Khả năng tái tạo màu sắc của máy Landa như thế nào?

Thiết bị in kỹ thuật số Landa sử dụng công nghệ mực nano, có ưu điểm là kích thước hạt sắc tố siêu nhỏ, chỉ hàng chục nanomet, so với kích thước hạt của mực truyền thống khoảng 500nm. Các hạt sắc tố có kích thước nano này có thể thâm nhập và bám dính tốt hơn vào bề mặt của các chất nền khác nhau, tạo thành độ dày hình ảnh chỉ 500nm. Độ dày này chưa bằng một nửa so với ảnh mực offset truyền thống. Lúc này, mực chỉ bám trên bề mặt đế chứ không thấm vào bên trong, độ bão hòa màu sắc và độ rõ nét của hình ảnh in ra rất tuyệt vời. Thiết bị in kỹ thuật số Landa có thể in 4~8 màu bằng cách in phun ở độ phân giải 600dpi hoặc 1200dpi, trong đó thiết bị in tờ giấy hỗ trợ tối đa 7 màu (CMYK+OGB) và thiết bị quay hỗ trợ tối đa 8 màu (CMYK+OGB+white). Theo dữ liệu chính thức, cấu hình CMYK 4 màu có thể bao phủ 84% gam màu Pantone, trong khi cấu hình CMYK+OGB 7 màu có thể bao phủ tới 96% gam màu Pantone.

Bài viết này sử dụng thiết bị in kỹ thuật số nạp giấy Landa của Công ty TNHH Tập đoàn In và Bao bì Jiuxing Thâm Quyến để kiểm tra và phân tích khả năng tái tạo màu sắc của nó trên bìa cứng trắng với dung lượng định lượng 300g/m2. Đầu tiên, thiết bị được tuyến tính hóa để đo độ bão hòa và độ đồng nhất chuyển màu của đơn sắc, sau đó tệp ICC của thiết bị được phân tích để đánh giá hiệu suất gam màu và hiệu suất bao phủ màu điểm của thiết bị.

Nghiên cứu thuật toán cốt lõi tái tạo màu của hệ thống in kỹ thuật số 7 màu

01

Các loại và nguyên tắc của thuật toán tuyến tính hóa

Tuyến tính hóa thiết bị in kỹ thuật số là công nghệ then chốt để đảm bảo mối quan hệ tuyến tính giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra của thiết bị. Tuyến tính hóa kênh 7 màu có độ phức tạp kỹ thuật đáng kể so với 4 màu CMYK truyền thống. Đầu tiên là việc tăng số lượng kênh, từ 4 lên 7 đồng nghĩa với việc kích thước của bảng tra cứu tăng theo cấp số nhân. Các thuật toán tuyến tính hóa phổ biến bao gồm 4 loại sau:

(1) Thuật toán khớp đa thức là phương pháp tuyến tính hóa cơ bản nhất, thực hiện tuyến tính hóa bằng cách khớp các đường cong đa thức của dữ liệu đầu vào và đầu ra. Ưu điểm của thuật toán này là tính toán đơn giản và ít tham số hơn, nhưng nhược điểm là nó có khả năng mô hình hóa hạn chế đối với các mối quan hệ phi tuyến phức tạp.

(2) Thuật toán bảng tra cứu (LUT) là phương pháp tuyến tính hóa được sử dụng phổ biến nhất trong in kỹ thuật số. 1D LUT là dạng đơn giản nhất chỉ xử lý một kênh hình ảnh, xác định giá trị đầu ra cho mỗi giá trị đầu vào (0 đến 100). Bản chất của 1D LUT là một bảng tra cứu trong không gian một chiều-và mỗi giá trị đầu vào được LUT "định vị lại" để thu được giá trị đầu ra mới, thể hiện mối quan hệ một-với-một tương ứng. Cấu hình máy in ICC thông thường định cấu hình bảng tra cứu 1D (1D LUT) dựa trên số lượng kênh màu trên thiết bị, sau đó sử dụng bảng tra cứu 3D (3D LUT) để hoàn thành ánh xạ gam màu và chuyển đổi màu.

(3) Thuật toán hồi quy tuyến tính cục bộ hoạt động tốt trong việc quản lý màu, đặc biệt là trong các kịch bản mẫu có kích thước nhỏ và vừa{1}}được ước tính bằng bảng tra cứu in kỹ thuật số và hiệu suất của nó tốt hơn mạng thần kinh, hồi quy đa thức và hàm spline. Ý tưởng cốt lõi của thuật toán là sử dụng tập hợp hồi quy tuyến tính cục bộ của các điểm lân cận cho mỗi điểm lưới để khớp với siêu phẳng tuyến tính theo tiêu chí bình phương nhỏ nhất có trọng số và ước tính riêng từng thành phần màu đầu ra.

(4) Các thuật toán học sâu thể hiện hướng phát triển mới nhất của công nghệ tuyến tính hóa. Công nghệ hiện đại đã có thể hiện thực hóa mô hình tuyến tính hóa của các kênh màu in dựa trên mạng học sâu và với phương pháp bù mật độ màu phi tuyến đa chiều đa{2}}chuyển tiếp trực tuyến, nó có thể đạt được gam màu rộng, độ tuyến tính cao và đầu ra in kỹ thuật số ổn định và liên tục.

02

Thuật toán quản lý màu đa kênh

Quản lý màu đa kênh cho các thiết bị 7{9} màu yêu cầu hỗ trợ thuật toán đặc biệt. Trong hệ thống CMYK 4 màu truyền thống, việc quản lý màu sắc chủ yếu tập trung vào sự cân bằng của 4 màu: xanh, đỏ tươi, vàng và đen, trong khi hệ thống 7 màu cần xem xét sự tương tác của 7 màu cùng một lúc. Trong hệ thống 7 màu, mỗi màu có thể tương tác với 6 màu còn lại và mối quan hệ màu sắc đa chiều này đòi hỏi các mô hình toán học phức tạp hơn để mô tả. Trong hệ thống CMYK truyền thống, màu đen chủ yếu được sử dụng để cân bằng thang độ xám và tiết kiệm mực, trong khi ở hệ thống 7 màu, việc bổ sung thêm màu cam, xanh lá cây và xanh lam khiến việc trộn màu trở nên phức tạp hơn. Các thuật toán tách màu thường được sử dụng bao gồm hai loại sau:

(1) Mô hình Neugebauer tổng hợp là công cụ quan trọng để xử lý in nhiều{1}}màu. Mô hình này là phiên bản tổng quát của mô hình Neugebauer chia toàn bộ không gian màu XYZ thành nhiều phân vùng khối, dự đoán trọng số thành phần màu trong một phân vùng nhất định và đóng vai trò như một hàm để xác định giá trị XYZ của ba màu cơ bản cho phân vùng đó. Phương pháp này có thể xử lý hiệu quả các mối quan hệ màu sắc phức tạp trong hệ thống 7 màu.

(2) Thuật toán chuyển đổi không gian màu đa kênh cần xem xét mối quan hệ ánh xạ giữa các không gian màu khác nhau. Khi chuyển đổi từ không gian màu thiết bị (CMYKOBG) sang không gian màu tiêu chuẩn (chẳng hạn như CIE Lab), bạn cần thiết lập các chức năng chuyển đổi chính xác. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng đây là sơ đồ kỹ thuật hiệu quả để thiết lập mối quan hệ giữa không gian thiết bị và không gian CIE XYZ thông qua mối quan hệ ba{4}}chiều và để đạt được sự phân tách màu bằng cách sử dụng phép nội suy tuyến tính ba-giữa các giá trị của bảng tra cứu và các cột trong bảng.

Chuẩn bị và thử nghiệm thí nghiệm

01

Thiết bị và dụng cụ kiểm tra

(1) Thiết bị kiểm tra: Thiết bị in kỹ thuật số Landa, mực nano 7 màu (CMYK+OGB);

(2) Giấy kiểm tra: 300g/m2 Bìa cứng màu trắng Symbo Yinbo Châu Á Thái Bình Dương;

(3) Dụng cụ đo: Máy quang phổ X{1}}rite i1io;

(4) Phần mềm kiểm tra: EFI Fiery Color Profiler Suite (CPS);

(5) Điều kiện môi trường: nhiệt độ 25±2 độ, độ ẩm 55%±5%.

02

Quy trình và các bước kiểm tra

(1) Bước 1: In biểu đồ tuyến tính hóa. Làm nóng trước máy in kỹ thuật số Landa trong hơn 30 phút và xuất ra các biểu đồ được tuyến tính hóa bằng Bộ hồ sơ màu sắc Fiery Fiery (CPS) của EFI. Hệ thống in kỹ thuật số Landa được trang bị bảng màu tuyến tính từ 4 đến 7 màu. Bài viết này lấy 7 màu làm ví dụ, mỗi kênh của bảng màu 7 màu có 54 màu, tổng cộng 378 khối màu và tỷ lệ bao phủ vùng chấm là 0 ~ 100%.

(2) Bước 2, đo biểu đồ tuyến tính hóa. Đợi biểu đồ tuyến tính hóa khô và hoàn tất phép đo dữ liệu của 7 kênh màu bằng CPS+i1io.

(3) Bước 3, vẽ đường cong phân cấp. Bảy đường cong phân cấp kênh được vẽ theo dữ liệu đo lường và dữ liệu lý thuyết. Sự khác biệt giữa dữ liệu đo được và dữ liệu đích được phân tích, thuật toán tuyến tính hóa thích hợp được chọn và đường cong tuyến tính hóa được tính toán.

(4) Bước 4: In file ICC để làm biểu đồ. Gọi đường cong tuyến tính hóa ở bước 3 và in sơ đồ để tạo thành tệp ICC, chẳng hạn như iT8.

(5) Bước 5, tính toán và tạo tệp ICC. Sau khi biểu đồ iT8 khô, iT8 được đo bằng CPS+i1io, dữ liệu được lưu và thuật toán tách màu thích hợp được chọn để tạo tệp ICC. Tệp ICC này là tệp gam màu lớn nhất cho thiết bị và giấy hiện tại cộng lại.

Thu thập và phân tích dữ liệu

01

Phân tích tuyến tính hóa thiết bị

Các giá trị đo được của biểu đồ dữ liệu tuyến tính hóa được hiển thị trong Hình. 1 và 2. Hình. 1 cho thấy mối quan hệ giữa diện tích của từng chấm màu và giá trị độ sáng CIE Lab L* của màu tương ứng, các chấm trong hình là điểm lấy mẫu của mỗi kênh, đường cong là sự khớp của đường cong spline thứ 2, sự khớp của đường cong spline thứ 2 không thể biểu thị mối quan hệ ánh xạ giữa tốc độ diện tích điểm và độ sáng và cần có một chức năng ánh xạ phức tạp hơn để mô tả sự tương ứng giữa diện tích của các chấm và mức độ sáng thị giác.

Hình 1 Mối quan hệ giữa diện tích điểm và giá trị độ sáng

Hình 2 cho thấy sự thay đổi màu sắc và độ bão hòa tối đa cho sáu kênh màu. Trong hình, các kênh màu tím và đỏ tươi uốn cong đáng kể khi độ bão hòa tăng, cho thấy độ đồng đều màu sắc của hai bộ màu này không tốt lắm. Tất nhiên, tính đồng nhất của màu sắc cũng liên quan đến tính đồng nhất của không gian màu CIE Lab. Đối với các kênh màu vàng và màu cam, tính không đồng nhất về sắc độ cũng khá rõ ràng. Ví dụ: trong kênh màu vàng, khoảng cách giữa các điểm đồng đều dưới giá trị ab* là 50, nhưng trở nên lớn hơn trên 50; kênh màu cam tương tự như kênh màu vàng và khoảng 40 điểm chồng chéo xuất hiện, dẫn đến các điểm ngoại lệ. Do đó, các vấn đề như uốn cong màu sắc và tính không đồng nhất sắc độ sẽ làm tăng độ phức tạp của việc phát triển các thuật toán tuyến tính hóa và tách màu.

Hình 2 Độ bão hòa màu và hiệu suất màu sắc của từng kênh

Bằng cách kết hợp Hình 1 và Hình 2, có thể xác định được màu bão hòa tối ưu của thiết bị. Bảng 1 cho thấy sự tương ứng giữa sắc độ tối đa của thẻ trắng 300g/m2 được sử dụng trong nghiên cứu này và sắc độ của chất nền ISO 12647-2 Loại 8.

Bảng 1 So sánh màu sắc và sắc độ giữa hệ thống in kỹ thuật số Landa và chất nền loại 8 ISO 12647-2

Dữ liệu trong Bảng 1 chỉ ra rằng, ngoại trừ màu đỏ tươi, có sắc độ thấp hơn so với giấy CD1 ISO 12647-2, sắc độ của các màu cơ bản của hệ thống in kỹ thuật số Landa có thể bao phủ hoàn toàn sắc độ của tám loại giấy do ISO xác định. Do đó, có thể suy ra rằng hệ thống in kỹ thuật số Landa, thông qua các điều chỉnh tuyến tính hơn nữa, có thể hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn in offset của ISO 12647-2, và tất nhiên cũng có thể đáp ứng các yêu cầu về chứng chỉ như G7 và C9.

02

Phân tích gam màu thiết bị

Sau khi tuyến tính hóa, tệp ICC được tạo phản ánh các đặc tính màu hiện tại của hệ thống in kỹ thuật số. Như được hiển thị trong Hình 3, nó so sánh gam màu của hệ thống in kỹ thuật số Landa với gam màu của Adobe RGB (1998). Gam màu của hệ thống in kỹ thuật số Landa và Adobe RGB (1998) không chỉ đơn giản có mối quan hệ ngăn chặn. Ở vùng trung bình-xanh nhạt-đến-xanh lục và vùng-đỏ nhạt-đến-xanh lam ở mức trung bình, gam hệ thống in kỹ thuật số Landa bao gồm gam màu Adobe RGB (1998). Ngược lại, ở vùng-màu xanh lục nhạt-đến-màu vàng và vùng màu đỏ-đến-màu vàng, nó được bao gồm bởi Adobe RGB (1998).

Hình 3 So sánh Hệ thống in kỹ thuật số Landa và gam màu Adobe RGB (1998)

Tình huống này cho thấy rằng khi sử dụng giấy trắng thử nghiệm với hệ thống in kỹ thuật số Landa cho quy trình in có độ chính xác cao-, khả năng tái tạo các màu vàng, cam và xanh lục bão hòa sẽ yếu hơn một chút. Điều này có thể cải thiện nếu sử dụng giấy có độ trắng cao hơn.

Hình 4 cho thấy sự so sánh giữa gam màu của hệ thống in kỹ thuật số Landa thử nghiệm và gam màu GRACoL2006_Coated. Từ so sánh, có thể thấy gam màu của hệ thống in kỹ thuật số Landa về cơ bản bao gồm gam màu GRACoL2006_Coated. Cụ thể, vùng màu xanh lam-đến-màu xanh lá cây và vùng màu đỏ-đến-màu xanh lam có độ sáng trung bình hoàn toàn nằm trong gam màu GRACoL2006_Coated; tuy nhiên, ở vùng-màu xanh lục nhạt-đến-màu vàng rất cao, gam màu GRACoL2006_Coated sẽ lớn hơn một chút. Điều này cho thấy rằng việc kết hợp giấy trắng thử nghiệm với hệ thống in kỹ thuật số Landa có thể tái tạo màu của in offset ISO 12647-2 và sử dụng giấy có độ trắng cao hơn một chút có thể tái tạo màu tốt hơn ở những vùng có độ sáng cao.

Hình 4 So sánh hệ thống in kỹ thuật số Landa với gam màu GRACoL2006_Coated

Hình 5 và 6 sử dụng chức năng mô phỏng màu đốm của ORIS X Gamut để tính toán tỷ lệ màu đốm Pantone mà hệ thống in kỹ thuật số Landa có thể tái tạo theo hai dung sai chênh lệch màu: Nhỏ hơn hoặc bằng 3 và Nhỏ hơn hoặc bằng 5. Như minh họa trong Hình 5, khi dung sai Nhỏ hơn hoặc bằng 3, có thể khớp 94,9% trong số 2.390 mảng màu Pantone; Hình 6 cho thấy khi dung sai Nhỏ hơn hoặc bằng 5 thì có thể khớp được 98,6% trong số 2.390 mảng màu Pantone. Thử nghiệm này xác nhận tính chính xác của tuyên bố chính thức của Landa rằng cấu hình CMYK OGB 7 màu có thể bao phủ tới 96% gam màu Pantone.

Hình 5 Hệ thống in kỹ thuật số Landa Phạm vi gam màu Pantone (Dung sai chênh lệch màu nhỏ hơn hoặc bằng 3)

Hình 6 Phạm vi gam màu Pantone của Hệ thống in kỹ thuật số Landa (Dung sai chênh lệch màu nhỏ hơn hoặc bằng 5)

Tóm lại, thử nghiệm này đã kiểm tra khả năng tái tạo màu của hệ thống in kỹ thuật số Landa sử dụng giấy bìa trắng định lượng 300g/m2, loại giấy thường được sử dụng trong các sản phẩm của công ty. Phân tích dữ liệu quan trọng được thu thập trong quá trình cho thấy: khả năng màu chính CMYK của hệ thống in kỹ thuật số Landa có thể phù hợp với giấy CD1 ISO 12647-2 và bao phủ đầy đủ bảy loại giấy khác; so với gam màu Adobe RGB, gam màu 7-của hệ thống in kỹ thuật số Landa tương đối nhỏ hơn ở vùng có độ sáng-cao và lớn hơn một chút ở vùng có độ sáng trung bình. Để in có độ trung thực cao sử dụng Adobe RGB làm không gian màu chính, bạn nên sử dụng giấy có độ trắng cao hơn. Gam màu 7 màu của hệ thống in kỹ thuật số Landa về cơ bản bao gồm gam màu GRACoL2006_Coated, hoàn toàn có thể khớp với tiêu chuẩn màu ISO 12647-2 và khi chênh lệch màu Nhỏ hơn hoặc bằng 3, nó có thể khớp trên 94% gam màu Pantone.