При подготовке статьи использовались материалы, любезно предоставленные Алексеем Шадриным (Санкт-Петербург) — специалистом в области imaging technology, автором и переводчиком фундаментальных работ по цветовоспроизведению.

Дорогие коллеги! Цель и смысл нашей деятельности — воспроизведение изображений (цветовоспроизведение). Чтобы полнее понять суть возникающих при этом проблем, потребуются некоторые общетеоретические рассуждения.

Цветорепродукционный процесс можно организовать по-разному, но самый популярный и технологичный способ основан на трихроматическом принципе (принципе трихромазии). Одним из первых тройственность природы зрительного восприятия заподозрил ещё Михаил Ломоносов; позже учёные описали этот принцип полнее — и на него мы опираемся уже более 150 лет.

Трихроматический принцип положен в основу большинства цветовоспроизводящих систем, включая полиграфические. Долгое время он реализовывался аппаратно-зависимым методом (DDR, Device Dependent Reproduction). Минимум за сто лет сформировалась устойчивая «аппаратно-зависимая ментальность», и один из её вариантов — «CMYK-ментальность».

Суть аппаратно-зависимого метода в том, что для колориметрически точной цветопередачи (colorimetric rendering intent) нужно выполнить два условия:

оригинальная сцена (или её первичное изображение) должна быть зарегистрирована за тремя зональными фильтрами по определённой энергетической зависимости нарастания/убывания оптических плотностей;
колоранты (красители) воспроизводящего устройства должны быть колориметрически оппонентны этим фильтрам, а концентрация колоранта (его оптическая плотность) — меняться по той же энергетической зависимости.

Этот подход безраздельно властвовал в полиграфии всю её историю и сформировал прочные стереотипы профессионального мышления. Полностью абстрагироваться от «баланса серого» или «линеаризации по плотностям» не получается почти ни у кого, кто работает в этой сфере дольше двух недель.

Но бурное развитие электроники в конце XX века позволило перейти к аппаратно-независимой реализации трихроматического принципа (DIR, Device Independent Reproduction). Её основа — CLUT (Color Lookup Table), многомерная таблица соответствий. CLUT требует обсчёта огромного объёма данных — настолько большого, что раньше это было невыполнимо (на счётах и логарифмических линейках далеко не уедешь).

Суть CLUT-решения: аппаратные данные устройства ставятся во взаимно-однозначное соответствие цветовым ощущениям человека, представленным в координатной системе Lab. Таблица такого соответствия и есть CLUT. Её получают, напечатав тест-карту из «цветовых» полей, измерив её спектрофотометром и сохранив как профиль устройства. Сколько бы полей ни было в карте, большинство фактических цветов окажется вне её — поэтому они рассчитываются интерполяцией. Эту интерполяцию выполняет CMM (color management module) графической программы или операционной системы.

На самом деле мы давно этим пользуемся, не всегда осознавая: в привычных ICC-профилях применяется именно аппаратно-независимая CLUT-идеология.

Поскольку в CLUT нет таких понятий, как «колориметрическая оппонентность фильтрам», «баланс серого» и «линейность по плотностям», о них можно спокойно забыть — когда речь о высокостабильных устройствах вроде современных струйных принтеров. В офсетной же полиграфии забывать о них совсем не стоит: их нужно приберечь для случаев ошибок в цифровой подготовке или когда нет возможности построить адекватную CLUT (например, на производстве нет спектрофотометра).

Аппаратная свобода цветорепродукционного процесса — реальность сегодняшнего дня. Её надо учитывать, а не сопротивляться, и не пытаться перенести образ мыслей «аппаратно-зависимого периода» на аппаратно-независимую ICC-систему. Тогда становится понятно, откуда берутся «проблемы» цифровой цветопробы при реализации через традиционный RIP («небаланс серого», сложности с линеаризацией): это плод того, что старый «градационный» подход полностью завладел нами, а структурная организация цветопробного RIP построена в той же аппаратно-зависимой философии.

Преимущества CLUT-подхода

Независимость от спектральных характеристик фильтров. Спектральную чистоту колорантов можно повышать, расширяя цветовой охват, и произвольно менять позицию пика поглощения, не рискуя рассогласовать процесс.
Полная независимость от «баланса серого».
Относительная свобода от калибровки (приведения диапазона плотностей к определённой зависимости). Калибровка желательна, но цель её иная, чем при градационном подходе: сегодня требуется обеспечить уникальность (однозначность) аппаратных комбинаций.
Обязательное условие точной репродукции: цветовой охват устройства должен быть больше, чем охват репродуцируемого изображения.

Что такое цветопроба и что мы от неё ждём

ISO 12647 определяет цветопробу как оттиск, полученный не на печатной машине, с целью иллюстрации результатов цветоделения при условии точного моделирования результатов печатной машины (также известна как искусственная или допечатная проба).

На «человеческом» языке: цветопроба — это образец изображения, на который ориентируются при печати тиража. Главное отличие от произвольно воспроизведённого изображения в том, что цветопроба гарантированно воспроизводима тиражным процессом, потому что учитывает его возможности и особенности.

Требования к изображению, которое можно называть цветопробой (ISO 12647 и MediaStandard 2006):

На пробе должна стоять контрольная шкала Ugra/Fogra Media Wedge CMYK. Цветовые координаты её полей должны совпадать с целевыми для эталонного процесса. Средняя величина отличий всех полей в CIELAB должна быть меньше 4, максимальная — не больше 10; для основных CMYK-комбинаций максимум — меньше 5; по цвету подложки — меньше 3.
В нижней строке пробы должны быть указаны имя файла, дата, имя исходного профиля и имя эталонного ICC-профиля печати для данных условий.

Немного истории и феномен стабильности струйных принтеров

До недавнего времени цифровую цветопробу делали только связкой «струйный принтер + RIP». RGB-output-профилями не пользовались из-за неудовлетворительного качества — как самих принтеров (нестабильность, неотлаженные драйверы, меняющиеся свойства бумаги и краски), так и алгоритмов построения профилей.

Но в RGB-output-профилировании произошёл гигантский скачок, и качество резко выросло. Параллельно появились принтеры с высокостабильными параметрами: через день, месяц и даже год в ответ на один и тот же управляющий RGB-сигнал принтер выдаёт капли краски того же объёма и с тем же взаиморасположением.

Это означает, что принтер (в связке с освещением) воспроизведёт ровно тот же цветовой стимул, что и год назад, — при сходных условиях просмотра он будет иметь тот же цвет. Эта феноменальная стабильность (немыслимая в полиграфии) и позволяет уйти от аппаратно-зависимого принципа и воспользоваться простейшей таблицей, где RGB-сигнал поставлен в прямое соответствие цветовому ощущению.

Принцип RGB-output-профиля: «чёрный ящик»

Принцип предельно прост: строится таблица взаимно-однозначных соответствий (CLUT) аппаратных данных (RGB-сигнал принтера) цветовым ощущениям от оттиска (Lab-данные). Всё, что между ними («цветоделитель», линеаризатор, растеризатор — словом, любимый РИП), объявляется «чёрным ящиком», главная задача которого — обеспечить неизменность параметров. С этой задачей драйвер современного струйного принтера справляется успешно, как и сам аппарат, стабильно отвечающий на сигналы.

Любопытно, что при этом нам неведомо значение TIL (Total Ink Limit), мы не выбираем вариант генерации чёрного (UCR, GCR) и его присутствие в хроматических элементах (Black Width). Сегодня мы можем себе это позволить, потому что осознаём: лучше разработчика принтера эти параметры никто не определит. Иначе мы начнём играть в инженеров фирмы-производителя — как в детстве играли в космонавтов. Представьте десятилетнего себя за штурвалом океанского лайнера: куда приплывёт корабль? А ведь именно RIP берёт на себя управление принтером, а мы лишь просим его сделать то или иное.

Будем пользоваться тем, что принтер обладает практически идеальной приводкой и неизменной схемой подачи краски — даже если между оттисками год перерыва. Если принтер такими свойствами не обладает — он нам не нужен; тут и RIP не поможет, ведь и ему нужен стабильный принтер.

Когда же для цветопробы нужен RIP

Если используемые материалы (краска, бумага сторонних производителей) не учтены драйвером принтера. Это может дать экономию, но не качество. Оставим это на совести пользователя.
Если нужен рабочий поток (workflow) для большого количества цветопроб. Автоматизация в RIP реализована хорошо — куда лучше, чем в графических редакторах: положил файл в «горячую папку» — и всё.

Вот за это пользователю и стоит платить производителю RIP. И тут надо считать, что выгоднее: «левые расходники» плюс цена RIP — или автоматизация процесса ценой RIP. Для RGB-output затраты ограничиваются покупкой принтера, расходных материалов и изготовлением профиля — причём профиль делается один раз, после чего остаётся лишь не менять краску и бумагу. А в случае RIP и CMYK-профиля приходится и линеаризацию подправлять, и при «других» расходниках переделывать профиль; при этом никто не гарантирует нужный цветовой охват, качество стохастической растеризации, отсутствие полошения на плашках и добротную парковку/прочистку головок.

В полиграфическом процессе всегда есть нестабильность цветовоспроизведения — даже на лучших машинах. Поэтому там мы лишены простого и надёжного RGB-output-профиля и вынуждены делать CMYK-профили, сами определяя TIL и скрупулёзно выверяя Black generation, а цветоделение выполнять «контекстно». Но это вынужденная мера — плата за нестабильность типографских процессов. При организации же цветопробы, если марка материала есть в списке драйвера принтера, о CMYK-профиле можно и нужно забыть — лучше, чем сделал изготовитель принтера, не получится (а если и получится, то ценой огромных усилий).

Зачем нужна линеаризация

Чтобы прежде всего обеспечить читаемость деталей в тёмных областях (многие принтеры грешат переливом краски в «тенях») и бо́льшую точность профиля. При этом «чёрный ящик» уже оптимизирован по всем параметрам. Заметим:

в режиме No Color Adjustment принтер даёт максимальный охват, но процесс линеаризован чуть хуже, чем в режиме Color Control;
режим Color Control оптимален для большинства реалистичных изображений, но офсетные бинары воспроизводит не очень точно. Поэтому предпочтителен No Color Adjustment, а расширенная по «теням» тест-карта решает проблему «теней». Лучше иметь два профиля для обоих режимов и пользоваться ими контекстно.

Краткая схема действий

Берём программу Profile Maker 5.0.8 и спектрофотометр Eye-One Pro (GretagMacbeth).
Едем в типографию с прибором и ноутбуком и измеряем спектр освещения на пульте печатной машины.
Печатаем RGB-output тест-карту (TC 9.18) в режиме драйвера No Color Adjustment из Photoshop. В print space выставляем Same as source (No Color Management в Photoshop CS2).
После 15 мин просушки измеряем карту, положив её на пачку из 10 листов той же бумаги; измерение желательно провести не менее трёх раз с усреднением.
Строим RGB-output-профиль в режиме цветопередачи Colorful, Large-конфигурации, подключив спектр освещения с пульта машины.
Открываем нужный файл в Photoshop, даём Assign Profile печатного процесса (например, ISOcoated.icc), затем Convert to Profile по свежепостроенному профилю принтера в режиме Absolute.
Отправляем на печать с теми же параметрами, при которых печаталась тест-карта.
Чистые от эмуляции цвета офсетной бумаги полоски принтерной бумаги обрезаем, чтобы адаптация зрения шла по эмуляту, а не по принтерной бумаге.

Вместо Photoshop можно использовать любую программу Adobe CS(2): Acrobat (не Reader), Illustrator, InDesign. Несколько худшие результаты дают Corel и FreeHand — из-за другой CMM. Собственно, вся технология.

Чего ещё мы ждём от устройства цветопробы

«растровости» пробы (по желанию заказчика);
решения проблемы 2/10° наблюдателя;
имитации спотов, их автотипной разбелки и наложения плашек;
имитации CMY-колорантов и их бинаров.

(Сразу отмечу: цель статьи — не реклама или антиреклама продуктов, поэтому названий программ и принтеров не привожу; речь только о принципиальных решениях.)

Растровая проба

Растровую цветопробу удовлетворительного качества сегодня можно получить только аналоговым способом — на растрированных фототехнических плёнках. Но удовлетворительным будет лишь качество растровых точек, а не «прогнозируемый» цвет. Цифровую растровую цветопробу, удовлетворительно прогнозирующую тоновый и хроматический баланс, можно получить лишь на сравнительно низких линиатурах — до 35–65 lpi, что связано с невысоким реальным разрешением струйных принтеров (не более 720 dpi). Для этого нужен фотовыводной RIP с сохранением исходного PS-файла в TIFF; затем TIFF можно вывести как через цветопробный RIP, так и через графический редактор — здесь поможет device-link-профиль. В этом случае обе технологии дают одинаковый результат.

Имитация спотов

В нелинеаризованном режиме задействуется весь цветовой охват устройства, и некоторые дорогие RIP (например, GMG) позволяют эмулировать печать spot-красками. Но и RGB-output-профиль в режиме No Color Adjustment делает то же — причём бесплатно. С печатью spot-цветов, бинаров и CMYK-колорантов можно справиться без RIP, что подтверждается практикой.

Имитация автотипной разбелки спот-красок

Эту задачу RIP решают печатью дискретных растяжек и базовых спектроколориметрических измерений, но результат неудовлетворителен: предсказывать поведение spot-красок можно лишь на основе глубокого (и очень дорогого) спектрального анализа. Не решается и вопрос наложения spot-красок друг на друга — здесь ни RIP, ни RGB-output-профиль не годятся.

А вот в вопросе 2/10° наблюдателя у RGB-output-профилирования есть преимущество: поскольку процесс не автоматизирован, пользователь может вручную «контекстно» разделить изображение на зоны 2° и 10°. Потребуются навыки, но задача решаема. Когда появится алгоритм автоматического «контекстного» анализа по 2/10°, с этим начнут справляться и RIP.

Вывод

Мы разобрали два подхода к получению цифровой пробы. Главный вывод на текущем уровне развития струйной печати: для цветопробы, удовлетворяющей как бюрократическим требованиям ISO, так и «обычной» полиграфической практике, цветопробный RIP совершенно не обязателен. Проанализировав своё производство и стоящие перед вами задачи, вы в состоянии сами выбрать подход к организации цветопробного процесса.

Примечания

Трихроматический принцип: три типа колбочек (чувствительны к красному, зелёному, синему) работают как независимые рецепторные системы; сравнивая их сигналы, зрительная система вычисляет цвет. Авторы теории — Юнг, Максвелл, Гельмгольц.
Колоранты: красители, на которых построен конкретный цветорепродукционный процесс.
Баланс серого: тоновые значения C, M, Y считаются сбалансированными по серому, если оттиск ахроматичен при заданных условиях наблюдения. Два толкования «серого»: a*, b* как у печатной основы (хорошо в светах) либо как у полутонового оттиска чёрной краски со сходным L* (полезно в средних и тёмных тонах).
Lab (CIELAB): трёхмерное, приблизительно равноконтрастное цветовое пространство (CIE 1976 L*, a*, b*).
Интерполяция: восстановление значения функции в промежуточной точке по известным соседним.
2/10° наблюдатель: различие в восприятии малых (менее 25 кв. см) и крупных (более 25 кв. см) областей с одинаковым спектральным коэффициентом отражения.
Бинары: область, запечатанная 100%-ми плашками двух колорантов друг на друге (например, Cyan и Yellow).
Споты: самостоятельные (дополнительные) краски вне стандартной триады CMYK.
Автотипная разбелка: регулирование яркости отражённого света за счёт точечного (растрированного) наложения краски.
Gamut (цветовой охват): максимальная протяжённость цветового пространства, доступная изображению, устройству вывода или процессу в целом.

Впервые опубликовано на портале pechatnick.com. Полная версия — в PDF.

Размышления о «месте» цветопробного РИП-а в деле получения цветопробы