Методика и порядок выполнения работы

Лабораторная работа №6

Изучение технологии управления цветом в компьютерной издательской системе

 

Продолжительность - 4 часа

Цель работы

Изучение принципов управления цветом в печати. Исследование технологии управления цветом в компьютерной издательской системе (КИС) с помощью аппаратно-программных средств и оценка эффективности ее использования для обеспечения объективности результатов отображения информации об изображении на экране монитора.

Содержание работы

Получение характеристики передачи - "цветового профиля" устройства отображения (монитора) с помощью аппаратно-программных средств управления цветом, подключение профиля в КИС и оценка эффективности его использования на основе колориметрического анализа и визуальной оценки тест-объекта.

Теоретическое обоснование

3.1. Задачи, принцип работы и основные компоненты Системы Управления Цветом.

Приоритетной задачей для обеспечения предсказуемого цвета в печати является обеспечение точного согласования параметров отдельных технологических стадий репродукционного процесса. Современные Системы управления цветом (СУЦ, CMS (Color Management System)) охватывают весь технологический процесс от ввода оригинала до получения оттиска. Они призваны обеспечивать корректность поэтапного преобразования цветовых показателей при переходе от одного способа их представления к другому (обеспечивать однозначную трактовку цветовых значений на всех этапах репродукционного процесса: в процессе ввода информации в компьютерную издательскую систему, ее отображения на экране монитора, при получении цветопробы и т.д.). Однозначное и предсказуемое воспроизведение цветовых значений реализуется в СУЦ в концепции «Цвет – не зависящий от характеристик средств его отображения» (Device Independent Color – DIC). В основе системы управления цветом лежит стандарт ISO, разработанный Международным консорциумом по цвету (International Color Consortium - ICC), который связывает колориметрические значения устройствозависимых систем отображения информации о цвете (например, CMY) и психовизуальных (равноконтрастных) цветовых систем (LAB, LCH, LUV) через набор опорных значений полей тестовых шкал посредством создания цветового профиля устройства (системы).

Систему управления цветом составляют:

· тест-объекты – шкалы цветового охвата IT (Identification Tables), используемых для тестирования устройств ввода (сканеров, цифровых фотокамер) и отображения (мониторов, принтеров и других печатных систем), с целью получения их характеристик передачи цвета;

· аппаратные средства (приборы для считывания спектральных характеристик полей тест-объектов и расчета их колориметрических значений, а также для оценки результатов внедрения компонентов управления цветом в репросистему);

· программное обеспечение и принятые в качестве стандарта таблицы соответствия колориметрических значений (XYZ или LAB МКО) количествам красок (CMYK) того или иного вида печати, интенсивностям (R, G, B) возбуждения люминофоров мониторов и т.д.

Профиль ICC представляет собой цифровой файл, описывающий цветовые характеристики периферийного устройства (сканер, цифровая фотокамера, монитор, печатное устройство). Наряду с текстовым описанием условий наблюдения, характера репродукционной задачи (rendering intent), типа устройства и указаниями форматов, в которых представлены входные и выходные цветовые значения, основу профиля представляет таблица (LUT – Look-up Table), связывающая эти значения между собой. Для устройства ввода эта таблица может связывать, например, восьмиразрядные КЗС значения выходов его трех цветоделительных каналов с трехкомпонентными колориметрическими значениями (XYZ, Lab и др.). В профилях устройств отображения (мониторов, принтеров и др.), называемых «выходными» профилями, такие таблицы служат для обратного преобразования колориметрических или привязанных к ним значений в восьмиразрядные сигналы, управляющие возбуждениями люминофоров или количествами красок.

Видеосистема КИС состоит из двух частей: внешней и внутренней. Внешняя часть – монитор (устар., дисплей). Внутренняя (управляющая часть) - видеокарта (известна также как графическая плата, графический ускоритель, графическая карта, видеоадаптер - англ., video card) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Прежде, чем начать процедуру управления цветом монитора (как и любой другой системы, задействованной в репродукционном процессе), призванную обеспечить его колориметрически адекватную реакцию, необходимо привести его параметры (режимы) к значениям, установленным производителем. Этот процесс получил название калибровка. Основная задача калибровки – реализация максимальных возможностей устройства в его работе, например, обеспечение максимальной яркости или насыщенности по предельным значениям управляющих сигналов на мониторе или в печати. Калибровка устройства (системы) не заменяет создание его профиля, а лишь предшествует ему.

3.2. Калибровка монитора.

Монитор является важным компонентом компьютерной репросистемы и служит для получения видеопробы (softproof), необходимой для визуального контроля результатов обработки иллюстрационной информации и моделирования тиражного оттиска.

Принципиальное отличие монитора от других периферийных устройств репродукционной системы заключается в том, что он является устройством аддитивного синтеза цвета смешением трех основных излучений, характеризуемых спектральными распределениями красного, зеленого и синего люминофоров (цветных фильтров в жидкокристаллических мониторах (LCD – Liquid Crystal Display)). Колориметрические характеристики мониторов получают, связывая интенсивность излучения с напряжениями сигналов, которые управляют током электронного пучка, возбуждающего тот или другой люминофор (мониторы на электронно-лучевой трубке (CRT-мониторы Cathode Ray Tube)) или управляют ориентацией молекул кристаллов (LCD-мониторы). Эти напряжения формируются на выходе ЦАП, преобразующего исходные КЗС-коды, как правило, восьмиразрядные. Генерируемое монитором возбуждение может быть оценено полными спектральными распределениями, колориметрическими значениями МКО или КЗС значениями возбуждений. Измерение возбуждений монитора в координатах ХYZ в непосредственном контакте с колориметром ценно тем, что может исключать влияние внешнего света (flare). Одно из них, визуально эквивалентное некоторому серому полю равноэнергетического отражателя, рассматриваемому в свете источника D₆₅, приведено на рисунке 1.

Калибровка монитора предполагает оценку, с помощью специальной программы (например, Nokia Test), и, в случае необходимости, коррекцию основных параметров монитора, таких как: фокусировка луча, сведение лучей, геометрические параметры, равномерность свечения экрана, яркость и контраст. Для ЖК-мониторов калибровка в основном сводится к настройке яркости и контраста. Одним из этапов процесса калибровки монитора является настройка цветности «точки белого», т.е. белого, воспроизводимого монитором при предельных уровнях квантования сигналов на его входе (К = З = С = 255). Цветность «белого» устанавливается равной цветности источника D₅₀ в соответствии с ISO WD12646 TC 130 Graphic Technology – displays for colour proofing – characteristics and viewing (рекомендуется при обработке изображений с учетом характеристик печатной системы) или цветности источника D₆₅ (x=0,3127; y=0,3290) в соответствии с рекомендациями международного стандарта ISO 3664:2000. Иногда эта процедура относится к процессу создания цветового профиля, т.к. не всегда цветность точки белого, устанавливаемая с панели управления монитора (опция «цветовая температура»), соответствует цветности, оцениваемой колориметром при снятии характеристик передачи цвета устройства отображения. В результате этого цветность белой точки регулируется изменением интенсивности излучения по каналам КЗС.

/1/

Обязательным условием для эффективного управления цветом монитора является регулирование градационных характеристик каналов монитора, таким образом, чтобы цветность «белой точки» сохранялась для всей нейтральной шкалы, т.е. для всех наборов КЗС-сигналов равных значений. Характеристика воспроизведения монитором яркостной составляющей хроматических цветов оценивается зависимостью значения яркостной составляющей Y от значений равных между собой входных КЗС-кодов, иллюстрируемой графиками на рис. 3 и хорошо аппроксимируемой зависимостью:

Y - яркостная координата излучения ЭЛТ, C_КЗС - значение (от 0 до 255) восьмиразрядного кода равных друг другу входных КЗС сигналов, Y_o - постоянная составляющая, равная той яркости, которая имеет место при нулевых значениях всех входных сигналов, а k - нормализующий коэффициент, устанавливаемый из условия Y=1 для значений всех входных сигналов, равных 255.

Подобная характеристика, получаемая при использовании линейного ЦАП, присуща подавляющему большинству мониторов, поскольку по своей сути отображает нелинейность световой характеристики ЭЛТ, т.е. связи между яркостью экрана и напряжением, которое управляет плотностью тока пучка электронов, возбуждающего люминофор.

С учетом общего закона восприятия внешних воздействий органами чувств, предполагающего относительную связь между раздражением и ощущением, световое возбуждение более удобно представлять не яркостью, а ее отрицательным десятичным логарифмом. Например, весьма заметные в области малых яркостей отличия световых характеристик двух мониторов и, тем не менее, мало выраженные на графиках рис. 2, вполне адекватно отображаются графиками рис. 3, построенными для отрицательных логарифмов этих яркостей.

После завершения процедуры калибровки монитора можно строить его цветовой профиль.

3.3. Создание цветового профиля монитора.

Для построения цветового профиля монитора необходима следующая информация:

· Характеристики устройства: цветовой охват первичных (основных) цветов, градационные характеристики каналов монитора;

· Выбранные настройки монитора: яркость и цветность точки белого;

· Условия внешнего освещения.

 

3.4. Специфика управления цветом монитора

Объект и его изображение на мониторе весьма метамерны, т.к. те же самые цветовые значения XYZ обеспечиваются возбуждениями с совершенно отличными физическими характеристиками (см. рис.1). В результате некоторые наблюдатели, даже имеющие «нормальное» зрение, разойдутся во мнении о том, что нейтральные цвета воспроизводятся монитором в точном соответствии с цветами объекта. Такие расхождения можно объяснить тем, что колориметрия МКО позволяет предсказать подобное соответствие для Стандартного наблюдателя МКО, а кривые сложения глаза разных людей могут несколько отличаться от этого стандарта. Это явление называют метамеризмом наблюдателя, который необходимо учитывать при подготовке иллюстраций к печати (при цветокоррекции).

Например, при моделировании цветов оттиска оператор осуществляет установку цветового баланса, опираясь на специфические характеристики своего зрительного аппарата. Результаты подобных установок могут оказаться неоднозначными, если в них участвуют разные операторы. Подобная проблема может решаться тестированием каждого оператора в отношении некоторого опорного изображения, что позволяет, используя соответствующие корректирующие файлы («профили» оператора (viewing proof)), автоматически учитывать указанные индивидуальные особенности зрения в текущей работе. Однако обычно для работы с иллюстрационным материалом для художественного альбома, выдержанного в определенной цветовой гамме, привлекается только один человек

Управление цветом монитора через оценку его характеристик передачи цвета и построение цветового профиля (р. 3.2.)позволяет обеспечить колориметрически точное отображение цветов иллюстрационного файла, подготовленного к печати, и тиражного оттиска (при условии нормализации режимов печатного процесса), не выходящих за пределы цветового охвата монитора. Однако колориметрически точное отображение, зафиксированное с помощью колориметра, для наблюдателя при визуальной оценке не будет таковым. Причина заключается в том, что данная технология управления цветом не учитывает ряд важных факторов физического и психологического порядка.

Первый из указанных факторов обусловлен световым фоном. В идеальном случае зрительный аппарат оператора должен подвергаться воздействию света, который непосредственно поступает с экрана монитора. Однако в большинстве случаев этот свет включает в себя отраженную экраном часть внешнего освещения, поступающего от осветительных ламп, окон и т. п. Первоисточником дополнительной засветки является и сам монитор, получая часть собственного излучения отраженной, например, от белой рубашки оператора.

Если оценивать излучение в единицах яркости, то, как показывает график на рис. 4 (а), ее повышение в результате засветки, составляющей, например, всего лишь 1%, мало искажает общую картину на мониторе. Однако если принять во внимание логарифмический характер закона восприятия яркостей, то искажения оказываются весьма существенными. Убедиться в этом можно, обратившись к рис. 4 (б). Здесь сплошным графиком представлена зависимость отрицательных логарифмов яркостей изображения и объекта в отсутствие какой-либо внешней засветки. Линейность этого графика указывает на равноконтрастную передачу, например, т. н. предельной тоновой шкалы, т. е. шкалы с максимально возможным количеством различимых ступеней (деталей яркости). Второй график на этом же рисунке соответствует суммарной яркости монитора и фоновой помехи, действие которой оказывается сосредоточенным в тенях изображения и ведет к потере значительного количества деталей. Если оценивать эти потери, оперируя оптическими плотностями объекта (линейно связанными с яркостями), то невоспроизведенными оказываются все поля шкалы в диапазоне плотностей от 2 до 3 ед.!

^{а) б)}

Рисунок 2 – Влияние внешней засветки (фона) на линейно возрастающую яркость объекта при оценке яркости в абсолютных единицах (а) и в логарифмических единицах (б)

Будучи ближе к нейтральному, т. е. белому свету, внешний фон снижает также насыщенность темных цветов, как бы разбеливая их.

Одним из возможных способов оценки интенсивности излучения, обусловленного внешней засветкой, является измерение белого непрозрачного поля, наклееного на экран выключенного монитора, фотометром, расположенным там же, где находится во время работы оператор. Полученное значение можно выразить затем его относительной долей, аналогичным образом оценив уровень яркости «белого» на включенном экране.

Поскольку в профессиональных производственных помещениях для уменьшения влияния фона принимается ряд специальных мер (невысокая яркость внешнего освещения, обрамление экранов защитными кожухами и т. д.) уровень внешней засветки составляет от 0,5 до 1,0 %. Но по рассмотренным выше причинам, несмотря на относительно малую величину, и такая засветка должна быть в обязательном порядке скомпенсирована, когда профессионально оцениваются высококачественные изображения. Компенсация обеспечивается внесением в значения сигнала изображения предискажений, которые уменьшают (вычитают) яркости последнего в тенях по экспоненциальному закону, как показано на рис. 5. Как видно из представленных графиков, точная передача яркостной составляющей достигается в преобладающей части ее диапазона, за исключением самых малых значений.

Рисунок 5 – Частичная компенсация фона, равного 0,75% яркости монитора путем экспоненциального вычитания значений в тенях

Несмотря на полученную описанным выше образом колориметрическую точность по отношению к воспроизводимому объекту, изображения на мониторе выглядят для большинства наблюдателей недостаточно контрастными и насыщенными по цвету. Причина заключается в неадекватности описания восприятия цвета через его метрику. В связи с этим можно привести следующие факторы, не учитываемые колориметрией.

Изображения на мониторах характеризуются пониженной резкостью в отношении не только естественных объектов, но и большинства изобразительных полиграфических оригиналов и оттисков. В то же время, известно, например, что снижение резкости влечет за собой уменьшение воспринимаемого яркостного контраста, а также насыщенности цвета.

В отношении воспроизведения натурных (внешних) объектов этому есть и другие причины. Они заключаются в том, что абсолютная яркость экранного изображения в сотни раз меньше яркости естественного освещения, а этому, как известно, сопутствует снижение контрастности и выраженности цветового тона.

Кроме того, изображение на экране в большинстве случаев не рассматривается одновременно с передаваемым этим изображением объектом и поэтому оценивается по отношению к имеющемуся в памяти. Однако свойство последней заключается в том, чтобы хранить цвета более насыщенными, чем они есть на самом деле (феномен цветовой памяти). И, наконец, многие подсознательно желают видеть цвета более насыщенными, а не такими, как они их помнят. Установлено, например, что предпочитаемое воспроизведение цвета неба вблизи горизонта характеризуется много большей насыщенностью, чем его действительный цвет в зените.

Указанные психовизуальные факторы учитываются стандартами сигналов телевизионного вещания. Включая описанную выше компенсацию внешней засветки (порядка 1%), коррекция яркостного сигнала достигает там, в частности, 15%. Аналогичные коррекции осуществляются и по цветным каналам для повышения насыщенности. Подобную «перекоррекцию» могут предусматривать и калибровки компьютерных мониторов. Все это ведет в итоге к отклонениям от колориметрического тождества, которые могут оказаться нежелательными для систем полиграфической видеопробы, предназначенных для моделирования оригинала и тиражного оттиска (т. е. для оценки цвета, адекватной исходному или конечному изображению в репродукционном процессе).

Методика и порядок выполнения работы

4.1. Провести базовую калибровку монитора с помощью программы Nokia Test: отрегулировать геометрические параметры, сведение лучей, равномерность отображения цвета по полю экрана (если возможно), баланс по-серому, яркость и контраст.

4.2. Открыть в программе Photoshop тестовое изображение, подготовленное к печати, и провести колориметрическую оценку цветов, ограничивающих цветовой охват печатной системы, ахроматических цветов в светлых, средних и темных участках градационного диапазона и памятных цветов.

4.3. Измерить с помощью спектрофотометра спектральные коэффициенты отражения соответствующих цветных объектов на экране монитора (без цветового профиля) и на оттиске. Построить графики спектрального распределения относительной мощности излучения объектов на экране монитора и на оттиске.

4.4. Измерить цветовые координаты XYZ МКО голубого, пурпурного, желтого, красного, зеленого, синего и ахроматических цветов соответствующих полей тест-объекта на экране монитора и цветовые координаты L*a*b* МКО на оттиске. Рассчитать координаты L*a*b* МКО экранных цветов по формулам:

/4/

В формулах X_n, Y_n, Z_n – цветовые координаты опорного белого.

4.5. Построить цветовой профиль монитора с помощью аппаратно-программных средств управления цветом (ViewOpen (Heidelberg), Profile Maker (Gretag-Makbeth) или EyeOne Match (Gretag-Makbeth)). Подключить в систему. Далее провести измерения в соответствии с пп. 4.3 - 4.4.

4.6. Построить области цветового охвата печатной системы (по значениям, заданным в иллюстрационном файле, и полученным на оттиске), монитора без цветового профиля и после его подключения.

4.2.2 Рассчитать цветовые различия (ΔЕ) между соответствующими цветами на оттиске и экранными цветами без цветового профиля монитора и после его подключения по формуле:

∆Е =

4.7. Провести визуальную сравнительную оценку изображения на экране монитора и на оттиске, помещенном в просмотровую кабину под источник D₆₅, и в условиях освещения в помещении.

4.8. Сделать выводы об эффективности управления цветом монитора через построение его цветового профиля в отношении объективности отображения цветов иллюстрационного файла, подготовленного к печати.

4.9. Сформулировать рекомендации о выборе возможных методов повышения эффективности используемого подхода к управлению цветом монитора.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: