8.2 Цветокоррекция

8.2.1 задачи цветокоррекции

Общей задачей цветокоррекции является преобразование цветовых значений, полученных за красным, зеленым и синим спектрозональными фильтрами цветоделительнои сиаемы в значения, пропорциональные количествам красок полиграфической триады с целью визуально тождественного воспроизведения иллюстрационного оригинала на оттиске. Степень такого тождества количественно оценивается цветовым различием ΔЕ в равноконтрастной системе Lab MKO. В самом общем случае эта величина измеряется расстоянием между двумя точками этого трехмерного пространства, т. е. диагональю куба, ребра которого образованы разностями координат L, а и b двух сравниваемых цветов:

8.7

Удовлетворительным для офсетной репродукции считается значение этого различия, не превышающее 4-5 единиц [8.5], хотя на упаковке, этикетках и для «фирменных цветов» оно может быть, как отмечает ISO, еще меньшим.

Процесс цветокоррекции предусматривает:

• учет и компенсацию искажений цветоделительной системы;
• компенсацию искажений, обусловленных неидеальностью свойств печатных красок, в том числе путем введения четвертой краски - черной, а иногда и красной, зеленой, фиолетовой и т. д.;
• сжатие цветового охвата оригинала до цветового охвата полиграфического синтеза.

Аналогично рассмотренным ранее задачам тоновоспроизведения в однокрасочной репродукции, цветокоррекция может преследовать цели:

• объективного или физиологически тождественного цветовоспроизведения;
• субъективной или психовизуально тождественной цветопередачи с сохранением лишь цветовых соотношений при изменении колориметрических значений;
• редактирования (коррекции) цветового содержания оригинала как по всему его полю, так и на отдельных участках (общая и локальная цветовая ретушь).

К первому из вариантов можно условно отнести и воспроизведение с сохранением значений тех цветов оригинала, которые вмещает цветовой охват печати, и передачей цветов, выпадающих из охвата, ближайшими из доступных в печати [8.6].
В отсутствие оригинала субъективная (экспертная) оценка качества цветовоспроизведения основывается на достоверности т. н. памятных цветов (телесных, цветов растений, животных и т. п.) и передаче цветными красками заведомо нейтральных серых деталей изображения. Для объективной количественной оценки используют денситометры, колориметры и спектрофотометры.

8.2.2 цветокорректирующее маскирование

Примером преобразования цветовых значений КЗС, полученных за спектро-зональными фильтрами в значения ГПЖ количеств красок полиграфической триады, может служить т. н. двухступенное перекрестное маскирование. При электронном репродуцировании этими значениями оперируют в форме аналоговых или цифровых цветоделенных электрических сигналов. Уравнения такого маскирования имеют вид:

где uК, uЗ, uС - мгновенные значения падений напряжения, получаемые в процессе поэлементной развертки оригинала в нагрузочных сопротивлениях ФЭП трех цветоделительных оптических каналов: uГ, uП, uЖ - мгновенные значения цветоделенных сигналов, полученные в результате цветокоррекции, т. е. пропорциональные количествам печатных красок.
Отрицательные члены выражений 8.8 предполагают уменьшение значений uГ, uП, uЖ с учетом того, что, как уже указывалось, каждая из реальных красок «загрязнена» спектральными составляющими двух других. Из-за неидеальности свойств реальных красок результирующий цвет в некоторой степени зависит и от порядка их наложения при печати, а также от взаимного расположения разноокрашенных печатных элементов на оттиске. Вероятность взаимного перекрытия снижается с уменьшением относительных площадей точек различных цветов при переходе к более светлым тонам и, напротив, становится выше по мере их роста в тенях. В светах цвет образуется преимущественно пространственным смешением разноокрашенных световых потоков, а в тенях за счет наложения красочных слоев друг на друга, что сопровождается уже упомянутыми и показанными, например, в Л 8.7 отличиями цветового тона. Поэтому коэффициенты маскирования а1 - а6 в выражениях 8.8 являются усредненными, хотя, строго говоря, должны изменять свои значения в зависимости от светлоты воспроизводимого участка.

Рис. 8.8 Схема решения уравнений 8.8 перекрестного маскирования в реальном времени развертки изображения

Более совершенные методы селективной и компенсативной цветокоррекции использовали уравнения с большим количеством слагаемых и коэффициентов маскирования для управления цветопередачей независимо по зонам спектра при сохранении т. н. «баланса серого» [8.8, 8.9].
Схема аналогового решающего устройства, подобного применявшимся в электронных цветоделителях-цветокорректорах в 60-70-е гг. для решения уравнений маскирования типа 8.8, представлена на рис. 8.8. Регуляторы усилителей а1 - а6 в таких устройствах вынесены на пульт управления. Их средние положения соответствуют значениям коэффициентов, рассчитанных под типовой процесс, предусматривающий, например, листовую офсетную печать на мелованной бумаге стандартной красочной триадой и использование «идеального», не требующего цветовой ретуши изобразительного оригинала. При отклонении от любого из подобных условий оператор целенаправленно, руководствуясь в основном опытом и интуицией, подбирал другие положения регуляторов, общее количество которых в цветокорректорах этого поколения достигало нескольких десятков.
Очевидно, что если цветоделенные сигналы представлены не аналоговыми напряжениями или токами, а цифровыми кодами их значений, уравнения такого типа могут служить алгоритмами для цифрового решающего устройства или компьютерной программы цветокоррекции [8.10]. Поэтому отнесение многими авторами методов цветокоррекции, подобных рассмотренному выше, к «аналоговым» в значительной мере условно.
Цветодвлительное фотографическое маскирование описывается аналогичной системой уравнений и заключается в оптическом сложении плотностей негативов основных цветоделенных изображений (в уравнениях 8.8 им соответствуют сигналы uК, uЗ, uС) с масками. Последними служили диапозитивы цветоделений, полученные за двумя другими фильтрами и ослабленные в той степени, которая задана величинами а1 - а6 коэффициентов маскирования.

8.2.3 табличная цветокоррекция

Результат репродукционного процесса выражается значениями тона цвето-корректированных фотоформ, обеспечивающими визуальное подобие полученных с них списков оригиналу. В отличие от фотомеханического способа, в электронном репродуцировании эти значения представлены также и цветоделенными сигналами. Поэтому еще в 50-е гг. было предложено в основу электронной цветокоррекции положить, взамен решению уравнений маскирования, сопоставление значений исходных цветоделенных сигналов, получаемых при считывании оригинала, со значениями сигналов, напрямую связанных с цветовой палитрой конкретного печатного процесса. Каждому полю этой палитры - шкалы цветового охвата (ШЦО) - соответствует определенное соотношение выходных ГПЖ сигналов электронной цветоделительной машины, и, следовательно, цветокоррекция может быть сведена к отысканию ближайшего в колориметрическом отношении набора для каждой из исходных комбинаций, полученных за КЗС фильтрами цветоделителя. С этой целью непрерывное множество значений каждого из цветоделенных аналоговых сигналов предполагалось ограничить конечным рядом, степень дискретности которого была бы приемлемой для решения задачи. В данной связи этот метод упоминается в некоторых отечественных источниках прошлых лет как дискретно-компарационная цветокоррекция [8.11]. Такой подход к решению задач цветокоррекции стал преобладающим в технологии электронного репродуцирования лишь в 80-е гг. благодаря развитию цифровой техники обработки сигналов.
Поскольку в табличном способе преобразования кодов входные значения служат номерами столбцов и арок таблицы или адресами ячеек ЗУ, в которых хранятся соответствующие выходные, создание цветокорректора указанного типа в самом общем виде сводится к построению «куба» памяти, содержащего шкалу цветового охвата полиграфического триадного синтеза. Его коммерческая реализация была впервые осуществлена в середине 70-х гг. в ЭЦК Магнаскен 550.
Основная проблема создания подобного устройства даже в виде ПЗУ в те годы была связана с его объемом, изначально предполагающим хранение 16 миллионов (256³) цветов как комбинаций трех восьмиразрядных значений в каждой ячейке памяти. К тому же, такое ПЗУ (объемом более чем в 50 Мб) обеспечивало цветокоррекцию лишь в некотором стандартном или наперед заданном режиме. Для более гибкой, учитывающей нюансы конкретных печатных условий, или «редакционной» цветокоррекции необходима возможность оперативной перезагрузки «куба», т. е. использования ОЗУ того же объема. По этой причине базовое соответствие устанавливают с точностью не в 1/256 динамического диапазона сигналов, а с точностью лишь в 1/16 или 1/32 с использованием четырех или пяти старших разрядов каждого из трех цветоделенных сигналов. Общий объем оперативной памяти составляет при этом всего около 12 Кб (3·16³).
Такое приближенное отыскание базового колориметрического соответствия дает вполне удовлетворительные результаты. Однако использованию четырехразрядных сигналов сопутствуют шумы квантования, проявляющиеся в стационарных зонах изображения в виде заметных скачков тона. В связи с этим шкалу квантования восстанавливают после цветокоррекции до 256 значений, соответствующих восьмиразрядному двоичному коду, путем интерполяции значений четырех младших разрядов исходных некорректированных сигналов. Подобный способ восстановления шкалы не совсем корректно, но, в то же время, в нужном направлении уточняет воспроизводимое цветовое значение.
Следует за метить, что шестнадцать дополнительных промежуточных значений в пределах каждой 1/16 диапазона сигнала, представленного четырьмя старшими разрядами, могли бы быть получены и путем интерполяции значений самих этих старших разрядов. Однако этом случае удалось бы устранить лишь упомянутые выше скачки, потеряв в то же время рисунок, цвет или тон деталей которого отличается на оригинале менее чем на шаг шкалы грубого квантования, т. е. на 1/16.
В самом общем виде схема электронного репродукционного устройства с табличной цветокоррекцией представлена на рис. 8.9. Мгновенные значения напряжений uК, uЗ и uС, пропорциональные спектрозональным коэффициентам отражения сканируемого оригинала, с выходов оптических каналов считывающей головки поступают, например, в двенадцатиразрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП). После логарифмирования четыре старших разряда каждого из трех восьмиразрядных КЗС сигналов, пропорциональных оптическим плотностям, поступают на адресные шины куба памяти. По этим адресам из соответствующей ячейки ЗУ извлекаются пропорциональные количествам трех печатных красок четырехразрядные значения, дополняемые затем четырьмя младшими разрядами, полученными в интерполяторе из младших разрядов исходных спектрозональных сигналов. Полученные таким образом восьмиразрядные цветоделенные сигналы Г'П'Ж' модифицируются и далее в связи с формированием сигнала четвертой, черной краски. Результирующие сигналы ГПЖЧ поочередно коммутируются на вход растрового генератора, управляющего записью изображений печатных и пробельных элементов соответствующей площади.

Рис. 8.9 Табличный цветокорректор использует входные значения цветоделенных сигналов КЗС, полученных за спектрозональными (широкополосными) светофильтрами, в качестве адресов ячеек ЗУ. в которых хранятся сигналы ГПЖ количеств краски автотипной печати

В современных компьютерных системах допечатной обработки цветовые значения изображений преобразуют в единицы различных колориметрических и денситометрических систем, также используя табличный метод. Для настройки, калибровки и согласования системных компонентов при этом, подобным же образом используется ограниченная выборка из наиболее представительных цветов той или иной хроматической гаммы. Тест-объекты для получения характеристик цветопередачи в Системах управления цветом (CMS) насчитывают всего лишь несколько сот полей. Поэтому возникает аналогичная задача корректного пересчета полученных опорных значений в рабочие таблицы, насчитывающие уже порядка 16 млн. цветов. С этой целью в программном обеспечении разных CMS используются различные патентованные интерполяционные процедуры.

8.2.4 программирование цветопередачи в замкнутой репродукционной системе

Настройка такой системы под определенный процесс получения фотоформ, печатных форм и самой печати сводится к отысканию базового соответствия выходных Г’П'Ж' сигналов входным сигналом КЗС, т. е. к заполнению таблицы или загрузке ячеек ЗУ комбинациями значений выходных сигналов. С этой целью в том же устройстве шестнадцатью, фиксированными уровнями выходного сигнала записывают фотоформу ступенчатой растрированной шкалы, изготавливают с нее печатную форму и, используя заданную триаду красок, на печатной машине и бумаге данного типа печатают шкалу цветового охвата (ШЦО), содержащую 16³ = 4096 полей. Считывая каждое поле анализирующим устройством, на выходе его цветоделительных каналов получают сигналы КЗС. Их четыре старших разряда служат в качестве адресов, по которым ячейки ЗУ заполняют комбинациями выходных сигналов, использованных при получении соответствующих полей шкалы.
Колориметрически тождественная передача любого оригинала обеспечивается далееавтоматически, если его цвета не выходят из охвата печати. В ином случае приходится изменять входные сигналы, полученные за тем или другим цветным фильтром при считывании ШЦО, привязывая экстремальные цветовые значения оригинала к наиболее близким из воспроизводимых печатью. В результате, аналогично рассмотренному ранее примеру однокрасочного репродуцирования, приходится прибегать лишь к психовизуально-тождественному (субъективному) цветовоспроизведению со сжатием контрастов и цветового охвата оригинала.
Существуют два основных подхода к проблеме передачи цветов оригинала, выпадающих из цветовой гаммы печати. Эти подходы аналогичны обозначенным на схеме рис. 7.2 вариантам 2 и 3 передачи яркостей в условиях сокращения их интервала в репродукционном процессе. В первом из них всем этим цветам присваивают ближайшие возможные в печати значения. Остальные же воспроизводят колориметрически точно цветам оригинала, что особенно актуально для т. н. «фирменных» цветов в рекламе и логотипах. Однако целиком утрачивается рисунок оригинала, обусловленный перепадами цветовых значений, не вмещаемых цветовым охватом печати. Во втором случае сжимают общий цветовой контраст с уменьшением абсолютных значений локальных цветовых различий на всех деталях оттиска при сохранении рисунка оригинала, насколько это возможно.
Базовая калибровка различных стадий процесса производится описанным выше образом разработчиками и поставщиками соответствующего до-печатного оборудования и программного обеспечения. Однако она может быть лишь приближенной, т. к. основана на некоторых усредненных, стандартных параметрах. В зависимости от характера предполагаемого полиграфического процесса предлагается перед началом работы указать тип печати, подложки, красочной триады, устройства вывода, вид формного процесса и т. п.
Более точная настройка, учитывающая специфику конкретного производства вплоть до цветового оттенка бумаги или «подчерка» отдельной печатной секции, проводится на производстве, а полученные поправочные данные заносят в такие подразделы меню программы допечатной обработки изображений, как «Компенсация растискивания» и др. Если параметры форм ного и печатного процесса изменились в силу тех или иных причин и отличаются от использовавшихся при настройке, ее повторяют, получая новый корректирующий файл. Что же касается оперативной перезагрузки матрицы соответствия входных и выходных значений цветоделенных сигналов в процессе самой работы, то она производится большей частью для изменения цветового содержания самого оригинала в связи с теми или иными из упоминавшихся ранее редакционных требований.
Когда в силу организационных или других причин обратная связь в цепи заказчик-издательство-репроцентр-печать не налажена, возможности целенаправленного программирования системы под конкретный процесс зачастую игнорируются. Поправки, необходимые для согласования различных стадий, вносятся их непосредственными исполнителями на основе опыта и интуиции. Не редки в этой связи и случаи использования самого печатного процесса в качестве согласующего звена с целью компенсации допущенных ранее ошибок. Но, как уже указывалось выше, являясь базовой стадией, печать оптимизируется по своим собственным критериям, не связанным с преобразованиями изображений в допечатном процессе. Эти преобразования современные средства, в отличие от традиционных, способны обеспечить с микроскопической дискретностью, определяемой количеством краски, приходящейся на элемент выводного устройства размером 5-25 мкм. Поэтому основной технологической задачей, возлагаемой на формный и печатный процессы, является их нормализация, поддержание стабильности на уровне по возможности адекватном указанной точности.