumet, från 38 till 51 procents mättnad, där punktförstoringen kunde förväntas vara som störst, bara för att prova om detta överhuvudtaget var en framkomlig väg. Om en utskriven tonplatta uppmätte en mättnad som t.ex. var 15 procentenheter större än önskat, så subtraherades helt enkelt 15 från ingångsvärdet. Eftersom den ickelinjära punktförstoringen har ett finger med i spelet, så kom nästa utskrift ändå att uppvisa ett något för högt värde. Dock har avvikelsen krympt. Olika mättnadsvärden är behäftade med olika punktförstoring. Man hade visserligen säkert kunnat anpassa avvikelserna till en, eller flera ekvationer i samverkan, men då skulle det innebära att återinföra approximationen och kanske bortse från andra fenomen som kommer sig av den fysiska verkligheten Resultat Att matcha värde för värde genom att iterera fram till exakt det värde som ger en utskrift i önskad densitet. Kartlägga så alla processfärger tills en komplett LUT har uppnåtts med sanna värden från noll till 100% för CMYK. Återstår att sedan blanda neutralgrå från dessa kulörer och med framgång skriva ut och verifiera neutralt gråa tonplattor i en densitet från noll till 100% för att erhålla en LUT även för neutralgråa nyanser Slutsats Det beskrivna provet av endast en del av spektrumet visade att detta hade varit en framkomlig väg, men att det skulle ha krävts ett enormt arbete. Metoden övergavs återigen med hänvisning till att den skulle bli alltför tidskrävande. Noggrannheten ansågs även överstiga det som egentligen var nödvändigt. Det drag som kom att ärvas från denna metod blev tanken att stegvis närma sig rätt värde med någon form av iterativ korrektion som styr tills man hittar fram. 22

29 3.6. Metod för finjustering av magenta och gul Metod Metoden bygger på en tidig standardkonvertering till processfärgerna (CMYK) som sedan skrivs ut i valt antal tonsteg där Magenta och Gult varieras i vardera 2 steg i både negativ och positiv riktning kring ursprungsvärdena. En uppmätning verifierar sedan vilka CMYKkombinationer som bäst representerar en neutralt grå ton inom given tolerans. Vissa delar av den här metoden är relativt utbredd i den grafiska branschen och bär drag från bl.a. Tidningsutgivarnas (TU) standard för att trimma in gråbalansvärden. (Standarden följer ISO-standarden ). 12 Som utgångspunkt valdes den mörkaste av Adobe Photoshops fördefinierade gråa tonplattor. Så skapades 100 stycken tonplattor i en stegvis gråskala med hjälp av en inbyggd funktion i Adobe Indesign kallad "tint", med standardkonverterings profilen SWOP (Coated), 20%, GCR, Medium, i steg om en procentenhet i taget. Svart, processfärgen K, går från 100 ner till 1 i 1% steg, och som i cyan, magenta och gult går från 63, 50 resp. 51% ner till 1. Värdena byggs således upp på en maximal/linjär svartgenerering, GCR och C, M och Y får värden enligt konverteringsstandarden SWOP. Tonplattorna skrivs ut utan vidare färghantering (ColorManagement Off) i både Indesign och i Rastreringsprocessorn, endast med den tidigare utförda, obligatoriska linjäriseringen. Några av tonplattorna kan ses i Fig.15. Fig.15 Tonplattor 12 Styrt offsettryck - Handbok för grafisk utbildning, Grafisk Assistans AB, Stockholm.Sid

30 Resultatet visar på en anmärkningsvärt god gråskala, rent visuellt. Anledningen till detta är att trycket innehåller så mycket svart (K), nämligen maximalt, att svärtan tenderar att dölja avvikelser från grått. 13 Därmed inte sagt att man klarar sig utan de övriga färgerna av den enkla anledningen att svart (K) inte är helt neutral. Vid ett visuellt test framgick det tydligt att det inte var en framkomlig väg att använda enbart svart (K). Man behöver behålla de övriga färgerna, om inte annat så för att kompensera för det svarta bläckets färgavvikelse och övriga avvikelser i materialet, t.ex. att papperet inte är helt vitt. Från dessa tonplattor väljs 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 och 95% som placeras i mitten av 11st 5x5 matriser enl. Fig.16. Fig.16 Matriser där gult och magenta varieras Från mitten varieras nu magenta och gult i +/- 2 steg. Cyan och svart bevaras konstant. Samtliga rutor mäts upp med spektrofotometer och kontrolleras via CIEL*a*b* värden med avseende på vilken ruta som bäst motsvarar grå, E så nära 0 som möjligt. Försöket upprepas sedan där den CMYK-kombination som uppvisat gråast resultat nu utgör mittenpositionen, med samma variation av magenta och gult i de kringliggande rutorna. Alltså flyttas den gråaste rutan till mitten av matrisen varpå den skrivs ut igen och mätningen görs om för att se om det går att finna en ännu gråare ruta. Om spektrofotometerns a-värde är negativt så visar det på för lite rött d.v.s. en ökad mängd magenta kommer att leda i rätt riktning, och vice versa. På samma sätt visar b-värdet på för lite gult varpå gult behöver ökas. 13 Johansson, Lundberg och Rydberg, Grafisk kokbok 2.0, Arena, andra reviderade upplagan, Stockholm, 2001, sid

31 Resultat Med den här metoden kan man med få steg snabbt söka sig fram till ett mycket bra gråvärde i varje eftersträvad mättnad. Detta blir huvudlösningen till problemet Slutsats Själva startvärdena kan anses vara av generell karaktär. I gengäld får den empiriska metoden leda fram till målet, en så exakt gråbalans som möjligt. Samtliga variabler som papperets optiska reflektion, färgernas eventuella icke ideala egenskaper m.m. får kvarstå utan försök till kompensation. Dessa avvikelser från det ideala får anses vara en uppsättning givna förutsättningar. 25

32 4. Resultatredovisning Metoden har visat sig fullt genomförbar och i enlighet med STFI:s önskemål. De vägar som inneburit en färghantering som inte kan kontrolleras helt och hållet, såsom konvertering mellan färgrymder eller användandet av fördefinierade ICC- och pappersprofiler i rastreringsprocessorn, har i mesta möjliga mån kringgåtts. Slutprodukten, ett LookUpTable, presenteras nedan och visar en tabell (tabell 1) med delar av den profil skrivaren har gentemot grå. Från vänster till höger syns: 1. Den CMYK-kombination som uppvisat bäst, d.v.s. gråast, resultat. 2. Kombinationens uppmätta värden. 3. Differensen ( E) mot teoretiskt exakt grå (där a=0 och b=0) 4. Kombinationens mättnadsprocent Man kan tydligt se hur E ökar något vid ökat tonvärde (speciellt vid 90 och 95% K) där K nästan trycks i fullton och tydliggör sina icke neutrala egenskaper. Här har de övriga färgerna inte samma förmåga att kompensera för dessa avvikelser som i de lägre tonvärdena. På liknande sätt kan man konstatera papperets blåhet, en avvikelse från neutralt vitt som troligen avsiktligt åstadkoms med intentionen att få papperet att verka renare vitt i mänskliga ögon. Här har det kunnat avvägas genom att trycka med en förhållandevis större mängd gult som är komplementfärg till blå. 26

33 4.1. LUT Input values Measured values C M Y K L a b X Y Z E Dot area % ,05 0,25-0,09 78,29 80,81 65,93 0, ,83 0,02 0,28 69,38 71,72 58,16 0, ,89 0,3 0,01 51,4 53,02 43,19 0, ,94 0,3-0,07 38,07 39,27 32,04 0, ,96 0,18 0,03 27,21 28,08 22,86 0, ,4-0,25 0,11 19,78 20,5 16,66 0, ,41-0,11-0,1 14,34 14,84 12,12 0, ,57-0,14 0,08 10,61 10,99 8,94 0, ,28 0,18 0,09 7,43 7,67 6,23 0, ,8 0,12 0,42 5,58 5,76 4,62 0, ,6 0,45 0,79 4,82 4,95 3,91 0,91 99 Tabell 1 - Slutresultatet, en tabell över de bästa värdena (LUT). 27

34 5. Fortsatt utveckling 5.1. Framtiden är nu Anpassade kurvor I sitt fortsatta arbete har STFI nu haft möjlighet att gå vidare med tabellen och skapa en profil för gråbalans. Kurvor anpassas efter tabellen i ett koordinatsystem där andelen procent av en färg ligger på x-axeln och Luminansen (L) på y-axeln. Vid varje vald luminans kan man alltså erhålla den procent varje färg kommer att innehålla för en grå nyans. Man har eliminerat 2 variabler, både a och b, som ändå uppskattats till 0 vid rådande gråbalans. Den approximation och interpolation både skapandet av kurvan och erhållandet av CMYK-kombinationen från en given luminans inneburit, är oundviklig. En testutskrift om 100 luminanssteg som STFI har gjort visar ändå att kurvornas resultat håller sig inom E< Ny mjukvara för fortsatt forskning Fig.17 Grafiskt gränssnitt till STFI:s mjukvara Den metod som utarbetats i detta examensarbete ligger således till grund för denna programvara som kommer att garantera tillförlitliga utskrifter med den precision som krävs i forskningen kring de olika typerna av störningar som kan uppstå i tryck. En forskning som ger värdefull information till tryckeribranschen där de kan få kännedom om vilken inverkan de olika störningarna har och vilka typer av störningar som är mest negativa för den upplevda tryckkvaliteten. Genom att på det här sättet kategorisera störningarna kan man enklare spåra orsaken till att de uppstår och även ge större möjligheter till att åtgärda problemet i tryckkedjan. 28

35 6. Källor Böcker: Johansson, Lundberg och Ryberg (2001), Grafisk kokbok 2.0, Arena, Stockholm, ISBN: Nyman, Mattias (1999), Bättre bilder i tryck, Rolf Förlag, Skövde, ISBN: Kipphan, H (2001): Handbook of Print Media: technologies and production methods, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, ISBN: Styrt offsettryck - Handbok för grafisk utbildning, Grafisk Assistans AB, Stockholm Elektronisk media Användarmanualen till Best Color Proof M (2001), PDF-fil Internet: