1.2. Система управления цветовоспроизведением как основополагающий фактор в допечатной подготовке

Для адекватного восприятия мира человеку природой были предоставлены пять органов чувств. Как известно из физиологии, каждое из этих чувств неоценимо по применению, но, наверное, каждый согласится, что зрение является самым главным из них.

Основой ориентирования человека в окружающем мире является цвет, который люди подсознательно уже давно причислили к материальным объектам. Но если глубоко задуматься и призвать на помощь научные данные, то окажется, что придется отказываться от привычных представлений о цвете.

1.2.1 Цвет и восприятие его человеком

Если изучать цвет с позиции классической физики, то можно узнать, что цвет —  это не только свойство поверхности, но и электромагнитное излучение с каким-либо спектральным составом [10]. Однако такие сведения явно останутся недостаточными, потому что центром определения цвета все-таки должен оставаться человек. Именно психофизический фактор играет основную роль в восприятии цвета человеком.

Цветовое ощущение может вызываться не только каким-либо электромагнитным излучением от какого бы то ни было источника и поверхностью, но также сном, галлюцинациями и воспоминаниями [10].

Цвет — ощущение, возникающее в головном мозге после того как он обработал сигнал, посланный сетчаткой глаза, возбужденной так называемым стимулом [11]. Мозг может обработать сигнал, поступающий не только от органа зрения, но из собственных участков, таких, как, например, зоны памяти. Вообще, цвет — эфемерное понятие, так как связано исключительно с «потребителем» (человеком, другим живым существом), подобно тому, как свет может существовать только при его движении (как известно из физики). А понятия свет и цвет очень тесно связаны друг с другом. Только свет (часть излучения в диапазоне 370-770 нм, которую эффективно воспринимает глаз человека[11]) может позволить нам вообще что-нибудь увидеть. В данном случае немаловажную роль в цветовосприятии играет источник освещения, как будет описано ниже.

Стоит отметить, и это на первый взгляд покажется обычному человеку странным, что все окружающие нас предметы бесцветны. Это становится ясным при рассмотрении механизма возникновения цветового ощущения (рис. 6) [12].

Рис. 6. Схема возникновения цветового ощущения

Существуют также другие факторы восприятия цвета человеком, которые обычно напрасно не принимаются в расчет, а именно: возраст, социальное положение, настроение, состояние здоровья, время года и многие другие. Все эти факторы, в комплексе с условиями наблюдения, должны учитываться для корректного отображения и, соответственно, восприятия цвета.

Основным приемником видимого излучения, как известно, является глаз. Рассмотрим механизм его работы. Основой восприятия видимого излучения являются светочувствительные клетки (фоторецепторы). Одни из них делают возможным цветовое зрение (колбочки), другие — нейтрально-серое (палочки) [13]. В основе восприятия лежат биохимические реакции светочувствительных пигментов колбочек и палочек, которые под действием излучения подвергаются обратимым химическим изменениям, формирующим электрические сигналы, поступающие в мозг по черепномозговым нервам (nervi optici).

В колбочках есть 3 рецептора, реагирующих соответственно на красную, синюю и зеленую области спектра. А палочки отвечают еще и за так называемое сумеречное зрение (восприятие изображения в неполной темноте). В это время цветовое зрение частично отключается.

На восприятие цвета в равной степени влияет не только свойство поверхности поглощать часть спектра, а часть отражать, но и то, какой источник света используется. От его спектрального состава (цветовой температуры) зависит цвет видимой нами поверхности [11].

Роль полиграфии, а также любой воспроизводящей системы (телевидения, фотографии, кино и искусства вообще), состоит, как было замечено в начале, в имитации реального мира имеющимися в распоряжении человека средствами, как-то: краски, подложка, фотоматериалы, люминофоры и т.д. Нужно заведомо знать, что мы воспроизводим, какими средствами и в каком месте. А для этого цвет необходимо измерить.

1.2.2 Методы и средства измерения цвета

В начале ХХ века, после того как в цветовоспроизведении стали использовать не только интуитивные методы (работа художника или дизайнера), но еще и научные, появилась необходимость четко осознавать свои действия, ведь технические средства не позволяют работать вслепую.

Измерения цвета проходили в рамках колориметрических экспериментов Международной Комиссии по Освещенности (МКО, или, в оригинале, CIE). Первый такой эксперимент проводился в 1931 году и был финансирован производителями красок, заинтересованных в выработке стандартов [10].

В качестве измеряемого объекта выступил так называемый «стандартный наблюдател»ь — большая группа людей, специально отобранных для эксперимента.

На экран проецировались два световых пятна. Одно — от белого света, разложенного призмой на спектр, с выделением какого-либо спектрально-чистого участка. Другое — от суммы потоков белого света, прошедшего через 3 фильтра (красный — 700,0 нм, зеленый — 546,1 нм и синий — 435,8 нм). От наблюдателя требовалось, вращая ручки регуляторов яркости трех потоков, уравнять ощущения от обоих пятен.

Цвета светофильтров (красный, зеленый и синий) были приняты за основные, т.к. ни один из этих трех цветов нельзя получить смешением двух других. Сумма яркостей основных цветов, совпадающая с белым, была принята за единицу. Наблюдатель, вращая ручки и уравнивая цвета, давал, таким образом, некоторые числовые значения, которые регистрировались.

Некоторые спектральные цвета не удалось уравнять подобным образом, поэтому исследователи использовали следующий прием: на такое цветовое пятно они проецировали какой-либо поток из трех основных цветов, а затем, добившись уравнивания,  вычитали его, получая отрицательные значения.

В результате этого эксперимента были собраны данные, достаточные для формирования цветовой координатной системы, так получили первую трехмерную система цветовых координат CIE RGB.

Впоследствии оказалось неудобным использовать в измерениях отрицательные значения этой системы. Поэтому путем математического пересчета были получены новые системы, содержащие только положительные значения — CIE XYZ, а также CIE xyY.

Но и эти системы были не совсем удобны в использовании, т.к. не отражали цветоразличительных свойств человека и на разных участках приращения тона не были однородными, т.е. эти системы были неравноконтрастными. Было проведено еще одно математическое преобразование, результатом которого стала более равноконтрастная система CIE L*a*b* (звездочки означают вариант пересчета, выбранный CIE, т.к. систем Lab было создано несколько). L означает яркость, a и b — цветовой тон.

Эта система и принята в качестве стандарта в различном измерительном оборудовании и программном обеспечении, что позволяет по цветовым координатам добиваться соответствия в цветовоспроизведении.

Принцип цветовоспроизведения основан на явлении метамерности спектров, которое заключается в одинаковости ощущений от цветовых возбуждений разного спектрального состава. К примеру, как показано на рис. 7, зеленый цвет может быть получен совершенно различными по спектру излучениями [10].

Рис. 7. Формирование одинакового цвета излучениями разного спектрального состава

Таким образом, чтобы при получении оттиска (фотографии, изображения на экране) имитировать реальный мир, совсем не обязательно воссоздавать точно такие же спектры, достаточно добиться равных ощущений.

Этот же принцип был использован и в экспериментах МКО при формировании системы цветовых координат. Разные спектральные составы могут иметь одинаковые цветовые координаты, а вот присвоить каким-либо координатам конкретные спектры невозможно.

Конечно, все люди видят цвета немного по-разному, поэтому использование человеческого зрения как измерительного прибора для оценки цвета имеет свои ограничения.

Для надежной цветопередачи в любой цветовоспроизводящей системе, в частности полиграфической, используется контрольно-измерительное оборудование. Такое оборудование состоит из колориметров, спектрофотометров, спектроденситометров.

Измерение колориметром основывается на отыскании цветовых координат образца. Спектрофотометр и спектроденситометр дают нам представления о спектральном составе измеряемого объекта, а программное обеспечение этих приборов позволяет по спектральным данным определить соответствующие цветовые координаты, т.е. эти приборы многофункциональны.

Кроме того, спектрофотометр и колориметр позволяют выполнять построение протоколированного описания цветовоспроизводящих свойств того или иного аппарата (профайл), и могут использоваться как надежное средство контроля на всех стадиях полиграфического репродуцирования. Наиболее «серьезными» производителями такого оборудования являются хорошо зарекомендовавшие себя многолетним присутствием на рынке и высококлассной техникой Gretag Macbeth и X-Rite.

Заявления некоторых руководителей полиграфических предприятий о якобы ненужности такого оборудования, вследствие его дороговизны, являются ничем не обоснованными и технологически не грамотными. Обычно не берутся в расчет многолетние исследования и сформировавшиеся в результате стандарты и методы измерения. Работа «на глаз» хороша до поры до времени и применима только в отдельных случаях.

Дилетантская точка зрения, будто во флексографии цвет «получится таким, каким получится», основана на нежелании учиться и узнавать элементарные способы полиграфического репродуцирования.

Имея в своем распоряжении измерительное оборудование, можно не только получать достоверную информацию и выполняемых действиях, но и управлять процессом цветовоспроизведения.

1.2.3 Обеспечение постоянства цветопередачи

В 1993 году был сформирован Международный консорциум по цвету (International Color Consortium — ICC). По масштабу и значимости его можно сравнить, наверное, с экспериментами МКО. Была проведена работа, результатом которой стало более или менее устойчивое воспроизведение цвета на всех стадиях репродукционного процесса: сканирование-обработка-цветопроба-печать.

Основой новой Системы Управления Цветовоспроизведением (Color Management System — CMS) стало так называемое связующее цветовое пространство, в качестве которого была выбрана CIE L*a*b* (а также CIE XYZ и некоторые другие). Схема работы такого пространства показана на рис. 8.

Рис. 8. Схема работы связующего цветового пространства

Связующее цветовое пространство связано с работой так называемого модуля управления цветовоспроизведением (Color Management Module — CMM). Этот модуль является частью операционной системы и зависит от используемой платформы.

Для компьютеров Apple Macintosh это система ColorSync — признанный стандарт в управлении цветовоспроизведением. Для IBM-совместимых компьютеров (PC), в частности для операционных систем Windows 2000 и XP такой модуль называется ICM 2,0.

Было много споров о том, что лучше для Windows — ColorSync или CMM? До некоторого времени, действительно, CMM для Windows был «урезанным» по сравнению с ColorSync, но в последних версиях Windows модуль ICM 2.0 выполняет те же функции, что и ColorSync, т.к. имеет общее программное ядро с этой системой. Так что разговоры о том, что разработки CMS для Windows были приостановлены, беспочвенны [14].

Модуль управления цветовоспроизведением выполняет функции пересчета аппаратных значений для устройств, работающих в разных цветовых моделях.

Цветовая модель — это способ воспроизведения цветовых ощущений. Например, модель RGB — это описание трех лучей определенного спектрального состава (красного (R), зеленого (G), синего (B)).

Цветовая модель CMYK работает на основе четырех составляющих — голубого, пурпурного, желтого и черного красителей (чернила принтера, печатные краски).

Часто путают понятия цветовой координатной системы и цветовой модели. Как уже говорилось, цветовая координатная система подразумевает наличие стандартизованных цветовых координат, а значения переменных цветовой модели не имеют ничего общего с координатами.

Чтобы модуль управления цветовоспроизведением полноценно работал, ему необходимы данные о каждом устройстве, участвующем в цветовоспроизведении (сканер, монитор, печатная машина, принтер). Такие данные содержатся в файле, называемом профайлом устройства.

Профайл устройства — это подробное описание цветовоспроизводящих свойств данного устройства, содержащихся в файле с расширением *.icm или *.icc.

Для того чтобы мы могли предвидеть, какой цвет мы получим на выходе на каждом этапе нашей работы, мы должны построить профайл для каждой единицы оборудования.

Для этого существует определенное оборудование и программное обеспечение. Для построения профайла нам необходим, в первую очередь, спектрофотометр, колориметр для монитора и программы построения профайлов, например, пакет Heidelberg Prepress ColorOpen [15].

Построение профайла цветовоспроизводящего аппарата основано на спектрометрическом (иногда колориметрическом — для монитора) исследовании стандартных изображений — т.н. тест-карт, воспроизведенных этим устройством в стандартном режиме.

Тест-карты субтрактивных (печатающих) устройств содержат прямоугольники, воспроизводимые заданной комбинацией относительных площадей красок. Относительные площади красок для каждого прямоугольника (аппаратные данные) записаны в файл тест-карты (CMYK TIFF-файл). В результате спектрометрического исследования определяются спектры отражения каждого прямоугольника, а программное обеспечение спектрофотометра вычисляет цветовые координаты каждого прямоугольника. Последние записываются в текстовый файл, на основании которого строится ICC-профайл устройства.

Таким образом становится известным, какая комбинация относительных площадей красок данного устройства какой цвет воспроизводит. Располагая этой информацией, нетрудно осуществить и обратный процесс, то есть подобрать нужную комбинацию относительных площадей красок для воспроизведения того или иного цвета. Поскольку тест-карта не может содержать миллионы прямоугольников (всего их около тысячи — как правило, 840), достоверно воспроизводимыми являются лишь те цвета, что получились в результате печати тест-карт. Остальные цвета будут воспроизводиться с той или иной степенью погрешности, поскольку будут рассчитаны методом интерполяции. Степень погрешности (величина dE) зависит от точности спектрометрических промеров, а также от степени совершенства CMM, выполняющего расчеты. Сегодня наиболее точными CMM являются HDM Heidelberg, Logo CMM (GretagMacbeth), X-Rite CMM, ACE.

При построении профайла монитора программа-характеризатор выдает на экран крупные прямоугольники с заданной комбинацией яркости люминофоров, точнее, с заданной комбинацией величин сигнала по RGB-каналам. Информация от спектрофотометра (или колориметра) пересчитывается программой-характеризатором в цветовые координаты прямоугольников. Данные записываются в ICM-файл. Необходимые аппаратные данные (то есть уровень сигнала для каждого RGB-канала) для воспроизведения того или иного цвета на экране вычисляются CMM графического редактора путем интерполяции на основе данных о спектрометрии тестовых прямоугольников. При настройке мониторов, как правило, используется от 32 до 46 прямоугольников.

Здесь важно, чтобы параметры работы устройства были такими же, какие они будут в дальнейшем. Это означает, что для монитора это должны быть постоянные параметры яркости, контраста, цветовой температуры, значения LUT-видеокарты; для печатной машины те же бумага, краска, анилоксовые валы и температурный режим цеха. При изменении хотя бы одного из этих параметров устройство начнет воспроизводить цвет по-другому, поэтому процесс построения его описания (профайла) необходимо будет повторить.

При операции с профайлами устройств модуль управления цветовоспроизведением, «зная», какой цвет (в цветовых координатах) нужно получить, задает определенные значения переменных цветовой модели устройства. Для монитора это будет интенсивность свечения люминофоров, а для соответствующей печатной машины — количество той или иной краски.

Не стоит, однако, думать, что, построив профайл и сохраняя, казалось бы, те же параметры, можно забыть о дальнейшей их корректировке. На самом деле параметры постоянно меняются, и спустя некоторое время, к примеру, монитор будет отображать цвета уже иначе, вследствие незначительных скачков напряжения или перегрева лучевой трубки. Различные партии краски и бумаги, а также любое изменение температурного режима цеха в значительной степени меняют цветовоспроизведение. Поэтому с периодичностью в 1-3 месяца профайлы необходимо перестраивать с целью сохранения требуемого постоянства и точности цветовоспроизведения.

При своевременном, грамотном, а главное систематическом подходе к управлению цветовоспроизведением можно практически забыть о таких параметрах, как растискивание или баланс по серому, т.к. все это будет учтено в файле описания печатного процесса (профайле). Сказанное является основой основ в работе инженера допечатной подготовки, а также непреложным требованием для получения максимального качества оттиска.