Колориметрия — наука о цвете и измерении цвета. Для полиграфии колориметрия - это объективный спектральный анализ цвета оттиска по плашкам.

Спектральный анализ - снятие спектральной кривой отражения. Колориметрический контроль тиражных оттисков осуществляется по плашкам и растровым участкам контрольной шкалы. Многокрасочная печать являет собою модель автотипного синтеза цвета, который, в свою очередь, включает в себя аддитивный и субтрактивный синтезы [21].

Синтез цвета при многокрасочном печатании

Отмечая тот факт, что многокрасочное печатание осуществляется путем последовательного переноса цветных красок на запечатываемый материал, следует заметить, что перенос краски может происходить по-разному: 1) на незапечатанный участок оттиска; 2) на уже запечатанный участок оттиска и З) частично на запечатанный и частично на незапечатанный участки оттиска.

В современной растровой трех- и четырехкрасочной офсетной или высокой печати элементарные красочные слои располагаются таким образом, что в светах полутонового изображения имеет место первый вариант наложения, в тенях - второй, а в полутонах- третий. Так осуществляется синтез цветов при многокрасочном печатании. Его основой является трехкомпонентная теория цветного зрения, важнейшие положения которой были высказаны в XVIII в. М. В. Ломоносовым и получили развитие в работах Максвелла и Гельмгольца во второй половине XIX в.

Излучения могут поступать в глаз человека как от светящихся, так и от несветящихся объектов. Для нас наибольший интерес представляют последние, так как именно к ним относятся красочные изображения на оттисках, полученных при многокрасочном печатании. Цвет таких объектов зависит от спектрального состава и энергии источника излучения, спектрального коэффициента отражения (или пропускания) объекта, спектральной чувствительности глаза, а также от особенностей психологии зрительного восприятия. Так как при многокрасочном печатании цвет создается не только единичными красками, но и различными их сочетаниями, возникает вопрос: каким минимальным количеством единичных красок и при каком цвете этих красок можно обеспечить воспроизведение окружающего нас мира цветов? Ответ на него дается в разработках науки о цвете.

Существуют два способа получения заданного цвета аддитивный и субтрактивный. Оба эти способа нашли применение и в многокрасочном печатании. [22]

Аддитивный синтез

Аддитивный синтез изучен наиболее полно. Он основан на смешении простых и сложных излучений на сетчатке глаза. В практике многокрасочного печатания аддитивный синтез достигается методом пространственного смешения цветов, при котором используется ограниченная разрешающая способность глаза. Если размеры световых потоков меньше разрешающей способности глаза, то глаз не в состоянии разделить их пространственно. И если эти потоки имеют разную интенсивность, они, действуя на одно и то же место сетчатки, воспринимаются как один поток суммарной интенсивности, или суммарного цвета. Такой способ реализован в многокрасочном растровом печатании. Например, отдельные разноокрашенные растровые элементы в светах многокрасочного оттиска (при линиатуре растра 60 лин/см) воспринимаются не раздельно, а в виде сплошного пятна, цвет которого зависит от соотношения количеств единичных красок.

Аддитивный синтез подчиняется вполне определенным законам, сформулированным Г. Грасманом. Согласно первому закону, любой цвет может быть получен при смешении трех линейно независимых цветов. А это означает, что при смешении любых двух из этих цветов не должен получаться третий. Однако из существующего неограниченного числа линейно независимых комбинаций трех цветов выбирают только ту, которая воспроизводится легче. Наиболее подходящей в этом отношении является комбинация основных цветов: красного, зеленого и синего. В международной системе измерений этим цветам соответствуют параметры X, Y Z, представляющие собой векторы единичных цветов. Для получения цвета Ц их нужно смешать в количествах х, y, z, называемых координатами цвета, и это сочетание может быть описано следующим линейным уравнением:

Ц=хХ + уУ + zZ (1.5)

Другой закон аддитивности определяет цвет как самостоятельную величину. Согласно этому закону, цвет смеси зависит только от цветов смешиваемых компонентов и не зависит от их спектрального состава. Поэтому если смешивается несколько цветов, например Ц1 Ц2, Ц3:

Ц = Ц1 + Ц2, + Ц3, (1.6)

то при замене одного из цветов в правой части этого уравнения другим цветом, вызывающим одинаковое с ним возбуждение глаза, результирующий цвет левой части уравнения не нарушится. Таким образом, цвет простого излучения можно заменить цветом сложного излучения, и наоборот.

Этот закон позволяет описывать цвета достаточно простыми математическими соотношениями. Так, например, чтобы сложить несколько цветов, достаточно каждый из цветов представить в виде суммы основных цветов в соответствии с первым законом:

Ц1 = x1Х + у1Y + z1Z (1.7)

Ц2 = х2Х + у2Y + z2Z;

Ц3 = x3Х + узY + z3Z

После сложения получим

Ц = Ц1 + Ц2 + Цз = (х1+ x2 + х3)Х+(у1+ y2+ у3) У + (z1+ z2 + z3)Z (1.8)

Уравнение (3.3.2.4) свидетельствует, складываются координаты цветов или, координат суммы цветов складываются цветов, ее составляющих.

Расчет координат цвета несветящихся объектов производится на основании определения на спектрофотометре значений спектральных коэффициентов отражения рλ или пропускания tλ при стандартном источнике освещения, у которого известна относительная функция распределения мощности излучения Фλ, а кроме того, известны значения функции кривых сложения цветов (x,y,z). При этих условиях координаты цвета несветящегося объекта могут быть рассчитаны следующим образом:

(1.9)

Переходя от координат цвета к координатам цветности, можно определить цветовые характеристики объекта, т. е. цветовой тон, чистоту цвета и светлоту (последняя соответствует значению координаты цветам) [22].

Субтрактивный синтез

Субтрактивный синтез, в отличие от аддитивного, основан не на сложении, а на вычитании цветов. Образование цвета происходит при прохождении белого цвета, содержащего основные цвета, через прозрачные окрашенные среды. В этом случае цвет возникает вследствие избирательного поглощения части излучения Цп из общего ΣЦ. После прохождения через окрашенную среду общее излучение изменит свой цвет на цвет Ц:

Ц = ΣЦ-Цп; (1.10)

Если на пути излучения будет находиться несколько сред, то вычитаемое в уравнении (1.10) будет состоять из нескольких членов. Поскольку при субтрактивном синтезе используется именно несколько сред, они не могут быть окрашены в основные цвета, так как каждая из таких сред поглощала бы по две трети спектра. При попарном сочетании эти среды будут полностью поглощать проходящее через них излучение. В связи с этим для субтрактивного синтеза применяют среды, окрашенные не в основные, а в дополнительные цвета - желтый, пурпурный, голубой. Среды, окрашенные в эти цвета, пропускают две трети и поглощают одну третью часть спектра светового излучения. Поэтому для многокрасочного печатания применяют краски, окрашенные в эти цвета, комплект которых называется триадой.

При трехкрасочном печатании синтез цветов осуществляется на основе применения трёх красок, каждая из которых поглощает один из основных цветов. Особенность его заключается еще и в том, что в красочном слое избирательное вычитание одних излучений и пропускание других происходит дважды. Излучение сначала проходит через красочный слой до подложки, а затем, отражаясь от нее, вторично проходит тот же слой и, испытав при этом селективное поглощение, поступает в глаз наблюдателя.

Чтобы пропущенная часть излучения имела максимальную величину, краска должна обладать в зоне пропускания прозрачностью, а подложка должна характеризоваться высоким и неизбирательным значением спектрального коэффициента отражения. Поэтому при проведении трехкрасочного печатания используют главным образом мелованную бумагу, отличающуюся высокой белизной.

Рис. 1.9 Схема образования основных и дополнительных цветов при субтрактивном синтезе триадных печатных красок: Излучения: К - красное; 3 - зелёное; С - синие; краски: Ж - жёлтая; П пурпурная; Г - голубая.

На рис. 1.9 показаны схемы образования цветов при субтрактивном синтезе на примере использования триадных красок. Рисунок иллюстрирует случай идеального субтрактивного синтеза, выполненного при условии использования источника с единичными основными излучениями, красок, абсолютно прозрачных в зонах пропускания и полностью поглощающих одну третью часть спектра, и подложки, полностью отражающей падающий свет. В результате такого субтрактивного синтеза образуется восемь различных цветов: белый при отсутствии красок (незапечатанная бумага), три дополнительных цвета при наложении на подложку одной триадной краски, три основных цвета при попарном совмещении триадных красок, черный при тройном наложении тех же красок.

При таком идеальном синтезе отраженные излучения по интенсивности не будут отличаться от падающих. Причем, как бы ни менялась толщина красочных слоев, эффект отражения не будет меняться. Если вместо идеальной подложки, характеризующейся 106%-ным отражением по всему спектру, взять иную, например, отражающую равномерно 80% упавшего света, то все отраженные излучения, прошедшие слой краски (или красок), не будут больше этой величины. Отсюда следует, что для получения иных цветов, кроме восьми, указанных выше, надо менять интенсивность основных излучений. Практически это осуществить невозможно, да и не нужно по той причине, что у реальных триадных красок, в отличие от идеальных, поглощающая способность в зонах поглощения зависит от толщины слоя краски или от концентрации в ней пигмента. Чем меньше толщина слоя краски, тем в большем количестве проходит излучение в зоне поглощения и тем выше светлота полученного цвета и меньше его насыщенность. Именно эта особенность реальных красок создавать при наложении разнотолщинных слоев различные комбинации цветов использована в глубокой печати.

Наглядное представление о влиянии рассмотренных свойств реальных триадных красок при субтрактивном синтезе цвета дает (рис 1.9). Схемы рисунка построены с учетом, что толщина каждого слоя краски не превышает 1 мкм. При этой толщине желтая краска, поглощает синее излучение не полностью. Вследствие этого получающийся желтый цвет становится «холоднее». Вместе с тем добавка синего излучения снижает насыщенность желтого цвета, так как вместе с остальными излучениями определяет его ахроматическую долю. Рассеянные излучения в зеленой и красной зонах увеличивают интенсивность желтого цвета. Пурпурная краска при той же толщине слоя пропускает незначительную часть зеленого излучения. Несколько больше, но также явно недостаточно пропускает она синее излучение. В основном же она пропускает красное излучение, интенсивность которого увеличивается благодаря светорассеянию в этой зоне. Голубая краска пропускает, с частичным поглощением, синее и зеленое излучения и незначительную часть красного излучения, которое несколько снижает ее насыщенность.

Рис. 1.10 Схема образования основных и дополнительных цветов при субтрактивном синтезе реальных триадных красок.

Из различных вариантов парных (бинарных) наложений печатных красок на рисунке 1.10 приведены две схемы образования зеленого цвета при меняющемся порядке наложения желтой и голубой красок. Если желтая краска печатается после голубой, то зеленый цвет образуется за счет пропускания этого излучения (с частичным поглощением) обеими красками и за счет светорассеяния зеленого излучения верхней желтой краской. Но так как желтая краска рассеивает свет еще и в красной зоне спектра, это вызывает некоторое «потепление» зеленого цвета.

В практике многокрасочного репродукционного процесса принято говорить не о «холодных» и «теплых» цветах, а о загрязненности каждой краски. Однако понятие загрязненности красок связано только с их поглощающей способностью и не затрагивает влияния светорассеяния. А оно, влияя на цветовую характеристику однослойных красок, особенно сказывается на цвете многослойных систем при различном порядке наложения красок. Это находит подтверждение при рассмотрении схемы образования цвета бинара, состоящего из желтой и голубой красок.

При печатании голубой краской после желтой результирующий цвет будет отличаться от цвета бинара, полученного при ином расположении этих красок. В рассматриваемом бинаре рассеянные желтой краской зеленое и красное излучения в значительной части поглотятся голубой краской. В результате зеленый цвет бинара не получит дополнительного красного излучения, вследствие чего цвет становится более чистым. Точнее, он становится более выраженным, так как под чистотой цвета понимается отношение общей хроматической части цвета к ее сумме с ахроматической долей.

На основании выявленных особенностей триадных красок можно сказать, что каждая из них характеризуется поглощающей способностью по всем зонам спектра и светорассеянием в отдельных зонах. С увеличением толщины слоя краски эти оптические показатели определяют характер изменения спектрального коэффициента отражения (рис 1.11).

Из рисунка 1.11 следует, что при отсутствии светорассеяния коэффициент отражения с увеличением толщины слоя краски уменьшается, стремясь принять нулевое значение. Если связь спектрального коэффициента отражения pλ с толщиной слоя краски h экспоненциальна, то для зоны поглощения применим закон Бугера - Ламберта - Бера, запись которого после учета двойного прохождения излучения в слое краски (до подложки и от нее) и коэффициента отражения бумаги рδλ будет иметь следующий вид:

pλ = p_δλl^-2hαλc (1.11)

где с - концентрация пигмента в краске; αλ- коэффициент поглощения. Очевидно, что при h->∞ правая часть обратится в нуль и рλ также будет равно нулю.

Рис. 1.11 Зависимость спектрального коэффициента отражения рλ (в зоне поглощения) от толщины слоя краски h.

Согласно рисунку 1.12, спектральный коэффициент отражения pλ является суммой двух коэффициентов отражения, один из которых - р'λ определяется поглощающей способностью краски, а второй – p0λ ее рассеивающей способностью. С ростом толщины слоя краски p'λ уменьшается, а р0λ., наоборот, возрастает и при некоторой толщине слоя краски принимает постоянное значение, равное p∞λ. Эта величина не меняется при дальнейшем увеличении толщины слоя краски. Таким образом, пределом суммарного коэффициента отражения является р∞λ. [22]

Рис. 1.12 Зависимость спектральных коэффициентов отражения от толщины слоя краски h.

Приводка

Несовмещение – это самый очевидный тип брака, понятный даже неспециалистам. Нас же, как специалистов, будет интересовать детальный характер несовмещения. Начать расследование нужно с проверки пленок: хотя современные фотовыводные устройства совершенствуются едва ли не каждый месяц, но все-таки вывод деформированных пленок иногда случается. Этап копирования на офсетные формы можно исключить сразу, так как засветка производится контактным способом, и здесь геометрические искажения возникнуть не могут. Итак, если с пленками все в порядке, переходим к исследованию печатного процесса [23].