Wie ist die Farbwiedergabefähigkeit von Landa-Geräten?

Die Digitaldruckgeräte von Landa verwenden die Nano-Tintentechnologie, die im Vergleich zur Partikelgröße herkömmlicher Tinten von etwa 500 nm den Vorteil einer ultrakleinen Pigmentpartikelgröße von nur zehn Nanometern bietet. Diese nanoskaligen Pigmentpartikel können besser in die Oberfläche verschiedener Substrate eindringen und daran haften, wodurch eine Bilddicke von nur 500 nm entsteht. Diese Dicke ist weniger als halb so groß wie bei herkömmlichen Offset-Tintenbildern. Zu diesem Zeitpunkt haftet die Tinte nur an der Oberfläche des Substrats und dringt nicht in das Innere ein, und die Farbsättigung und Klarheit des gedruckten Bildes sind ausgezeichnet. Mit der Digitaldruckausrüstung von Landa können 4 bis 8 Farben durch Tintenstrahldruck mit einer Auflösung von 600 dpi oder 1200 dpi gedruckt werden, wobei die Bogendruckmaschine bis zu 7 Farben (CMYK+OGB) und die Rotationsmaschine bis zu 8 Farben (CMYK+OGB+Weiß) unterstützt. Offiziellen Daten zufolge kann die 4-Farben-CMYK-Konfiguration 84 % des Pantone-Farbraums abdecken, während die 7-Farben-CMYK+OGB-Konfiguration bis zu 96 % des Pantone-Farbraums abdecken kann.

Dieses Papier basiert auf der Landa-Bogenoffset-Digitaldruckausrüstung der Shenzhen Jiuxing Printing and Packaging Group Co., Ltd., um die Farbwiedergabefähigkeit auf weißem Karton mit einer quantitativen Kapazität von 300 g/m2 zu testen und zu analysieren. Zunächst wird das Gerät linearisiert, um die Sättigung und Gradationsgleichmäßigkeit seines Monochroms zu messen. Anschließend wird die ICC-Datei des Geräts analysiert, um dessen Farbskalaleistung und Sonderfarbenabdeckungsleistung zu bewerten.

Untersuchung des Kernalgorithmus der Farbreproduktion eines 7-Farben-Digitaldrucksystems

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Arten und Prinzipien von Linearisierungsalgorithmen

Die Linearisierung digitaler Druckgeräte ist eine Schlüsseltechnologie, um eine lineare Beziehung zwischen Geräteeingangs- und -ausgangssignalen sicherzustellen. Die 7-Farben-Kanallinearisierung weist im Vergleich zur herkömmlichen CMYK-4-Farben-Linearisierung einen erheblichen technischen Aufwand auf. Der erste ist die Erhöhung der Anzahl der Kanäle von 4 auf 7, was bedeutet, dass die Größe der Nachschlagetabelle exponentiell zunimmt. Zu den gängigen Linearisierungsalgorithmen gehören die folgenden vier Typen:

(1) Der Polynomanpassungsalgorithmus ist die grundlegendste Linearisierungsmethode, die die Linearisierung durch Anpassen der Polynomkurven von Eingabe- und Ausgabedaten realisiert. Die Vorteile dieses Algorithmus sind einfache Berechnungen und weniger Parameter, der Nachteil besteht jedoch darin, dass er nur über begrenzte Modellierungsfähigkeiten für komplexe nichtlineare Beziehungen verfügt.

(2) Der Lookup-Table (LUT)-Algorithmus ist die am häufigsten verwendete Linearisierungsmethode im Digitaldruck. 1D LUTs sind die einfachste Form, die nur einen einzelnen Kanal des Bildes verarbeitet und für jeden Eingabewert (0 bis 100) einen Ausgabewert definiert. Das Wesentliche der 1D-LUT ist eine Nachschlagetabelle im ein-dimensionalen Raum, und jeder Eingabewert wird von der LUT „neu positioniert“, um einen neuen Ausgabewert zu erhalten, der eine entsprechende Eins{7}}zu--Beziehung darstellt. Ein typisches ICC-Druckerprofil konfiguriert eine 1D-Lookup-Tabelle (1D-LUT) basierend auf der Anzahl der Farbkanäle auf dem Gerät und verwendet dann eine 3D-Lookup-Tabelle (3D-LUT), um die Farbraumzuordnung und Farbkonvertierung abzuschließen.

(3) Der lokale lineare Regressionsalgorithmus bietet eine gute Leistung im Farbmanagement, insbesondere in kleinen und mittelgroßen Beispielszenarien, die durch Nachschlagetabellen für den Digitaldruck geschätzt werden, und seine Leistung ist besser als neuronale Netze, polynomiale Regression und Spline-Funktionen. Die Kernidee des Algorithmus besteht darin, den lokalen linearen Regressionssatz von Nachbarschaftspunkten für jeden Gitterpunkt zu verwenden, um die lineare Hyperebene nach dem Kriterium der gewichteten kleinsten Quadrate anzupassen, und jede Ausgabefarbkomponente separat zu schätzen.

(4) Deep-Learning-Algorithmen stellen die neueste Entwicklungsrichtung der Linearisierungstechnologie dar. Mit moderner Technologie ist es gelungen, das Linearisierungsmodell gedruckter Farbkanäle auf Basis von Deep-Learning-Netzwerken zu realisieren und mit der mehrdimensionalen nichtlinearen Online-Feedforward-Methode zur Kompensation der Farbdichte einen großen Farbraum, eine hohe Linearität und eine kontinuierliche und stabile Digitaldruckausgabe zu erreichen.

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Mehrkanalige Farbverwaltungsalgorithmen

Das Mehrkanal-Farbmanagement für 7-Farbgeräte erfordert spezielle Algorithmusunterstützung. Im traditionellen 4-Farben-CMYK-System konzentriert sich das Farbmanagement hauptsächlich auf die Balance von vier Farben: Blau, Magenta, Gelb und Schwarz, während das 7-Farben-System das Zusammenspiel von 7 Farben gleichzeitig berücksichtigen muss. In einem 7-Farben-System kann jede Farbe mit den anderen 6 Farben interagieren, und die Beschreibung dieser mehrdimensionalen Farbbeziehung erfordert komplexere mathematische Modelle. Im traditionellen CMYK-System wird Schwarz hauptsächlich zur Graustufenbalance und zum Einsparen von Tinte verwendet, während im 7-Farben-System die Hinzufügung von Orange, Grün und Blau die Farbmischung komplexer macht. Zu den häufig verwendeten Farbseparationsalgorithmen gehören die folgenden zwei Typen:

(1) Zusammengesetzte Neugebauer-Modelle sind wichtige Werkzeuge für die Verarbeitung von Mehrfarbendrucken. Dieses Modell ist eine verallgemeinerte Version des Neugebauer-Modells, das den gesamten XYZ-Farbraum in mehrere Volumenpartitionen unterteilt, die Farbkomponentengewichte innerhalb einer bestimmten Partition vorhersagt und als Funktion zur Bestimmung der XYZ-Werte der drei Grundfarben für diese Partition dient. Mit dieser Methode können komplexe Farbbeziehungen in einem 7-Farben-System effektiv verarbeitet werden.

(2) Der Mehrkanal-Farbraumkonvertierungsalgorithmus muss die Zuordnungsbeziehung zwischen verschiedenen Farbräumen berücksichtigen. Bei der Konvertierung von einem Gerätefarbraum (CMYKOBG) in einen Standardfarbraum (z. B. CIE Lab) müssen Sie präzise Konvertierungsfunktionen festlegen. Studien haben gezeigt, dass es ein effektives technisches Schema ist, die Beziehung zwischen dem Geräteraum und dem CIE-XYZ-Raum durch eine dreidimensionale Beziehung herzustellen und eine Farbtrennung durch die Verwendung einer drei{5}}linearen Interpolation zwischen den Werten der Nachschlagetabelle und den Tabellenspalten zu erreichen.

Experimentelle Vorbereitung und Prüfung

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Prüfgeräte und Geräte

(1) Testausrüstung: Landa-Digitaldruckausrüstung, 7-Farben-Nanotinte (CMYK+OGB);

(2) Testpapier: 300 g/m2 Asia Pacific Symbo Yinbo weißer Karton;

(3) Messgerät: X-rite i1io-Spektrophotometer;

(4) Testsoftware: EFI Fiery Color Profiler Suite (CPS);

(5) Umgebungsbedingungen: Temperatur 25 ± 2 Grad, Luftfeuchtigkeit 55 % ± 5 %.

02Testprozess und -schritte

(1) Schritt 1: Drucken Sie das Linearisierungsdiagramm. Heizen Sie die Landa-Digitaldruckausrüstung mehr als 30 Minuten lang vor und verwenden Sie EFI Fiery Color Profiler Suite (CPS), um das Linearisierungsdiagramm auszugeben. Das Landa-Digitaldrucksystem ist mit linearisierten Farbtabellen von 4 bis 7 Farben konfiguriert. In diesem Artikel wird das 7-Farben-Beispiel verwendet. Die 7-Farben-Tabelle verfügt über 54 Farben pro Kanal, insgesamt 378 Farbfelder, mit einer Punktflächenabdeckung von 0 bis 100 %.

(2) Schritt 2: Messen Sie das Linearisierungsdiagramm. Warten Sie, bis das Linearisierungsdiagramm getrocknet ist, und verwenden Sie CPS i1iO, um die Datenmessung für die 7 Farbkanäle abzuschließen.

(3) Schritt 3: Zeichnen Sie die Tonkurve. Korrespondieren Sie die gemessenen Daten mit den theoretischen Daten, um die Tonkurven für die 7 Kanäle zu zeichnen. Analysieren Sie den Unterschied zwischen den Messdaten und den Zieldaten, wählen Sie einen geeigneten Linearisierungsalgorithmus aus und berechnen Sie die Linearisierungskurve.

(4) Schritt 4: Diagramme für die ICC-Dateierstellung drucken. Verwenden Sie die Linearisierungskurve aus Schritt 3, um Diagramme für die ICC-Dateierstellung, z. B. iT8, zu drucken.

(5) Schritt 5: Berechnen und generieren Sie die ICC-Datei. Nachdem das iT8-Diagramm getrocknet ist, messen Sie es mit CPS i1iO, speichern Sie die Daten und wählen Sie einen geeigneten Farbseparationsalgorithmus zum Generieren der ICC-Datei. Diese ICC-Datei stellt den maximalen Farbumfang für die aktuelle Geräte- und Papierkombination dar.

Datenerfassung und -analyse

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Gerätelinearisierungsanalyse

Die Messwerte des Linearisierungsdatendiagramms sind in den Abbildungen 1 und 2 dargestellt. Abbildung 1 zeigt die Beziehung zwischen der Punktfläche jedes der 7 Farbkanäle und dem entsprechenden CIE Lab-Helligkeitswert L*. Die Punkte in der Abbildung sind Abtastpunkte für jeden Kanal, und die Kurve ist die Anpassung eines quadratischen Splines. Die quadratische Spline-Anpassung kann die Zuordnungsbeziehung zwischen Punktflächenabdeckung und Helligkeit nicht ausdrücken; Zur Beschreibung der Entsprechung zwischen gleichmäßig verteilten Punktflächen und visuellen Helligkeitsstufen ist eine komplexere Abbildungsfunktion erforderlich.

Abbildung 1 Zusammenhang zwischen Punktfläche und Helligkeitswert

Abbildung 2 zeigt die Farbtonvariation und maximale Farbsättigung in sechs Farbkanälen. In der Abbildung zeigen die violetten und magentafarbenen Kanäle mit zunehmender Sättigung eine deutliche Krümmung, was darauf hindeutet, dass die Farbtongleichmäßigkeit dieser beiden Farbgruppen nicht gut ist. Natürlich hängt die Gleichmäßigkeit des Farbtons auch mit der Gleichmäßigkeit des CIE-Lab-Farbraums zusammen. Auch bei den gelben und orangefarbenen Kanälen ist eine Chroma-Uneinheitlichkeit deutlich erkennbar. Beispielsweise ist im gelben Kanal der Abstand zwischen den Punkten unter einem ab*-Wert von 50 gleichmäßig, über 50 nimmt der Abstand jedoch zu. Der orange Kanal verhält sich ähnlich wie der gelbe Kanal, und bei etwa 40 kommt es auch zu Punktüberlappungen, was zu Ausreißern führt. Daher erhöhen Phänomene wie Farbtonbiegung und Chroma-Ungleichmäßigkeit die Komplexität der Entwicklung von Linearisierungs- und Farbseparationsalgorithmen.

Abbildung 2 Farbsättigung und Farbtonleistung jedes Kanals

Durch die Kombination von Abbildung 1 und Abbildung 2 kann die optimale gesättigte Farbe des Geräts ermittelt werden. Tabelle 1 zeigt die Übereinstimmung zwischen der maximalen Farbsättigung des in dieser Studie verwendeten weißen Kartons mit 300 g/m2 und der Farbsättigung von Typ-8-Papier gemäß ISO 12647-2.

Tabelle 1 Vergleich von Chromatizität und Chroma zwischen dem Landa-Digitaldrucksystem und ISO 12647-2 Typ 8-Papier

Die Daten aus Tabelle 1 zeigen, dass mit Ausnahme von Magenta, dessen Farbsättigung niedriger ist als die von ISO 12647-2 CD1-Papier, die Farbsättigung der Primärfarben des Landa-Digitaldrucksystems die Farbsättigung der 8 von ISO definierten Papiertypen vollständig abdecken kann. Daraus lässt sich schließen, dass das Landa-Digitaldrucksystem durch weitere lineare Anpassungen die Offsetdruckstandards der ISO 12647-2 perfekt erfüllen kann und selbstverständlich auch die Anforderungen für Zertifizierungen wie G7 und C9 erfüllen kann.

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Geräte-Gamut-Analyse

Nach der Linearisierung drückt das erzeugte ICC-Profil die aktuellen Farbeigenschaften des Digitaldrucksystems aus. Wie in Abbildung 3 dargestellt, handelt es sich um einen Vergleich zwischen der Farbskala des Landa-Digitaldrucksystems und der Farbskala von Adobe RGB (1998). Die Farbskala des Landa-Digitaldrucksystems und die von Adobe RGB (1998) stehen nicht in einer einfachen Eindämmungsbeziehung. Im mittleren Helligkeitsbereich von Blau bis Grün und im niedrigen Helligkeitsbereich von Rot bis Blau enthält der Farbraum des Landa-Digitaldrucksystems den Adobe RGB (1998)-Farbraum; wohingegen es im hohen Helligkeitsbereich von Grün bis Gelb und von Rot bis Gelb im Adobe RGB-Farbraum (1998) enthalten ist.

Abbildung 3 Vergleich des Landa-Digitaldrucksystems mit dem Farbraum Adobe RGB (1998).

Diese Situation weist darauf hin, dass bei Verwendung des experimentellen weißen Kartons in Kombination mit dem Landa-Digitaldrucksystem für hochauflösende Druckverfahren die Reproduktionsfähigkeit für gesättigte Gelb-, Orange- und Grüntöne etwas schwächer ist. Wenn Papier mit einem höheren Weißgrad verwendet wird, kann dies verbessert werden.

Abbildung 4 zeigt den Vergleich des Farbumfangs des experimentellen Landa-Digitaldrucksystems mit dem Farbumfang GRACoL2006_Coated. Die Vergleichstabelle zeigt, dass der Farbumfang des Landa-Digitaldrucksystems im Wesentlichen den Farbumfang GRACoL2006_Coated umfasst. Insbesondere decken die mittleren -hellen blauen-bis-grünen und roten-bis-blauen Bereiche den GRACoL2006_Coated-Farbraum vollständig ab; Im Bereich mit sehr hoher -Helligkeit von Grün-bis-Gelb ist der GRACoL2006_Coated-Farbraum jedoch etwas größer. Diese Situation weist darauf hin, dass die Kombination aus dem experimentellen weißen Karton und dem Landa-Digitaldrucksystem in der Lage ist, die Farben des Offsetdrucks nach ISO 12647-2 zu reproduzieren. Wenn Papier mit etwas höherem Weißgrad verwendet wird, ist die Farbwiedergabe in Bereichen mit hoher Helligkeit besser.

Abbildung 4: Vergleich des Landa-Digitaldrucksystems mit dem Farbraum GRACoL2006_Coated

Abbildungen 5 und 6, unter Verwendung der Sonderfarbensimulationsfunktion von ORIS X Gamut, Kleiner als oder gleich 3 und Kleiner als oder gleich 52 Fotos von Landa und anderen Pantone-Farben. Abbildung 5 zeigt, dass bei einer Toleranz kleiner oder gleich 3 94,9 % der 2390 Pantone-Farbfelder übereinstimmen können; Abbildung 6 zeigt, dass bei einer Toleranz kleiner oder gleich 5 98,6 % der 2390 Pantone-Farbfelder übereinstimmen können. Die Ergebnisse dieses Experiments bestätigen die Richtigkeit von Landas offizieller Behauptung, dass die 7-Farben-CMYK-OGB-Konfiguration bis zu 96 % des Pantone-Farbraums abdecken kann.

Abbildung 5: Abdeckung des Pantone-Farbraums durch das Landa-Digitaldrucksystem (Farbdifferenztoleranz kleiner oder gleich 3)

Abbildung 6: Abdeckung des Pantone-Farbraums durch das Landa-Digitaldrucksystem (Farbdifferenztoleranz kleiner oder gleich 5)

Zusammenfassend wurde bei diesem Experiment die Farbwiedergabefähigkeit des Landa-Digitaldrucksystems unter Verwendung des häufig verwendeten weißen Kartons des Unternehmens mit 300 g/m² getestet. Die Analyse wichtiger Daten während des Erfassungsprozesses ergab Folgendes: Die CMYK-Primärfarbfähigkeit des Landa-Digitaldrucksystems kann mit ISO 12647-2 CD1-Papier mithalten und die anderen sieben Papiertypen vollständig abdecken; Im Vergleich zum Adobe RGB-Farbraum ist der 7-Farben-Farbraum des Landa-Digitaldrucksystems in Bereichen mit hoher Helligkeit relativ kleiner und in Bereichen mit mittlerer Helligkeit etwas größer. Wenn ein High-Fidelity-Druck mit Adobe RGB-Primärfarben durchgeführt wird, wird die Verwendung von Papier mit höherem Weißgrad empfohlen; Der 7-Farben-Farbraum des Landa-Digitaldrucksystems umfasst im Wesentlichen den GRACoL2006_Coated-Farbraum, kann den Farbstandard ISO 12647-2 vollständig erfüllen und bei einem Farbunterschied von weniger als oder gleich 3 mehr als 94 % des Pantone-Farbraums erreichen.