DIGITAL FÄRGRASTRERING Sasan Gooran 1 FÄRG Det mänskliga ögat kan uppfatta ljus, elektromagnetiska strålningar, med vågländer mellan ca 380 till ca 780 nm. Ett exempel: Spectral Power Distribution (SPD). Se nästa bild. 2 Färg 3 1
SPD Exempel En blåaktig färg 4 FÄRG Newton: Indeed rays, properly expressed, are not colored. Han hade rätt. SPD existerar i den fysiska världen, men färg existerar bara i ögat och hjärnan. 5 MÄTNING AV FÄRG Färgintrycket är relaterat till hur det mänskliga ögat fungerar. Därför bör ögats tre känslighetsfunktioner användas. Ljus med olika spektral-fördelningar som ger samma färgintryck, borde mätas som en enda färg. 6 2
MÄTNING AV FÄRG L tot M tot S tot = E( λ) L( λ) dλ λ = E( λ) M ( λ) dλ λ = E( λ) S( λ) dλ λ E(λ) är det inkommande ljusets spektralfördelning och L, M och S är ögats känslighetsfunktioner. Dessa värden kallas för tristimulus värden. 7 MÄTNING AV FÄRG E(λ) kan komma från en ljuskälla, eller kan vara ljus reflekterat från ett objekt. E ( λ) = R( λ) I( λ) I(λ) är ljuskällans fotondistribution och R(λ) är objektets reflektansfunktion. 8 r(λ), g(λ) OCH b(λ) tapparnas känslighetsfunktioner är inte exakt kända. 1931, föreslog CIE att L, M och S tappar bör ersättas av andra väldefinierade funktioner, r(λ), g(λ) och b(λ). De bestämdes m.h.a experiment. Se nästa bild. 9 3
r(λ), g(λ) OCH b(λ) 10 r(λ), g(λ) OCH b(λ) Våglängder för röd, grön och blå som användes i experimentet är, 700 nm, 546.1 nm resp. 435.8 nm. Alla referensvåglängder var inte möjligt att skapas med dessa basfärger. 11 r(λ), g(λ) OCH b(λ) 12 4
r(λ), g(λ) OCH b(λ) Ett linjärt basbyte utförs för att undvika negativa värden i färgmatchningsfunktioner. 13 x(λ), y(λ) OCH z(λ) 14 TRISTIMULUS VÄRDEN Från dessa färgmatchningsfunktioner kan tristimulus värden beräknas enligt: R är reflektans I är infallande ljus k är normaliseringsfaktor så att en total vit yta ska ge Y=100 15 5
FÄRGSYSTEM Med hjälp av XYZ tristimulus värden kan man härleda några olika färgsystem, var och en lämplig för en viss applikation. 16 RGB, CMY OCH CMYK RGB, Red-Green-Blue CMYK, Cyan-Magenta-Yellow-Black RGB används i TV, eller datorskärm, eftersom de använder dessa färger som primära färger. CMYK, används för tryck, eftersom de är de fyra färgerna som används i tryckpressar. 17 RGB, CMY OCH CMYK Dessa system är maskinberoende (device dependent), eftersom färgen som visas beror på maskinens karaktäristik. 18 6
FRÅN RGB TILL XYZ Transformationen från XYZ till RGB (eller vice versa) beror på maskinens karaktäristik. Datorskärmar har oftast en vitpunkt som ligger nära D65:s vitpunkt. 19 FRÅN RGB TILL XYZ Detta gäller för datorskärmar 20 CHROMATICITY VALUES Detta gör det möjligt att plotta färger i en tvådimensionell rymd. 21 7
CHROMATICITY VALUES 22 FÄRGOMFÅNG (Kulöromfång) 23 FÄRGOMFÅNG 24 8
FÄRGOMFÅNG Adobe RGB har en större färgrymd, vanligast när man jobbar med trycksaksprodukter. Ett fåtal bildskärmar klarar av att visa alla dess kulörer. srgb är en standard för kontorsprogram och webläsare. Utgår från det kulöromfång en vanlig PCbildskärm kan visa. 25 CIELAB CIELAB är härlett från XYZ koordinater. Systemet är likformigt (uniform), d.v.s färger med samma avstånd var som helst på koordinatsystemet uppfattas som lika olika av det mänskliga ögat. Maskinoberoende. 26 CIELAB X n, Y n och Z n är XYZ-värdena för den valda referens-vitpunkten. För färgskärmar kan man använda D65:s vitpunkt. 27 9
CIELAB 28 FÄRGBLANDNING 29 Kulörsystem 30 10
Kulörsystem-RGB LCD i närbild 31 FÄRGBLANDNING 32 Ytkulörer 33 11
Ytkulörer 34 Kulörsystem-CMYK 35 Kulörsystem-CMYK Tryck i närbild 1/8/15 36 12
Subtraktiv Färgblandning Tre primärfärger: CYAN (C), MAGENTA (M) och GUL (Y) Tre sekundärfärger: RÖD (R, MY), GRÖN (G, CY), och BLÅ (B, CM) En tertiärfärg: SVART (K, CMY) 37 3-FÄRGSTRYCK - AM 38 3-FÄRGSTRYCK - FM 39 13
Svart, CMY eller K? K CMY 40 Svart, CMY eller K? K CMY 1/8/15 41 AM-RASTER samma vinkel för C, M, Y & K 42 14
AM-RASTER samma vinkel för C, M, Y & K, Missregistrering Korrekt registrering Position fel 43 AM-RASTER samma vinkel för C, M, Y & K, Missregistrering Korrekt registrering Vinkel fel 44 AM-RASTER olika vinklar för C, M,Y & K15, 75, 0 och 45 grader 45 15
RASTERROSETTER Centrumpunkt 46 RASTERROSETTER Öppet centrum 47 AM-RASTER Samma vinkel: Dålig registrering kan orsaka mycket oacceptabel Moiré pattern Om tryckprocessen är stabil och är noggrant kontrollerbar är det fullt möjligt att använda samma vinkel för alla 4 färgkanaler Kan expandera färgomfånget (Color Gamut) Eliminerar Rosett Pattern 48 16
AM-RASTER Olika vinklar: Vinklar 15, 75, 0 och 45 grader för C, M, Y och K ger ett mönster som är mycket mindre känsligt för missregistrering Problem med Rosette patterns 49 FM (STOKASTISKT) RASTER Moiré pattern och Rosette pattern försvinner 50 Konventionellt färgrastrering samma rastervinkel Positionsfel kan orsaka färgskift 51 17
Konventionellt färgrastrering samma rastervinkel Fel i rastervinkel kan orsaka Moiré 1/8/15 52 Grafisk teknik KOnventionell färgrastrering Olika rastervinklar, 0, 15, 75 och 45 grader AM olika vinklar Rosette patterns 1/8/15 FM Grafisk teknik 53 Färgtryck Originalbild Separationer Tryck Pre-press 1/8/15 Grafisk teknik 54 18
Color Printing Pre-press Separationer & Rastrering 55 Färgseparation 56 Färgseparation 57 19
Färgåtergivning RGB!! CMY K! CMY K! RGB!! RGB!! 1/8/15 CMY K! Grafisk teknik 58 Färgåtergivning Samma enhetsoberoende kulör! (t ex CIE Lab) De har samma utseende 1/8/15 Grafisk teknik 59 Kulörhantering Vi behöver: 1. Kalibrera all utrustning 2. Mäta alla enheters kulöråtergivning. 3. Kunna översätta kulörer mellan två enheter så att det visuella värdet kvarstår (t ex Lab-värdet). 1/8/15 Grafisk teknik 60 20
Kalibrera och karaktärisera Bildskärm Ett antal mätfält visas (oftast över hela skärmen) Spectrofotometern läser av spektrala värden (CIE) Tabell skapas av mätta värden och referensvärden (RGB) Kalibrering med hårdvara eller inbyggt operativsystem 1/8/15 61 Grafisk teknik Kalibrera och karaktärisera Scanner Inläsning av IT8 RGB-värden läses i bildfilen Tabell skapas av inlästa värden och referensvärden (CIE) 1/8/15 62 Grafisk teknik Kalibrera och karaktärisera Tryckpress/ Skrivare En karta med mätfält (CMYK) trycks Spectrofotometern läser av spektrala värden (CIE) Tabell skapas av mätta värden och referensvärden (CMYK) Grafisk teknik 63 21
Kulörhantering-ICC profil CMYK RGB CIE CMYK 1/8/15 RGB Grafisk teknik 64 Konvertera kulörer 1/8/15 Grafisk teknik 65 Konvertera kulörer 1/8/15 Grafisk teknik 66 22
NUEGEBAUERS EKVATIONER X X Y = a Y i i i Z Z i i a i i =1 X, Y, Z are the tristimulus values for the average color of a surface a i is the fractional area covered by color X i, Y i, Z i 67 DEMICHEL EKVATIONERNA 68 DEMICHEL EKVATIONERNA A w =(1-a c )(1-a m )(1-a y ) A c =a c (1-a m )(1-a y ) A m =a m (1-a c )(1-a y ) A y =a y (1-a c )(1-a m ) A r =a m a y (1-a c ) A g =a c a y (1-a m ) A b =a c a m (1-a y ) A k =a c a m a y 69 23
Uppgift Färgkanaler till en färgbild med 20%, 30% och 0% täckning i dess cyan, magenta och gul kanaler rastreras med hjälp av en FM metod. Vi vet X, Y och Z värdena för primära och sekundära färger och det vita papperet, se tabellen nedan. Papper Cyan Magenta Blå X 90 50 60 40 Y 100 80 30 50 Z 110 100 100 100 a) Vilket XYZ-värden har ytan om kanalerna rastreras oberoende? b) Vilket XYZ-värden har ytan om dot-off-dot används så mycket som möjligt? c) Vilket XYZ-värden har ytan om dot-on-dot används så mycket som möjligt? 70 24