Прибор для сравнения цвета. Измерение и сравнение цветов

деятельности человека. Наиболее востребованной данная опция бывает в производственных областях, имеющих дело с цветной продукцией. Также важно измерение цвета в полиграфии и покрасочных мастерских.

Цветометрия позволяет контролировать соответствие цветов обрабатываемой продукции и поставляемого сырья назначенным стандартам, упорядочивает используемые тона и оттенки в единую базу данных для всех партнеров, занятых в процессе. В многокрасочной печати она обеспечивает одинаковый результат реализации проекта на различных материалах, используемых в качестве подложки. Отрасли, где рабочий процесс основан на использовании смесевых красок, применяют колориметрию для тестирования составляющих элементов и создания формул смешения красок.
Оценка качества цветов необходима не только на производственных или печатающих предприятиях, она востребована и в менее масштабных процессах: для дизайнерских или художественных работ, калибровки принтеров, настройки мониторов или телевизоров.
В зависимости от специализации работ и целевой направленности, используются различные типы измерительных приборов и приспособлений.

Спектрофотометры

Количественная оценка цвета является фундаментальным принципом работы для данного типа приборов. Принцип включает следующие измеряемые характеристики:

• Собственно цвет (оттенок). Оценивается по длине волны излучаемого или отраженного от поверхности света. Единицей измерения является нанометр (нм).
• Чистота тона (насыщенность). Показывает уровень расхождения со спектральным прототипом, выраженный количеством присутствующего белого тона. Чем больше белого, тем меньше насыщенность.
• Отражающая способность (яркость). Показывает разницу между падающим и отраженным светом, обусловленную количеством черного тона в образце.

Результаты выдаются в системе цветовых координат Lab, XYZ, HSB и других, олицетворяющих основы цветометрии.
Чтобы произвести измерение цвета спектрофотометром у образцов с блестящими, металлическими или перламутровыми эффектами на производственном месте, требуется мультиугловая портативная версия прибора (например, X-Rite MA9X). Она же годится и для текстурных поверхностей (ткани, пористые материалы). Для ровных матовых поверхностей в тех же условиях годится обычная портативная модель (Ci6X или SP6X).

Для более сложных измерений в лабораторных условиях необходим стационарный прибор со сферическим методом измерений (Color Eye 7000 или Ci7800).
Чтобы откалибровать принтер, нужна специальная модель устройства, например, SpyderPrint. Для компьютерного дисплея, проектора, цифровой камеры - комплект i1Publish Pro 2. Настроить цвета на телевизоре высокой четкости поможет Spyder4TV HD.
В полиграфии помимо спектрофотометров используются денситометры, оценивающие плотность слоя наносимой на основу краски.

Просмотровые кабинки

Если специфика работ позволяет обходиться визуальной оценкой цветовых характеристик изделий, то можно приобрести такую кабинку (типа The Judge II), обеспечивающую просмотр под различными типами освещения.

Одной из важнейших задач современного производства является обеспечение идентичности экземпляров продукции установленным образцам. Человеческий глаз различает несколько миллионов оттенков цвета, и даже незначительное различие цвета может показаться нам неприемлемым. При этом мы способны запомнить лишь несколько десятков цветов и каждый из нас даст свое описание цвета объекта, то есть, мы не сможем передать точную информацию о цвете, руководствуясь только собственными чувствами. Так же, как и при других точных измерениях, нам необходим эталон и измерительный прибор для численного представления свойств объекта (рис. 1).

Рис. 1

При измерении, например, размера, Вы можете использовать эталоны длины различных типов и классов точности. Их физические свойства незначительно изменяются с течением времени, что позволяет сохранить необходимую точность измерений.

Ситуация значительно усложняется при измерении и сравнении цветов продукции. Подавляющее большинство физических объектов изменяет свой цвет с течением времени под влиянием различных факторов окружающей среды (солнечная радиация и искусственное освещение, влажность, воздух), в результате изменения состояния поверхности (появление блеска, шероховатости, царапин, загрязнений), в результате естественного разложения (органические вещества) и даже в результате изменения температуры объекта.

Так же, восприятие цвета невозможно без освещения объекта и в значительной степени зависит от параметров освещения и взаимного расположения наблюдателя, источника света и объекта наблюдения.

При использовании образца продукции в качестве эталона цвета, Вам пришлось бы обеспечить условия хранения для каждого из образцов и производить сравнение цвета в условиях специального освещения. Возможно, Вы могли бы сравнивать цвета по фотографиям или по каталогам, с карточками различных цветов, но фотографии передают не весь спектр видимого света и искажают цвета, а каталог не отражает фактуру поверхности и имеет ограниченный набор оттенков. Таким образом, использование образца продукции или любого физического объекта в качестве эталона цвета становится технически сложной, подчас неразрешимой проблемой, и, в любом случае, не позволяет гарантировать соответствие цвета утвержденным образцам.

Для численной оценки колориметрических (цветовых) параметров, международной комиссией по освещению (CIE), с учетом особенностей человеческого зрения, была разработана система измерения на основе «цветового пространства» – трехмерной системы координат, указывающей значение светлоты, оттенка и насыщенности измеренного цвета. Измерения производятся при стандартизированных условиях, обеспечивающих воспроизводимость результатов. Каждому измеренному цвету соответствует уникальная точка и для передачи точной информации о цвете достаточно указать координаты этой точки в цветовом пространстве.

Измерение и сравнение цветов производится специализированными приборами – спектрофотометрами и колориметрами. Konica Minolta Sensing выпускает широкий спектр стационарных и портативных приборов измерения цвета, как универсальных, так и для решения специфических задач.

Принцип измерения и конструкция современных спектрофотометров и колориметров обеспечивают высокую повторяемость результатов измерений, необходимую для точной оценки и сравнения цветов. Параметры используемых осветителей, наблюдателей, углов измерения и апертур приборов установлены стандартами CIE. В момент измерения цвета объект располагается в фиксированном положении относительно источника освещения (осветителя) и объектива фотоприемника (наблюдателя). Зона измерения задается калиброванным отверстием (апертурой) и закрыта от окружающего света. В результате измерения пользователь получает численное значение параметров измеренного цвета (колориметрическое значение), которое может использоваться в качестве эталона, хранящего данные о цвете эталона продукции или в качестве образца, для сравнения цвета образца с цветом эталона. Аппаратное измерение и сравнение цветов позволяет исключить субъективную оценку соответствия цвета человеком.

В промышленности, торговле и в исследовательской деятельности можно выделить несколько направлений в измерении цвета.

Во первых, это измерение цветоразличия между цветом эталона продукции и цветом каждого последующего образца (партии товара и т.п.). При этом, возможно использование, как собственных эталонов продукции, так и эталонов заказчика или требований стандартов. Например, изготовитель мебельной пленки может проверять соответствие закупаемых красителей и цветоразличие изготавливаемой пленки, как однотонной, так и со сложной фактурой, разноцветным узором, что позволит отгружать заказчикам партии пленки с минимальным цветоразличием от предыдущих поставок. Изготовитель мебельных щитов, используя цифровые колориметрические данные, может заказать пленку с необходимым оттенком, насыщенностью и светлотой, и изготовить продукцию, соответствующую собственному каталогу или образцам заказчика. Изготовитель мебели, в свою очередь, может подбирать мебельные гарнитуры с минимальным цветоразличием составляющих предметов.

Эту последовательность можно перенести на любую другую цепочку предприятий, где продукция одних выступает в качестве сырья для других и звенья, использующие аппаратное измерение и контроль цвета окажутся в наиболее выгодных условиях, так как смогут однозначно установить требования и объективно произвести оценку. Возможно, наибольшую потребность в измерении и сравнении цветов имеет изготовитель конечной продукции, так как он является последим звеном цепи и несет наибольший риск. В любом товаре, имеющем недопустимое цветоразличие в окраске элементов, потребитель сразу заметит несоответствие цветов, что вызовет проблемы с реализацией товара.

Рис. 2

Рис. 3

С данной проблемой столкнулись, в частности, специалисты лаборатории по окраске гидрофильных контактных линз ООО «Доктор Оптик» г. Москва. По условиям производства, заготовки для контактных линз изготавливаются парами со стандартными параметрами или с параметрами заказчика. Пары заготовок окрашиваются в специализированном устройстве, обеспечивающем непрерывное перемешивание красителя, стабильную температуру и время крашения. Несмотря на использование лучших современных технологий, оборудования и красителей, вследствие физических особенностей материала контактных линз, периодически наблюдается заметное различие окраски линз в парах. В результате, в автоматизированный и технологически совершенный процесс, пришлось ввести дополнительную операцию: ручную сортировку и подбор линз в пары с одинаковыми оптическими параметрами и минимальным цветоразличием в паре. Так как восприятие цвета зависит от множества факторов (опыт и возраст сотрудника, условия освещения, цвет окружающей обстановки и фона и т.п.), каждый из специалистов производил сортировку в соответствии с собственным восприятием цвета, что не всегда совпадало с мнением заказчиков. Процесс подбора в пары по цвету был трудоемким малопроизводительным и при этом, не обеспечивал должного качества.

Для решения проблемы было предложено использовать спектрофотометр Konica Minolta CM-5 , являющийся автономным и полнофункциональным стационарным прибором. Спектрофотометр имеет большой встроенный дисплей, отображающий настройки прибора, параметры и результаты измерений. CM-5 производит измерения цвета в отраженном свете (измерение на отражение), а также измерение цвета и прозрачности в проходящем свете (измерение на пропускание). Встроенное программное обеспечение позволяет вести базу данных эталонных цветов и данных образцов, определять цветоразличие образца относительно эталона, устанавливать допустимые отклонения оттенка, насыщенности и светлоты, соответствие или не соответствие образца эталону на основании допусков. Конструкция прибора обеспечивает измерение материалов любого типа, как пластин, пленок, монолитных объектов, гранул, порошков, так и жидкостей, паст и т.п.

Выбор спектрофотометра CM-5 был обусловлен специфическими функциями прибора и возможностью использования разнообразных аксессуаров (рис. 2).

Так как контактные линзы хранятся в специальной жидкости и поверхность извлеченной для измерения линзы увлажнена, для защиты фотометрической сферы прибора от случайного попадания жидкости был выбран режим измерения «измерение с чашкой Петри на отражение». Дополнительный аксессуар чашка Петри, выполнен из оптического кварцевого стекла, влияние дна чашки на результат измерения компенсируется при проведении калибровки белого, благодаря использованию внешней калибровочной пластины. Так как воспроизводимость измерений напрямую зависит от точности позиционирования измеряемого объекта, был разработан специальный держатель контактной линзы. Устройство держателя обеспечивает стабильность установки линзы относительно апертуры прибора и исключает ошибки оператора, что обеспечивает воспроизводимость результатов измерений (рис. 3).

Рис. 4

Рис. 5

Линза прикладывается вогнутой стороной к выпуклой поверхности линзадержателя. Оператор прикасается промокательной бумагой к краю контактной линзы, для удаления капель жидкости и устанавливает держатель в пазы апертурной маски прибора. Поверхность контактной линзы оказывается в непосредственной близости от отверстия апертурной маски и отделена от него стеклом чашки Петри. Измерение производится в цветовом пространстве LСh, где L – значение светлоты, С – значение насыщенности, h – значение оттенка. При измерении учитывается зеркальная составляющая (SCI), для максимального соответствия аппаратного вердикта и визуальной оценки человеком. Оператор измеряет одну линзу из пары в качестве эталона цвета, вторую, в качестве образца (рис. 4). Сразу после измерения, на дисплее отображается результат в виде абсолютных значений L, C, и h, цветоразличие по каждому из параметров ∆L, ∆C, и ∆h, суммарное цветоразличие ∆E и итоговый вердикт, основанный на введенных пользователем допусках цветоразличия. Так как соответствие цветов и пределы допусковдля каждого производства и материала различны, для оценки допусков группой специалистов ООО «Доктор Оптик» были подготовлены пары линз различного цвета, имеющие, при визуальной оценке, одинаковый цвет, малозаметное цветоразличие, заметное, значительное и недопустимое цветоразличие. По результатам измерения этих образцов было установлено, что среди пар линз, отобранных как имеющие приемлемое цветоразличие, суммарное цветоразличие составляет от ∆E=1,8 для розовых линз до ∆E=3.0 для синих, при этом, неприемлемым становится различие насыщенности ∆C более 0,8, а влияние различия светлоты ∆L было менее существенным и не меняло вердикт визуальной оценки при значении менее ∆L=2,5 (рис. 5). Также было установлено, что различие оттенка ∆h в одной окрашиваемой партии крайне незначительно и не превышает ∆h=0,5 при среднем значении ∆h=0,3. Измеренные величины типичны при окрашивании различных материалов, так как незначительное изменение концентрации красителя влияет на насыщенность цвета, но не приводит к существенному изменению оттенка.

Так как в ходе эксперимента было выявлено значительное влияние на визуальный вердикт различия в насыщенности ∆C, незначительное влияние различия светлоты ∆L и незначительное различие оттенка ∆h в одной партии окраски, на основании тестовых измерений была разработана методика расчета значений допуска ∆L, ∆C, ∆h и суммарного цветоразличия ∆E для линз различного цвета, оптической силы и ценовых категорий.

В процессе измерений было установлено, что у линзы, извлеченной из контейнера с жидкостью, вследствие испарения жидкости с поверхности линзы, изменяются физические размеры (уменьшается диаметр, увеличивается толщина), что приводит к значительному увеличению насыщенности окраски и изменению вердикта о соответствии/не соответствии цвета линз в паре. На основании показаний спектрофотометра был построен график временной зависимости изменения насыщенности цвета различных экземпляров и типов линз, который показал незначительное изменение насыщенности, в пределах ∆C=0.2, в течение первой минуты и резкое изменение насыщенности, до ∆C=0.8 (цветоразличие становится неприемлемым), в течение второй минуты. То есть, точность измерений, воспроизводимость результатов и итоговый вердикт, в данном случае, зависят не только от типа измерения, позиционирования линзы, настроек допусков, но и от времени измерения с момента извлечения линзы из жидкости.

Рис. 6

С учетом данных особенностей материала и быстродействия прибора (одно измерение за 3 секунды), была составлена временная карта процесса измерений, регламентирующая последовательность действий оператора и продолжительность каждой операции.

Строгое соблюдение процедуры измерения позволило создать базу данных эталонных цветов, для классификации продукции по цвету, хранения и последующего точного воспроизведения необходимых оттенков и подбора линз в пары (рис. 6).

При ручной сортировке, каждый из специалистов извлекал пару линз из контейнера и визуально оценивал цветоразличие. При недопустимом цветоразличии он поочередно извлекал одну за другой линзы из своей группы контейнеров до тех пор, пока не подбирал пару к одной из первых. Подбор пары перебором всех вариантов производился для каждого экземпляра линзы.

Использование спектрофотометра позволило сократить число сотрудников, участвующих в сортировке и значительно повысить эффек тивность и качество работы.

Оператор CM-5 берет пару окрашенных линз, извлекает одну из них, прикладывает к держателю и помещает на апертуру прибора. Производит измерение колориметрических данных линзы в качестве эталона цвета и возвращает линзу в контейнер. Извлекает вторую линзу из пары, устанавливает и измеряет в качестве образца, сравниваемого с эталоном. На дисплее прибора отображается вердикт о соответствии/не- соответствии образца эталону, на основании введенных допусков для данного типа линз. При положительном вердикте пара поступает в продажу, при отрицательном вердикте данные обеих линз сохраняются в памяти прибора в качестве эталонов. CM-5 имеет функцию автоматического подбора эталона с минимальным цветоразличием. Оператор измеряет линзу, не имеющую пары, и прибор, среди хранящихся в памяти до 1000 данных измерений, выбирает вторую линзу с минимальным цветоразличием. В результате однократного измерения всех линз, часть из них сразу переводит в готовый товар, а оставшиеся создают базу данных для сопоставления параметров. Таким образом, отпадает необходимость многократного извлечения и измерения каждой линзы, что значительно повысило производительность.

Рис. 7

Данные CM-5 могут быть сохранены непосредственно с прибора на USB карту памяти для хранения, распечатки или обработки на компьютере. Данные могут использоваться в табличных редакторах, для углубленного анализа и выявления зависимости изменения цвета контактных от типа и концентрации красителя, продолжительности окраски, интенсивности перемешивания, температуры и продолжительности процесса. Печать результатов измерений для ведения отчетов и документирования может производиться принтером, подключенным непосредственно к спектрофотометру. Благодаря небольшому весу и габаритам, прибор не требует специального места для установки и может использоваться непосредственно на рабочем столе специалиста. Включение и подготовка прибора к работе занимают около минуты. Д ля повышения точности измерений, например, при подготовке эталонных данных для партии продукции, прибор может автоматически произвести серию измерений в одной или нескольких точках объекта и вычислить среднее квадратичное значение. Также, CM-5 может производить оценку параметров запрограммированных пользователем, для учета специфических факторов конкретного производства. Настройки типа и параметров измерений, параметров и вида отчетов могут быть сохранены в виде файлов настроек на USB карту памяти, что обеспечивает быструю перенастройку прибора для каждого типа измерений.

CM-5 производит измерения как на отражения, так и на пропускание, что позволяет измерять рассеяние света и прозрачность заготовок и окрашенных линз. Прибор имеет расширенный диапазон измерения цвета (от 360 нм до 740 нм), что дает возможность измерять пропускание контактными линзами ультрафиолетового излучения (рис. 7). Результат измерения отображается как в виде спектрального графика, упрощающего визуальную оценку, так и в виде численного значения пропускания на выбранной длине волны с шагом 10 нм. Использование спектрофотометра позволило наладить производство и стандартизировать целый ряд параметров контактных линз.

В следующей главе мы рассмотрим цветоподбор на основе сложения спектров красителей, примеры использования спектрофотометров и специализированного программного обеспечения.

Разумеется, каждый производитель должен производить все требуемые измерения с разумной периодичностью, определяемой требованиями потребителя, качеством используемого сырья, опытом и навыками операторов и состоянием оборудования.

В большинстве случаев для небольшой компании наиболее разумно периодически передавать образцы продукции в специализированные сертифицированные испытательные лаборатории, обладающие специальным испытательным оборудованием, выполняющих испытания по стандартизованным методикам и укомплектованных квалифицированным персоналом. Однако существует ряд показателей качества пленок, оценивать которые необходимо непосредственно на стадии производства. Всегда необходим входной контроль качества сырьевых материалов - в простейшем случае это может быть визуальный контроль на соответствие цвету, размерам гранулята, наличию посторонних включений и степени запыленности, проверка наличия в полимерной композиции, например скользящих добавок. Правильно подобрать режимы переработки можно на основании оценки реологических свойств расплава.

В простейшем случае можно использовать стандартный прибор для определения индекса текучести расплава. Измерение показателя текучести расплава позволяет однозначно оценить технологические свойства полимерного сырья (разумеется, только для одного типа полимерной композиции) и заранее выбрать оптимальные режимы его переработки и возможность использования пленки из такого сырья в конкретных применениях.

Для готовых полимерных пленок необходимо оценивать их, внешний вид, для окрашенных или с оговоренным с потребителем уровнем прозрачности и блеском - соответствие эталону по цвету и прозрачности, необходимо измерять ширину пленки, отклонение намотки по торцу рулона, и массу рулонов. Инструмент, обойтись без которого не удастся - измеритель толщины пленки с точностью ±1мкм.

Требования к разнотолщинности пленки определяются ее потребителем. Отличный показатель разнотолщинности пленки ±1мкм. Допустимый показатель разнотолщинности пленки обычно находится в диапазоне от ±2мкм до ±20мкм в зависимости от номинальной толщины пленки и ее конечного применения. Измеритель толщины пленки может быть любого типа - все зависит от Ваших возможностей и необходимой точности контроля толщины изготавливаемой пленки. Очень удобны и обеспечивают высокую точность измерений приборы, основанные на ультразвуковом эффекте и на магнитном эффекте. Однако стоимость таких приборов заставляет призадуматься. Цена на них начинается от 1500 $...

Если Вы не производите сверхтонкие пленки для специальных областей использования, такие приборы Вам не нужны.Для измерения толщины обычных полиэтиленовых пленок в диапазоне толщин от 5 до 500 мкм вполне можно воспользоваться толщиномерами индикаторного типа. Важно только обеспечить наличие идеально ровной поверхности измерительной площадки для размещения образца пленки, лучше использовать плоские инденторы с площадью поперечного сечения около 0,5 см 2 .Индикатор может быть любого типа - как электронный (наиболее предпочтительный), так и часового типа (например, отечественный индикатор многооборотный МИГ-1) Разумеется, любой индикатор должен обеспечивать точность измерения ±1мкм.

Практически всегда потребителя будут интересовать прочностные показатели пленки - разрывная прочность и относительное удлинение. Если эти показатели устраивают потребителя как не менее чем некая оговоренная величина - в таком случае вполне можно обойтись значениями из спецификации на полимер и результатами контрольных испытаний в специализированной лаборатории, выполняемыми с разумной периодичностью. Для специальных поставок могут потребоваться измерения прочностных показателей для каждой партии пленки.

Опытный оператор, «набивший» руку вполне может приблизительно определить и разрывную прочность и относительное удлинение, растягивая аккуратно вырезанные полоски пленки.

Если Вы занимаетесь производством термоусадочной пленки, то в этом случае Вам придется подобрать некоторое оборудование и разработать методику определения усадки пленочных образцов. В простейшем случае достаточно приобрести термошкаф с точностью поддержания температуры ± 2 о С

Если Вашего потребителя интересуют условия сварки пленки и прочность сварного шва, проблема легко решается, если на Вашем производстве есть своя собственная хотя бы простейшая установка для сварки пленки, в противном случае придется ее окупать или воспользоваться услугами специализированных лабораторий.

Если Вы производите пленки с увеличенными скользящими свойствами или стрейч пленки с повышенной липкостью, Вам понадобится замерять коэффициент трения изготавливаемых пленок.

Одно из важных для потребителя свойств стрейч пленки (да и для большинства других упаковочных пленок) - устойчивость к проколу. Довольно успешно оценивать этот показатель можно, если изготовить собственными силами устройство для закрепления образца пленки и подобрав специальный пробойник.

Прозрачность пленки лучше сравнивать с эталонированными образцами (не забывайте почаще заменять эталоны - поверхность пленки неизбежно царапается и кроме того, со временем в пленке происходят структурные изменения). Эталонированные образцы пленок понадобятся и в случае, если вы изготавливаете окрашенную пленку. Если Вы изготавливаете пленку, предназначенную для нанесения печати или покрытия, необходимо оценивать уровень коронной обработки поверхности пленки. Хорошие и достаточно быстрые результаты обеспечивает применение набора специальных чернил с различным точно определенным заранее поверхностным натяжением. Органолептическую оценку, химический анализ на содержание тех или иных веществ и реакционных групп в полимерной композиции конечно придется выполнять в специализированных лабораториях.

В специализированных лабораториях придется выполнять и анализы пленок по определению газопроницаемости или проницаемости водяных паров. Могут потребоваться анализы по стойкости к ультрафилетовому облучению, воздействию определенных химикатов и наконец оценка сроков эксплуатации пленки в различных климатических условиях.

А красная ли роза, когда ее никто не видит? Создавая понятие «вещи в себе», Кант вряд ли задумывался над проблемой управления цветом в процессе печати. Нас же этот вопрос интересует в куда большей степени, нежели философские искания. И хотя проблему несоответствия цветовых параметров на разных носителях трудно назвать философской, особенно когда речь идет об отказе заказчика от готового тиража из-за несоответствия цветов на пробном оттиске и готовой продукции, все же оттолкнемся от риторического вопроса: а красная ли роза, когда ее видят все? Тем самым мы подчеркнем важность контроля над цветом в полиграфическом процессе.

Рик Уолес сказал: «В мире цветной компьютерной печати режима WYSIWYG (что видим, то и получаем) не существует. Поставьте рядом десять компьютеров и воспроизведите на экране одно и то же изображение красной розы. Можно почти с уверенностью сказать, что на экранах вы увидите десять оттенков красного цвета. Но с изображением той же розы, напечатанным на бумаге, не совпадет ни одна из картинок на мониторе». Можно реализовать управление цветом и не калибруя монитор, но судить об истинном цвете нужно не по экрану, а по отпечаткам с откалиброванных принтеров и цветопробных систем.

Как пробуют цвет?

Важнейшим моментом во всех подготовительных к печати тиража процессах является печать пробного оттиска, поскольку именно его вы показываете заказчику. Он может быть использован в качестве документа для подтверждения правильности выполнения заказа, а также при разрешении различных конфликтных ситуаций.

До появления цветопробы в ее сегодняшнем виде для контроля качества цветоделенных фотоформ использовали хромоскоп и цветную фольгу.

Различают два вида цветопроб: экранную и на твердом носителе. За экранную цветопробу можно принять изображение на откалиброванном мониторе. Обычно это первичная цветопроба, призванная помочь оператору, занимающемуся цветоделением, правильно выполнить необходимую цветокоррекцию. При такой пробе можно говорить лишь о первоначальной оценке изображения. Цветопробу на твердом носителе можно разделить на три вида: цифровую, аналоговую и пробную печать.

Пробная печать обеспечивает наибольшее соответствие цветопробного оттиска будущему печатному. Это достигается в основном за счет использования тиражных материалов (краски, бумаги). Но по сравнению с цифровой и аналоговой пробная печать более дорога. В этом случае возрастает цена ошибки, допущенной на стадии изготовления фото- и печатных форм.

В настоящее время наиболее популярными являются аналоговая и цифровая цветопробы. Одной из ведущих фирм - производителей этих устройств является фирма DuPont. В начале 80-х годов ею был разработан Eurostandard Cromalin. Торговая марка Cromalin уже стала именем нарицательным в лексике полиграфистов и в настоящее время имеет очень широкую известность на российском рынке систем цветопробы. DuPont Cromalin - это полная технологическая система для изготовления позитивной аналоговой и цифровой цветопроб форматов от А4 до А1, включающая оборудование и расходные материалы.

К слову, с 1998 года начало развиваться совершенно новое направление продукции Cromalin - декоративный Cromalin (Art Cromalin), способный решать ранее невыполнимые задачи. Данное направление разработано для трех основных областей применения: изготовление деколей для керамики и фарфора, изготовление аналоговой цветопробы для флексографской печати путем переноса изображения непосредственно на гибкий запечатываемый материал (полиэтилен, алюминиевую фольгу и др.) и художественное оформление различных поверхностей и предметов. При этом нанести изображение можно на любую поверхность и таким образом украсить стены, машины, бассейны (изображение устойчиво к воде), дома, улицы и все, что вам необходимо.

Аналоговая цветопроба

Цветопроба этого типа применяется, как правило, для контроля качества и выполняется с цветоделенных растрированных форм - негативов или позитивов.

Системы изготовления цветопробы непосредственно с фотоформ производятся несколькими фирмами, среди которых наиболее известными являются DuPont, Kodak, Imation, Agfa.

Преимуществами аналоговой цветопробы можно считать не только небольшое отклонение колометрических характеристик от офсетного оттиска, но и возможность контроля качества готовой фотоформы, а именно: растрирования, векторных элементов, треппинга. Немаловажно и то, что системы аналоговой цветопробы принципиально готовы к переходу на любой иной набор цветов, например Pantone, а также на пигментные пленки для любой смесевой краски, используемой заказчиком.

К недостаткам систем аналоговой цветопробы относятся высокая себестоимость оттиска, встречающееся иногда отсутствие возможности изготовления цветопробы на тиражной бумаге, а также в некоторых системах - невозможность моделирования особенностей печатных процессов (растискивания, свойств тиражной бумаги).

Все эти системы обеспечивают близкое к тиражному качество оттисков и отличаются дополнительными возможностями, предоставляемыми потребителями. Так, например, система Kodak Confirm позволяет получать изображения на тиражной бумаге, а не на специальной основе. Системы Imation Matchprint Agfa и Pressmatch имитируют не только четыре цвета из палитры CMYK, но и ряд цветов из системы Pantone, вплоть до специальных (бронза, серебро). Помимо этого система Imation Matchprint может имитировать различные степени растискивания на будущем оттиске. Качество получаемого изображения, высокая стоимость (как корректировки обнаруженных ошибок, так и самого оттиска) и относительно низкая оперативность предполагают использование аналоговых цветопроб для контроля ответственных материалов и для передачи в печатный процесс.

Цифровая цветопроба

Особенность цифровой цветопробы состоит в том, что она выполняется с помощью печатающих устройств непосредственно с компьютера. В этом случае исключена стадия работы с фототехническим материалом, а также химико-фотографическая обработка. Это особенно актуально при использовании технологии CTP, не предусматривающей использование фотоформ.

В качестве устройств для получения цифровых цветопроб используются принтеры, различные по технологиям перенесения красочного пигмента на основу: принтеры, работающие по принципу термопереноса, сублимационные, струйные, лазерные и принтеры на твердых чернилах.

Как контролируют цвет?

«Только я могу судить о цвете,
- сказал дальтоник,
- потому что я беспристрастен».
Веслав Брудзиньски

Во избежание пристрастности в суждениях о цвете и о его качестве, были созданы элементы систем управления - средства контроля.

Существенную роль в области колориметрии играют колориметрические приборы (спектрофотометры) и денситометры. В последнее время популярны приборы, позволяющие осуществлять и денситометрический, и спектрофотометрический контроль - спектроденситометры. Наиболее весомый вклад в мировое производство средств колориметрической техники сделан фирмами ­GretagMacbeth, X-Rite, Techkon. Именно их продукция сегодня наиболее востребована.

Принцип денситометрического контроля мы рассмотрим на примере денситометра отраженного ­света ­GretagMacbeth D19C и контрольно-измерительной шкалы Gretag­Macbeth.

В денситометре D19C используют поляризационные светофильтры для сопоставления плотности оттисков, отпечатанных «по сырому» и «по сухому», так как неодинаковые свойства их поверхности (сырой оттиск - глянцевый, а сухой - матовый) приводят к тому, что оптическая плотность сухого оттиска оказывается меньше плотности сырого. При использовании поляризационных светофильтров значительно упрощается сравнение цветопробного и тиражного оттисков. Рассмотрим принципы осуществления контроля каждого из основных цветовых показателей путем измерения денситометром D19C элементов оттиска контрольно-измерительной шкалы.

Показатель растискивания

Растискиванием называют процесс увеличения относительной площади растровых элементов на оттиске по сравнению с их размерами на фотоформе в результате воздействия механических и оптических факторов.

Растискивание может оперативно контролироваться путем измерения растровых полей контрольной шкалы. Регулировка параметров печатания (давление, подача краски) должна в конечном счете обеспечить нормированные значения растискивания по каждой краске, без чего невозможно добиться требуемого качества цветовоспроизведения на оттиске.

Относительный контраст печати

С помощью этого параметра оперативно определяют качество воспроизведения деталей в тенях изображений. Денситометром измеряют 80-процентное поле оттиска шкалы и сопоставляют его с измеренной плотностью сплошного красочного слоя. Нулевое значение контраста свидетельствует о полном затекании краской пробела на 80-процентном растровом поле, что, в свою очередь, означает «потерю» всех деталей в темной части изображения. В ходе подготовительных операций к печатанию тиража в качестве контрольного выбирают то значение относительного контраста, которое, с одной стороны, обеспечивает требуемое качество воспроизведения теней на изображении, а с другой - пропечатку мелких растровых элементов.

Показатель красковосприятия

При многокрасочной печати необходимо контролировать переход краски на краску - красковосприятие, поскольку при печати «сырое по сырому» вторая и последующая краски ложатся на запечатанную поверхность в меньшем количестве, чем на бумагу или на сухую краску. С помощью денситометра показатель красковосприятия определяют как отношение оптической плотности второго красочного слоя, перешедшего на первый, к оптической плотности этого же слоя на чистой бумаге. Низкое значение показателя красковосприятия сигнализирует об ухудшении цветовых характеристик оттиска из-за уменьшения цветового охвата, что, в свою очередь, является следствием нарушения взаимодействия одного красочного слоя с другим.

Отклонение цветового тона и ахроматичность

У триадных краскок неидеальный характер процесса отражения (поглощения): каждая краска поглощает излучение не только в зоне спектра, соответствующей ее дополнительному цвету (голубая поглощает в красной зоне, пурпурная - в зеленой, желтая - в синей), но и в двух других, хотя, в меньшей степени. Денситометр позволяет определить качество печатных красок по двум показателям: отклонению цветового тона и ахроматичности.

Денситометр для пленок X-Rite 361T для позитивных и негативных черно-белых пленок измеряет оптическую плотность в диапазоне 0,00-6,00 D с точностью до 0,01 D в видимом и УФ-диапазоне. X-Rite 361T позволяет также измерять площадь точки (dot area). Эта информация передается в Macin­tosh.

Портативные спектроденситометры серии 500 от X-Rite также использует наиболее современную технологию контроля цвета. Старшие модели этой серии - 528 и 530 - позволяют производить колориметрические измерения специальных цветов, бумаги и смесевых красок.

У денситометров Techkon нет подвижных механических частей. Поэтому они износоустойчивы, прочны и невосприимчивы к механическим воздействиям.

Денситометры Techkon, как и современные модели других производителей, покрывают весь диапазон применяемых в денситометрии измерений. Измерения оптической плотности, разности плотностей, серого и цветового баланса, контрастности печати, суммарной площади и приращения растровых точек выполняются нажатием кнопки. Такие специальные типы измерений, как красочный перенос, искажение оттенка и загрязненность краски, располагаются на втором операционном уровне и не затрудняют проведение стандартных измерений.

Спектроденситометр ­Tech­konSD620 для измерений в отраженном свете имеет встроенный поляризационный фильтр и измеряет триадные и смесевые цвета, оттиски и печатные формы.

Спектрофотометры, колориметры и измерение цветов на отпечатках

Колориметры и спек­тро­фотометры - это два типа устройств, которые объективно измеря­ют цвет запечатанного листа или реального предмета.

В принципе, оба устройства делают одну и ту же работу. Колориметры обычно более простые и, следовательно, менее дорогие устройства. Но они менее точны, чем спектрофотометры. Однако технический прогресс не стоит на месте и ситуация меняется: многие современные колориметры по точности приближаются к ранним моделям спектрофотометров. Однако для измерения цвета в промышленных масштабах все же целесообразно применение спектрофотометров.

Спектрофотометрический контроль

Органы зрения человека включают три группы светочувствительных рецепторов. Первая группа имеет чувствительность к синей зоне спектра видимого излучения, вторая - к зеленой, третья - к красной. Поэтому, в отличие от большинства известных нам величин, значения которых выражаются одним числом (метров, секунд и т.п.), результат измерения цвета представляется набором трех чисел, то есть цвет - величина трехмерная. Приборы для измерения цвета еще совсем недавно были очень дороги, сложны в эксплуатации, а сравнительно большое время, необходимое для измерения, не позволяло эффективно использовать их в производственных условиях. Фирма GretagMacbeth одной из первых в мире освоила выпуск портативных спектрофотометров - цветоизмерительных приборов, предназначенных для непосредственного использования в полиграфическом производстве.

Современные спектрофотометры SpectroEye и Spectrolino дают возможность быстро и с высокой точностью измерять цвет в различных колориметрических системах, ставших сегодня международными стандартами: XYZ, ХyY, Lab, LCh и др. SpectroEye представляет собой портативный прибор, который может работать как в автономном режиме, так и совместно с компьютером. Spectro­lino конструктивно выполнен в виде измерительной приставки, сопряженной с компьютером, при этом измеренные данные обрабатываются посредством программного обеспечения GretagMacbeth - KeyWizard, Color Quality.

Кроме того, эти приборы определяют ряд денситометрических показателей: оптическую плотность, показатель растискивания и т.п. Так, по желанию заказчика в функциональный состав спектрофотометра SpectroEye могут быть включены функции денситометра D19C. При этом в отличие от последнего, ориентированного на технологию триадной печати, область применения прибора SpectroEye не зависит от используемого ассортимента красок. Совершенно незаменим спектрофотометр при производстве высококачественной упаковки и этикетки, печатание которых осуществляется с применением как триадных, так и специальных красок (Pantone и др.).

Очень часто на практике необходимо определить цветовое соответствие тиражной продукции и цветопробы. Спектрофотометры позволяют количественно оценить цветовое различие <2206>Е между оттиском и цветопробой, измерив цветовые координаты в системе Lab.

Такой подход позволяет точно определить технологический режим печатания (подачу краски, давление и т.д.) и отпечатать тираж с минимальными потерями бумаги и краски.

Компания X-Rite также использует спектрофотометрию как наиболее точный способ измерения характеристик цвета. Применяя этот способ измерения, можно оперировать точными определениями цвета, например: «калибровано», «охарактеризовано», «установлено», «специфицировано» и «независимо от материала». Например, спектрофотометр Digital Swatchbook создан компанией X-Rite специально для репростудий. Он позволяет измерять и анализировать цвет, определять CMYK-эквивалент и пересылать данные в компьютер. Входящий в комплект программный продукт X-Rite ColorShop дает возможность создать для различных устройств собственные профили.

Микропроцессор Digital Swatchbook позволяет быстро собрать информацию о спектре, цвете и плотности по 31 позиции. За две секунды прибор анализирует информацию и пересылает ее в компьютер.

Система X-Rite Autoscan spectrophotometer DTP 41 - еще один быстрый, точный и надежный прибор, обеспечивающий постоянный контроль всего процесса печати. DTP 41 - автоматизированное устройство, позволяющее достичь быстрых и точных результатов. За пять минут он может считать 480 цветовых сегментов. Модификация DTP 41/T создана для измерения как в отраженном, так и в проходящем свете.

DTP 41 можно использовать вместе не только с калибровочными программами, но и с программами управления цветом, установленными на компьютерах разных платформ.

И несколько слов о системах…

Очень часто в литературе о цвете можно встретить термин «стандартный наблюдатель». Он подразделяется на «наблюдателя» 1931 года и «наблюдателя» 1964 года. Под этими терминами понимаются спектральные характеристики фоторецепторов глаза, которые были получены в ходе экспериментов, проведенных Международной комиссией по освещению CIE в 1931 и 1964 годах. Эти данные были положены в основу науки колориметрии. Естественно, что на цветовосприятие оказывает существенное влияние и цвет, который освещает рассматриваемый образец. Далеко не все равно, под каким источником света расценивать образец. Существует три типа стандартных источников: тип А (лампа накаливания желтого цвета, где энергия синего и зеленого цветов мала), усредненный дневной свет и рассеянный дневной свет. Один и тот же цвет под этими источниками будет восприниматься по-разному. В качестве стандарта не случайно применяют такие источники света, которые имеют более равномерные спектральные характеристики, равномерный спектр испускания. В полиграфии сейчас огромное внимание уделяется стандартным источникам света и просмотровым устройствам, которые оснащены стандартными источниками света.

Бизнес не отстает от научной мысли, и на Западе сейчас существует довольно большое количество фирм - изготовителей колориметрических устройств для нужд полиграфии, переквалифицировавшихся с производства просмотровых устройств для текстильной промышленности.

Знание характеристик фоторецепторов, источника цвета и характеристик отражения объекта дает нам возможность определять однозначную характеристику цвета в координатах XYZ (первая колориметрическая система, которая была стандартизирована в 1931 году). Система имеет существенный недостаток - неравноконтрастность. Данной системе не соответствует адекватная зрительная оценка, что является ее узким местом. Именно поэтому она не получила широкого применения в полиграфии. На основе XYZ была построена равноконтрастная система Lab, которая лишена указанного недостатка. В большей степени Lab учитывает специфику зрительного восприятия. На допечатной стадии полиграфического производства Lab является основой для выполнения всех операций. Все спектрофотометры для нужд полиграфии измеряют цвет в этой системе. Равноконтрастной является не только данная система, - на основе XYZ построены еще некоторые равноконтрастные системы: Luv, xyY (для Photoshop ниже пятой версии).

Мы привыкли качественно описывать цвет тремя понятиями: яркость, насыщенность и цветовой тон, который определяет, к какой части спектра относится рассматриваемый цвет. Эти понятия объединены в систему LCH, где L - светлота, С - насыщенность, Н - цветовой тон.

Бытует мнение, что цвет не зависит от спектрального состава образцов. Очень распространены ситуации, когда два цвета при источнике <2206>50, например, воспринимаются одинаково, а при другом источнике цвета - по-разному. Если цвета двух объектов идентичны при освещении одним светом, но различны под другим, то говорят, что они являются метамерной парой. Для того чтобы исключить этот факт, применяются просмотровые устройства.

Принцип работы измерительного устройства - спектрофотометра - основан на регистрации отраженного цветового потока. Основной узел спектрофотометра - источник света, которым мы освещаем образец. Он должен испускать белый свет. Падающий свет отражается от объекта, проходит разложение при помощи дифракционной решетки, которая разлагает отраженный свет в спектр и далее регистрируется фотоприемником. Далее по известным характеристикам источника света и фоторецептора встроенное в прибор микропроцессорное устройство осуществляет вычисление координат цвета за считанные секунды.

Принцип действия прибора отраженного света - денситометра - достаточно прост: свет, отраженный от образца, регистрируется в устройстве; далее, после аналого-цифро­вого преобразования, прибор показывает значение оптической плотности. Денситометр устроен таким образом, что его измерительные каналы рассчитаны на регистрацию определенной отраженной части спектра; если посмотреть на спектральные характеристики спектральных красок - YCM, то становится понятно, что голубая краска поглощает красный, пурпурная - зеленый, желтая - синий. Поэтому характеристику можно определять только в конкретной зоне спектра. Голубая измеряется за красным фильтром, пурпурная - за зеленым, а желтая - за синим. На те приборы, которые существовали 20 лет назад, печатник перед началом измерения должен поставить определенный фильтр. Сейчас приборы делают это сами.

Как при выборе прибора, так и при измерении спектральных характеристик важно учитывать, что спектральный диа­пазон, за которым прибор видит краску, стандартизирован различными видами стандартов - европейским и американским. Это вносит путаницу при сопоставлении результатов измерений. Системы подразумевают совершенно конкретную характеристику, за которой прибор видит красочный слой. Если мерить один образец денситометрами, по-разному стандартизированными, то показания приборов будут сильно различаться. Последствий этого на практике немало. Так, одна из типографий пользовалась нормативной базой для европейского стандарта, а эксплуатировала прибор, который соответствовал американскому стандарту. По желтой краске было рекомендовано значение 1,4 оптической плотности. В приборе же это соответствовало единице. В результате оттиск приобрел неожиданный оттенок. Таким образом, одной и той же толщине соответствуют разные значения плотности. Причем отклонения могут быть как незначительные, так и существенные.

Рекомендуемые нормативные базы должны соответствовать данному типу прибора. Единственное, что смягчает последствия несоответствий систем, это то, что черная краска для всех видов цветофильтров совершенно одинакова. Однако в современном мире цветной печати это мало чем может помочь…

В продаже появились новые доступные по цене колориметры фирмы 3NH серии NR. Размеры этих портативных приборов позволяют использовать их на производственных площадках и в полевых условиях. Приборы имеют удобное меню для отображения результатов измерений, что позволяет специалистам легко освоить работу с колориметром и оперативно проводить измерения. В качестве источника света в колориметрах применяется светодиоды с большим ресурсом и низким энергопотреблением, что позволяет провести до нескольких тысяч измерений без подзарядки внутренней съемной Li-Ion аккумуляторной батареи. В качестве источника питания также можно использовать адаптер переменного тока, входящий в комплект поставки. Результаты измерений записываются в память прибора и отображаются на дисплее, поэтому специалист легко может оценить различие цвета между двумя образцами продукции или записать результаты измерений в память прибора. Измерения производятся в цветовых пространствах: L*a*b*, L*C*h, XYZ. Колориметр присваивает каждому измерению свой номер, сохраняется в памяти также дата проведения измерения и время.

Программа для обработки и систематизации результатов измерений позволяет структурировать данные и визуализировать процесс измерений, также программа позволяет экспортировать данные в офисные программы для работы с табличными данными.

Работа с прибором для измерения цвета часто сводится к сравнению цвета продукции принятого за эталонный с цветом образца. С начала производят измерение эталона и записывают результаты в память, затем начинают измерять цвет образцов продукции. На экране цветного дисплея колориметра колорист видит различие в цвете ∆E*ab между цветом эталона и цветом образца. По величине цветоразличения ∆E*ab можно проводить сортировку готовой продукции и проверять сырье для производства продукции. Зная величину различия в цвете ∆L*, ∆a, ∆b можно в некоторых случаях оперативно изменять количество и цвет красителя для получения нужного цвета готовой продукции.

Колориметры 3NH серии NR можно назвать универсальными приборами, эти колориметры могут применяться в самых различных отраслях и различных этапах производства продукции. Точность измерения цвета можно характеризовать воспроизводимостью результатов измерений, которая достигает 0,08 ∆E*ab.

Колориметры этой серии имеют функцию проведения измерений с автоматическим вычислением среднего результата, что гарантирует решение сложной задачи измерения материалов с неоднородной окраской. Применение колориметров гарантирует точность определения цвета с точностью цветовой чувствительности в 5-10 раз превышающей порог чувствительности человеческого зрения. Доступная цена колориметра позволяет прибору быстро окупаться даже на небольшом производстве за счет существенного сокращения количества брака. Колориметры 3NH серии NR имеют доступное и интуитивно понятное меню, что позволяет колористам и технологам на производстве быстро осваивать прибор и приступать к измерениям сразу после проведения первичного обучения.

Применение колориметров в текстильной промышленности обеспечивает расширение цветового охвата готовых изделий. Следует помнить, что при измерении таких материалов как вельвет, брезент, искусственная и натуральная кожа следует использовать приборы с большой апертурой. Колориметры с большой апертурой также следует применять для контроля окраски и при сортировке изделий из натурального и искусственного меха.

Измерения цвета в косметической промышленности

Известно, что измерения цвета требуется проводить при производстве губной помады, теней, румян, кремов, туши и т. д.Колориметры также могут применяться для контроля цвета волос до окрашивания и после окрашивания краской для волос.

При производстве изделий из пластика часто требуется изготавливать изделия в широком диапазоне цветов: от угольно-черного до абсолютно прозрачного. Пластик сейчас широко используется в автомобильной промышленности для внутренней отделки кузова автомобиля и при изготовлении строительных и отделочных материалов. Важно не допускать разных тонов пластика при сборке автомобилей.

При производстве пластиковой упаковки для лакокрасочной, пищевой и фармацевтической промышленности важен контроль и сортировка готовых изделий. Проводить сортировку изделий можно с помощью колориметра, также с помощью колориметра можно контролировать цвет сырья и следовательно устанавливать цвет готовых изделий.

Одна из сложнейших задач при проведении капитального ремонта и реставрации зданий является точность (попадание в цвет) соседних построек и сохранившихся участков строений. В следствие особенностей человеческого зрения цветоразличие большинства строительных материалов трудноразличимо даже специалистом, особенно при оценке вблизи, но сразу бросается в глаза когда мы смотрим на фасады соседних домов. Колориметр с защитным чехлом позволяет измерять цвет строительных смесей прямо в мешках, бетона в бетономешалке, а кирпич можно измерять прямо на поддоне.

При измерении цвета майонеза, измерении цвета упаковки для продуктов питания, измерение цвета муки, измерение цвета макаронных изделий широко применяются колориметры. Для измерения и контроля цвета муки и макаронных изделий следует применять приборы с большой апертурой. Колориметры могут применяться для контроля цвета при производстве хлебобулочных изделий, печенья, шоколада.