DIGITAL FÄRGRASTRERING
Sasan Gooran
1/8/15
Grafisk teknik
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.
1/8/15
Grafisk teknik
2
Färg
1/8/15
Grafisk teknik
3
1
SPD
Exempel
En blåaktig färg
1/8/15
Grafisk teknik
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.
1/8/15
Grafisk teknik
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.
1/8/15
Grafisk teknik
6
2
MÄTNING AV FÄRG
L = ∫ E (λ ) L(λ )dλ
λ
tot
M = ∫ E (λ ) M (λ )dλ
λ
tot
S = ∫ E (λ )S (λ )dλ
λ
tot
E(λ) är det inkommande ljusets spektralfördelning och L, M
och S är ögats känslighetsfunktioner. Dessa värden kallas för
tristimulus värden.
1/8/15
Grafisk teknik
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.
1/8/15
Grafisk teknik
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.
1/8/15
Grafisk teknik
9
3
r(λ), g(λ) OCH b(λ)
1/8/15
Grafisk teknik
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.
1/8/15
Grafisk teknik
11
r(λ), g(λ) OCH b(λ)
1/8/15
Grafisk teknik
12
4
r(λ), g(λ) OCH b(λ)
Ett linjärt basbyte utförs för att undvika negativa
värden i färgmatchningsfunktioner.
1/8/15
Grafisk teknik
13
x(λ), y(λ) OCH z(λ)
1/8/15
Grafisk teknik
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
1/8/15
Grafisk teknik
15
5
FÄRGSYSTEM
• Med hjälp av XYZ tristimulus värden kan
man härleda några olika färgsystem, var och
en lämplig för en viss applikation.
1/8/15
Grafisk teknik
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.
1/8/15
Grafisk teknik
17
RGB, CMY OCH CMYK
• Dessa system är maskinberoende (device
dependent), eftersom färgen som visas beror
på maskinens karaktäristik.
1/8/15
Grafisk teknik
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.
1/8/15
Grafisk teknik
19
FRÅN RGB TILL XYZ
Detta gäller för datorskärmar
1/8/15
Grafisk teknik
20
CHROMATICITY VALUES
Detta gör det möjligt att plotta färger i en tvådimensionell rymd.
1/8/15
Grafisk teknik
21
7
CHROMATICITY VALUES
1/8/15
Grafisk teknik
22
FÄRGOMFÅNG (Kulöromfång)
1/8/15
Grafisk teknik
23
FÄRGOMFÅNG
1/8/15
Grafisk teknik
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.
1/8/15
Grafisk teknik
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.
1/8/15
Grafisk teknik
26
CIELAB
Xn, Yn och Zn är
XYZ-värdena för den valda
referens-vitpunkten.
För färgskärmar kan man
använda D65:s vitpunkt.
1/8/15
Grafisk teknik
27
9
CIELAB
1/8/15
Grafisk teknik
28
FÄRGBLANDNING
1/8/15
Grafisk teknik
29
Kulörsystem
1/8/15
Grafisk teknik
30
10
Kulörsystem-RGB
LCD i närbild
1/8/15
Grafisk teknik
31
FÄRGBLANDNING
1/8/15
Grafisk teknik
32
Ytkulörer
1/8/15
Grafisk teknik
33
11
Ytkulörer
1/8/15
Grafisk teknik
34
Kulörsystem-CMYK
1/8/15
Grafisk teknik
35
Kulörsystem-CMYK
1/8/15
Tryck i närbild
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)
1/8/15
Grafisk teknik
37
3-FÄRGSTRYCK - AM
1/8/15
Grafisk teknik
38
3-FÄRGSTRYCK - FM
1/8/15
Grafisk teknik
39
13
Svart,
CMY eller K?
K
1/8/15
CMY
40
Grafisk teknik
Svart,
CMY eller K?
K
CMY
1/8/15
41
AM-RASTER
samma vinkel för C, M, Y & K
1/8/15
Grafisk teknik
42
14
AM-RASTER
samma vinkel för C, M, Y & K, Missregistrering
Korrekt registrering
1/8/15
Position fel
43
Grafisk teknik
AM-RASTER
samma vinkel för C, M, Y & K, Missregistrering
Korrekt registrering
1/8/15
Vinkel fel
Grafisk teknik
44
AM-RASTER
olika vinklar för C, M,Y & K15, 75, 0 och 45 grader
1/8/15
Grafisk teknik
45
15
RASTERROSETTER
Centrumpunkt
1/8/15
Grafisk teknik
46
RASTERROSETTER
Öppet centrum
1/8/15
Grafisk teknik
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”
1/8/15
Grafisk teknik
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”
1/8/15
Grafisk teknik
49
FM (STOKASTISKT) RASTER
“Moiré pattern” och “Rosette pattern” försvinner
1/8/15
Grafisk teknik
50
Konventionellt färgrastrering
samma rastervinkel
Positionsfel kan orsaka färgskift
1/8/15
Grafisk teknik
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
1/8/15
Separationer & Rastrering
Grafisk teknik
55
Färgseparation
1/8/15
Grafisk teknik
56
Färgseparation
1/8/15
Grafisk teknik
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
RGB
1/8/15
Grafisk teknik
64
Konvertera kulörer
1/8/15
Grafisk teknik
65
Konvertera kulörer
1/8/15
Grafisk teknik
66
22
NUEGEBAUERS EKVATIONER
⎡
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣⎢
X ⎤⎥⎥
⎡
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
X
⎤
⎥
i ⎥⎥
Y = ∑ a Y ⎥⎥⎥
i i i ⎥⎥
Z
Z ⎥⎥
i ⎦
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦⎥
∑ ai =1
i
X, Y, Z are the tristimulus values for the average color
of a surface
ai is the fractional area covered by color Xi, Yi, Zi
1/8/15
Grafisk teknik
67
DEMICHEL EKVATIONERNA
1/8/15
Grafisk teknik
68
DEMICHEL EKVATIONERNA
Aw =(1-ac)(1-am)(1-ay)
Ac =ac(1-am)(1-ay)
Am =am(1-ac)(1-ay)
Ay =ay(1-ac)(1-am)
Ar =amay(1-ac)
Ag =acay(1-am)
Ab =acam(1-ay)
Ak=acamay
1/8/15
Grafisk teknik
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.
Magenta
Papper
Cyan
X
90
50
Y
100
80
30
50
Z
110
100
100
100
60
Blå
40
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?
1/8/15
Grafisk teknik
70
24
