Urządzenia mierzące barwę - (w późniejszych postach opisy firmowe)

Do pomiaru barw stosowane są dwa rodzaje urządzeń: densytometry i spektrofotometry.

• Densytometry

Jeśli promieniowanie świetlne padnie na obiekt, który nie odbija go w ogóle, lub odbija bardzo niewielką jego część, odbieramy ten obiekt jako czarny. Natomiast, jeśli obiekt odbije całość promieniowania – widzimy go jako biały.
Pomiędzy białym i czarnym istnieje jeszcze wiele odcieni szarości, którym można przypisać jedną, charakteryzującą je wartość: gęstość optyczną.
Gęstość optyczna w świetle odbitym jest zdefiniowana funkcją logarytmiczną na podstawie stosunku ilości odbitego światła od obiektu do ilości światła odbitego od powierzchni białej. Ta sama zasada stosowana jest w przypadku materiałów transparentnych. Stosujemy zatem termin gęstość optyczna w świetle przechodzącym.

Gęstość optyczną w świetle odbitym można mierzyć na szereg sposobów. Aparaty o geometrii 45°/0° oświetlają obiekt pod kątem 45° i mierzą po normalnej. W przypadku aparatów o geometrii 0°/45° jest na odwrót.
Densytometry mogą być wyposażone w filtry barwne o szerokim lub wąskim paśmie pochłaniania, pozwalające na bardziej precyzyjne pomiary. Barwa filtra jest barwą dopełniającą do barwy mierzonej na odbitce. W praktyce wszystkie densytometry są wyposażone w filtry niebieski, zielony i czerwony, aby mierzyć kolory żółty, magenta i cyjan. Filtry polaryzacyjne korygują różnice pomiaru w przypadku świeżej i wyschniętej odbitki.

Densytometry mierzą gęstości optyczne apli, tonów i półtonów oraz powierzchni zrastrowanych. Pozwalają na określenie kolejności nakładania kolorów, przyrost punktu rastrowego oraz stopień pokrycia farbą, w zależności od absorpcji podłoża. Densytometry mogą mierzyć wielkość punktu rastrowego z wykorzystaniem wzoru Murray'a-Davies'a, którego wynik określa efektywną powierzchnię punktu rastrowego (EDA: Effective Dot Area).
W Stanach Zjednoczonych stosuje się inną metodę obliczania zadrukowanej powierzchni, z wykorzystaniem formuły Yule'a-Nielsen'a.

Oblicza ona jedynie geometryczny przyrost, dając w efekcie rzeczywistą powierzchnie punktu rastrowego.

• Spektrofotometry

Spektrofotometry mierzą energię odbitą lub przepuszczoną przez próbkę i określają krzywe spektralne próbki. Spektrofotometr zawsze podaje wartości trójchromatyczne niezależnie od iluminantu i obserwatora. Jest również możliwe określenie barwy próbki przy konkretnym iluminancie i obliczenie metameryzmu.

• Technologia

Schematycznie, spektrofotometr jest zbudowany z:

• źródła światła zintegrowanego z geometrią pomiaru,
• układu optycznego, przenoszącego sygnały do fotoreceptora,
• programu liczącego.

• Źródło światła

Współczesne urządzenie posiadają lampy halogenowe lub ksenonowe. Zasadniczo istnieją dwa rodzaje sposobu oświetlania: ciągły i flash.

• Geometria pomiaru

Geometria pomiaru określa kąt oświetlenia próbki oraz kąt pomiaru. Zwykle używa się dwóch rodzajów geometrii: geometria 45/0° (lub 0°/45).
Aparaty o geometrii 45°/0° oświetlają obiekt pod kątem 45° i mierzą po normalnej. Odwrotnie odbywa się to w aparatach o geometrii 0°/45°. Aparaty o geometrii 45°/0° analizuja jedynie energię odbitą w warunkach zbliżonych do obserwacji w naturze. Aparaty te analizują jedynie barwę, abstrahując od połysku obiektu.

Aparaty o geometrii rozproszonej /0° oświetlają obiekt w sposób rozproszony i dokonuja pomiaru pod kątem 8°. Używane są w nich tzw. integrująco-rozpraszające kuliste sfery optyczne, które zapewniają prowidłowe oświetlenie próbki (sfera ULBRICHT'A). Pomiar w sferze kulistej bierze pod uwagę ewentualny wpływ połysku na barwę. Pomiar, oprócz koloru, ujmuje również połysk uzależniony od cech fizycznych i geometrycznych obiektu. Aparaty takie są zwykle wyposażone w układy pozwalające na eliminację i włączenie wpływu połysku na pomiar.

Dają one możliwość pomiarów światła przechodzącego dla materiałów transparentnych i przeświecających.

Reprodukcja i postrzeganie barw

Przestrzeń CIELAB Przestrzeń CIELAB została stworzona, aby możliwe było wyznaczenie barwy w układzie trzech współrzędnych przestrzennych: w przestrzeni kolorymetrycznej. Pozwala ona na obliczenie różnic pomiędzy dwiema barwami. W przestrzeni kolorymetrycznej każda barwa może zostać wyznaczona w dwojaki sposób: za pomocą współrzędnych prostokątnych lub kątowych. Współrzędne prostokątne L*a*b*: Dwie osie definiują odcień barwy: a* reprezentuje barwy od zieleni (-a) do czerwieni (+a) b* reprezentuje barwy od niebieskiego (-b) do żółtego (+b) Oś jasności L* jest prostopadła do płaszczyzny odcieni i przecina ją w miejscu krzyżowania się osi a* i b*. Wartości L* zawieraja się w przedziale od 0 (czerń) do 100 (biel). Pomiędzy nimi znajdują się wszystkie odcienie szarości. Wartości L*, a* i b* pozwalają na liczbowe wyrażenie barwy. Współrzędne kątowe L* C* h. Kątowa metoda określania położenia barwy w przestrzeni CIELAB pozwala na wyjaśnienie pojęcia barwy i jej zmiany, w sposób, w jaki barwy są przez nas postrzegane. L* odpowiada jasności (lightness). C* odpowiada nasyceniu (chroma). h odpowiada kątowi barwy – odcieniowi (hue). Wartości L* są identyczne jak w przypadku współrzędnych prostokątnych. Nasycenie C* odpowiada „czystości“ barwy. Jeśli kolor znajduje się blisko środka koła, mówimy, że kolor jest„brudny“ lub „słaby“. W przciwnym wypadku kolor, gdy znajduje się blisko krawędzi koła, ma wysoką saturację (nasycenie) – odbieramy go jako „żywy“. Kąt barwy h jest wyrażany w stopniach. Kąt 0° odpowiada barwie na osi +a* (czerwienie), 90° +b* (żółte), 180° - a* (zielenie) i 270° -b* (niebieskie). Różnice barw Przestrzeń CIELAB pozwala na porównywanie barw między sobą, za pomocą dwóch lub więcej wartości barw. Różnica L* a* b* ΔL*: wyraża różnicę jasności. Znak tej różnicy określa kierunek zmiany jasności: Znak ujemny: zmiana na ciemniejszą. Znak dodatni: zmiana na jaśniejszą. Δa*: różnica na osi a* czerwony – zielony. Znak ujemny: zmiana na bardziej zielony. Znak dodatni: zmiana na bardziej czerwony. Δb*: różnica na osi b* żółty – niebieski. Znak ujemny: zmiana na bardziej niebieski. Znak dodatni: zmiana na bardziej żółty. ΔE*: wyraża całkowitą zmianę barwy. Wartość ta jest zawsze dodatnia i służy do określania różnic barwy na odbitkach drukarskich. Różnica L* C* h W modelu L*C* h różnica całkowita barwy bazuje na trzech wartościach L* C* i h: ΔL*: wyraża różnicę jasności, identycznie, jak w modelu L* a* b*. ΔC*: różnica nasycenia. Wartość ujemna: kolor jest bledszy, mniej nasycony niż kolor wzorcowy. Wartość dodatnia: kolor jest bardziej żywy, nasycony niż barwa wzorcowa. Δh: różnica kąta, która odpowiada odchyleniu kątowemu dwóch porównywanych kolorów. ΔH*: różnica odcienia. Jest to wartość Δh przekształcona do odpowiedniej formy, aby była zgodna z innymi wartościami i mogła być użyta do obliczenia całkowitej różnicy barwy ΔE*. ΔE*: całkowita różnica barwy, identycznie jak w modelu L* a* b*. Akceptowalność Nie ma żadnych definicji akceptowalności barwy. Można powiedzieć, że akceptowalność odpowiada zakresowi dopuszczalnych odchyleń od barwy wzorcowej, przy którym oko ludzkie nie widzi różnicy. Tolerancje Tolerancje określają akceptowalny zakres odchyleń, wyrażony w wartościach kolorymetrycznych. Doświadczenie w przemyśle wskazuje, że ocena wizualna barwy opiera się zawsze na: różnicy odcienia, różnicy nasycenia, różnicy jasności. W przestrzeni L* a *b*, każdy kolor posiada własny zakres tolerancji. Należy unikać określania tolerancji za pomocą tylko jednego z składników całkowitej różnicy barwy ΔE*. Kolor, który posiada właściwą wartość odcienia, lecz jego nasycenie oraz jasność różnią się od wzorca, mógłby byc wtedy zaakceptowany, a jego wartość ΔE* wskazywałaby, że jest nie można go przyjąć za prawidłowy. Należy zatem oceniać wszystkie elementy całkowitej różnicy barwy. W przestrzeni L* C* h całkowita różnica barwy ΔE* składa się z różnicy jasności ΔL*, nasycenia ΔC* oraz odcienia ΔH*. Zawiera zatem wyrażenia różnic barwy oszacowanych wizualnie. Jej użycie jest najprostsze i najbardziej praktyczne.

Kolorymetria Kolor

Bardzo ważne jest zdefiniowanie znaczenia kolor. Materia nie posiada koloru, tylko zdolność do odbijania określonego promieniowania elektromagnetycznego, na które wrażliwe jest oko ludzkie. Kolor jest zatem wrażeniem optycznym obserwatora oświetlonego obiektu. Potrójna natura widzenia Odbiór kolorów przez obserwatora jest pod wpływem trzech czynników:

• Światła pochodzącego z jednego lub kilku źródeł.
• Istota obserwowanego obiektu, mająca zdolność do odbijania światła.
• Oko – złożony narząd odbierający sygnały i przekazujący je do mózgu, gdzie są interpretowane.
  O tych czynnikach należy pamiętać w każdych rozważaniach na temat koloru.

Normalizacja warunków obserwacji

• Iluminanty

·         Głównymi iluminantami (źródłami światła) są:

o    Iluminant D65: emituje światło dzienne.

o    Iluminant A: reprezentuje żarowe źródła światła.

o    Iluminant F11: emituje światlo neonowe.

• Obserwator standardowy
  Aby było możliwe opisanie kolorów za pomocą liczb CIE (Commission Internationale de l'éclairage) zdefiniowała obserwatora kolorometrycznego standardowego. Obserwator standardowy reprezentuje przeciętnego człowieka, o normalnym postrzeganiu barw. CIE zdefiniowała dwóch obserwatorów standardowych, różniących się kątem obserwacji: 2° oraz 10°. Obserwator standardowy o kącie 2° odpowiada obserwacji obiektu o małym rozmiarze (przy pomocy aparatury optycznej). Natomiast obserwator standardowy o kącie obserwacji 10° odpowiada obserwacji obiektu w warunkach normalnych.

• Opis koloru
  Odbiór koloru przez ludzkie oko jest uzależniony od otoczenia obiektu. Obiektywny opis koloru opiera się na absolutnych i niezależnych od obserwatora wartościach.Reprodukcja barw za pomocą farb drukarskich jest złożonym zadaniem.

·         Jasność
Jasność koloru określa ilość światła odbitego lub przepuszczonego przez obiekt w stosunku do ilości światła odbitego od białej powierzchni.

·         Odcień
Odcień określa odczucie optyczne koloru, określane wyrażeniami takimi, jak czerwony, niebieski, zielony, itd.

·         Nasycenie
Nasycenie jest parametrem określającym intensywność barwy. Nasycenie decyduje o tym czy kolor obiektu jest odbierany jako bardziej intensywny lub bledszy.

·         Metameryzm
Gdy dwie próbki, oświetlone jednym źródłem światła wydają się identyczne, natomiast w innym świetle ich barwy się różnią to mamy do czynienia z metameryzmem barw tych próbek.

• Przedstawienie koloru
  Najprostszym graficznym przedstawieniem kolorów odbieranych przez ludzkie oko jest opracowane w XVII wieku przez Newtona koło chromatyczności.
• Wykorzystanie
  Obserwacja koła chromatyczności pozwala na lepsze zrozumienie pewnych wyrażeń kolorystów: „zielony jest zbyt żółty“ czy „pomarańczowy jest zbyt brudny“. Chodzi tu o to, że reprodukowany kolor zielony znajduje się bliżej żółtego niż barwa wzorcowa, a pomarańczowy znajduje się bliżej centrum okręgu – osi szarości, dlatego wydaje się zabrudzony w stosunku do wzorca.

• Tworzenie kolorów przez mieszanie
  Kolorysta umieszcza na kole chromatyczności kolory podstawowe, którymi rozporządza. Są to kolory podstawowe PantoneŽ lub inne elementy podstawowe farb.

• Mieszanina dwóch kolorów określa powstały kolor trzeci.
  Graficznie barwa wynikowa umieszczona jest na linii łączącej dwa użyte kolory podstawowe. Pozycja barwy na tej linii określa, w jakich proporcjach zostaly wymieszane składniki. Część uzyskiwanych barw znajdzie się bliżej krawędzi koła, a część bliżej osi szarości. Mówimy zatem, że te ostatnie są zabrudzone.
• Odnajdywanie barwy według wzorca
  Najpierw należy znaleźć wzorzec na kole chromatyczności. Wyznaczyć prostą łączącą dwa kolory bazowe, która przechodzi możliwie najbliżej barwy wzorcowej. Oznaczyć procentowy udział każdego z podstawowych składników. Jeśli istnieje taka potrzeba, należy udoskonalić barwę przez dodanie trzeciego składnika.

Zalecenia:
Aby porównać barwę z wzorcem niezbędne jest wykonanie odbitki próbnej na podłożu drukowym i prowadzić obserwację barwy przy znormalizowanym oświetleniu (luminant D65 lub światło dzienne).

Barwne próbki LAB, CIELCH

Powracając do przestrzeni o której wspomniałem w podsumowaniu wstępu dam przykład,
Lab - oznaczenie a oraz b mówią nam o kolorach, L - oznacza czy barwa jest ciemna czy jasna.

CIELCH - jest to sytem podobny do systemu Lab, LCH ( jasność, nasycenie, odcień ).
 Lab oraz LCH korzystają z tych samych wykresówwspółrzędnych,
L - oznacza tak samo jak w przestrzeni LAB jasność obiektu, C -współrzędna nasycenia ( im bliżej środka układu tym mocniejsze jest nasycenie ), H - pozycja odcienia (opisywana w stopniach od 0 do 270 ).

Szybkie podsumowanie - wstępu

Każde urządzenie ma swoją indywidualną charakterystykę, urządzenia maja wpływ na ograniczenie danej barwy, w celu osiągnięcia idealnych barw jakie nas usatysfakcjonują musimy wziąć pod uwagę że każde urządzenie jest inne. Pamiętajmy że obecnie zarządzenie barwą wygląda następująco dostajemy plik katalogu wysłany mailem z drugiego końca świata nie drukujemy go od razu plik przechodzi a przynajmniej powinien przejść zanim będzie drukowany na przestrzeń barw LAB a następnie na przestrzeń CMYK, zarządzenia barwą w firmie oszczędza czas i pieniądze !

PANTONE

Ten system jest szeroko używaną do specyfikacji i reprodukcji barw w druku. W druku komercyjnym jeżeli potrzebny jest jakiś kolor barwy to się ją najzwyczajniej produkuje, produkuje się ją mieszając odpowiednie kolory ze wzornika barw PANTONE.
Pantone Matching System (PMS) firmy Pantone Inc. (USA) jest to grupa kolorów specjalnych, stanowiących jedynie uzupełnienie barw podstawowych. Przeważnie stosuje się je przy indywidualnych projektach wizytówek, gdy zależy nam na oryginalnym i nietypowym wyglądzie. Najczęściej są to kolory, których nie da się uzyskać za pomocą kolorów podstawowych, jak na przykład kolory metaliczne.

Bardzo często barwy z tej palety wykorzystywane są przez wymagające firmy czy korporacje, którym zależy na ciekawym wizerunku i dopasowaniu koloru do oficjalnych barw wykorzystywanych na znakach firmowych, co czasami umożliwiają jedynie kolory dodatkowe: Pantone.



Zawsze musimy pamiętać o papierze na jakim będzie nadruk, uważamy czy będzie to papier np: powlekany lub niepowlekany ( specyfikacja papieru wygląda krótko mówiąc następująco: każdy papier ma inną przepuszczalność światła oraz każdy inaczej to światło odbija lub pochłania )

RGB kontra CMYK

Kiedyś skanowany obraz był przekształcany automatycznie na CMYK, czyli efekt wyjściowy z urządzenia był przeznaczony domyślnie dla druku.

Obecnie preferuje się zapis w przestrzeni RGB czyli trójkanałowej przez to plik ma mniejszy rozmiar niż CMYK.
Następną zaletą do zapisu skanu w przestrzeni RGB jest to że w programie Adobe Photoshop posiadamy więcej filtrów dostosowanych do przestrzeni RGB.
- obrazy RGB nie są dostosowane do druku ponieważ przestrzeń barw nie jest skompresowany.
- praca w RGB pozwala na mniejsze narażenie pliku na ilość konwersji barwy.

Urządzenia są podzielone na pracujące w przestrzeni RGB oraz CMYK.
Przekształcając plik z RGB na CMYK pozbywamy się większości zakresu przestrzeni barwowej, przykładowo aparat fotograficzny działa jak skaner zapisuje obraz w trybie RGB kolory są nasycone posiadamy większy gamut barw, następnie konwertując go na przestrzeń roboczą CMYK oraz drukując w tej przestrzeni na pewno nie uzyskamy na przeciętnej drukarce odpowiedniego nasycenia barw.

 

W druku występuje nam wiele takich przypadków można sobie radzić z nimi w następujący sposób:

w momencie kiedy przychodzi do nas klient z katalogiem jaki miał umieszczony na swojej stronie internetowej (oczywiście pokazuje nam projekt w przestrzeni RGB na monitorze komputera )

możemy mu od razu przekształcić przestrzeń na CMYK załadować odpowiednie profile drukarki do np: Photoshopa i pokazać to na, co jest najważniejsze na skalibrowanym monitorze przeznaczonym do grafiki komputerowej oraz składu.

Musimy również pamiętać o pracy na plikach. Dostając plik w formacie JPEG z przestrzenią RGB konwertujemy go na przestrzeń CMYK i już tak zostawiamy, nigdy nie konwertujemy kilka razy RGB->CMYK->RGB->CMYK itd. ponieważ wtedy jakość zdjęcia nam drastycznie spada.

Zarządzenia barwą działa najlepiej gdy pozostajemy w przestrzeni startowej barwy.