Jaka jest zdolność reprodukcji kolorów w urządzeniach Landa?
Sprzęt do druku cyfrowego Landa wykorzystuje technologię nanoatramentów, której zaletą jest-bardzo mały rozmiar cząstek pigmentu, zaledwie dziesiątki nanometrów, w porównaniu z rozmiarem cząstek tradycyjnych atramentów wynoszącym około 500 nm. Te nanocząsteczki pigmentu mogą lepiej przenikać i przylegać do powierzchni różnych podłoży, tworząc obraz o grubości zaledwie 500 nm. Ta grubość jest o ponad połowę mniejsza niż w przypadku tradycyjnych obrazów offsetowych. W tym momencie atrament przylega jedynie do powierzchni podłoża i nie wnika do jego wnętrza, a nasycenie kolorów i wyrazistość drukowanego obrazu są doskonałe. Urządzenia do druku cyfrowego Landa mogą drukować w 4–8 kolorach za pomocą druku atramentowego w rozdzielczości 600 dpi lub 1200 dpi, przy czym urządzenia arkuszowe obsługują do 7 kolorów (CMYK+OGB), a urządzenia rotacyjne obsługują do 8 kolorów (CMYK+OGB+biały). Według oficjalnych danych, 4-kolorowa konfiguracja CMYK może pokryć 84% gamy kolorów Pantone, natomiast 7-kolorowa konfiguracja CMYK+OGB może pokryć aż 96% gamy kolorów Pantone.
W artykule wykorzystano cyfrowy sprzęt do druku arkuszowego Landa firmy Shenzhen Jiuxing Printing and Packaging Group Co., Ltd. w celu przetestowania i analizy jego zdolności do reprodukcji kolorów na białym kartonie o gramaturze ilościowej 300 g/m2. Po pierwsze, sprzęt jest poddawany linearyzacji w celu pomiaru nasycenia i jednolitości gradacji obrazu monochromatycznego, a następnie analizowany jest plik ICC sprzętu w celu oceny jego wydajności w zakresie gamy kolorów i wydajności pokrycia kolorami dodatkowymi.
Badanie podstawowego algorytmu reprodukcji barw w 7-kolorowym systemie druku cyfrowego
01
Rodzaje i zasady algorytmów linearyzacji
Linearyzacja cyfrowych urządzeń drukujących jest kluczową technologią zapewniającą liniową zależność pomiędzy sygnałami wejściowymi i wyjściowymi urządzenia. Linearyzacja kanałów 7-kolorowych charakteryzuje się znaczną złożonością techniczną w porównaniu z tradycyjnym 4-kolorowym CMYK. Pierwszym z nich jest zwiększenie liczby kanałów, z 4 do 7, co oznacza, że rozmiar tabeli przeglądowej rośnie wykładniczo. Typowe algorytmy linearyzacji obejmują następujące 4 typy:
(1) Algorytm dopasowywania wielomianów jest najbardziej podstawową metodą linearyzacji, która realizuje linearyzację poprzez dopasowanie krzywych wielomianowych danych wejściowych i wyjściowych. Zaletami tego algorytmu są proste obliczenia i mniejsza liczba parametrów, wadą jest jednak ograniczona zdolność modelowania złożonych zależności nieliniowych.
(2) Algorytm tabeli przeglądowej (LUT) jest najczęściej stosowaną metodą linearyzacji w druku cyfrowym. 1D Algorytmy LUT to najprostsza forma, która przetwarza tylko jeden kanał obrazu i definiuje wartość wyjściową dla każdej wartości wejściowej (0 do 100). Istotą 1D LUT jest tabela przeglądowa w jedno-przestrzeni wymiarowej, a każda wartość wejściowa jest „przemieszczana” przez LUT w celu uzyskania nowej wartości wyjściowej, przedstawiającej odpowiadającą relację jeden-do-jednego. Typowy profil drukarki ICC konfiguruje tabelę przeglądową 1D (1D LUT) w oparciu o liczbę kanałów kolorów w urządzeniu, a następnie wykorzystuje tabelę przeglądową 3D (3D LUT) do zakończenia mapowania gamy kolorów i konwersji kolorów.
(3) Algorytm lokalnej regresji liniowej dobrze sprawdza się w zarządzaniu kolorami, szczególnie w małych i średnich-przykładowych scenariuszach oszacowanych na podstawie tabel przeglądowych druku cyfrowego, a jego wydajność jest lepsza niż sieci neuronowe, regresja wielomianowa i funkcje sklejane. Podstawową ideą algorytmu jest wykorzystanie lokalnego zestawu regresji liniowej punktów sąsiedztwa dla każdego punktu siatki w celu dopasowania liniowej hiperpłaszczyzny za pomocą kryterium ważonych najmniejszych kwadratów i oszacowanie każdego wyjściowego składnika koloru oddzielnie.
(4) Algorytmy głębokiego uczenia się reprezentują najnowszy kierunek rozwoju technologii linearyzacji. Dzięki nowoczesnej technologii udało się zrealizować model linearyzacji drukowanych kanałów kolorów w oparciu o sieci głębokiego uczenia się, a dzięki wielowymiarowej nieliniowej kompensacji gęstości kolorów online z wyprzedzeniem i wielowymiarową nieliniową metodą kompensacji gęstości kolorów można uzyskać szeroką gamę kolorów, wysoką liniowość oraz ciągłe i stabilne wydruki cyfrowe.
02
Wielokanałowe-algorytmy zarządzania kolorami
Wielokanałowe-zarządzanie kolorami dla urządzeń 7-kolorowych wymaga obsługi specjalnego algorytmu. W tradycyjnym 4-kolorowym systemie CMYK zarządzanie kolorami koncentruje się głównie na równowadze czterech kolorów: niebieskiego, magenty, żółtego i czarnego, podczas gdy system 7-kolorowy musi uwzględniać interakcję 7 kolorów jednocześnie. W systemie 7-kolorowym każdy kolor może wchodzić w interakcję z pozostałymi 6 kolorami, a opisanie tej wielowymiarowej zależności między kolorami wymaga bardziej złożonych modeli matematycznych. W tradycyjnym systemie CMYK kolor czarny jest używany głównie w celu zrównoważenia skali szarości i oszczędzania atramentu, natomiast w systemie 7-kolorowym dodanie pomarańczy, zieleni i błękitu komplikuje mieszanie kolorów. Powszechnie stosowane algorytmy separacji kolorów obejmują dwa następujące typy:
(1) Złożone modele Neugebauera są ważnymi narzędziami do przetwarzania druku wielo-kolorowego. Model ten jest uogólnioną wersją modelu Neugebauera, który dzieli całą przestrzeń kolorów XYZ na kilka partycji objętościowych, przewiduje wagi składników kolorów w danej partycji i służy jako funkcja określająca wartości XYZ trzech podstawowych kolorów dla tej partycji. Ta metoda pozwala skutecznie radzić sobie ze złożonymi relacjami kolorów w systemie 7-kolorowym.
(2) Algorytm-wielokanałowej konwersji przestrzeni kolorów musi uwzględniać relacje mapowania pomiędzy różnymi przestrzeniami kolorów. Podczas konwersji z przestrzeni kolorów urządzenia (CMYKOBG) do standardowej przestrzeni kolorów (takiej jak CIE Lab) należy określić dokładne funkcje konwersji. Badania wykazały, że jest to skuteczny schemat techniczny pozwalający ustalić relację między przestrzenią urządzenia a przestrzenią CIE XYZ poprzez trójwymiarową-relację oraz uzyskać separację kolorów za pomocą trój-liniowej interpolacji pomiędzy wartościami tabeli przeglądowej i kolumn tabeli.
Przygotowanie eksperymentalne i testowanie
01
Sprzęt i sprzęt do testowania
(1) Sprzęt testowy: sprzęt do druku cyfrowego Landa, 7-kolorowy nanoatrament (CMYK+OGB);
(2) Papier testowy: biały karton Asia Pacific Symbo Yinbo o gramaturze 300 g/m2;
(3) Przyrząd pomiarowy: spektrofotometr X-rite i1io;
(4) Oprogramowanie testowe: EFI Fiery Color Profiler Suite (CPS);
(5) Warunki środowiskowe: temperatura 25 ± 2 stopnie, wilgotność 55% ± 5%.
02
Proces i etapy testowania
(1) Krok 1: Wydrukuj wykres linearyzacji. Rozgrzej cyfrową maszynę drukarską Landa przez ponad 30 minut i wydrukuj linearyzowane wykresy za pomocą pakietu EFI Fiery Color Profiler Suite (CPS). System druku cyfrowego Landa wyposażony jest w linearyzowaną tabelę kolorów zawierającą od 4 do 7 kolorów. W tym artykule jako przykład podano 7 kolorów, każdy kanał 7-kolorowej tabeli kolorów ma 54 kolory, łącznie 378 bloków kolorów, a współczynnik pokrycia obszaru kropki wynosi 0 ~ 100%.
(2) Krok 2: zmierz wykres linearyzacji. Poczekaj, aż wykres linearyzacji wyschnie i zakończ pomiar danych 7 kanałów kolorów za pomocą CPS+i1io.
(3) Krok 3, narysuj krzywą gradacji. Na podstawie danych pomiarowych i danych teoretycznych wykreślono krzywe gradacji siedmiu kanałów. Analizowana jest różnica pomiędzy danymi zmierzonymi i docelowymi, wybierany jest odpowiedni algorytm linearyzacji i obliczana jest krzywa linearyzacji.
(4) Krok 4: Wydrukuj plik ICC, aby utworzyć wykres. Wywołaj krzywą linearyzacji w kroku 3 i wydrukuj diagram, aby utworzyć plik ICC, taki jak iT8.
(5) Krok 5, oblicz i wygeneruj plik ICC. Po wyschnięciu wykresu iT8 dokonuje się pomiaru iT8 za pomocą CPS+i1io, dane są zapisywane i wybierany jest odpowiedni algorytm separacji kolorów w celu wygenerowania pliku ICC. Ten plik ICC to największy łącznie plik gamy kolorów dla bieżącego sprzętu i papieru.
Zbieranie i analiza danych
01
Analiza linearyzacji urządzenia
Zmierzone wartości zlinearyzowanego wykresu danych pokazano na rysunkach. 1 i 2. Ryc.. 1 przedstawia zależność między obszarem każdej kolorowej kropki a wartością jasności L* odpowiadającego mu koloru CIE Lab, kropki na rysunku to punkty próbkowania każdego kanału, krzywa odpowiada dopasowaniu drugiej krzywej splajnu, dopasowanie drugiej krzywej splajnu nie może wyrazić zależności mapowania między współczynnikiem powierzchni kropki a jasnością, a do tego potrzebna jest bardziej złożona funkcja mapowania opisują zgodność pomiędzy obszarem punktów a poziomem jasności wizualnej.
Rysunek 1 Zależność pomiędzy obszarem punktu a wartością luminancji
Rysunek 2 pokazuje zmianę odcienia i maksymalne nasycenie dla sześciu kanałów kolorów. Na rysunku kanały fioletowy i magenta wyginają się zauważalnie wraz ze wzrostem nasycenia, co wskazuje, że jednolitość odcienia tych dwóch zestawów kolorów nie jest zbyt dobra. Oczywiście jednolitość odcienia jest również powiązana z jednolitością przestrzeni barw CIE Lab. W przypadku kanałów żółtego i pomarańczowego niejednorodność barwy jest również dość wyraźna. Na przykład w kanale żółtym odstępy między punktami są jednolite poniżej wartości ab* wynoszącej 50, ale stają się większe powyżej 50; kanał pomarańczowy jest podobny do kanału żółtego i pojawia się około 40 nakładających się punktów, co daje wartości odstające. Dlatego kwestie takie jak zaginanie odcienia i niejednorodność chrominancji zwiększą złożoność opracowywania algorytmów linearyzacji i separacji kolorów.
Rysunek 2 Nasycenie kolorów i odcień każdego kanału
Łącząc rysunek 1 i rysunek 2, można określić optymalne nasycenie koloru urządzenia. Tabela 1 pokazuje zgodność pomiędzy maksymalnym nasyceniem białej karty o gramaturze 300 g/m2 zastosowanej w tym badaniu a nasyceniem podłoży zgodnych z normą ISO 12647-2 typ 8.
Tabela 1 Porównanie koloru i nasycenia pomiędzy systemem druku cyfrowego Landa a podłożami zgodnymi z normą ISO 12647-2 typ 8
Dane z tabeli 1 wskazują, że z wyjątkiem magenty, której nasycenie jest niższe niż w przypadku papieru CD1 zgodnego z normą ISO 12647-2, nasycenie kolorów podstawowych w systemie druku cyfrowego Landa może w pełni pokryć nasycenie ośmiu rodzajów papieru zdefiniowanych przez ISO. Można zatem wnioskować, że system druku cyfrowego Landa, poprzez dalsze dostosowania liniowe, może idealnie dopasować się do standardów druku offsetowego ISO 12647-2 i oczywiście może również spełnić wymagania certyfikatów takich jak G7 i C9.
02
Analiza gamy urządzeń
Po linearyzacji wygenerowany plik ICC odzwierciedla aktualną charakterystykę kolorystyczną systemu druku cyfrowego. Jak pokazano na rysunku 3, porównuje on gamę cyfrowego systemu druku Landa z przestrzenią Adobe RGB (1998). Gama systemu druku cyfrowego Landa i Adobe RGB (1998) nie jest po prostu powiązana ze sobą. W obszarze o średniej-jasności niebieskiej-do-zielonej i małej-jasności czerwonej-do-niebieskiej gama systemu druku cyfrowego Landa obejmuje gamę Adobe RGB (1998). Natomiast w obszarach o wysokiej{{14}jasności od zielonego-do-żółtego i czerwonego-do-żółtego region jest objęty Adobe RGB (1998).
Rysunek 3 Porównanie systemu druku cyfrowego Landa i gamy kolorów Adobe RGB (1998).
Sytuacja ta wskazuje, że w przypadku używania eksperymentalnego papieru białego kartonu w systemie druku cyfrowego Landa do-procesów drukowania o wysokiej wierności, zdolność reprodukcji nasyconych żółci, pomarańczy i zieleni jest nieco słabsza. Sytuacja ta może ulec poprawie, jeśli używany będzie papier o wyższej białości.
Rysunek 4 przedstawia porównanie gamy kolorów eksperymentalnego systemu druku cyfrowego Landa i gamy kolorów GRACoL2006_Coated. Z porównania widać, że gama kolorów systemu druku cyfrowego Landa zasadniczo obejmuje gamę GRACoL2006_Coated. W szczególności obszar od niebieskiego-do-zielonego i czerwony-do-obszaru o średniej jasności mieszczą się całkowicie w gamie GRACoL2006_Coated; jednak w obszarze o bardzo wysokiej{{10}jasności od zieleni-do-żółtej gama GRACoL2006_Coated jest nieco większa. Oznacza to, że połączenie eksperymentalnego białego papieru kartkowego z cyfrowym systemem druku Landa umożliwia odtworzenie kolorów druku offsetowego ISO 12647-2, a użycie papieru o nieco wyższej białości pozwala uzyskać lepszą reprodukcję kolorów w obszarach o dużej jasności.
Rysunek 4 Porównanie systemu druku cyfrowego Landa z gamą kolorów GRACoL2006_Coated
Na rysunkach 5 i 6 wykorzystano funkcję symulacji kolorów dodatkowych ORIS X Gamut w celu obliczenia proporcji kolorów dodatkowych Pantone, które cyfrowy system druku Landa może odtworzyć przy dwóch tolerancjach różnicy kolorów: mniejszej lub równej 3 i mniejszej lub równej 5. Jak pokazano na rysunku 5, gdy tolerancja jest mniejsza lub równa 3, można dopasować 94,9% z 2390 plam kolorów Pantone; Rysunek 6 pokazuje, że gdy tolerancja jest mniejsza lub równa 5, można dopasować 98,6% z 2390 plam kolorów Pantone. Ten eksperyment potwierdza trafność oficjalnego twierdzenia Landy, że 7-kolorowa konfiguracja CMYK OGB może pokryć do 96% gamy kolorów Pantone.
Rysunek 5 System druku cyfrowego Landa Pokrycie gamy kolorów Pantone (tolerancja różnicy kolorów mniejsza lub równa 3)
Rysunek 6 Pokrycie gamy kolorów Pantone przez system druku cyfrowego Landa (tolerancja różnicy kolorów mniejsza lub równa 5)
Podsumowując, w tym eksperymencie przetestowano zdolność reprodukcji kolorów w systemie druku cyfrowego Landa przy użyciu białego kartonu o gramaturze 300 g/m², który jest powszechnie stosowany w produktach firmy. Analiza kluczowych danych zebranych podczas procesu wykazała, że: możliwości kolorów podstawowych CMYK w systemie druku cyfrowego Landa mogą odpowiadać papierowi ISO 12647-2 CD1 i w pełni pokrywać pozostałe siedem rodzajów papieru; w porównaniu z gamą kolorów Adobe RGB, gama 7-kolorów systemu druku cyfrowego Landa jest stosunkowo mniejsza w obszarach o wysokiej-luminacji i nieco większa w obszarach o średniej luminancji. W przypadku drukowania o wysokiej jakości z użyciem Adobe RGB jako podstawowej przestrzeni kolorów zaleca się użycie papieru o wyższej białości. Gama 7 kolorów systemu druku cyfrowego Landa zasadniczo obejmuje gamę kolorów GRACoL2006_Coated, może w pełni odpowiadać standardowi kolorów ISO 12647-2, a gdy różnica kolorów jest mniejsza lub równa 3, może odpowiadać ponad 94% gamy kolorów Pantone.