Система управления цветом CMS: принципы, методы и предпосылки к практическому применению

Московский Государственный университет  печати

Курсовой  проект 

«Система управления цветом CMS: принципы, методы и предпосылки к практическому  применению»

Москва, 2009

 

Реферат

Данная  работа посвящена рассмотрению возможностей цветовой коррекции в системе  поэлементной обработки, насколько широки возможности современной компьютерной техники, и насколько она облегчает работу с изображениями.

Данный  курсовой проект содержит: 3 раздела, 12 рисунков.

Количество  источников использованной литературы: 5.

Ключевые  слова: система поэлементной обработки (СПОИ), цвет, цветовоспроизведение, цветоделение, цветокоррекция, цветоделительная коррекция, градационная коррекция, селективная коррекция, базовая коррекция, маскирование.

 

Содержание

1. Введение

2. Основная часть

2.1 Понятие CMS

2.2 Цветовой охват и задачи цветовых  преобразований

2.3 Управление цветом на основе  пространства CIE LAB

2.4 ICC-профили

2.5 ScanOpen

2.6 VievOpen

2.7 PrintOpen

Вывод

Список  литературы

 

1. Введение

Под управлением цвета понимают согласование всех устройств ввода и вывода внутри единой цепи системы обработки изображения с целью надежного достижения на печатном оттиске, требуемого качества цветовоспроизведения независимо от состава используемых устройств. Система гарантирует оптимальную передачу цвета при условии использования профилей ICC, описывающих характеристики цветопередачи печатного оборудования, монитора и устройств вывода. Важнейшей причиной, заставляющей сегодня работать с системой управления цветом, служит, прежде всего уверенность, что правильный результат на вывод будет получен с первого раза.

До недавнего времени проблема адекватного отображения цвета  на различных устройствах решалась в основном путем цветового программного сопряжения отдельных пар устройств: сканер - монитор, монитор – принтер, значительное количество, и каждому новому устройству требовалось построить таблицы пересчета для всех остальных устройств, участвующих в данном технологическом процессе. Эта система еще могла обеспечить удовлетворительное визуальное соответствие изображений на рабочих местах отдельной компании или пре-пресс бюро, но при передаче файлов в другие организации о согласованности цветовоспроизведения приходилось только мечтать. Прорыв наступил когда ряд фирм (Apple, Kodak, Heidelberg, Adobe) предложили записывать в файлы изображений таблицы (профили) с описанием цветовых пространств, под которые эти изображения были созданы. Кроме того, была внедрена сначала на компьютерах платформы Mac (ColorSync), а затем и в Windows система управления цветом - Color Managment System (CMS).

Суть проблемы адекватного цветовоспроизведения заключается в следующем: каждое реальное физическое устройство - сканер, монитор, принтер обладают своим  специфическим цветовым охватом. На мониторе приходится имитировать вид  изображения на устройствах с более узким цветовым пространством, например, в печати. Система управления цветом позволяет это сделать на основе профиля изображения и профиля устройства. При этом она должна трансформировать как числовые данные изображения (конвертация), так и его визуальное отображение на мониторе. Теперь файл изображения можно сравнить с письмом на незнакомом Вам языке с приложенным к нему словарем. При использовании CMS требуется только один профиль для каждого устройства.

В чем же смысл CMS? Она сравнивает профиль изображения и цветового пространства Вашей операционной системы, при их несовпадении включается механизм преобразования, который дает возможность корректно отобразить файл на другом мониторе или в другой программе и напечатать на другом типе принтера или печати.

2. Основная часть

2.1 Понятие CMS

Понятие “управление цветом” (color management) охватывает достаточно обширную область полиграфического производства, в которой далеко не все вопросы на сегодняшний день являются определенными и решенными окончательно.

В прошлом в закрытых системах допечатной подготовки фирмы-производители тщательно  подбирали аппаратные и программные  компоненты. Такие фирмы, как Crosfield, Linotype-Hell, Dainippon Screen, Scangraphic и т. д., предлагали пользователям законченные решения, внести изменения в которые было достаточно сложно. В закрытости были свои преимущества: и производители, и пользователи прекрасно знали, чего следует ожидать от оборудования на каждом этапе технологического цикла. Операторы подобных систем являлись профессионалами своего дела, знающими досконально все достоинства и недостатки комплексов и способными учитывать нюансы работы на них. Времена изменились. Теперь в мире доминируют открытые системы, а на рынке предлагается огромное количество аппаратных и программных продуктов различных фирм. Получив возможность выбирать нужное оборудование, фирмы-производители и пользователи оказались перед необходимостью решать весьма серьезную проблему обеспечения совместимости компонентов и достижения, по меньшей мере, такой же надежности и предсказуемости производственного процесса, какими отличались закрытые системы. Пользователь настольных издательских систем и графических программ, не будучи профессионалом в области полиграфии, изначально ориентирован на работу по принципу WYSIWYG - What you see is what you get (“Что вижу, то и получаю”) и, как ему кажется, не нуждается ни в каком управлении цветом. Он уверен: все, что показывает ему монитор, будет в точности воспроизведено устройством вывода. Это действительно так, но только для текста и верстки, где используются два цвета: черный и белый.

2.2 Цветовой охват и задачи цветовых  преобразований

Каждое  устройство, которое работает с цветом, обладает способностью воспроизводить определенную гамму цветов, то есть имеет так называемый цветовой охват.

Воспроизводимая гамма зависит от многих факторов, начиная с конструкции конкретного  устройства, используемого цветового  пространства или модели (CMYK, CMY, RGB) и  заканчивая расходными материалами (чернилами  для принтеров, красками для печатных машин и т. д.). При этом каждое устройство имеет свой, характерный только для него цветовой охват.

Рис.1. Цветовые охваты

На  этом рисунке представлены цветовые охваты фотопленки для слайдов, офсетной листовой печати и офсетной рулонной печати. Из приведенных рисунков видно, что все эти охваты лежат внутри фигуры, похожей на треугольник. Это математически рассчитанное цветовое пространство с координатами XYZ, которое было предложено в 1931 году Международной комиссией по освещению CIE (Commission Internationale de 1'Edairage) и включает в себя весь видимый человеческим глазом цветовой спектр. Некоторое время спустя, а именно в 1976 году, пространство CIEXYZ трансформировалось в пространство CIELab, которое в большей мере отвечает условиям субтрактивного синтеза и стало, по сути, стандартным в современных полиграфических системах работы с цветом. Использующиеся для работы в цветных устройствах (сюда относятся мониторы, цветные принтеры, печатные машины и т. д.) пространства имеют определенные координаты внутри общей системы координат XYZ. При этом цветовые охваты у них значительно отличаются друг от друга. В целом аппаратно-зависимое пространство CMYK гораздо меньше аппаратно-зависимого пространства RGB. На рис. 2 показано перекрытие цветовых пространств офсетной печати (CMYK), монитора (RGB) и слайдовой фотопленки (RGB).

Рис. 2 Перекрытие цветовых пространств  офсетной печати (в), монитора (б) и слайдовой  фотопленки (а).

Хотя  модель RGB обладает более широким  цветовым охватом, чем CMYK, тем не менее  в CMYK имеются области, не представленные в RGB. Другими словами, существуют некоторые печатаемые цвета, не воспроизводимые на экране монитора (например, чистый голубой). Таких цветов нет в устройствах, работающих на основе сигналов RGB. Нередко при работе с различными цветными изображениями необходима процедура трансформации изображения из одного цветового пространства в другое. Естественным требованием в этом случае является отсутствие потери информации во время преобразования. Цвета, лежащие за пределами цветового охвата, воспроизводимого устройством назначения, нужно трансформировать таким образом, чтобы они вошли в пределы этого охвата, и при этом насколько возможно сохранили цвета оригинала. С помощью обычной издательской программы можно обеспечить трансформацию цветов в соответствии с тем цветовым охватом, который присущ конкретному устройству. В итоге на каждом устройстве цветное изображение выглядит по-разному. Главной причиной этого является отсутствие стандартизации цветовых моделей, которые традиционно используются в репродуцировании. RGB-сигналы, с которыми работает сканер, отличаются от RGB-сигналов монитора, которые в свою очередь отличаются от значений модели CMYK. При этом все они являются аппаратно-зависимыми и охватывают только часть видимого спектра. Каждый тип мониторов отличается один от другого, каждый сканер обладает специфическими характеристиками. Что же касается CMYK, то в Европе существует стандарт офсетной печати Eurostandard, но он не включает в себя газетную печать. В США действует SWOP (Specifications for Web Offset Printing), в Канаде есть свой SWOP, похожий на американский, но все же иной. Свой набор печатных “стандартов”, зависящих от типа краски, существует и в Японии. Проблема стандартизации еще более усложняется, если к офсетной добавить глубокую, флексографскую, шести- и семикрасочную печать. [7]

2.3 Управление цветом на основе  пространства CIELAB

Управление  цветом – это, прежде всего, преобразование цветов из одной модели в другую, выполняемое для широкого спектра  устройств и печатных процессов. Дополнительным, но не менее важным требованием, предъявляемым к управлению цветом, является обслуживание всех видов пробной печати, включая создание экранных цветопроб.

Разница между цветной печатью и цветной  пробной печатью заключается  в том, что для цветной печати цвета трансформируются один раз, тогда как для пробной печати цвета преобразуются в два этапа: сначала в соответствии с цветовым охватом устройства окончательного вывода, а затем для имитации этого окончательного вывода в соответствии с цветовым охватом пробопечатного устройства. Сказанное праведливо и для создания экранных цветопроб. Оптимальным выходом является использование промежуточного цветового пространства, в которое и из которого можно выполнять все трансформации. Пространство-посредник должно обладать определенным набором обязательных характеристик. Во-первых, оно должно быть аппаратно-независимым, чтобы с ним могли работать устройства всех типов. Во-вторых, пространство должно быть стандартизовано на международном уровне. И, наконец, пространство должно иметь максимально возможный цветовой охват. Этим требованиям в полной мере соответствует пространство CIELab.

Рис. 3 Система управления цветом на базе цветового пространства CIELab.

С помощью CIELab оказалось возможным  построить систему управления цветом (Color Management System - CMS) для всех устройств  независимо от того, являются они устройствами ввода или вывода (рис. 3).

Одним из первых программных продуктов, использующих эту модель в качестве внутреннего цветового пространства, стал LinoColor 3.0 фирмы Linotype-Hell, предназначенный для сканирования и обработки изображений. Рассмотрим на примере этой программы принципиальную схему использования пространства CIELab в качестве внутреннего пространства, считающуюся в настоящее время классической. Программа LinoColor получает RGB-данные со сканера и трансформирует их в пространство CIELab. Для представления на экране монитора Lino-Color трансформирует CIELab в пространство монитора RGB. Для вывода на фотонаборный автомат или цифровую цветопробу выполняется трансформация в пространство CMYK печатного процесса (рис.4).

Рис. 4 Преобразование в цветовое пространство CMYK.

В некоторых случаях одной трансформации  недостаточно. Чтобы создать экранную цветопробу на мониторе, LinoColor сначала  трансформирует данные в пространство CMYK выбранного печатного процесса, а уже из CMYK в RGB-монитора (рис. 5).

Рис. 5 Преобразование в цветовое пространство RGB-монитора с учетом CMYK-печатного  процесса.

Тот же принцип используется для вывода цифровой цветопробы. В этом случае, для того чтобы на цветопробном принтере оказалась возможной имитация печатного оттиска, используется сочетание двух разных печатных таблиц CMYK (рис. 6).

 

Рис. 6 Преобразование в цветовое пространство CMYK-цветопробы.

В настоящее время подобная схема  используется в большинстве программных  продуктов различных фирм-производителей, таких как Scitex, Dainippon Screen, Optronics, FujiFilm, ICG и.т.д. [4],[2].

2.4 ICC-профили

Изначально  существовал целый ряд различных  подходов к достижению качественной цветопередачи. Вполне естественно, что  сам ход технического прогресса  вынудил участников рынка приложить  определенные усилия к тому, чтобы направить разрозненные действия разработчиков и производителей в единое русло и предложить решение, которое могло бы устроить всех. Результатом этих усилий стало появление первого общего стандарта офсетной печати BVD/FOGRA. Позже основная часть BVD/FOGRA превратилась в стандарт ISO, который в очередь определяет следующие положения:

§  триадные цвета (по шкале Eurostandard);

§  цвет бумаги;

§  условия выполняемых измерений;

§  растискивание в процессе печати.

Для контроля качества воспроизведения цвета в процессе печати были разработаны специальные стандартизованные контрольные полосы, или шкалы. Контрольные шкалы работают как индикаторы изменения цвета, для чего необходимо проводить их постоянные (регулярные) измерения. Для контрольных шкал фирмы-производители печатных машин разработали методики, с помощью которых полученные в результате измерений данные преобразуются в программные алгоритмы, управляющие подачей краски. Но это было лишь одним из звеньев будущей системы управления цвета. Начиная с 1993 года, несколько крупнейших компаний решили проводить совместные исследования по выработке общего подхода к управлению цветом. Они сформировали Международный консорциум по цвету (International Color Consortium - ICC), который был призван разрешить проблемы в достижении качественной цветопередачи во всем производственном процессе. Членами-основателями ICC были Adobe Systems Inc., Agfa-Gevaert N.V., Apple Computers Inc., FOGRA, Microsoft Corporation, Eastman Kodak Company, Sun Microsystems, Silicon Graphics Inc., Taligent Inc.

После многочисленных международных  дискуссий по вопросу об удобных  и приемлемых для всех решениях, ICC создал универсальный, не зависящий  от компьютерной платформы стандарт, на основе которого можно описать  любое работающее с цветом устройство. Характеристикой устройства служит его цветовой профиль. В основе работы системы согласования цветов должно лежать межпространственное преобразование цветов, за которое должна отвечать операционная система. ICC взял за основу не какую-то одну конкретную операционную систему или одну архитектуру, а сформулировал общий принцип технологического подхода. Кратко его можно сформулировать следующим образом: в рамках операционной системы выделяется отдельный блок, Color Management Framework, который отвечает за наиболее важные функции, связанные с управлением цветом, - организацию профилей, поддержку различных цветовых пространств и т. д. Этот блок выполняет конвертирование данных в аппаратные цветовые пространства устройств ввода/вывода. В качестве стандартных цветовых моделей поддерживаются CIEXYZ и CIELab, как часть стандарта предлагаются и другие модели. Осуществляется поддержка аппаратных пространств с различным числом каналов вывода; создаются профили для трех каналов (RGB, CMY, HSV), четырех каналов (CMYK) и даже семикрасочной печати.