FÄRG DIGITAL FÄRGRASTRERING Sasan Gooran (HT 2003) 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. 2005-03-31 Grafisk teknik 1 2005-03-31 Grafisk teknik 4 FÄRG Det mänskliga ögat kan uppfatta ljus, elektromagnetiska strålningar, med vågländer mellan 380 till 780 nm. Ett exempel: Spectral Power Distribution (SPD). Se nästa bild. Ögats receptorer Stavar (Rods): De är känsliga för ljus och används för natt-seendet. Tappar (Cones): De är färgkänsliga. Har tre olika typer. De är refererade som, L, M och S tappar, eftersom de är känsliga för långa, mellan respektive korta våglängder. 2005-03-31 Grafisk teknik 2 2005-03-31 Grafisk teknik 5 SPD Exempel En blåaktig färg Stavar och Tappar Tappar: De flesta av dem är koncentrerade i den centrala delen av retinan (fovea). Stavar: De ligger utanför fovea. Se bilden på nästa sida. 2005-03-31 Grafisk teknik 3 2005-03-31 Grafisk teknik 6 1
Stavar och Tappar L, M och S tappar 2005-03-31 Grafisk teknik 7 2005-03-31 Grafisk teknik 10 Stavar och Tappar Ljusdetektering i ögat För både stavar och tappar är detta en elektro-kemisk process. Fotoner påverkar pigmenten i stavar eller tappar och ändrar sina kemiska karaktärisktik. Två olika inkommande foton- distributioner kan skapa samma kemiska reaktioner i tappar. 2005-03-31 Grafisk teknik 8 2005-03-31 Grafisk teknik 11 Stavar och Tappar I mörkret har ögat det minsta siktet i den centrala delen av seendefältet. Ex: Om under natten tittar man på en stjärna, försvinner stjärnan när man direkt tittar på den. R, G och B tappar L, M och S tappar kallas ibland för Röd, Grön respektive Blå tappar. Tillsammans med informationen från stavar, kodas informationen från tappar och skickas till högre hjärnhalvan. Omkodningen består av tre opponentkanaler: Röd-grön, Blå-gul och Svart-vit. 2005-03-31 Grafisk teknik 9 2005-03-31 Grafisk teknik 12 2
Modern modell för färgomkodningen i ögat MÄTNING AV FÄRG E( kan komma från en ljuskälla, eller kan vara ljus reflekterat från ett objekt. E ( = R( I( I( är ljuskällans fotondistribution och R( är objektets reflektansfunktion. 2005-03-31 Grafisk teknik 13 2005-03-31 Grafisk teknik 16 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. r(, g(ochb( tapparnas känslighetsfunktioner är inte exakt kända. 1931, föreslog CIE att L, M och S tappar bör ersättas av andra väldefinierade funktioner, r(, g( och b(. De bestämdes m.h.a experiment. Se nästa bild. 2005-03-31 Grafisk teknik 14 2005-03-31 Grafisk teknik 17 MÄTNING AV FÄRG L tot M tot S tot = E( L( dλ λ = E( M ( dλ λ = E( S( dλ λ r(, g(ochb( E( är det inkommande ljusets spektralfördelning och L, M och S är ögats känslighetsfunktioner. Dessa värden kallas för tristimulus värden. 2005-03-31 Grafisk teknik 15 2005-03-31 Grafisk teknik 18 3
r(, g(ochb( x(, y(ochz( 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. 2005-03-31 Grafisk teknik 19 2005-03-31 Grafisk teknik 22 r(, g(ochb( 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 2005-03-31 Grafisk teknik 20 2005-03-31 Grafisk teknik 23 r(, g(ochb( Ett linjärt basbyte utförs för att undvika negativa värden i färgmatchningsfunktioner. FÄRGSYSTEM Med hjälp av XYZ tristimulus värden kan man härleda några olika färgsystem, var och en lämplig för en viss applikation. 2005-03-31 Grafisk teknik 21 2005-03-31 Grafisk teknik 24 4
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. 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. 2005-03-31 Grafisk teknik 25 2005-03-31 Grafisk teknik 28 RGB, CMY OCH CMYK FRÅN RGB TILL XYZ Dessa system är maskinberoende (device dependent), eftersom färgen som visas beror på maskinens karaktäristik. Detta gäller för datorskärmar 2005-03-31 Grafisk teknik 26 2005-03-31 Grafisk teknik 29 RGB, CMY OCH CMYK CHROMATICITY VALUES Detta gör det möjligt att plotta färger i en tvådimensionell rymd. 2005-03-31 Grafisk teknik 27 2005-03-31 Grafisk teknik 30 5
CHROMATICITY VALUES CIELAB X n,y n och Z n är XYZ-värdena för den valda referens-vitpunkten. För färgskärmar kan man använda D65:s vitpunkt. 2005-03-31 Grafisk teknik 31 2005-03-31 Grafisk teknik 34 FÄRGOMFÅNG CIELAB 2005-03-31 Grafisk teknik 32 2005-03-31 Grafisk teknik 35 CIELAB FÄRGBLANDNING 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. 2005-03-31 Grafisk teknik 33 2005-03-31 Grafisk teknik 36 6
FÄRGBLANDNING FÄRGBLANDNING En tertiärfärg SVART (K, CMY) 2005-03-31 Grafisk teknik 37 2005-03-31 Grafisk teknik 40 FÄRGBLANDNING 3-FÄRGSTRYCK Tre primärfärger CYAN (C) MAGENTA (M) GUL (Y) 2005-03-31 Grafisk teknik 38 2005-03-31 Grafisk teknik 41 FÄRGBLANDNING 3-FÄRGSTRYCK Tre sekundärfärger RÖD (R, MY) GRÖN (G, CY) BLÅ (B, CM) 2005-03-31 Grafisk teknik 39 2005-03-31 Grafisk teknik 42 7
3-FÄRGSTRYCK samma vinkel för C, M, Y & K, Missregistrering Korrekt registrering Vinkel fel 2005-03-31 Grafisk teknik 43 2005-03-31 Grafisk teknik 46 samma vinkel för C, M, Y & K olika vinklar för C, M,Y & K15, 75, 0 och 45 grader 2005-03-31 Grafisk teknik 44 2005-03-31 Grafisk teknik 47 samma vinkel för C, M, Y & K, Missregistrering RASTERROSETTER Centrumpunkt Korrekt registrering Position fel 2005-03-31 Grafisk teknik 45 2005-03-31 Grafisk teknik 48 8
RASTERROSETTER Öppet centrum FM (STOKASTISKT) RASTER Moiré pattern och Rosette pattern försvinner 2005-03-31 Grafisk teknik 49 2005-03-31 Grafisk teknik 52 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 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 2005-03-31 Grafisk teknik 50 2005-03-31 Grafisk teknik 53 DEMICHEL EKVATIONERNA 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 2005-03-31 Grafisk teknik 51 2005-03-31 Grafisk teknik 54 9
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 MURRAY-DAVIES R = ar S + (1-a) R 0 R: pappersytas reflektion R S : reflektion från den tryckta punkten R 0 : reflektion från den icke-tryckta delen av papper a: andelen av papper som är tryckt 2005-03-31 Grafisk teknik 55 2005-03-31 Grafisk teknik 58 PUNKTFÖRSTORING Mekanisk Punkten blir mekaniskt större p.g.a distorsioner producerade av skrivaren Optisk Punkten ser större ut p.g.a ljustes spridning i papper/substrat YULE-NIELSEN R = (ar S 1/2 + (1-a) R 0 1/2 ) 2 Perfekt spridning i substrat 2005-03-31 Grafisk teknik 56 2005-03-31 Grafisk teknik 59 OPTISK PUNKTFÖRSTORING YULE-NIELSEN Den kända Yule-Nielsen formeln som används i praktik för att kompensera för optisk punktförstoring R = (ar S 1/n + (1-a) R 0 1/n ) n 1 n 2 I praktiken har vi inte perfekt spridning i papper 2005-03-31 Grafisk teknik 57 2005-03-31 Grafisk teknik 60 10
LJUSSPRIDNING R(x,y, = (I( T i (x,y,*p(x,y, )T i (x,y, R (x,y,: reflektion I (: infallande ljus P(x,y: punktspridning *: faltning T i (x,y,: färgtransmission 2005-03-31 Grafisk teknik 61 LJUSSPRIDNING 2005-03-31 Grafisk teknik 62 LJUSSPRIDNING 2005-03-31 Grafisk teknik 63 11