Какова цветопередача устройств Landa?

В оборудовании цифровой печати Landa используется технология наночернил, преимуществом которой является сверх-малый размер частиц пигмента, всего лишь десятки нанометров, по сравнению с размером частиц традиционных чернил, составляющим около 500 нм. Эти наноразмерные частицы пигмента могут лучше проникать и прилипать к поверхности различных подложек, образуя толщину изображения всего 500 нм. Эта толщина вдвое меньше толщины традиционных офсетных изображений. В это время чернила прилипают только к поверхности подложки и не проникают внутрь, а насыщенность цвета и четкость напечатанного изображения превосходны. Цифровое печатное оборудование Landa позволяет осуществлять 4–8-цветную печать посредством струйной печати с разрешением 600 или 1200 точек на дюйм, из которых листовое оборудование поддерживает до 7 цветов (CMYK+OGB), а ротационное оборудование — до 8 цветов (CMYK+OGB+белый). По официальным данным, 4-цветная конфигурация CMYK может охватывать 84% цветового охвата Pantone, а 7-цветная конфигурация CMYK+OGB — до 96% цветового охвата Pantone.

В данной статье используется листовое цифровое печатное оборудование Landa компании Shenzhen Jiuxing Printing and Packaging Group Co., Ltd. для тестирования и анализа способности цветопередачи на белом картоне с количественной плотностью 300 г/м2. Сначала оборудование линеаризуется для измерения насыщенности и однородности градаций его монохромного изображения, а затем анализируется ICC-файл оборудования для оценки характеристик его цветовой гаммы и характеристик плашечного цветового охвата.

Исследование основного алгоритма цветопередачи 7-цветной цифровой системы печати

01

Виды и принципы алгоритмов линеаризации

Линеаризация оборудования цифровой печати — ключевая технология, обеспечивающая линейную связь между входными и выходными сигналами устройства. Линеаризация 7-цветного канала имеет значительную техническую сложность по сравнению с традиционным 4-цветным CMYK. Во-первых, увеличение количества каналов с 4 до 7 означает, что размер справочной таблицы увеличивается в геометрической прогрессии. Общие алгоритмы линеаризации включают следующие 4 типа:

(1) Алгоритм полиномиальной аппроксимации — это самый простой метод линеаризации, который реализует линеаризацию путем аппроксимации полиномиальными кривыми входных и выходных данных. Преимуществами этого алгоритма являются простые вычисления и меньшее количество параметров, но недостатком является то, что он имеет ограниченные возможности моделирования сложных нелинейных отношений.

(2) Алгоритм таблицы поиска (LUT) — наиболее часто используемый метод линеаризации в цифровой печати.. 1D LUT — это простейшая форма, которая обрабатывает только один канал изображения, определяя выходное значение для каждого входного значения (от 0 до 100). Сущность 1D LUT — это таблица поиска в одномерном пространстве, и каждое входное значение "перемещается" LUT для получения нового выходного значения, представляющего соответствующее отношение один-к-одному. Типичный профиль принтера ICC настраивает таблицу поиска 1D (1D LUT) на основе количества цветовых каналов на устройстве, а затем использует таблицу поиска 3D (3D LUT) для выполнения сопоставления цветовой гаммы и преобразования цветов.

(3) Алгоритм локальной линейной регрессии хорошо работает при управлении цветом, особенно в сценариях малого и среднего размера-выборок, оцениваемых с помощью справочных таблиц цифровой печати, и его производительность выше, чем у нейронных сетей, полиномиальной регрессии и сплайн-функций. Основная идея алгоритма состоит в том, чтобы использовать набор локальной линейной регрессии точек окрестности для каждой точки сетки, чтобы соответствовать линейной гиперплоскости по критерию взвешенных наименьших квадратов, и оценивать каждый компонент выходного цвета отдельно.

(4) Алгоритмы глубокого обучения представляют собой новейшее направление развития технологии линеаризации. Современные технологии позволили реализовать модель линеаризации печатных цветовых каналов на основе сетей глубокого обучения, а с помощью онлайн-метода многомерной нелинейной компенсации плотности цвета с прямой связью можно добиться широкой цветовой гаммы, высокой линейности, а также непрерывной и стабильной цифровой печати.

02

Многоканальные-алгоритмы управления цветом

Многоканальное управление цветом-для 7-цветных устройств требует поддержки специального алгоритма. В традиционной 4-цветной системе CMYK управление цветом в основном сосредоточено на балансе четырех цветов: синего, пурпурного, желтого и черного, тогда как в 7-цветной системе необходимо учитывать взаимодействие 7 цветов одновременно. В семицветной системе каждый цвет может взаимодействовать с шестью другими цветами, и для описания этих многомерных цветовых отношений требуются более сложные математические модели. В традиционной системе CMYK черный в основном используется для баланса оттенков серого и экономии чернил, тогда как в 7-цветной системе добавление оранжевого, зеленого и синего цветов усложняет смешивание цветов. Обычно используемые алгоритмы цветоделения включают следующие два типа:

(1) Составные модели Нейгебауэра — важные инструменты для обработки многоцветной печати. Эта модель представляет собой обобщенную версию модели Нейгебауэра, которая подразделяет все цветовое пространство XYZ на несколько разделов объема, прогнозирует веса цветовых компонентов внутри данного раздела и служит функцией для определения значений XYZ трех основных цветов для этого раздела. Этот метод позволяет эффективно обрабатывать сложные цветовые отношения в 7-цветной системе.

(2) Алгоритм многоканального преобразования цветового пространства должен учитывать взаимосвязь отображения между различными цветовыми пространствами. При преобразовании цветового пространства устройства (CMYKOBG) в стандартное цветовое пространство (например, CIE Lab) необходимо установить точные функции преобразования. Исследования показали, что это эффективная техническая схема для установления связи между пространством устройства и пространством CIE XYZ посредством трехмерных отношений, а также для достижения разделения цветов с помощью трех-линейной интерполяции между значениями таблицы поиска и столбцов таблицы.

Экспериментальная подготовка и испытания

01

Испытательное оборудование и оборудование

(1) Испытательное оборудование: цифровое печатное оборудование Landa, 7-цветные наночернила (CMYK+OGB);

(2) Тестовая бумага: белый картон Asia Pacific Symbo Yinbo плотностью 300 г/м2;

(3) Измерительный прибор: спектрофотометр X-rite i1io;

(4) Тестовое программное обеспечение: EFI Fiery Color Profiler Suite (CPS);

(5) Условия окружающей среды: температура 25±2 градуса, влажность 55%±5%.

02

Процесс и этапы тестирования

(1) Шаг 1: Распечатайте диаграмму линеаризации. Предварительно прогрейте цифровую печатную машину Landa в течение более 30 минут и выведите линеаризованные диаграммы с помощью EFI Fiery Color Profiler Suite (CPS). Система цифровой печати Landa оснащена линеаризованной таблицей цветов от 4 до 7 цветов. В этой статье в качестве примера взято 7 цветов, каждый канал 7-цветной таблицы цветов имеет 54 цвета, всего 378 цветовых блоков, а степень покрытия области точек составляет 0–100%.

(2) Шаг 2: измерьте диаграмму линеаризации. Подождите, пока диаграмма линеаризации высохнет, и завершите измерение данных 7 цветовых каналов с помощью CPS+i1io.

(3) Шаг 3, нарисуйте градационную кривую. По данным измерений и теоретическим данным построены семиканальные градационные кривые. Анализируется разница между измеренными данными и целевыми данными, выбирается соответствующий алгоритм линеаризации и рассчитывается кривая линеаризации.

(4) Шаг 4. Распечатайте файл ICC, чтобы построить диаграмму. Вызовите кривую линеаризации на шаге 3 и распечатайте диаграмму, чтобы создать файл ICC, например iT8.

(5) Шаг 5: рассчитайте и создайте файл ICC. После того, как диаграмма iT8 высохла, iT8 измеряется с помощью CPS+i1io, данные сохраняются и выбирается соответствующий алгоритм цветоделения для создания файла ICC. Этот файл ICC является самым большим файлом цветовой гаммы для современного оборудования и бумаги вместе взятых.

Сбор и анализ данных

01

Анализ линеаризации устройства

Измеренные значения диаграммы линеаризованных данных показаны на рисунках . 1 и 2. На рисунке . 1 показана взаимосвязь между площадью каждой цветовой точки и соответствующим значением яркости цвета CIE Lab L*, точки на рисунке представляют собой точки выборки каждого канала, кривая представляет собой аппроксимацию 2-й сплайновой кривой, аппроксимация 2-й сплайновой кривой не может выразить взаимосвязь отображения между скоростью площади точек и яркостью, и для описания соответствия необходима более сложная функция отображения. между площадью точек и уровнем визуальной яркости.

Рисунок 1. Зависимость между площадью точек и значением яркости

На рисунке 2 показано изменение оттенка и максимальная насыщенность для шести цветовых каналов. На рисунке каналы фиолетового и пурпурного цветов заметно изгибаются по мере увеличения насыщенности, что указывает на то, что однородность оттенков этих двух наборов цветов не очень хорошая. Конечно, однородность оттенка также связана с однородностью цветового пространства CIE Lab. Для желтого и оранжевого каналов также весьма очевидна неоднородность цветности. Например, в желтом канале расстояние между точками является равномерным ниже значения ab*, равного 50, но становится больше при значении выше 50; оранжевый канал аналогичен желтому каналу, и около 40 появляются перекрывающиеся точки, что приводит к выбросам. Следовательно, такие проблемы, как изменение оттенка и неоднородность цветности, увеличат сложность разработки алгоритмов линеаризации и цветоделения.

Рис. 2. Насыщенность цвета и цветовой тон каждого канала

Объединив рисунок 1 и рисунок 2, можно определить оптимальный насыщенный цвет устройства. В таблице 1 показано соответствие между максимальной насыщенностью белой карты плотностью 300 г/м2, использованной в этом исследовании, и насыщенностью носителя ISO 12647-2 типа 8.

Таблица 1. Сравнение цвета и цветности между системой цифровой печати Landa и носителями ISO 12647-2 типа 8

Данные таблицы 1 показывают, что, за исключением пурпурного цвета, цветность которого ниже, чем у бумаги ISO 12647-2 CD1, цветность основных цветов системы цифровой печати Landa может полностью покрывать цветность восьми типов бумаги, определенных ISO. Таким образом, можно сделать вывод, что система цифровой печати Landa, благодаря дальнейшим линейным настройкам, может идеально соответствовать стандартам офсетной печати ISO 12647-2 и, конечно же, может также соответствовать требованиям таких сертификатов, как G7 и C9.

02

Анализ гаммы устройств

После линеаризации созданный файл ICC отражает текущие цветовые характеристики системы цифровой печати. Как показано на рисунке 3, он сравнивает гамму системы цифровой печати Landa с гаммой Adobe RGB (1998). Гамма системы цифровой печати Landa и Adobe RGB (1998) не просто связаны между собой. В области от средней-яркости синего-до-зеленого и области низкой-яркости от красного-до-синего цветовая гамма системы цифровой печати Landa включает гамму Adobe RGB (1998). Напротив, в области с высокой-яркостью от зеленого-до-желтого и от красного-до-желтого цвета он охватывается Adobe RGB (1998).

Рис. 3. Сравнение системы цифровой печати Landa и цветовой гаммы Adobe RGB (1998 г.).

Эта ситуация указывает на то, что при использовании экспериментальной бумаги для белых карточек с системой цифровой печати Landa для процессов печати с высокой-точностью способность воспроизведения насыщенных желтых, оранжевых и зеленых цветов немного ухудшается. Это может улучшиться, если используется бумага с более высокой белизной.

На рисунке 4 показано сравнение цветового охвата экспериментальной системы цифровой печати Landa и цветового охвата GRACoL2006_Coated. Из сравнения видно, что цветовая гамма системы цифровой печати Landa в основном охватывает гамму GRACoL2006_Coated. В частности, область от синего-до-зеленого цвета и область от красного-до-средней яркости полностью находятся в гамме GRACoL2006_Coated; однако в области очень высокой-яркости зеленого---желтого цветовой охват GRACoL2006_Coated немного шире. Это указывает на то, что сочетание экспериментальной бумаги для белых карточек с системой цифровой печати Landa позволяет воспроизводить цвета офсетной печати ISO 12647-2, а использование бумаги с немного более высокой белизной позволяет добиться лучшей цветопередачи в областях с высокой освещенностью.

Рисунок 4. Сравнение системы цифровой печати Landa с цветовой гаммой GRACoL2006_Coated.

На рисунках 5 и 6 используется функция моделирования плашечных цветов ORIS X Gamut для расчета доли плашечных цветов Pantone, которую система цифровой печати Landa может воспроизвести при двух допусках разницы цветов: меньше или равно 3 и меньше или равно 5. Как показано на рисунке 5, когда допуск меньше или равен 3, 94,9% из 2390 цветовых полей Pantone могут быть сопоставлены; На рисунке 6 показано, что если допуск меньше или равен 5, можно сопоставить 98,6% из 2390 цветовых полей Pantone. Этот эксперимент подтверждает точность официального заявления Ланды о том, что 7-цветная конфигурация CMYK OGB может покрывать до 96% цветовой гаммы Pantone.

Рис. 5. Система цифровой печати Landa. Охват цветовой гаммы Pantone (допуск на цветовую разницу меньше или равен 3).

Рис. 6. Охват цветовой гаммы Pantone системой цифровой печати Landa (допуск на цветовую разницу меньше или равен 5).

Таким образом, в этом эксперименте проверялась способность цветопередачи системы цифровой печати Landa с использованием белого картона плотностью 300 г/м², который обычно используется в продукции компании. Анализ ключевых данных, полученных в ходе процесса, показал, что: возможности основных цветов CMYK системы цифровой печати Landa могут соответствовать бумаге ISO 12647-2 CD1 и полностью покрывать остальные семь типов бумаги; по сравнению с цветовой гаммой Adobe RGB, 7-цветовая гамма системы цифровой печати Landa относительно меньше в областях с высокой-яркостью и немного больше в областях со средней яркостью. Для высококачественной печати с использованием Adobe RGB в качестве основного цветового пространства рекомендуется использовать бумагу с более высокой белизной. 7-цветная гамма системы цифровой печати Landa в основном охватывает цветовую гамму GRACoL2006_Coated, может полностью соответствовать цветовому стандарту ISO 12647-2, а когда разница цветов меньше или равна 3, она может соответствовать более чем 94% цветовой гаммы Pantone.