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 %.

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Testprozess und -schritte

(1) Schritt 1: Drucken Sie das Linearisierungsdiagramm. Heizen Sie die Landa-Digitaldruckmaschine mehr als 30 Minuten vor und geben Sie linearisierte Diagramme mit der EFI Fiery Color Profiler Suite (CPS) aus. Das Landa-Digitaldrucksystem ist mit einer linearisierten Farbtabelle von 4 bis 7 Farben ausgestattet. In diesem Artikel werden als Beispiel 7 Farben verwendet. Jeder Kanal der 7-Farben-Farbtabelle hat 54 Farben, insgesamt 378 Farbblöcke, und die Punktflächenabdeckungsrate beträgt 0 bis 100 %.

(2) Schritt 2: Messen Sie das Linearisierungsdiagramm. Warten Sie, bis das Linearisierungsdiagramm getrocknet ist, und schließen Sie die Datenmessung der 7 Farbkanäle mit CPS+i1io ab.

(3) Schritt 3: Zeichnen Sie die Gradationskurve. Basierend auf den Messdaten und den theoretischen Daten werden sieben Kanalgradationskurven aufgezeichnet. Die Differenz zwischen den Messdaten und den Zieldaten wird analysiert, der passende Linearisierungsalgorithmus ausgewählt und die Linearisierungskurve berechnet.

(4) Schritt 4: Drucken Sie die ICC-Datei aus, um ein Diagramm zu erstellen. Rufen Sie die Linearisierungskurve in Schritt 3 auf und drucken Sie das Diagramm aus, um die ICC-Datei, z. B. iT8, zu erstellen.

(5) Schritt 5: Berechnen und generieren Sie die ICC-Datei. Nachdem das iT8-Diagramm trocken ist, wird das iT8 mit CPS+i1io gemessen, die Daten gespeichert und der entsprechende Farbseparationsalgorithmus ausgewählt, um eine ICC-Datei zu erstellen. Diese ICC-Datei ist die Datei mit dem größten Farbumfang für aktuelle Geräte und Papiere zusammen.

Datenerfassung und -analyse

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Analyse der Gerätelinearisierung

Die Messwerte des linearisierten Datendiagramms sind in den Abbildungen . 1 und 2 dargestellt. Abbildung . 1 zeigt die Beziehung zwischen der Fläche jedes Farbpunkts und dem entsprechenden CIE-Lab-Helligkeitswert L* der Farbe. Die Punkte in der Abbildung sind die Abtastpunkte jedes Kanals Fläche der Punkte und die visuelle Helligkeitsstufe.

Abbildung 1 Beziehung zwischen Punktfläche und Luminanzwert

Abbildung 2 zeigt die Farbtonvariation und maximale Sättigung für sechs Farbkanäle. In der Abbildung verbiegen sich die violetten und magentafarbenen Kanäle deutlich, wenn die Sättigung zunimmt, was darauf hindeutet, dass die Farbtongleichmäßigkeit dieser beiden Farbsätze nicht sehr 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 die Chroma-Inhomogenität deutlich zu erkennen. Beispielsweise ist im gelben Kanal der Abstand zwischen den Punkten unter einem ab*-Wert von 50 gleichmäßig, wird jedoch über 50 größer; Der orangefarbene Kanal ähnelt dem gelben Kanal, und bei etwa 40 erscheinen überlappende Punkte, was zu Ausreißern führt. Daher werden Probleme wie Farbtonbiegung und Chroma-Inhomogenität die Komplexität der Entwicklung von Linearisierungs- und Farbseparationsalgorithmen erhöhen.

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 Entsprechung zwischen der maximalen Farbsättigung der in dieser Studie verwendeten weißen Karte mit 300 g/m2 und der Farbsättigung von ISO 12647-2 Typ 8-Substraten.

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

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 acht 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 natürlich auch die Anforderungen für Zertifizierungen wie G7 und C9 erfüllen kann.

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Geräte-Gamut-Analyse

Nach der Linearisierung spiegelt die generierte ICC-Datei die aktuellen Farbeigenschaften des Digitaldrucksystems wider. Wie in Abbildung 3 dargestellt, wird der Farbumfang des Landa-Digitaldrucksystems mit dem von Adobe RGB (1998) verglichen. Die Farbskala des Landa-Digitaldrucksystems und Adobe RGB (1998) stehen nicht einfach in einer Eindämmungsbeziehung. Im mittleren -Helligkeits-Blau-bis-Grün-Bereich und im niedrigen-Helligkeits-Rot-bis-Blau-Bereich umfasst die Farbskala des Landa-Digitaldrucksystems die Farbskala von Adobe RGB (1998). Im Gegensatz dazu wird es im Bereich hoher-Helligkeit von Grün-bis-Gelb und Rot-bis-Gelb von Adobe RGB (1998) abgedeckt.

Abbildung 3 Vergleich des Landa Digital Printing System und des Adobe RGB (1998)-Farbraums

Diese Situation weist darauf hin, dass bei Verwendung des experimentellen weißen Kartenpapiers mit dem Landa-Digitaldrucksystem für hochauflösende Druckprozesse die Reproduktionsfähigkeit für gesättigte Gelb-, Orange- und Grüntöne etwas schwächer ist. Dies kann sich verbessern, wenn Papier mit höherem Weißgrad verwendet wird.

Abbildung 4 zeigt einen Vergleich zwischen der Farbskala des experimentellen Landa-Digitaldrucksystems und der Farbskala GRACoL2006_Coated. Aus dem Vergleich ist ersichtlich, dass der Farbumfang des Landa-Digitaldrucksystems im Wesentlichen den Farbumfang GRACoL2006_Coated umfasst. Insbesondere der blaue-bis-grüne Bereich und der rote-bis-blaue Bereich mittlerer Helligkeit liegen vollständig im GRACoL2006_Coated-Farbraum; Im sehr hohen -Helligkeitsbereich von Grün-bis-Gelb ist der GRACoL2006_Coated-Farbraum jedoch etwas größer. Dies weist darauf hin, dass durch die Kombination des experimentellen weißen Kartenpapiers mit dem Landa-Digitaldrucksystem die Farben des Offsetdrucks nach ISO 12647-2 reproduziert werden können und dass durch die Verwendung von Papier mit etwas höherem Weißgrad eine bessere Farbwiedergabe in Bereichen mit hoher Helligkeit erzielt werden kann.

Abbildung 4 Vergleich des Landa-Digitaldrucksystems mit dem Farbraum GRACoL2006_Coated

In den Abbildungen 5 und 6 wird mithilfe der Sonderfarbensimulationsfunktion von ORIS Abbildung 6 zeigt, dass bei einer Toleranz kleiner oder gleich 5 98,6 % der 2.390 Pantone-Farbfelder übereinstimmen können. Dieses Experiment bestätigt 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 mit 300 g/m² weißem Karton getestet, der häufig in den Produkten des Unternehmens verwendet wird. Die Analyse der während des Prozesses erfassten Schlüsseldaten 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-Farbraum des Landa-Digitaldrucksystems in Bereichen mit hoher-Luminanz relativ kleiner und in Bereichen mit mittlerer Luminanz etwas größer. Für hochauflösendes Drucken mit Adobe RGB als primärem Farbraum 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 kleiner oder gleich 3 über 94 % des Pantone-Farbraums erreichen.