Od redakcji: Systemy zarzšdzania barwš to w ostatnich latach jedno z ăgoršcychÓ zagadnień w branży. Mamy nadzieję, że seria artykułów na ten temat autorstwa Konrada Blachowskiego (adiunkta w Instytucie Poligrafii PW) spotka się z Państwa zainteresowaniem.
Nikomu nie trzeba tłumaczyć, jakie znaczenie w dzisiejszym wiecie ma reprodukcja wielobarwna wysokiej jakoci. W wiecie komputerów i multimediów, w którym informacja obrazowa jest wszechobecna, barwa jest jednym z najważniejszych rodków wyrazu i przekazu. Większoć informacji o barwie jest pozyskiwanych, interpretowanych, zapisywanych i przechowywanych w postaci cyfrowej. Współczesne i przyszłe techniki stosowane w procesach produkcyjnych, w których barwa jest jednym z parametrów jakociowych, oraz nowe możliwoci medialne wymagajš przewidywalnoci wyników reprodukcji zarówno na etapie tworzenia obrazów, jak i na każdym innym etapie procesu technologicznego obróbki tych obrazów. Możliwoć przewidywania końcowego efektu reprodukcji wielobarwnej jest jednym z głównych celów komputerowych systemów sterowania reprodukcjš barw (w skrócie: systemów sterowania barwš; ang. Color Management Systems).
Tradycyjne systemy reprodukcji w przemyle poligraficznym były systemami zamkniętymi (obejmujšcymi znanš, ograniczonš liczbę urzšdzeń i systemów reprodukcyjnych). Cały proces pozyskiwania i obróbki danych o barwie oryginału podporzšdkowany był charakterowi końcowego procesu reprodukcji (np. procesowi drukowania offsetowego na papierze powlekanym z użyciem farb triadowych na jednej z maszyn drukujšcych funkcjonujšcych w danym zakładzie produkcyjnym). Dowiadczony operator skanera zapisywał dane o oryginale (zazwyczaj w postaci wartoci CMYK odpowiadajšcych stopniom pokrycia rastrowego dla pierwszorzędowych barw druku: cyan, magenta, yellow i black), które były modyfikowane na indywidualne potrzeby procesu drukowania. Ponieważ używano jedynie parametrów opisujšcych barwę językiem wartoci CMYK, więc wszystkie procesy kontrolne poszczególnych etapów technologicznych bazowały na pomiarach densytometrycznych dobranych do charakterystyk farb triadowych używanych w danym regionie geograficznym. Jakoć i przewidywalnoć reprodukcji zależała od dowiadczenia i umiejętnoci operatora skanera, który musiał znać parametry reprodukcyjne wszystkich maszyn drukujšcych używanych w drukarni.
Dzisiejszy wiat barw, jako danych ródłowych procesu reprodukcji, ma charakter otwarty. Obrazy cyfrowe mogš pochodzić z najróżniejszych ródeł (skanery, aparaty cyfrowe, komputerowe programy graficzne). Dane o barwie mogš być przetwarzane przez różnorakie programy komputerowe i systemy graficzne. Ponadto obrazy cyfrowe mogš być reprodukowane na różnych urzšdzeniach i mediach (monitor komputerowy CRT, wywietlacz ciekłokrystaliczny, drukarka laserowa, drukarka ink-jet, maszyna offsetowa itp.) W wyniku tej różnorodnoci istnieje koniecznoć posługiwania się opisem barw w różnych językach, charakterystycznych dla każdego z wymienionych procesów reprodukcyjnych (wartoci RGB dla danego monitora, wartoci RGB dla danego skanera, wartoci RGB dla danego aparatu cyfrowego, wartoci CMYK dla danej drukarki, wartoci CMYK dla danej maszyny drukujšcej, wartoci poziomu szaroci Đ ang. Gray Đ dla danej nawietlarki itp.). Przy tej różnorodnoci urzšdzeń końcowy proces reprodukcji może nie być okrelony podczas tworzenia obrazu, lecz dopiero w póniejszym etapie łańcucha technologicznego. Nadal jednak istnieje koniecznoć bezpiecznej wymiany informacji o barwie oraz przewidywalnoci efektów reprodukcji na każdym etapie technologicznym. Wymóg ten zmusza do wprowadzenia niezależnego od systemu reprodukcji sposobu interpretacji i przetwarzania danych o barwie.
Zadaniem systemów sterowania barwš jest, tak jak w tradycyjnych systemach, zapewnienie jak najwyższej jakoci reprodukcji wielobarwnej, prowadzšcej do jak największej zgodnoci percepcyjnej reprodukcji z oryginałem. Oznacza to, że niezależnie od systemu reprodukcji, w którym odtwarzany jest obraz cyfrowy, powinien on wyglšdać (w ramach możliwoci technicznych) tak samo. Wynika stšd, że barwy oryginału powinny być takie same jak barwy obrazu zdigitalizowanego wywietlanego na monitorze komputerowym czy barwy reprodukcji tego obrazu na odbitce drukarskiej. W rzeczywistoci trudno jest osišgnšć idealnš zgodnoć ze względu na istnienie w danym systemie reprodukcji barw, których ze względów technologicznych nie można odtworzyć; np. trudno wymagać, aby na drukarce monochromatycznej (czarno-białej) odtworzyć wiernie barwę chromatycznš (np. o odcieniu zielonym).
Systemy sterowania barwš majš również zastosowanie we wszelkiego rodzaju procesach proofingu cyfrowego, czyli w rozwišzaniach majšcych za zadanie zasymulować efekt reprodukcji jednego systemu reprodukcji za pomocš obrazu uzyskanego w innym systemie. Cecha ta wykorzystywana jest do takiej modyfikacji barw obrazu, aby przedstawić efekt jego reprodukcji np. w procesie drukowania offsetowego za pomocš obrazu na monitorze komputerowym Đ soft-proof bšd obrazu wydrukowanego w systemie druku cyfrowego Đ hardcopy proof.
W całym procesie reprodukcyjnym istnieje wiele podprocesów technologicznych. Każdy z nich posługuje się własnym językiem opisu barw Đ ang. device dependent color spaces (RGB skanera, RGB monitora, RGB aparatu cyfrowego, CMYK procesu drukowania, poziomy odcienia szaroci) oraz charakteryzuje się własnym obszarem barw możliwych do uzyskania (ang. Color Gamut). Systemy sterowania barwš majš za zadanie przetłumaczyć dane z jednego języka, np. RGB skanera na inny język, np. CMYK procesu drukowania. Jak już wspomniano, nie wszystkie barwy możliwe do odtworzenia w jednym systemie reprodukcji da się zreprodukować w innym. Dla przykładu, w tradycyjnej fotografii czarno-białej rozpiętoć gęstoci optycznej na oryginałach refleksyjnych jest dużo większa niż rozpiętoć gęstoci optycznej w rastrowym druku czarno-białym. Pomimo to procedury ăzagęszczania tonówÓ umożliwiajš ich reprodukcję bez utraty szczegółów. Tego samego oczekuje się od systemów sterowania barwš. Oznacza to, że wszystkie barwy, które mogš być pozyskane na drodze skanowania (nawet te, których nie można uzyskać w procesie drukowania), muszš znaleć swoje odpowiedniki w procesie drukowania. Systemy sterowania barwš majš możliwoć przekształcania obszaru barw możliwych do uzyskania w jednym systemie reprodukcji na obszar barw możliwych do uzyskania w innym systemie (ang. Color Gamut Mapping). Wymóg ten jest niezmiernie istotny, gdyż w przypadku jego niespełnienia możliwa byłaby utrata szczegółów w reprodukcji analizowanego oryginału.
Aby sprostać opisanym zadaniom, współczesne systemy sterowania barwš wykorzystujš wymianę informacji bazujšcš na barwometrii. Jest to dziedzina nauki zajmujšca się obiektywnym i numerycznym opisem barw. Zwišzanych jest z niš wiele pojęć z zakresu fizyki promieniowania elektromagnetycznego, fizjologii i psychologii. Jednš z najistotniejszych cech wszystkich przestrzeni kolorymetrycznych jest fakt, że za pomocš współrzędnych liczbowych sš w stanie opisać wszystkie występujšce w przyrodzie barwy, czyli w szczególnoci barwy możliwe do uzyskania za pomocš każdego systemu reprodukcji. W dodatku opis ten zbliżony jest do percepcji barw przez przeciętnego obserwatora.
Majšc do dyspozycji barwometryczny odpowiednik każdej z opisywanych naturalnymi dla danego systemu reprodukcji parametrami barwy, systemy sterowania barwš sš w stanie obiektywnie zinterpretować dane o niej. ăObiektywnieÓ oznacza w tym przypadku: niezależnie od indywidualnych cech procesu reprodukcji (ang. device independent color space). W systemach sterowania barwš do kolorymetrycznego opisu procesu reprodukcji służš tzw. profile. Znajduje się w nich liczbowy opis zależnoci pomiędzy parametrami bezporednio sterujšcymi reprodukcjš barw w danym procesie a ich współrzędnymi barwometrycznymi. W profilach jako współrzędnych kolorymetrycznych używa się składowych trójchromatycznych XYZ (CIEXYZ) lub współrzędnych L*a*b* (CIELAB) przy cile okrelonych warunkach pomiarowych. Chcšc przekształcić dane z przestrzeni jednego urzšdzenia reprodukcyjnego, np. dane RGB pochodzšce ze skanera, na parametry sterujšce reprodukcjš barw w innym systemie, np. CMYK w druku offsetowym, system sterowania barwš tłumaczy dane RGB na dane kolorymetryczne, np. L*a*b* w oparciu o zdefiniowane w profilu skanera zależnoci, a następnie, bazujšc na opisie barwometrycznym procesu drukowania zawartym w jego profilu, przekształca dane L*a*b* na wartoci CMYK.
Należy pamiętać, że profile opisujš statyczny stan systemu reprodukcji. Sam profil nie gwarantuje, że stan przez niego opisywany jest osišgany w każdym momencie wykorzystywania systemu. Do tego, by być przekonanym, że korzystamy z opisywanego przez profil stanu, służš procedury kalibracji gwarantujšce (w pewnych tolerancjach) stabilnoć danego systemu.
Ze współczesnymi systemami sterowania barwš zwišzany jest skrót ICC. Pochodzi on od angielskiej nazwy International Color Consortium Đ konsorcjum założonego przez przedstawicieli największych firm dostarczajšcych rozwišzania w dziedzinie reprodukcji wielobarwnej. W 1993 roku ICC opublikowało jednolitš specyfikację struktury plików komputerowych pełnišcych funkcję wspomnianych profili.
Od tamtej chwili pliki charakteryzujšce kolorymetrycznie systemy reprodukcyjne noszš nazwę profili ICC. Na dzień dzisiejszy obowišzuje wersja 4.0 specyfikacji profili ICC. Oprócz struktury standard ten opisuje, jakie niezbędne informacje muszš być zawarte w profilach oraz jak interpretować dane opisujšce reprodukcję w poszczególnych procesach reprodukcyjnych. Profile ICC mogš być interpretowane na dowolnej platformie komputerowej w dowolnym miejscu na wiecie, co czyni z nich niezależnš platformę komunikacyjnš przy wymianie informacji o barwie.
Idea kontroli barwy stosowana w tradycyjnych procesach reprodukcyjnych ma jedynie sens w zamkniętych systemach reprodukcji, w których każdy z podprocesów używa tego samego języka do opisu barwy i sterowania jej reprodukcjš. Adiustacja poziomów jasnoci czy wartoci tonalnych wyliczanych z pomiarów densytometrycznych dla barw pierwszorzędowych jest wystarczajšca do kalibracji poszczególnych etapów technologicznych, natomiast nie sprawdza się jako narzędzie do zrównywania efektów reprodukcji na etapach poczštkowym i końcowym łańcucha technologicznego. Nawet jeżeli cały system działa w jednej technologicznej przestrzeni opisu barwy, np. RGB, to przez różnice w odcieniach poszczególnych barw pierwszorzędowych oraz różnice rozpiętoci jasnoci poszczególnych etapów nie ma możliwoci kontrolowania całego procesu w oparciu o parametry barw pierwszorzędowych. Jedynym sposobem przewidywania efektów reprodukcji wielobarwnej jest zastosowanie współczesnych systemów sterowania barwš i wymiana informacji o niej przez obiektywne współrzędne kolorymetryczne.
W komputerowej reprodukcji wielobarwnej obrazy przechowywane sš w plikach, w których informacja o barwie ma charakter technologiczny. W tradycyjnym podejciu przed wydrukowaniem pracy dane o barwie zapisywane sš w postaci wartoci CMYK. Wartoci te sš uzależnione od technologii drukowania (zwłaszcza parametr dotyczšcy czerni K i całkowitego pokrycia tonalnego Đ ang. total ink limit), parametrów zadrukowywanego materiału i farb graficznych (barwy pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowe, balans szaroci, sposób generowania czerni Đ UCR i GCR itp.) oraz samego obrazu. Wobec nieodwracalnoci niektórych operacji (przekształcenia z przestrzeni trójwymiarowej w czterowymiarowš) można stwierdzić, że zapis taki nadaje się do wykorzystania tylko przez dany system reprodukcji, a dla innych jest bezużyteczny. W systemach zamkniętych, chcšc przygotować pracę w oparciu o ten sam oryginał dla innej techniki drukowania, należałoby poddać go ponownemu procesowi skanowania i zapisać nowe dane w pliku.
Dzięki stosowaniu systemów sterowania barwš, a co za tym idzie Đ wymianie informacji na bazie barwometrii, reprodukcja ma charakter niezależny od któregokolwiek z procesów technologicznych wchodzšcych w skład całego procesu. Dane opisujšce barwę technologicznie, np. RGB skanera, mogš być interpretowane w dowolnej chwili dzięki czerpaniu informacji z profilu ICC skanera i profilu ICC docelowego procesu czšstkowego. W ten sposób raz zeskanowany i opracowany obraz może być wydrukowany w wielu technikach drukowania posiadajšcych opisy w postaci profili ICC. Na skutek takiej interpretacji danych o barwie nie ma koniecznoci redukowania obszaru barw uzyskanych z oryginalnego obrazu aż do chwili wyboru techniki jego reprodukcji.
Systemy sterowania barwš sš otwarte na wszystkie techniki reprodukcji obrazu Đ istniejšce i wprowadzone w przyszłoci. Jedynš czynnociš, jakš trzeba wykonać w celu wprowadzenia danego procesu reprodukcji do grona systemów sterowania barwš, jest charakteryzacja kolorymetryczna tego procesu opisana przez profil ICC.
W następnym artykule niniejszej serii zostanš przedstawione podstawowe zagadnienia barwometryczne, których poznanie jest niezbędne do zrozumienia procesów zachodzšcych w dzisiejszych systemach sterowania barwš.
Autor jest adiunktem w Instytucie Poligrafii Politechniki Warszawskiej
