Проектирование технологии печатных процессов для переиздания книжного образца

Сканеры, как  правило, предназначены для сканирования изображений на бумаге или пленке, используя свои встроенные источники света. Нет необходимости захвата неподвижного объекта одной экспозицией, и обычно применяются линейки датчиков для сканирования изображений, движущиеся в направлении, перпендикулярному к датчику массива. Обычно используются три массива датчиков, соответствующих трем цветовым каналам, R, G и B, но также есть устройства использующие три различные лампы с целью получение цветного изображения из трех последовательных измерений с помощью одного массива. Чтобы повысить точность и уменьшить ошибки цветопередачи, связанные с метамерией, в настоящее время разрабатываются шесть сканеров цвета, с использованием двух последовательных сканирований с различными источниками света (Hunter, и соавт., 2008).

2.4.2 Цветопередача Вообще говоря, все методы воспроизведения цвета можно разделить на две группы: аддитивные и субтрактивные. В аддитивной цветопередаче, цвет воспроизводится на темном фоне в виде смеси света с разными длинами волн, известных как основные цвета. Как правило, аддитивными главными составляющими являются красный, зеленый и синий (RGB). Принцип аддитивного смешения цвета показан на рис. 2.6 (а), где смешение красного с зеленый светом производит желтый, красный и синий создают пурпурный, синий и зеленый формируют голубой и смесь всех трех первичных дает белый. Аддитивное воспроизведение цвета обычно используется для эмиссионных дисплеев, таких как, ЭЛТ и ЖК-дисплеи. 

Субтрактивное воспроизведение цвета, как правило, используется для прозрачных или отражающих носителей, производя цвета путем блокирования/удаления спектральных составляющих из «белого» благодаря поглощению света. Наиболее распространенными субтрактивными составляющими являются голубой, пурпурный и желтый (CMY), то есть те красители, которые поглощают свет в красной, зеленой и синей спектральных полосах, соответственно. Принцип проиллюстрирован на рис.2.6 (б), где наложение голубого и пурпурного дает синий, голубой и желтый производит зеленый, пурпурный и желтый формируют красный и наложение всех трех красителей приводит к черному цвету. В цветной печати, принято добавлять четвертый черный (K) краситель для улучшения воспроизведения серых тонов и создавая возможность получения более темных цветов и более широкого динамического диапазона. Полутоновую красочную печать, которая будет описана в главе 4, можно рассматривать как гибридную систему, потому что красители смешиваются субтрактивно, но воспринимаемый цвет является средним значением разноцветных участков на небольшой площади. (Sharma, 2003)

2.4.3 Управление цветом Принципы обработки и воспроизведения цветных изображений, описанные в предыдущем разделе, основаны на аппаратно-зависимом представлений цвета, специфичном для каждого устройства. Например, RGB чувствительности цифровой камеры или планшетного сканера, как правило, отличаются от основных цветов ЭЛТ или ЖК-дисплеев. Другими словами, цветное изображение будет выглядеть по-разному при отображении на разных устройствах. Чтобы добиться точной передачи цвет между различными устройствами необходимо поместить аппаратно-зависимые цвета в аппаратно-независимое пространство, которое является ключевым в управлении цветом. В цифровой обработке цвета, аппаратно-независимое цветовое пространство называется PCS (Profile Connection Space). CIEXYZ и CIELAB обычно используемые связующие профильные пространства. Преобразования между аппаратно-зависимыми данными и ПК описывается профилем устройства для аппаратов ввода и вывода. Профили устройств, определяющих отношения между аппаратно-зависимыми и аппаратно-независимым цветовым пространством, получаются характеризацией устройств, как описано в главе 3. Широко распространенным стандартом хранения профилей устройств стал Международный Консорциум по Цвету (International Color Consortium, ICC). Модуль управления цветом (Сolor Management Module, CMM) отвечает за интерпретацию профилей устройств и выполнения преобразований и из аппаратно-независимого связующего профильного пространства. Когда цветовой охват, то есть диапазон воспроизводимых цветов, отличается между различными устройствами, должен использоваться алгоритм цветового отображения (Morovic, 2008). Принцип управления ICC показан на рис. 2.7. 

В идеале, система управления цветом должна выполнять точные цветовые преобразования между различными типами носителей и устройств, но достигнуть этого непросто. Во-первых, есть существенные различия в диапазонах воспроизводимых цветов для различных цветовых устройств. Кроме того, различия в условиях просмотра для различных средств массовой информации означает, что простое колориметрическое совпадение не всегда дает явное совпадение. (Sharma, 2003) 
 
 
 

2.5 Мультиспектральное воспроизведение 2.5.1 Предпосылки Трехцветная природа человеческого зрения была впервые обнаружена в 19-ом веке и была впоследствии испытана исследованиями человеческого глаза. Эта трехмерность цвета послужила фундаментом для колориметрии и для получения цветного изображения с использованием трех каналов, в том числе, например, современного телевидения, компьютерных дисплеев, а также пленочной и цифровой фотографии (Fairchild и соавт., 2001). Тем не менее, три канала цвета имеют ряд ограничений в цветовой обработке и воспроизведении изображения. Трехканальные изображения по своей природе всегда метамерны, т.е. на основе метамерного соответствия, а не спектрального соответствия. Тем не менее, чувствительность типичных устройств отображения отличается от CIE цветовых функции соответствия, производя, таким образом, метамерное тождество, которое отличается от суждения человека-наблюдателя. В качестве примера, рассмотрим рабочий процесс ICC, соотносящий величины устройств колориметрическим значениям, как описывается в Гл. 2.4.3. Когда два неодинаковых спектра метамерны для входного устройства, они будут всегда показывать те же колориметрические значения, даже если они не являются метамерными в отношении человека-наблюдателя. И наоборот, когда два цвета метамерными для наблюдателя, но не для устройства ввода, CMM будет по ошибке рассматривать их как имеющими различные колориметрические значения (Rosen и соавт., 2000). 

Ограничения метамерного представления расширены, когда учитываются последствия освещения. Например, для метамерной системы визуализации характерна невозможность отличить белый объект под красный светом от красного объекта под белым светом. (Fairchild и соавт., 2001). Принимая эти ограничения, представление цвета его спектральным распределения мощности, т.е. мультиспектральными изображениями, имеет очевидные преимущества. 

2.5.2 Терминология Терминология и определения, ссылающиеся на концепции мультиспектрального и многоканального репродуцирования иногда слишком запутаны разными смысловыми значениями различных авторов. В этой работе, мы будем ссылаться на многоканальные изображения, как на изображения, содержащие более трех цветовых каналов (за исключением CMYK-изображений). Под мультиспектральными изображениями мы имеем в виду изображения, где каждый пиксель содержит информацию о спектральных свойствах представленных образцов. И хотя мультиспектральные изображения, как правило, воспроизводится с использованием многоканального процесса, они также могут быть получены с помощью обычных трехцветных систем (см., например, Connah, и др., 2001. Имаи и Бернс, 1999). Другая терминология, относящаяся к мультиспектральному представлению, иногда называется многоканальной видимой спектрографией (MVSI), или просто спектрографией (Имаи, и соавт., 2002). 

2.5.3 Мультиспектральный подход Хорошо известно, что единственный способ обеспечить цветовое соответствие для всех наблюдателей по всем изменениям освещенности является достижение спектрального соответствия (Имаи и Бернс, 1999). Представляя цвет спектральными распределениями мощности, можно избежать метамерии в цветном изображении. Кроме того, это позволяет разделить спектральные свойства объекта от освещения, тем самым отображая цвет объекта через его спектральное отражение. Это возможно благодаря тому, что физическое представление цвета, спектральное отражение, совершенно не зависит от характеристики системы получения изображения. Таким образом, возможно описать различия между любыми спектрами, независимо от того являются ли они метамерными в отношении какого-либо освещения, наблюдателя или устройства захвата изображения. Мультиспектральные изображения могут преобразовываться в любое цветовое пространство и представляться при любом освещении. Более того, диапазон не будет ограничиваться набором основных составляющих конкретного устройства обработки изображения. Концепция мультиспектрального представления включает в себя захват, обработку и воспроизведение изображений с большим количеством каналов. 

2.5.4 Предыдущая работа Интерес к мультиспектральному воспроизведению стремительно растет, и исследования ведутся в нескольких лабораториях по всему миру, уделяя особое внимание сбору, обработке и воспроизведению мультиспектральных изображений. В последнее время с уменьшением цены и размера устройств, мультиспектральные технологии также начинают находить свой ​​путь в промышленности (Hill, 2007; Hauta-Касари, 2007). Существуют многочисленные исследования по различным темам, связанным с мультиспектральными изображениями и ссылки, перечисленные ниже, ограничиваются небольшим набором только с целью дать ясное представление концепции. По некоторым общим особенностям мультиспектральных изображений, в том числе аспектам документооборота и обработки данных, приводятся источники: Бернс и др.. (1998), Hauta-Касари (1999), Розени др.. (2000), Розен и др.(2001), Уиллерт и соавт. (2006) и Имаи(2007). Увеличивающееся количество спектральных изображений также требует эффективных методов хранения и извлечения спектральных изображений из базы данных (Кохонена, 2007). 

Мультиспектральная  система представления  Получение мультиспектральных изображений включает в себя восстановление спектральных свойств пробного образца. Как правило, изображения получены с помощью многоканальной системы с узкополосной характеристикой, однако трехцветные системы также используются. Таким образом, мультиспектральное представление требует вычисления спектральных данных отражения из относительно небольшого количества каналов. Это возможно очевидно ввиду того, что спектральные свойства большинства поверхностей являются гладкими функциями от длины волны (Cheung, и др.., 2005). Труды, которые более конкретно направлены на получение мультиспектральных изображений (главной задаче данной работы), включают в себя: Имаи и Бернс (1999), Сугиура, и др.. (1999), Имаи и соавт. (2000), Haneishi и соавт.(2000), Hardeberg (2001) и Connah и соавт. (2001). 

Мультиспектральное воспроизведение изображения С репродукционной точки зрения, спектральные системы визуализации способны создавать изображения, которые устойчивы к изменениям освещенности. Если принтер имеет большой набор чернил, то должна быть возможность выбора подмножества чернил, с которыми достигается спектральное соответствие мультиспектральных изображений (Имаи и Бернс, 1999). Когда печатное изображение имеет те же свойства отражения, что и исходный объект, оригинал и оттиск будет соответствовать при любом освещении и для любого наблюдателя или устройства обработки изображения (Fairchild, 2001). Одним из ключевых приложений по спектральной репродукции цвета это спектральное представление произведений живописи, при котором избегается метамерия источника света (см., например, Бернс и др.., 2008). Тем не менее, спектральная цветопередача включает в себя ряд новых соображений и требования по сравнению с обычной цветопередачей. Например, спектральная цветопередача требует новых подходов для разделения красителя с целью достижения спектрального, нежели колориметрического соответствия (Герхардт иHardeberg, 2007). Кроме того, преобразование спектрального диапазона (Городское и соавт., 2008) это тема, которую необходимо решать в области спектральной печатной репродукции. Про мультиспектральные подходы в печати, тему, которая не будет рассматриваться далее в этой работе, можно ознакомиться в: Бернс и др.. (1998), Tzeng & Бернс (2000), Имаи и др.. (2001b) Kraushaar и городского (2006).Исследования multiprimary дисплеи включают например, Ajito и соавт. (2000), Ямагучи и др.. (2001), Нюстрем (2002) и Boosman & Hill (2003). 

Глава 3 3 Характеризация устройства 3.1 Введение 3.2 Калибровка и характеризация 3.3 Подходы 3.4 Устройства ввода 3.5 Устройства вывода 3.6 Методы наименьших квадратов регрессии 3.7 Метрики для оценки характеризации устройств 3.8 Дизайн целевого цвета 

3.1 Введение

Характеризация  устройств это процесс получения связи между аппаратно-зависимыми и аппаратно-независимыми устройствами представления цвета. В этой главе я намерен представить концепцию характеризации устройств, а также дать определения и термины, связанные с этой темой. Будет приведена разница между калибровкой устройства и характеризацией, а также концепция прямой и обратной характеризации. Также описаны два концептуально разные подходы характеризации, на основе модели и эмпирический. Среди различных математических методов, используемых для соответствия данных или интерполяции данных в устройстве характеризации, основное внимание уделяется технике регрессии наименьших квадратов.  

3.2 Калибровка и характеризация Следует отличать калибровку и характеризацию устройства. Калибровка устройства это процесс поддержания устройства в фиксированном состоянии с известными характеристиками цветовых значений, и он должен осуществляться до характеризации устройства. Калибровка может заключаться просто в обеспечении контроля устройства, находящегося при фиксированных номинальных настройках, но также может включать линеаризацию отдельных цветовых каналов или баланс по серому. Характеризация устройств производит взаимосвязь между аппаратно-зависимыми и аппаратно-независимыми данными цвета для уже калиброванного устройства. Для устройств ввода, сигнал захваченный устройством ввода сначала обрабатывается посредством функции калибровки в то время как для выходного устройства рассматривается в рамках окончательной функции калибровки, см. рис. 3.1. Как правило, характеризация устройства осуществляется относительно редко по сравнению с калибровкой, которая производится чаще для того, чтобы компенсировать темпоральные изменения и поддерживать устройство в фиксированном известном состоянии. Два устройства образуют пару, так что если характеристика цветовых значений устройства изменена новой калибровкой, необходима повторная характеризация. (Bala, 2003)

Характеристическая функция может быть определена в двух направлениях. Прямая характеристическая функция определяет реакцию устройства известным входным сигналам, таким образом, описывая цветовые характеристики устройства. Для устройств ввода, это соответствует отображению из аппаратно-независимых цветовых стимулов, c, в аппаратно-зависимые сигналы, d, записанные при воздействии на эти стимулы. Для устройств вывода это соответствует отображению из входных аппаратно-зависимых цветов, d, в результирующие воспроизводимые цвета в аппаратно-независимых координатах, c. Обратная функция характеризации компенсирует характеристики устройства и определяет входные значения, которые необходимы для получения желаемого ответа. Для устройств ввода обратная функция характеристики может использоваться для вычисления независимых от устройства стимулов (например, колориметрических значений или спектрального коэффициента отражения) из записанных устройством значений. Для устройств вывода, обратная функция дает входные (например, RGB или CMYK) значения, необходимые для получения конкретных колориметрических выходных. Выходные значения калибровки и характеризации это множество соответствий между аппаратно-независимыми и аппаратно-зависимыми цветовыми данными. Они могут быть реализованы в виде некоторой комбинации степенных преобразований, матричных отображений, нормализацией точки белого и справочными таблицами. Широко принятый стандарт для хранения этой информация являются профили ICC, используемые в управлении цветом (п. 2.4.3).