Simulation von Papier- und Farbeigenschaften in der Dokumentenvoransicht einer Webapplikation

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1 Diplomarbeit Simulation von Papier- und Farbeigenschaften in der Dokumentenvoransicht einer Webapplikation von Ron Reckersbrink Matr.-Nr.: Paderborn, den 31 März 2009 vorgelegt bei Prof. Dr. Gerd Szwillus und Dr. Michael J. Tauber Universität Paderborn Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik Institut für Informatik AG Mensch-Computer-Interaktion und Softwaretechnologie

2 Eidesstattliche Erklärung Hiermit versichere ich, die vorliegende Arbeit ohne Hilfe Dritter und nur mit den angegebenen Quellen und Hilfsmitteln angefertigt zu haben.alle Stellen, die aus den Quellen entnommen wurden, sind als solche kenntlich gemacht worden. Diese Arbeit hat in gleicher oder ähnlicher Form noch keiner Prüfungsbehörde vorgelegen. Paderborn, den Ron Reckersbrink

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis...iii Abbildungsverzeichnis...v Formelverzeichnis...vi 1. Einleitung Grundlagen Farbmodelle und Farbräume Farbmanagement Farbmanagementsystem nach ICC-Standard Windows Color System (WCS) Kalibrierung und Profilierung Softproof Webtechnologien zur Darstellung von Bildern Opazitäts- und Transparenzmessung Konzept zur Eigenschaftensimulation Simulation der Farbgebung Voraussetzungen für die Simulation Simulation bei Bilddateien Simulation bei PDF-Dokumenten Simulation bei Layoutdokumenten Simulation der Opazität Auswirkungen und Simulierbarkeit der Opazität Bestimmung der Opazität Konzept zu Opazitätsprofilen Workflow zur Eigenschaftensimulation Schritt 1 Rasterung, Separation und Formatierung Schritt 2 - Simulation Workflowdurchführung Workflowsteuerung Darstellung der Simulation...69 iii

4 Inhaltsverzeichnis 4. Prototypische Implementierung Serverseitige Implementierung Datei- und Verzeichnisstruktur Programmausführung Clientseitige Implementierung Die zu simulierenden Druckbedingungen Simulationsqualität Qualität der Farbsimulation Qualität der Opazitätssimulation Zusammenfassung und Ausblick...82 Anhang A - Messergebnisse des CMM-Vergleichs...84 Anhang B - Beispiele...91 Anhang C - Opazitätsprofil...94 Anhang D - CD-Rom Quellenverzeichnis iv

5 Abbildungsverzeichnis Abb Normfarbtafel...3 Abb L*a*b*-Farbraum...5 Abb Vergleich von RGB Farbräumen...6 Abb HSB(HSV)-Farbraum...8 Abb ICC-Workflow...10 Abb Druckeroptionen HP Deskjet 959C...11 Abb Dialog zur Profilkonvertierung in Photoshop Abb Fogra Lab-Separationstestbild...14 Abb Relativ farbmetrische Transformation mit Tiefenkomp. mit WinACE...15 Abb Relativ farbmetrische Transformation mit Tiefenkomp. mit LCMS...15 Abb Histogramme des Quellbild im WideGamut-Farbraum...16 Abb Tonwertkorrigiertes Differenzbild...17 Abb WCS Pipeline...20 Abb Softproof unter Photoshop Abb ICCView- Gamutvergleich Monitor vs. ISO coated v2 (ECI)...31 Abb Proofing-Workflow für Bilddateien...32 Abb Verfärbungsbeispiel...34 Abb Farbumfang-Warnung in Photoshop...36 Abb Proofing-Workflow für PDF-Dokumente mit Ghostscript...39 Abb Durchschlagsimulation...42 Abb CMYK-Messchart mit Schrittweite von 10 %...53 Abb RGB-Farbwürfel...55 Abb RGB Messchart...56 Abb Farbraumvergleich...60 Abb Workflowdarstellung...66 Abb Blätteranimation mit Flex...70 Abb Verzeichnisstruktur des serverseitigen Prototypen...72 Abb Beispiel für eine erzeugte Verzeichnisstruktur...73 Abb Anzeige der image.html...76 Abb Anzeige der document.html...78 v

6 Formelverzeichnis Formel Berechnung des rel. Farbanteils z im Yxy-Farbmodel...4 Formel Gammafunktion nach [W3C96]...22 Formel Berechnung des Transmissionsgrad...26 Formel Berechnung des Remissionsgrad...26 Formel Berechnung der Opazität m. Transmissions- bzw. Remissionsgrad...26 Formel Berechnung der Opazität m. Reflexionsfaktoren nach DIN Formel Berechnung des Durchscheineffekt...28 Formel Berechnung des Durchschlageffekt...28 Formel Berechnung der Transparenz mit Reflexionsfaktoren...28 Formel CIELAB-Farbabstandsformel...44 Formel Berechnung der Opazität mit L*a*b*-Farbwert...44 Formel Umrechnung des prozentualen L*-Wert in Tonwertstufen...45 Formel Berechnung der Opazität mit L*-Wert...45 Formel Umrechnung der Opazität f. auf gespiegelte Rückseite...50 Formel Interpolation der Opazität...52 Formel Berechnung der Gesamtopazität der Farbkanäle...53 Formel Umrechnung RGB-Farbwert in CMY-Farbwert...58 Formel Berechnung des Schwarzaufbaus...58 vi

7 1. Einleitung Die Darstellung von Bildern und Dokumenten als Vorschau findet im Internet häufig Anwendung. Die relativ kleinen, als sogen. Thumbnails bekannten Vorschauen dienen dabei eher der Navigation und optischen Aufbereitung einer Webanwendung. Es gibt jedoch auch größere und detailreichere Vorschauen, die dem Anwender einen konkreten Eindruck von dem Bild oder Dokument vermitteln sollen. Ein Anwendungsbeispiel für solche größeren Vorschauen sind kommerzielle Angebote der Druckindustrie für den Vertrieb von Druckerzeugnissen. Neben allgemein öffentlichen Angeboten für Kunstdruck, Poster und der Gleichen, gibt es auch Angebote für Unternehmen über die im allg. Werbemittel entweder bestellt oder für den Druck freigegeben werden können. Diese Bilder und Dokumente liegen zumeist in gängigen Dateiformaten wie dem TIFF- oder PDF-Format, oder auch als Layoutdokument in Adobes InDesign-Format oder QuarksXPressFormat vor, von denen eine Vorschau im JPEG-Format erstellt wird. Der potenzielle Kunde kann sich dann mittels dieser Vorschau einen Eindruck von dem als Druckerzeugnis angebotenen Bild oder Dokument machen. Es kommt jedoch nicht selten vor, dass der Kunde nach Erhalt des Druckerzeugnisses enttäuscht ist, da das Druckerzeugnis mehr oder weniger stark von der Vorschau und dem damit erzeugten Eindruck abweicht. Dies mag für Privatanwender vielleicht ärgerlich sein, bedeutet aber für Unternehmen evtl. unvorhergesehene, unnötige Kosten, da z.b. eine größere Auflage an bestellten Werbemitteln nicht verwendet werden kann und neu bestellt werden muss. Grund für die oben erwähnten Abweichungen zwischen Vorschau und tatsächlichem Druckergebnis ist, dass die erstellten Vorschaubilder nur auf den Informationen aus dem zugrunde liegenden digitalen Bild oder Dokument basieren und alle weiteren Einflüsse, die sich auf das Erscheinungsbild des Druckergebnisses auswirken, nicht berücksichtigt werden. Und eben diese weiteren Einflussfaktoren sind zahlreich und vielfältig und begründen sich auf den Eigenschaften des Papiers und der verwendeten Druckfarbe. Zu den Eigenschaften des Papiers zählen z.b. die Papierfarbe, die die Druckfarbe anders erscheinen lässt, die Saugfähigkeit, die den Kontrast durch Farbvermischung beeinflusst, die Opazität (Lichtundurchlässigkeit), die bei mehrseitigen Dokumenten die nachfolgenden Seiten durch die Betrachtete hindurch scheinen lässt, sowie die Struktur und Glanzeigenschaften des Papier. Bei den Farbeigenschaften sind z.b. der Farbton, der von der im Dokument verwendeten Farbe abweichen kann, die Trocknungszeit, die, wenn sie länger ist, den Kontrast durch Farbvermischung verschlechtert und ggf. weitere besondere Eigenschaften wie das Reflextionsverhalten von Sonderfarben mit Metallpigmenten, anzuführen. Ziel der Diplomarbeit ist es, das farbliche Erscheinungsbild sowie die Opazität eines Druckerzeugnisse in einer Webapplikation zu simulieren, indem die hierfür relevanten Eigenschaften untersucht, sowie Verfahren zur Quantifizierung der Auswirkungen und Methoden zur Berücksichtigung der Eigenschaften bei der Vorschaudarstellung untersucht, entwickelt und qualitativ beurteilt werden. 1

8 1. Einleitung Des Weiteren wurden die Verfahren angewendet, die Methoden in prototypischer Form implementiert und die daraus resultierenden Simulationen durch subjektive Wahrnehmung bewertet. In Kapitel 2 werden zunächst, die für diese Diplomarbeit relevanten Farbmodelle und Farbräume, sowie das, für die Druckindustrie absolut notwendige, Farbmanagement untersucht und erläutert. Weitere Bestandteile dieses Kapitels sind außerdem die bereits existierenden Verfahren zur Messung und Simulation der Auswirkungen von Papier- und Farbeigenschaften, sowie die webbasierenden Technologien zur Darstellung von Dokumentenvorschauen. Auf den Grundlagen aufbauend wird in Kapitel 3 ein Konzept zur Simulation des farblichen Erscheinungsbildes sowie ein Konzept zur Simulation der durch die Opazität verursachten Auswirkungen vorgestellt und erläutert, und fließen in einem Konzept eines gemeinsamen Workflows zusammen. In Kapitel 4 wird die prototypische Implementierung erläutert mit der die Konzepte des vorangegangenen Kapitels umgesetzt wurden. Die Simulationsqualität ist dann Gegenstand des Kapitel 5, in dem das Konzept aus Kapitel 3 hinsichtlich der Einflussfaktoren auf die Qualität untersucht und beurteilt sowie die Simulationsqualität des Prototypen aus Kapitel 4 bewertet wird. Abschließend wird diese Arbeit in Kapitel 6 zusammengefasst, und es wird ein Ausblick auf mögliche Simulationserweiterungen gegeben. 2

9 2. Grundlagen 2.1 Farbmodelle und Farbräume In Farbmodellen werden Farbvalenzen nach bestimmten Kriterien wie z.b. einer kleinen Menge von Farbvalenzen, aus denen weitere Farbvalenzen gemischt werden können, beschrieben. Ein Farbraum basiert auf einem Farbmodell und stellt die Menge der in dem Farbraum verfügbaren/ verwendbaren Farbvalenzen dar, die je nach verwendetem Farbmodell und technischen Gegebenheiten ein Teilmenge der gesamten, für das menschliche Auge sichtbaren Farbvalenzen ist. Es existieren sehr viele Farbmodelle und für jedes dieser Farbmodelle gibt es mindestens einen, aber auch bis zu unendlich vielen Farbräumen, was aus den weiteren Erläuterungen noch ersichtlich wird. Im Folgenden werden einige der wichtigsten Farbmodelle und ihre Farbräume, die in der Computertechnologie und der Druckbranche verwendet werden, erläutert. Hierzu zählen: Das CIE XYZ-System (Normvalenzsystem) Das L*a*b*-Farbmodell Bitmap Die Grauskala (Grayscale) das RGB-Farbmodell und dessen Farbräume das CMY(K)-Farbmodell und dessen Farbräume HSB-Farbmodell (HSV-Farbmodell) Volltonfarbpaletten Das CIE XYZ-System Das CIE XYZ-System, auch Normvalenzsystem oder CIE-System genannt, ist ein von der CIE (Commission internationale de l'éclairage) entwickeltes Farbmodell. Mit diesem System können mit den drei so genannten Primärvalenzen X(Rot), Y(Grün), und Z(Blau) alle für das menschliche Auge erfassbaren Farbvalenzen beschrieben werden, den XYZ-Farbraum. Das aus dem XYZ-System abgeleitete Yxy-Modell wird häufig zur visuellen Veranschaulichung des XYZ-Farbraums verwendet. (s. Abb ) Abb Normfarbtafel [An1] 3

10 2. Grundlagen Diese zweidimensionale Darstellung heißt Normfarbtafel und ist wegen der Form auch allgemein als Schuhsohle bekannt. Sie zeigt den relativen Farbanteil x der Farbvalenz X (Rot) und den relativen Farbanteil y der Farbvalenz Y (Grün). Der relative Farbanteil z von Z (Blau) ist in dieser Darstellung nicht notwendig, da sich dieser aus x und y errechnen lässt.[lo98] z = 1-x-y (Formel.2.1.1) Die Kurve von Violett über Grün nach Rot nennt man den Spektralfarbenzug und repräsentiert alle im Licht enthaltenen Spektralfarben. Die Gerade zwischen Violett und Rot ist die PurpurGerade. Die auf ihr befindlichen Farbvalenzen sowie alle vom Spektralfarbenzug und PurpurGeraden eingegrenzten Farben sind nicht im Farbspektrum enthalten und können nur durch Mischung von Spektralfarben erreicht werden. Bei Punkt x=0,333 y=0,333 ist die Mittelpunktfarbart, bei der die Anteile der drei Farbvalenzen X, Y und Z gleich sind, weshalb dieser Punkt eine unbunte Farbvalenz darstellt. Alle Farbvalenzen auf einer Geraden von der Mittelpunktfarbart zum Spektralfarbenzug oder zur Purpur-Geraden haben den selben Buntton, dessen Sättigung von der Mittelpunktfarbart nach außen hin zunimmt. Was in dieser Darstellung jedoch nicht berücksichtigt wird ist die Helligkeit, die bei dem YxyModell durch das Y repräsentiert wird. Die Abb zeigt lediglich eine Ebene der Y-Achse auf der alle mischbaren Farbvalenzen bei gleicher Helligkeit der einzelnen Primärvalenzen dargestellt wird.[kr01] Der XYZ-Farbraum wird vom Anwender eines Computers meist nie direkt verwendet, spielt aber für das Farbmanagement eine sehr wichtige Rolle, da er als eindeutiger Farbraum zum Umrechnen von Farbinformationen von einem Farbraum in einen anderen verwendet wird. Darüber hinaus wird er zum Vergleichen verschiedener Farbräume verwendet. Hierzu mehr im Kap Das L*a*b*-Farbmodell Das L*a*b*-Farbmodell ist eine CIE Weiterentwicklung des Yxy-Farbmodells und berücksichtigt die der menschlichen Wahrnehmung entsprechenden Farbabstände. Es ist somit auch eine Verbesserung des XYZ-Farbsystem.[KR01] Dieses System beschreibt die Farben anhand der Koordinaten in einer Kugel, wobei die L*Achse in der Vertikalen steht und die Helligkeit mit Schwarz am unteren Ende bis Weiß am Oberen beschreibt. Auf der Horizontalen stehen rechtwinklig zueinander die Achsen a* und b*, die die Farben beschreiben. Die a*-achse reicht dabei von Grün bis zu Magenta und die b*achse von Blau bis Gelb. Der L*a*b*-Farbraum umfasst ebenso wie der XYZ-Farbraum alle für den Menschen sichtbaren Farben und ist ebenso systemübergreifend eindeutig, weshalb er auch im Farbmanagement für die Umrechnung von Farbräumen verwendet wird. Darüber hinaus wird dieser Farbraum auch als Arbeitsfarbraum benutzt und Bilddateien im L*a*b*-Farbraum abgespeichert. 4

11 2. Grundlagen Abb L*a*b*-Farbraum [Al1] Bitmap (Monochrom) Dieses Farbsystem stammt aus den Anfängen der Bilddarstellung am Computer und besteht nur aus den Farben Schwarz und Weiß. Hierbei wird für jedes Pixel eines Rasterbildes nur jeweils ein Bit an Informationen verwendet, nämlich ob ein Pixel schwarz oder weiß ist. Die Grauskala (Grayscale) Die Grauskala beinhaltet nur die unbunten Farben von schwarz bis weiß und den dazwischen liegenden Abstufungen. Wie viele Abstufungen eine Grausskala hat hängt von der Anzahl der für die Information verwendeten Bits ab. Üblicherweise werden 8 Bits verwendet, mit denen 256 Abstufungen dargestellt werden können. Das RGB-Farbmodell Das RGB-Farbmodell basiert auf dem Prinzip der additiven Farbmischung, bei der mittels Mischung von roten, grünen und blauen Licht eine andere Farbvalenz entsteht. So entsteht aus der Mischung von rotem und grünen Licht ein gelbes Licht, aus der Mischung von Grün und Blau die Farbe Cyan und aus Rot und Blau entsteht Magenta. Werden alle drei Grundfarben gemischt so entsteht Weiß. Fast alle selbstleuchtenden Ausgabegeräte wie Fernsehgeräte, Monitore, Beamer, etc. basieren auf diesem Prinzip, aber auch Licht empfangende Geräte wie Scanner, digitale Kameras, etc. zerlegen das empfangende Licht in die Bestandteile Rot, Grün und Blau. Jedes auf dem RGB-Modell aufbauende Gerät besitzt einen ganz eigenen von den anderen Geräten verschiedenen Farbraum, den Gamut. Grund für die Unterschiede sind die technischen Eigenschaften der Geräte wie. z.b. die Leuchtkraft, denn stark gesättigte Farben erfordern eine dem entsprechende Leuchtkraft des Monitors. Aber auch fabrikneue, baugleiche Geräte unterscheiden sich, wenn auch für das menschliche Auge kaum wahrnehmbar. Durch die Notwendigkeit gemeinsamer, systemübergreifender Arbeitsfarbräume wurden zahlreiche Farbräume durch Organisationen und Unternehmen entwickelt. Diese lehnen sich zum einen an die technischen Gegebenheiten an aber auch an die Anforderungen der jeweiligen Anwendungsbereiche wie z.b. Farbumfang, Gamma (s. Kap ) und Weißpunkt (s. Kap ). In der Tabelle werden die für die Computertechnologie und Bildbearbeitung wichtigsten und am weitest verbreiteten Farbräume erläutert. Die Abb zeigt den Vergleich des Farbumfangs einiger dieser Farbräume anhand der aus Abb bekannten Normfarbtafel. 5

12 2. Grundlagen Abb Vergleich von RGB Farbräumen [Ufg1] Name Gamma / Weißpunkt Beschreibung srgb 2.2 / 6500 K Geeignet für Bilder im Internet und PC Anwendungen, die kein Farbmanagement unterstützen, da die meisten Monitore diesen Farbraum komplett darstellen können. Wegen seines geringen Farbumfang nicht für die professionelle Bildbearbeitung geeignet. Adobe RGB (1998) 2.2 / 6500 K Großer, fast alle Druckfarben umfassender Farbraum, der häufig zur Bearbeitung von für den Druck bestimmten Bilder verwendet wird. Wegen des Gamma von 2.2 eher für den PC geeignet. ecirgb 1.8 / 5000 K Wird von der ECI (European Color Initiative) für die Verwendung in der Druckvorstufe empfohlen, da dieser Farbraum alle Farben des Vierfarbdrucks abdeckt. Wegen des Gamma von 1.8 eher für Mac OS geeignet. Wide Gamut RGB 2.2 / 5000 K Sehr großer Farbraum. Apple RGB 1.8 / 6500 K Geeignet für Bilder in Anwendungen, die kein Farbmanagement unterstützen, unter MacOS. ColorMatch RGB 1.8 / 5000 K Bis auf einen anderen Weißpunkt dem Apple RGB sehr ähnlich. LStar-RGB L* / 5000 K Großer Arbeitsfarbraum und der Erste mit einer Koordinatenverteilung gemäß der L*Achse des L*a*b*-Farbraums. ecirgb v2 L* / 5000 K Gleicher Farbumfang wie ecirgb, aber mit der L* Koordinatenverteilung. Tab RGB-Farbräume [Fr05][Kr01] 6

13 2. Grundlagen Bilder im RGB-Farbraum werden überwiegend in einer Farbtiefe von 8 Bit pro Farbkanal, d.h. mit 24 Bit, bearbeitet und gespeichert. Jeder Farbekanal kann dabei 256 Abstufungen annehmen was insgesamt zu über 16,7 Millionen Farben führt. Zur Bearbeitung bzw. Angabe in Bildbearbeitungsprogrammen wird für jeden Kanal entweder die Dezimaldarstellung von 0 bis 255 oder die Hexadezimaldarstellung von 00 bis FF der Abstufungen angegeben, wobei 0 bzw. 00 keine, und 255 bzw. FF volle Farbintensität des Kanals angibt. Die Abstufungen der einzelnen Kanäle werden dann als Tripel, wie z.b. (0,255,255) bzw. #00FFFF zusammengefasst. Häufig ist auch von dem rgba-farbraum die Rede, was etwas irreführend ist, denn hierbei handelt es sich nicht um eine Farbraumdefinition wie aus Tab Mit rgba ist lediglich ein RGB-Farbraum wie z.b. einer aus der Tab gemeint, der um einen weiteren Kanal erweitert wurde, der Information zu der Transparenz des Bildes beinhaltet, dem Alpha-Kanal. Bei einigen Dateiformaten kann mit Hilfe des Alpha-Kanals für jeden Bildpunkt die Transparenz beschrieben werden. So kann z.b. bei dem GIF-Format unterschieden werden ob ein Bildpunkt vollständig oder nicht transparent ist. Beim PNG-Format ist sogar eine Abstufung der Transparenz in 256 Stufen bei 8Bit Farbtiefe möglich. Das CMY(K) Farbmodell Das CMY-Farbmodell basiert auf dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung, bei der durch die Mischung der Farben Cyan, Magenta und Gelb (Yellow) weitere Farben entstehen. Entgegen der additiven Farbmischung werden hier aber keine Lichtfarben gemischt, sondern durch Auftragen einer Druckfarbe auf einem Körper Farbanteile aus dem reflektierenden Lichtspektrum absorbiert. Wird ein weißes Blatt Papier von der Sonne angestrahlt, reflektiert es das Licht, wodurch es uns weiß erscheint. Wird die Druckfarbe Cyan aufgetragen so absorbiert es den Rotanteil des Lichtes, wodurch nur der Grün- und Blauanteil des Lichtes das Blatt in der Farbe Cyan erscheinen lässt. Würde statt der Druckfarbe Cyan die Druckfarbe Magenta verwendet, würde der Grünanteil absorbiert, und im Falle von Gelb würde der Blauanteil absorbiert. Eine Kombination der Druckfarben Cyan und Magenta würde den Rotanteil und Grünanteil des Lichtes absorbieren, wodurch das Blatt Blau erscheinen würde, etc. Eine Mischung aller drei Grundfarben hätte zur Folge, das sämtliches Licht absorbiert und das Blatt Papier in Schwarz erscheinen würde. Da Druckfarben aber nie eine 100%ige Reinheit besitzen, würde uns das Blatt Papier bei einer Mischung der 3 Grundfarben als dunkles Braun und nicht als Schwarz erscheinen. Aus diesem Grund wurde das CMY-Farbmodell um die Druckfarbe Schwarz zum CMYK-Farbmodell erweitert. Das K steht für den englischen Begriff Keyplate, wobei es sich um die schwarze Druckplatte beim Vierfarbendruck handelt. Darüber hinaus führt die zusätzliche Verwendung der schwarzen Druckfarbe zu einer Reduzierung des Verbrauchs der anderen Druckfarben und ist daher ökologisch sowie ökonomisch sinnvoll.[kr01] Auf dem CMYK-Farbmodell basieren die meisten Druckverfahren der Druckindustrie, wird aber ebenso bei handelsüblichen Farbdruckern verwendet. Wie auch bei den Geräten mit RGBFarbraum hat jedes Druckverfahren oder vielmehr jede Druckmaschine ihren ganz eigenen CMYK-Farbraum, da auch hier technische und physikalische Eigenschaften die verfügbaren Farben bestimmen. Einfluss nehmen z.b. die Druckfarbe selbst, die Menge der von der Druckmaschine aufgetragenen Druckfarbe und die Papierfarbe, um nur Einige zu nennen. Wie bei dem RGB-Farbmodell gibt es auch für das CMYK-Farbmodell von Organisationen und Unternehmen standardisierte Farbräume, oder vielmehr standardisierte Druckbedingungen, sodass die daraus entwickelten Farbräume ziemlich präzise den Gamut wiedergeben. 7

14 2. Grundlagen Zu nennen wären hier z.b. die Euroscale coated v2, Euroscale uncoated v2, ISO coated v2 ECI, ISO uncoated, u.v.a.m. Sowohl die Fogra Forschungsgesellschaft Druck e.v. als auch die ECI (European Color Initiative) empfehlen bei unbekannter Druckausgabe den ISO coated v2 ECI als CYMK Arbeitsfarbraum.[Fo08][EC08] HSB-Farbmodell (HSV-Farbmodell) Mit diesem Farbmodell wird dem menschlichen Verständnis von Farbe Rechnung getragen, indem es die Farbvalenzen nach den Eigenschaften Farbton (Hue), Sättigung (Saturation) und Helligkeit (Brightness bzw. Value) beschreibt. Da bei diesem Farbmodell die Farbtöne auf einem Kreis angeordnet werden, werden diese mit einer Gradzahl deklariert, wobei Rot bei 0 über die Farben Gelb (60 ), Grün(120 ), Cyan(180 ), Blau (240 ) und Magenta (300 ) bis hin zu 360, bei der wieder Rot erreicht wird. Die Sättigung und Helligkeit werden prozentual angegeben, wobei 0% Sättigung ein unbunte Farbvalenz darstellt, also je nach Helligkeit Schwarz, Weiß oder ein Grauton, und eine 100% Sättigung den Farbton in seiner intensivsten Farbvalenz beschreibt. Die Helligkeit ist bei 0% unabhängig von Farbton oder Sättigung in jedem Fall Schwarz. [Kr01] Die Abb zeigt den HSB-Farbraum in zwei unterschiedlichen Darstellungen: Abb HSB(HSV)-Farbraum [Pro1][Wi1] Volltonfarbpaletten Volltonfarbpaletten werden in der Druckindustrie beim Vierfarbdruck zusätzlich oder anstelle der 4 Druckfarben (Prozessfarben) Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz verwendet. Zum einen hat dies den Hintergrund, dass bestimmte Farbtöne nicht mit dem CMYK Farbraum dargestellt werden können, wie z.b. sehr intensive Grüntöne oder aber Sonderfarben wie z.b Silber und Gold. Zum Anderen ist es beim großflächigen Drucken ein und des selben Farbtons ökonomischer diesen, anstatt ihn aus den CMYK-Farben zu mischen, als Volltonfarbe zu drucken. Die bekanntesten Farbpaletten sind die des gleichnamigen Druckfarbenherstellers Pantone und die HKS-Farbpaletten der Druckfarbenhersteller Hostmann-Steinberg, K+E und Schmincke. Bei der Verwendung von Volltonfarben bei der Bildbearbeitung werden diese in einem zusätzlichen Kanal gespeichert. 2.2 Farbmanagement Unter Farbmanagement ist das Erhalten der Farbkonsistenz innerhalb eines Reproduktionsworkflows von der Eingabe mit z.b. Kameras, Scanner etc. über die Bearbeitung bis hin zur Ausgabe mit z.b. Monitor, Drucker, Offsetdruck etc. zu verstehen. 8

15 2. Grundlagen Dies war zu einer Zeit, in der es im professionellen Bereich zumeist geschlossene Systeme gab, die Abstimmung der Geräte aufeinander. Die rasante Entwicklung der Computerindustrie mit einer Vielzahl unterschiedlichster Ein- und Ausgabegeräte und die damit verbundene Öffnung dieser geschlossenen Systeme machte es notwendig, ein Farbmanagementsystem zu entwickeln, um die Farbkonsistenz auf verteilten und unterschiedlichsten Ein- und Ausgabegeräten zu gewährleisten. Der Ansatz hierzu ist die Verwendung von geräteunabhängigen Farbräumen, die Umrechnung der geräteabhängigen Farbräume in diese geräteunabhängigen Farbräume und umgekehrt die Umrechnung der geräteunabhänigen Farbräume in den jeweiligen Gerätefarbraum Farbmanagementsystem nach ICC-Standard Die Foschungsgesellschaft Druck e.v. (kurz: Fogra) forcierte 1992 die Gründung der ICC, dem International Color Consortium, bestehend aus zahlreichen namhaften Software- und Hardwareherstellern wie u.a. Adobe, Sun Mircosytems, Silicon Graphics, Apple, Microsoft und LinoType-Hell (heute: Heidelberger Druckmaschinen AG). Die ICC verabschiedete 1993 den bis dato sehr erfolgreichen ICC-Standard. Dieser Standard sieht vor, dass Farbinformationen mit Hilfe von Profildateien, den ICC-Profilen, durch Color Management Modules (kurz: CMM) von einen Farbraum in einen anderen Farbraum umgerechnet werden. Als geräteunabhängiger Farbraum, dem Profile Connection Space (kurz: PCS) wurde der CIE XYZ-Farbraum und der CIE L*a*b*-Farbraum (s. Kap. 2.1) festgelegt. Ein typischer Workflow in der Reproduktion ist das Scannen oder Fotografieren von Objekten, deren Farben mit Hilfe des jeweiliges Geräteprofils in einen PCS umgerechnet werden und anschließend entweder in ein anderen Gerätefarbraum dem sogen. Gamut oder in einen anderen standardisierten Farbraum wie z.b den Arbeitsfarbraum AdobeRGB transformiert werden. Für die standardisierten Arbeitsfarbräume existieren ICC-Profile, die, sofern sie nicht bereits mit dem Betriebssystem, der Gerätetreibersoftware oder der Bildbearbeitungs-software ausgeliefert wurden, im Internet auf den entsprechenden Seiten zum Download angeboten werden. Eine Umrechnung in einen standardisierten Arbeitsfarbraum ist grundsätzlich zu empfehlen, da es einerseits die Bildbearbeitung und andererseits die Weitergabe der Bilddateien erleichtert. Eine im Hintergrund durchgeführte Umrechnung in den Monitor Gamut ist grundsätzlich dann notwendig, wenn der Arbeitsfarbraum nicht auch der Monitorfarbraum ist, da ansonsten die Darstellung auf dem Monitor zu völlig anderen Farben führen kann, und so eine vernünftige Bildbearbeitung unmöglich ist. Nach einer evtl. Bildbearbeitung ist dann eine Konvertierung in den Farbraum des jeweiligen Druckgerätes bzw. der Druckmaschine notwendig, um auch an dieser Schnittstelle eine Farbkonsistenz zu gewährleisten. Häufig entspricht der Arbeitsfarbraum dem des Ausgabegerätes bzw. bildet den Gamut des Ausgabegerätes so präzise ab, dass Abweichungen nur minimal oder aber, je nach Anwendungsbereich, nicht relevant sind. Beispiele hierfür sind der srgb-farbraum, der dem Gamut eines gewöhnlichen PC-Monitors relativ gut entspricht und deshalb bei den meisten Windowsinstallationen auch als Standardprofil für den Monitor ausgewählt ist. Bei MacOS-Systemen wird hierfür der AppleRGB verwendet.bei der Druckausgabe ist dies ähnlich, da standardisierte Druckverfahren zu nahezu identischen Farbräumen führen, die wiederum als Profil vorliegen. Abb zeigt einen exemplarischen ICC-Workflow. 9

16 2. Grundlagen Abb ICC-Workflow ICC-Profile Ein ICC-Profil beschreibt einen Farbraum und die entsprechende Umrechnung von und in den Profile Connection Space (kurz: PCS), den geräteunabhängigen XYZ-Farbraum und/oder LabFarbraum. Ein Profil liegt entweder als Datei mit der Endung.icc und.icm vor oder wird in ein Bild oder Dokument eingebettet. Des Weiteren werden ICC-Profile in Matrix-basierte und LUTbasierte Profile unterteilt, die die beiden möglichen Transformationsmethoden widerspiegeln. Bei Matrix-basierten Transformationen können nur RGB-Farbwerte in XYZ-Werte und vice versa umgerechnet werden. Hierbei werden die RGB-Werte zunächst durch die pro Kanal vorhandenen Tone Reproduction Curves (kurz: TRC) linearisiert und dann mittels einer 3x3Matrix in die XYZ-Werte umgerechnet. Bei einer TRC handelt es sich entweder um eine Kurve aus Stützstellen, deren dazwischenliegende Werte interpoliert werden, oder aber um eine Funktion wie die Gammafunktion im Falle eines Monitorprofils (siehe Gamma). Bei der 3x3Matrix handelt es sich um die Primärvalenzen des XYZ-Farbsystems (s. Kap.2.1). Die Umrechnung der so errechneten XYZ-Farbwerte in den Zielfarbraum werden durch das Zielprofil bestimmt. Im Falle eines Matrix-basierten Zielprofils werden die erhaltenen XYZFarbwerte zunächst durch die 3x3-Matrix in RGB-Werte umgerechnet und anschließend durch die TRCs delinearisiert bzw. korrigiert. Bei der LUT-basierten Transformation werden, ähnlich wie bei der Matrix-basierten Transformation, die Farbwerte vor oder nach der eigentlichen Transformation pro Farbkanal durch eine als 1D-Input-Table bzw. als 1D-Output-Table bezeichnete Anpassungskurve vorbzw. nachkorrigiert. Dies dient z.b. bei CMYK-Farbräumen zum Ausgleich des Tonwertzuwachses. Die eigentliche Transformation findet über eine als CLUT bezeichnete mehrdimensionale Tabelle statt, bei der die zu transformierenden Farbwerte nachgeschlagen bzw. nicht vorhandene durch das Color Management Module (kurz: CMM) interpoliert werden. Während bei der Matrix-basierten Transformation lediglich RGB-Werte in XYZ-Werte und vice versa umgerechnet werden können, kann bei der LUT-basierten Transformation von RGB oder CMYK in XYZ oder L*a*b* und umgekehrt umgerechnet werden. Bei Profilen, die für die Konvertierung in einen CMYK-Farbraum eingesetzt werden, spricht man wegen der Separation in die vier Zielkanäle auch von sogenannten Separationsprofilen.[Hu02] 10

17 2. Grundlagen Das ICC-Profil ist aktuell in der Version 4 spezifiziert, die auch von den meisten CMMs unterstützt werden. Dennoch liegen diverse wichtige ältere Arbeitsfarbräume in der überwiegend genutzten Version 2 vor. Selbst neuere Arbeitsfarbräume wie der Lstar RGB sind sowohl in der Version 2 als auch Version 4 verfügbar. Mit der Version 4 wurden in erster Linie Mehrdeutigkeiten aus der Spezifikation der Version 2 konkretisiert und der PCS präziser definiert. Dies führt zu weniger Interpretationsunterschieden bei den CMM-Herstellern und soll so bei verschiedenen CMMs zu den gleichen Transformationsergebnissen führen. [ICC1] Der interessierte Leser findet sowohl die Spezifikation der Version2 als auch die der Version4 unter ) Rendering Intent Der Rendering Intent (kurz: RI), in Adobe Anwendungen als Priorität oder bei den HP Druckertreibern unter Windows auch als ICM-Absicht bezeichnet (siehe Abb und Abb ), ist die Verfahrensweise, mit der bestimmt wird, wie die Farben eines Bildes im Quellfarbraum in die Farben des Zielfarbraums umgerechnet werden sollen. Grundsätzlich gilt, dass die Auswahl des Rendering Intents keine Auswirkungen auf das Ergebnis hat, also die Ergebnisse identisch sind, sofern alle Farbvalenzen, die in einem Bild verwendet werden, in die gleichen Farbvalenzen des Zielfarbraums umgerechnet werden können. In den meisten Fällen ist es jedoch eher so, dass das Bild Farbvalenzen des Quellfarbraums enthält, welche nicht in die gleiche Farbvalenz des Zielfarbraums umgerechnet werden können, da sie dort gar nicht existieren. In diesem Fall sind die Ergebnisse zum Teil sehr stark abweichend voneinander und sollten je nach Verwendungszweck bzw. nach Motiv des Bildes gewählt werden. Es stehen ingesamt 4 Rendering Intents zur Verfügung, auch wenn sie in unterschiedlichen Anwendungen unterschiedlich bezeichnet werden, wie die Abb und Abb zeigt. Abb Druckeroptionen HP Deskjet 959C 11

18 2. Grundlagen Abb Dialog zur Profilkonvertierung in Photoshop 7.0 Nachfolgend sind die 4 Rendering Intents erläutert: Absolut farbmetrisch (Absolute colorimetric) Alle Farbvalenzen des Quellfarbraums, die auch im Zielfarbraum enthalten sind, werden in diese umgerechnet. Farbvalenzen die außerhalb des Zielfarbraums liegen, werden in die der Farbvalenz am nächsten liegenden Farbvalenz umgerechnet. Die Farbe wird also auf die Hülle des Zielfarbraums gelegt. Dies hat zur Folge, dass Farbinformationen verloren gehen, wodurch Konturen mit Farben außerhalb des Zielfarbraums verfälscht oder gar nicht mehr dargestellt werden können. Ein Beispiel hierfür wäre ein Farbverlauf, der, da nicht alle Farben dargestellt werden können, in einer gleich bleibenden Farbe endet, der Farbverlauf also abgeschnitten wird. Die Besonderheit dieses Rendering Intents ist, dass Bereiche, die dem Weißpunkt des Quellfarbraums entsprechen, im Zielfarbraum nicht zwangsläufig ebenfalls dem Weißpunkt enstprechen, wodurch es möglich ist, das Medienweiß (auch: Papierweiß) im Zielfarbraum zu simulieren. Relativ farbmetrisch (Relative colorimetric) Der relativ farbmetrische Rendering Intent verhält sich bei der Umrechnung der Farbvalenzen identisch zum absolut farbmetrischen Rendering Intent. Im Zielfarbraum vorhandene Farbvalenzen werden auch in diese umgerechnet, und die außerhalb des Zielfarbraums liegenden Farbvalenzen werden in die der Farbvalenz nächstliegende Farbvalenz umgerechnet. Der Unterschied zum absolut farbmetrischen Rendering Intent besteht darin, dass die Farben so umgerechnet werden, dass die relativen Abstände der Farben zum Weißpunkt des Quellfarbraums auch im Zielfarbraum erhalten bleiben. Perzeptiv (Perceptual) Beim perzeptiven oder auch photographischem Rendering Intent werden immer die relativen Abstände der Farbvalenzen erhalten. Sind im Bild des Quellfarbraums ausschließlich Farbvalenzen, die im Zielfarbraum abgebildet werden können, werden diese in die Farbwerte des Zielfarbraums umgerechnet. Sind Farbwerte außerhalb des Zielfarbraums im Bild enthalten, werden diese in die jeweils nächstliegende Farbvalenz umgerechnet. Der gesamte Rest der Farbvalenzen wird unter Einhaltung der relativen Abstände zueinander in den Zielfarbraum herunter gerechnet. Das Bild wird also in den kleineren Zielfarbraum gestaucht, um so alle im Bild enthaltenden Konturen zu erhalten, und damit auch den Gesamteindruck des Bildes zu bewahren, weshalb dieser Rendering Intent vorzugsweise bei Photographien verwendet wird. 12

19 2. Grundlagen Sättigung (Saturation) Dieser nur für Grafiken geeignete Rendering Intent wird vermutlich am seltensten angewendet, da mit diesem eine möglichst gute Sättigung der Farben angestrebt wird. Zusätzlich zum Rendering Intent steht bei der Konvertierung häufig auch die Option der Tiefenkompensierung und die der Verwendung eines Dithers zur Verfügung. Bei Verwendung der Tiefenkompensierung wird vor der eigentlichen Konvertierung der Schwarzpunkt des Quellfarbraums dem des Zielfarbraums angepasst, d.h. das tiefste Schwarz des Zielfarbraums wird zum tiefsten Schwarz des Quellfarbraums. Im Falle eines tieferen Schwarzpunktes des Quellfarbraums im Vergleich zum Zielfarbraum würde dadurch vermieden, dass Farben, die dunkler als der Schwarzpunkt des Zielfarbraums sind, zu diesem Schwarz umgerechnet werden, wodurch die Zeichnung in den tiefen Farbtönen verloren ginge. Im umgekehrten Fall, bei dem der Schwarzpunkt des Quellfarbraums heller ist als der des Zielfarbraums, wird bei der Tiefenkompensierung der Schwarzpunkt im Quellfarbraum herab gesetzt, wodurch der Dynamikbereich des Zielfarbraums bei der Konvertierung ausgenutzt wird. Die Tiefenkompensierung wird zumeist in Verbindung mit dem relativ farbmetrischen Rendering Intent eingesetzt, um Zeichnungen in dunklen Bereichen zu erhalten. Bei dem perzeptiven Rendering Intent ist eine Verwendung der Tiefenkompensation nicht notwendig, da die Anpassung des Schwarzpunktes bereits mit der Anpassung der Farbvalenzen zum Erhalt der relativen Farbabstände durchgeführt wird.[sd1] Bei Farbraumkonvertierungen kann es passieren, dass bei ansonst sanften Verläufen einzelne Farben nicht im Zielfarbraum enthalten sind, was wiederum dazu führen kann, dass der Rendering Intent sichtbare Abstufungen innerhalb des Verlaufes produziert, dem so genannten Banding.[Br05] Um dies zu verhindern, kann bei der Konvertierung ein Dither verwendet werden, der diesen sanften Verlauf durch sanftes Vermischen von Pixeln in den angrenzenden Farben simuliert Color Management Module (CMM) Ein CMM ist ein Farbrechner, der Farbinformationen eines Bildes von einem in einen anderen Farbraum gemäß der vier Rendering Intents und der zusätzlichen Konvertierungsoptionen Tiefenkompensation und Dithering umrechnet. Es gibt nur wenige CMMs, wobei die Bekanntesten aus dem Hause Microsoft, mit dem mit Windows ausgelieferten ICM2 (Image Color Matching), von Apple, mit dem ebenfalls im Betriebssystem integrierten ColorSync 2.0, und von Adobe, mit der in ihren Anwendungen enthaltenden Adobe Color Engine (kurz: ACE) kommen. Sowohl die ICM2 als auch das ColorSync 2.0 basieren auf dem Farbrechner der Heidelberger Druckmaschinen AG (ehemals: LinoType-Hell). Die Vorgängerversionen von ICM2 und ColorSync 2.0 basieren nicht auf dem LinoType-Hell Farbrechner und spielen heutzutage keine Rolle mehr. [Hu02] Es gibt aber auch noch weitere CMMs, von denen zumindest zwei eine relativ wichtige Rolle spielen. Beim Ersten handelt es sich um das LittleCMS (kurz: LCMS), welches eine OpenSource Entwicklung und in vielen OpenSource Anwendungen enthalten ist. So wird es z.b. in vielen Linux Distributionen [ICC2] und auch in dem weit verbreiteten Bildbearbeitungsprogramm ImageMagick verwendet. Beim zweiten OpenSource Farbrechner handelt es sich um das ArgyllCMS, welches ebenfalls weit verbreitet ist und bspw. in der Internetanwendung ICCView auf verwendet wird. 13

20 2. Grundlagen Da die ICC zwar die Rendering Intents und auch die Profile spezifiziert, jedoch keine genauen Vorgaben zur Umrechnung der Farbwerte gemacht hat, ist die Umsetzung der CMMs den jeweiligen Entwicklern überlassen. Dies führt dazu, dass sich bei der Verwendung des selben Profils auf unterschiedlichen CMMs die Transformationsergebnisse unterscheiden. Um dem entgegen zu wirken, hat die ICC mit der Version 4 ihrer Spezifikation, Mehrdeutigkeiten aus der Version 2 ausgeräumt. [ICC1] Die Qualität der CMMs ist nur schwer zu beurteilen, da letztlich keine der Umsetzungen als falsch oder als von der Spezifikation abweichend bezeichnet werden kann. Das führt dazu, dass die Anwender selbst darüber zu entscheiden haben, welches CMM für welchen Anwendungszweck die jeweils besten Ergebnisse liefert. Es hat sich aber gezeigt, dass die Unterschiede in den Ergebnissen von Transformationen mit verschiedenen CMMs eher geringfügig sind und häufig nur bei sehr genauer Betrachtung der Ergebnisse überhaupt visuell wahrzunehmen sind, sodass die Qualität einer Transformation in erster Linie von den verwendeten Profilen abhängt.[hu02] Bestätigt wird die Aussage über die geringfügigen Unterschiede bei den Transformationen durch die im Folgenden erläuterte Analyse der Bildunterschiede von Bildern, die mit verschiedenen CMMs unter gleichen Voraussetzungen transformiert wurden. Um einen möglichst großen Unterschied bei der Transformation zu erhalten, bietet sich die Transformation eines Bildes mit möglichst vielen Farben eines möglichst großen Farbraums in ein Bild mit einem wesentlich kleineren Farbraum an. Bei den ersten Versuchen handelte es sich deshalb um ein von der Fogra bereitgestelltes Separationstestbild im L*a*b*-Farbraum im TIFF-Format [Fog1], welches in den kleineren, häufig in Druckereien verwendeten, CMYK Farbraum ISO coated v2 (ECI) transformiert wurde. Abb zeigt das verwendete Separationstestbild, wenn auch nicht farbtreu, zur Verdeutlichung dieses Versuch. Es enthält mehrere Schnitte des L*a*b*-Farbraum durch die Helligkeitsachse L* und einen L*/a* Schnitt. Abb Fogra Lab-Separationstestbild [Fog1] 14

21 2. Grundlagen Bei der Konvertierung in den CMYK Farbraum hat sich jedoch gezeigt, dass die Verwendung des L*a*b*-Bildes zu nicht vergleichbaren Resultaten führt, da das CMM LittleCMS eine, von den anderen CMMs abweichende, Definition des L*a*b*-Farbraums verwendet. Bei dem LCMS wird gemäß der TIFF6.0 Spezifikation ein Weißpunkt von D65 verwendet, während alle anderen CMMs einen D50-Weißpunkt verwenden. Für das LCMS wird zwar unter ein ICC-Profil angeboten, das eine Umrechnung des D65 in den D50 Farbraum und umgekehrt erlaubt, jedoch kommt es auch bei dessen Verwendung noch zu Farbabweichungen. Die Abb zeigt eine, mit der ACE unter Windows (im Folgenden: WinACE) durchgeführte relativ farbmetrische Transformation mit Tiefenkompensierung, welche repräsentativ für die Transformationen mit der ACE unter Mac (im Folgenden: MacACE), der ICM und ColorSync steht. Abb zeigt das mit dem LCMS, unter Verwendung der selben Optionen, transformierte Bild. Abb Relativ farbmetrische Transformation mit Tiefenkompensation mit WinACE Abb Relativ farbmetrische Transformation mit Tiefenkompensation mit LCMS 15

22 2. Grundlagen Der deutlichste Unterschied ist bei dem Schnitt L*=0 zu sehen, wobei anzunehmen ist, dass bei LCMS der Schwarzpunkt des L*a*b*-Farbraums anders definiert ist. Diese Schwarzpunkt bedingte Farbabweichung zieht sich bei zunehmender Helligkeit mit abnehmender Stärke durch den gesamten Farbraum. Weniger deutlich fallen die Farbabweichungen bei den extrem negativen a* und b* Werten auf, die sich bei allen L*-Schnitten an der äußeren linken und unteren Seite befinden. Eine Anfrage an den Hersteller des L*a*b*-Profils und Mitentwickler von LittleCMS hinsichtlich der Vermutung, dass die starken Abweichungen des L*=0-Schnitt wegen einer möglichen, zu Adobe abweichenden, Spezifikation des L*a*b*-Farbraums entsteht, und eines möglichen Fehlers im L*a*b*-Profil hinsichtlich der Falschfarben bei den niedrigen a* und b* Werten, blieb bis zum Abgabezeitpunkt dieser Arbeit leider unbeantwortet. Da die Falschfarben aber nur bei den extrem negativen a* und b* Werten auftreten spielen sie in der Praxis keine Rolle. Die Farbabweichung, die vermutlich auf die Definition des Schwarzpunktes zurückzuführen sind, sind da deutlich gravierender. Da für einen Vergleich der CMMs ein Quellbild im L*a*b*-Farbraum aus den oben genannten Gründen entfällt, bietet sich als Nächstes ein Bild mit großem RGB-Farbraum an, dem WideGamutRGB. Hierzu wurde das Fogra Separationstestbild perzeptiv vom L*a*b*-Farbraum in den WideGamutRGB-Farbraum konvertiert. Das Ergebnis ist ein Bild, dessen RGB-Werte, wie das Photoshop Histogramm in Abb zeigt, relativ gleichmäßig verteilt sind, und sich das Bild somit für den nachfolgenden Versuch eignet. Abb Histogramme des Quellbild im WideGamut-Farbraum Das im WideGamutRGB-Farbraum vorliegende Quellbild wurde anschließend mit verschiedensten Optionen mit der WinACE und ICM unter Photoshop 7.0 auf Windows, mit den CMMs MacACE und ColorSync unter Photoshop CS2 auf MacOS, mit LCMS unter ImageMagick auf Linux und mit ArgyllCMS unter Windows in den CMYK-Farbraum ISO coated v2 (ECI) konvertiert. 16

23 2. Grundlagen Bei den verwendeten Konvertierungsarten handelte es sich um alle vier verschiedenen Rendering Intents, wobei der relativ farbmetrische und perzeptive Rendering Intent sowohl mit als auch ohne Tiefenkompensierung durchgeführt wurde. Die Tiefenkompensation ist bei der absolut farbmetrischen Transfomation nicht möglich und wurde beim Rendering Intent Sättigung, welcher eher selten verwendet wird, vernachlässigt. Eine Tiefenkompensierung ist mit der ArgyllCMS offenbar leider nicht möglich, zumindest gab die Dokumentation hierzu keinerlei Hinweise. Ergebnis der Transformationen sind insg. 34 Bilder mit sechs Bildern je CMM bzw. vier Bildern beim ArgyllCMS. Beim visuellen Vergleich der Bilder, die unter den gleichen Optionen transformiert wurden, lassen sich lediglich in einzelnen Bereichen bei genauerer Betrachtung Unterschiede erkennen. Um diese farblichen Abweichungen quantifizieren und analysieren zu können, wurde unter Verwendung von ImageMagick für jede Transformation mit jeweils allen anderen, mit den selben Optionen, transformierten Bildern ein Differenzbild berechnet. In den Differenzbildern enthält jedes Pixel einen Farbwert, der die Differenz der Farbwerte der selben Pixel der zu vergleichenden Bilder darstellt.[im1] Am Differenzbild lässt sich so erkennen, ob und wie stark die Farbwerte jedes Pixel der beiden zu vergleichenden Bildern abweichen. Die so berechneten 80 Differenzbilder erscheinen bei der visuellen Begutachtung allesamt Schwarz, d.h. sofern überhaupt Differenzen existieren, diese sehr klein sind. Zur Veranschaulichung zeigt Abb x ein sehr stark tonwertkorrigiertes Differenzenbild, damit Differenzen überhaupt sichtbar werden. Abb Tonwertkorrigiertes Differenzbild 17

24 2. Grundlagen Mit dem Photoshop Histogramm konnte von jedem der 80 Differenzbilder der Mittelwert der Tonwerte und deren Standardabweichung bezogen auf Helligkeit (Luminanz) des Bildes und für jeden Farbkanal einzeln ausgewertet werden.(s. Anhang A) Wie in den Tabellen A.1 bis A.5 des Anhangs A zu sehen ist, sind die Farbwerte in den Differenzbildern von WinACE- und MacACE-Transformationen sehr niedrig, und auch die Differenzbilder der beiden ACEs mit einer anderen CMM unterscheiden sich nur sehr wenig. Das diese Bilder überhaupt Differenzen aufweisen, lässt die Vermutung zu, dass es sich hierbei evtl. um versions- oder platformabhängige Rundungsdifferenzen handelt. Um die weitere Analyse zu vereinfachen, wurden die Werte der MacACE und der WinACE gemittelt und als ACE zusammengefasst, sowie die Luminanzwerte wegen den extrem niedrigen Werten vernachlässigt.(s. Anhang A Tab.A.6 und Tab.A.7) Um die Höhe der Differenzen besser einordnen zu können, wurden die Tonwertmittel und deren Standardabweichung für jede Transformationsart gemittelt und auch die Spanne, die Differenz aus maximalen und minimalen Mittelwert bzw. Standardabweichung, errechnet. Außerdem wurden zur besseren optischen Darstellung die Tonwertmittel und auch die Standardabweichungen farblich unterlegt. Grün bedeutet einen Wert unterhalb des Mittelwertes, Gelb markiert Werte oberhalb des Mittelwertes, und Rot kennzeichnet die höchsten Werte bei der jeweiligen Transformationsart. Es ist sofort erkennbar, dass bei der relativ farbmetrischen Transformation mit Tiefenkompensation, bei der perzeptiven Transformation mit Tiefenkampensation sowie bei der sättigungorientierten Transformation nur Differenzbilder, bei denen ein Bild des ICM zum Vergleich steht, Werte über den Mittelwerten auftreten. Alle anderen Differenzbilder liegen dagegen unterhalb des Mittelswertes. Wenn auch nicht auf den ersten Blick erkennbar, aber auch bei der absolut und relativ farbmetrischen sowie der perzeptiven Transformation haben die Vergleiche mit ICM nicht nur höhere Werte als im Mittel, sondern immer auch die Höchsten. Bezüglich der Höhe der Farbabweichungen sind diese sehr niedrig. Bei allen Transformationen ohne Tiefenkompensation liegen die mittleren Tonwertmittel unter 0,5 von 256 Tonwertstufen. Auch die Standardabweichungen liegen bei allen Transformationen ohne Tiefenkompensierung im Mittel unter 1. Differenzbilder, bei denen die zu vergleichenden Bilder mit Tiefenkompensierung transformiert wurden, weisen nur geringfügig höhere Werte auf. Grundsätzlich liegen die Transformationsergebnisse der verschiedenen CMMs sehr nah beieinander, und obwohl das ICM die höchsten Abweichungen zu den anderen CMMs aufweisen, sind diese nur gering. Alle farblichen Abweichungen sind so gering, dass diese nur bei einer genaueren Betrachtung und im direkten Vergleich auffallen. Anwender sollten trotz der geringen Unterschieden dennoch prüfen, wie sie welches CMM einsetzten, da diese Eigenschaften aufweisen können, die zu ungewollten Überraschungen führen können, wie z.b. die unterschiedliche Definition des Weißpunktes des L*a*b*Farbraums im Falle des LCMS oder die vermutlich fehlende Tiefenkompensierung bei dem Argyll CMS. Für das ArgyllCMS sei hier noch anzumerken, dass es als das Einzige, der in dieser Arbeit betrachteten CMMs, noch nicht die Version 4 der ICC-Spezifikation unterstützt [Arg1] 18

25 2. Grundlagen Windows Color System (WCS) Dieses Color Management System wurde von Microsoft als Bestandteil von Windows Vista eingeführt und besteht im wesentlichen aus zwei Bestandteilen, dem ICM, welches weiterhin die Farbraumkonvertierung nach ICC-Spezifikation durchführt, und der Color Infrastructure and Translation Engine (kurz: CITE), mit der ein neues Konzept zur Farbraumkonvertierung umgesetzt wurde. Bei Letzterem werden geräteabhängige Messdaten in sog. Device Model Profiles vorgehalten, bei denen es sich um Profildateien im XML-Format handelt, und die an der Endung.cdmp zu erkennen sind. Diese Daten werden durch das Device Model, einer geräteabhängen Umrechnungsvorschrift, in den CIE XYZ-Farbraum transformiert. Das WCS beinhaltet bereits zahlreiche Device Models für eine große Anzahl unterschiedlicher Gerätetypen, kann aber durch weitere Modelle von Hardwareherstellern und Entwicklern ergänzt werden. Die nun im XYZ-Farbraum vorliegenden Daten werden dann durch das Color Appearance Model in den CIECAM02-Farbraum (CIEJCh) umgerechnet, einem relativ neuen, von der CIE entwickelten Farbraum, auf den im Folgenden nicht weiter eingegangen wird. Zur Umrechnung werden hierbei Parameter aus den Color Appearance Model Profiles (Dateiendung.camp) herangezogen, welche die Betrachterbedingungen, wie z.b. die Umgebungsbeleuchtung etc., definieren. Das Ergebnis der Umrechnung ist die Gamut Boundery Definition (kurz: GBD), welche mit Gamut Mapping Models (GMM) in eine andere GBD umgerechnet wird. Es existieren 3 grundlegende, den Rendering Intents der ICC ähnelnde, GMMs, dem BasicPhoto, Minimum Color Difference (MinCD) und HueMap. Weitere GMMs können entwickelt und dem System hinzugefügt werden. Die Verwendung der GMMs wird durch die Gamut Mapping Model Profiles (kurz: GMMP) gesteuert werden. Diese besitzen die Endung.gmmp. In Windows Vista sind bereits folgende GMMPs enthalten: Photo.gmmp Dieser GMMP verwendet das GMM BasicPhoto und entspricht dem perzeptiven Rendering Intent. Proofing.gmmp Verwendet den GMM MinCD und entspricht dem relativ farbmetrischen Rendering Intent. MediaSim.gmmp Verwendet ebenfalls den GMM farbmetrischen Rendering Intent. MinCD und entspricht dem absolut Graphics.gmmp Entspricht dem Rendering Intent Sättigung und verwendet den GMM HueMap. Nach Umrechnung der GBD wird dieser durch das Color Appearance Model wieder in den XYZ-Farbraum transformiert und anschließend durch das Device Model in den Gerätefarbraum. [Ne07] Abb zeigt den gesamten WCS Workflow. Da das WCS bisher nur bei Windows Vista eingesetzt wird, ist dieses bisher nicht weit verbreitet. Aufgrund dessen, und der Tatsache, dass sich die Industrie und die Anwender bei der Unterstützung bzw. Nutzung des WCS zurückhalten, wird im Rahmen dieser Arbeit nicht weiter auf das WCS eingegangen, sollte hier aber aufgrund des neuen Konzeptes zumindest kurz angesprochen worden sein. 19

26 2. Grundlagen Abb WCS Pipeline [MS2] Kalibrierung und Profilierung Um Farben auf einem Monitor überhaupt korrekt darzustellen zu können, ist es notwendig, diesen präzise einzustellen und auch korrekt anzusteuern. Auch wenn häufig nur von Monitorkalibrierung und/oder -profilierung die Rede ist, so unterteilt die Fogra den gesamten Prozess in die drei Schritte Kalibrierung, Charakterisierung und Profilierung. Bei der Kalibrierung handelt es sich um die Monitoreinstellungen Helligkeit, Kontrast, Gamma (s.kap ) und Weißpunkt (s.kap ), um so unter Berücksichtigung der wahrnehmungsgemäßen Helligkeitsdifferenzierung und der Umgebungsbeleuchtung die technischen Möglichkeiten des Monitors soweit wie möglich auszunutzen. Die Einstellungen sind hierbei entgegen der Reihenfolge der Schnittstellen über die Steuerungssignale, die von der Software zum Monitor gesendet werden, vorzunehmen. D.h., es werden zunächst die den Möglichkeiten entsprechend Einstellungen am Monitor selbst vorgenommen, da hier die präzisesten Einstellungen vorgenommen werden können. Anschließend werden Einstellungen an der Grafikkarte selbst vorgenommen, d.h. sofern die Möglichkeit besteht, eine LookUpTable (kurz: LUT) auf die Grafikkarte zu laden (s. Kap ). Die letzten Korrekturen werden dann im ICC-Profil hinterlegt. Ist der Vorgang der Kalibrierung abgeschlossen, wird der Monitor charakterisiert, indem die an die Grafikkarte gesendeten Steuerungswerte, also die RGB-Farbwerte, den daraus resultierenden und gemessenen XYZ-Farbwerten in Tabellen gegenübergestellt werden. Diese Charakterisierungstabellen werden im Schritt der Profilierung dazu verwendet, um ein ICCProfil zu errechnen, welches es ermöglicht, die RGB-Werte in XYZ- oder L*a*b*-Werte und umgekehrt die XYZ- bzw. L*a*b*-Werte in die entsprechenden RGB-Werte um zurechnen. [Fo08] 20

27 2. Grundlagen Der oben beschriebene Prozess kann sowohl visuell, mit Programmen wie z.b. Adobe Gamma, oder aber auch messtechnisch durch die Verwendung von Kolorimeter oder Spektrometer und deren Software vorgenommen werden. Letztere werden direkt am Monitor angebracht und messen die ausgegebenen Farben, die dann zumeist über ein direkt mit dem PC verbundenen USB-Kabel an die Software gesendet und weiterverarbeitet werden. Bei beiden Varianten wird der Benutzer von der Software zumeist in angemessener Weise durch den Kalibrierung-, Charakterisierung- und Profilierungsprozess geführt. Wegen der höheren Genauigkeit und den moderaten Preisen für qualitativ hochwertige Messgeräte von Herstellern, wie u.a. X-rite (ehemals: Gretag Macbeth ), DataColor, Intergrated Color Solutions etc., ist die messtechnische Variante der visuellen vorzuziehen. Die Fogra empfiehlt, vor der Kalibrierung und Profilierung den Monitor wegen möglicher Schwankungen bei der Ausgabe aufwärmen zu lassen, und im Anschluss an die Profilierung das Ergebnis visuell zu begutachten, und wenn möglich auch messtechnisch zu validieren, um das Profil ggf. zu korrigieren. Des Weiteren sollten der Kalibrierungs- und Profilierungsprozess in regelmäßigen Abständen wiederholt werden, um so den sich ändernden Leistungseigenschaften des Monitors Rechnung zu tragen.[fo08] Zur Einhaltung der Farbtreue innerhalb eines ICC-Workflows müssen zusätzlich zum Monitor auch alle anderen Ein- und Ausgabegeräte kalibriert und profiliert werden. Dies gilt für Scanner und Digitalkameras genau so wie für Druckmaschinen oder Tintenstrahldrucker. Wie dies im Einzelnen funktioniert, sei an dieser Stelle nicht interessant, zumal die Kalibrierung und Profilierung für Druckmaschinen dem gelernten Drucker überlassen werden sollte Normlichtart & Weißpunkt Die Lichtverhältnisse haben einen entscheidenen Einfluß auf die Farbvalenz. So wirkt bspw. das Papierweiß dieses Dokumentes bei Tageslicht am Fenster bläulich, während es bei einer Beleuchtung mit normalen Glühlampen eher als rötlich empfunden wird. Grund hierfür ist die spektrale Zusammensetzung des Lichtes einer Lichtquelle, der relativen spektralen Strahlungsverteilung. Man bezeichnet Licht mit einer bestimmten relativen spektralen Strahlungsverteilung auch als Lichtart Physikalisch betrachtet, besteht Licht aus Strahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen, wobei die Strahlen einer Wellenlänge jeweils beim Auftreffen auf die Netzhaut des Auges die Farbvalenz einer Spektralfarbe erzeugt. Eine Mischung von Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen hat die Entstehung einer anderen Farbvalenz zur Folge. Dies ist das Prinzip der additiven Farbmischung, wie es bei dem XYZ-Farbmodell und dem RGB-Farbmodell in Kap.2.1 bereits erläutert wurde und welche auf diesem natürlichen Zusammenhang basieren. Licht besteht, mit Ausnahme eines Lasers, welcher nur Licht einer bestimmten Wellenlänge ausstrahlt, immer aus einer Mischung von Strahlen verschiedener Wellenlängen, deren Farbvalenz die Lichtfarbe ist. Trifft Licht auf ein Objekt, werden je nach Beschaffenheit der Oberfläche Strahlen absobiert, transmittiert oder reflektiert. Die durch ein Objekt reflektierten Strahlen in ihrer spektralen Zusammensetzung erzeugen im menschlichen Auge die Farbvalenz des Objekts. Dies ist das Prinzip der subtraktiven Farbmischung, die Grundlage des CMYKFarbmodels (s. Kap 2.1). Wird ein und das selbe Objekte mit Licht in unterschiedlicher Lichtfarbe angestrahlt, so werden von dem Licht unterschiedliche Anteile der Wellenlängenbereiche absorbiert, transmittiert und reflektiert, was dazu führt, dass das Objekt für uns in unterschiedlichen Farbvalenzen erscheint. 21

28 2. Grundlagen Neben der Beschreibung der Lichtart durch die relative spektrale Strahlungsverteilung kann diese, wenn auch nicht so präzise, durch die Farbtemperatur beschrieben werden. Stark vereinfacht basiert diese Art der Beschreibung auf der Temperatur, bei der ein ideal schwarzer Hohlkörper, der Planksche Strahler, ein Licht in einer bestimmten Lichtfarbe emittiert. Die durch den Plankschen Strahler erzielbaren Lichtarten werden in Kelvin angegeben und können im Yxy-Farbmodel als Plankscher Farbenzug (auch: Black-Body Kurve) eingezeichnet werden. (s. Abb )[Lo89] Die Lichtfarbe reicht dabei mit steigender Farbtemperatur von einem dunklen rötlichen Licht über weiß bis hin zu einem hellen bläulichen Licht. Bestimmte Lichtarten wurden standardisiert bzw. genormt, um je nach Anwendungsfall eine gleich bleibende Beleuchtung zu garantieren. Die für das Arbeiten am Monitor und für die Druckindustrie wichtigsten Normlichtarten sind die D65-Normlichtart mit 6500K und die D50Normlichtart mit 5000K, mit denen der Weißpunkt des Monitors bestimmt wird. Monitore werden in aller Regel mit einem Farbtemperatur von 6500K betrieben, da dies ein gutes Bild für die Arbeit am Monitor ergibt. Da in der Druckvorstufe und Druckindustrie aber Farbbeurteilungen unter der Normlichtart D50 vorgenommen werden, ist 5000K ebenfalls eine bei Monitoren gern eingestellte Farbtemperatur, um Farben für den Druck bereits auf dem Monitor beurteilen zu können Gamma Aus technischen Gründen entspricht das Eingangssignal eines CRT-Monitors (CRT = Cathode Ray Tube) nicht dem Ausgangssignal, d.h. die lineare Erhöhung der Eingangsspannung resultiert nicht in einem linearen Anstieg des vom Monitor ausgesandten Lichtes. Dieses nichtlineare Verhalten lässt sich durch eine Funktion beschreiben, bei der sowohl das Eingangssignal (input) als auch das Ausgangssignal (output) zwischen 0 für kein Signal und 1 für maximale Signalstärke skaliert ist. Die Formel beschreibt den Zusammenhang zwischen Ein- und Ausgangssignal als Funktion mit γ als Exponent für das Eingangssignal. [W3C96] output = input γ (Formel 2.2.1) Ein linearer Zusammenhang zwischen Ein- und Ausgangssignal wäre bei γ = 1 gegeben. Da CRT-Monitore im Mittel ein Gamma von 2,5 haben, werden bei der Darstellung einer Grauskala zwar das Schwarz und Weiß korrekt dargestellt, jedoch sind die Graustufungen im dunklen Bereich viel zu schwach und im hellen Bereich viel zu stark ausgeprägt, was die Skala insgesamt viel zu dunkel erscheinen lässt. Die gilt analog für die Tonwertstufen der einzelnen Farbkanäle Rot, Grün und Blau. Diesem Verhalten kann durch eine Gammakorrektur entgegengewirkt werden, indem die darzustellenen Tonwertstufen entweder bereits so vorliegen, dass deren Darstellung auf dem Monitor zu gleichmäßigen Tonwertstufen führt, die Tonwertstufen von der Grafikkarte anhand einer Tabelle, der LookUpTable (kurz: LUT) umgerechnet werden, oder aber von einer entsprechenden Software so umgerechnet, dass die Darstellung auf dem Monitor korrekt ist. Bei der Gammakorrektur wird aber nicht die gesamte Nichtlinearität des Monitors korrigiert, sondern nur ein Gamma von 2,2. Grund hierfür ist das nichtlineare Verhalten der menschlichen Wahrnehmung auf Helligkeitsunterschiede bei unterschiedlicher Umgebungsbeleuchtung. Für die Arbeit an Monitoren wird ein leicht gedimmter Raum angenommen, bei dem das Gamma der menschlichen Wahrnehmung ungefähr dem Quotienten von 2,5/2,2 entspricht. Generell gilt also, dass ein Gammawert von 2,2 zu korrigieren ist.[w3c96] 22

29 2. Grundlagen Auf PC-Systemen müssen bei Softwareprogrammen, die kein Farbmanagement unterstützen, einschließlich der GUI des Betriebssystems, für den Gammawert von 2,2 vorkorrigierte Daten vorliegen. Farbmanagement unterstützende Softwareprogramme (wie z.b Adobe Photoshop) können Daten, die nicht in der erforderlichen vorkorrigierten Form vorliegen, dahingehend umrechnen. Bei Mac-Systemen verhält sich dies etwas anders. Bei diesen Systemen muss zwar ebenfalls ein Gamma von 2,2 korrigiert werden, da sich die Monitore technisch nicht unterscheiden, sie verfügen im Gegensatz zu PCs jedoch immer über eine LUT in der Grafikkarte, die eine Teilkorrektur des Monitorgamma vornimmt. In der Standardeinstellung werden beim MacOS die Daten über die LUT der Grafikkarte soweit korrigiert, dass die Daten zur Monitorausgabe bei Softwareprogrammen ohne Farbmanagementunterstützung (auch hier einschließlich die GUI des MacOS) in einer für den Gammawert von 1,8 vorkorrigierten Form vorliegen müssen. Für Farbmanagement unterstützende Software gilt auch bei Mac-Systemen, dass Daten in die jeweils erforderliche Gammakorrektur umgerechnet werden können. Diese unterschiedliche Vorgehensweise bei der Gammakorrektur ist der Grund dafür, dass Bilder, die zur Darstellung auf dem PC vorkorrigiert wurden und auf einem Mac dargestellt werden, zu hell und zu blass erscheinen, da sie für MacOS überkorrigiert sind und vice versa Bilder, die zur Betrachtung auf MacOS vorkorrigiert wurden, auf einem PC zu dunkel dargestellt werden, also nicht stark genug korrigiert sind. Bei Farbmanagement unterstützender Software, ob auf Mac oder auf PC, spielt dies keine Rolle, da eine Umrechnung der Gammakorrektur durch die Software möglich ist, sofern dass Bild über die Information der verwendeten Gammakorrektur verfügt, wie z.b. mit Hilfe eines ICC-Profils, oder aber vom Anwender ausgewählt wurde. Relativ neu ist die Gammakorrektur mithilfe der L*-Achse des L*a*b*-Farbraums, da diese dem Helligkeitsempfinden des menschlichen Auges präziser entspricht. Zum Thema Gamma sei noch anzumerken, dass sich die obigen, auf das Monitorgamma bezogene Aussagen in ähnlicher Weise auch für andere Geräte wie Scanner, Film- und Fotoapparate, sowie auf Drucker und Druckmaschinen übertragen lassen Softproof Die ISO definiert einen Softproof folgendermaßen: An einem Monitor vorgenommene Darstellung der Druckdaten mit dem Zweck, den farblichen Eindruck des Farbauszugsvorganges (Aufbereitung) in einer Weise nachzustellen, welche den farblichen Eindruck auf einer Druckmaschine nahezu nachbilded (2008, Forga Softproof Handbuch, S.6): Ein Softproof, also die Simulation eines Druckergebnisses auf dem Monitor, erlaubt die farbliche Beurteilung eines Bildes oder Dokuments als Druckerzeugnis, ohne dass dieses in gedruckter Form vorliegt, um so gegenüber eines Andrucks oder eines Proofdrucks (Simulation der Druckbedingungen auf einem speziellen Drucker) Zeit und Kosten einzusparen. Erste Voraussetzung, um überhaupt die Farbausgabe einer Druckmaschine simulieren zu können ist, dass ein passendes ICC-Profil vorliegt, welches den Gamut der Kombination aus Druckmaschineneigenschaften, Druckfarbe und Bedruckstoff beschreibt, sei es ein Standardprofil eines standardisierten Druckverfahrens (s. Kap.2.1) oder ein speziell erstelltes Profil. Das Bild oder Dokument muss dann unter Verwendung eines dem Zwecke dienlichen Rendering Intent (zumeist perzeptiv oder relativ farbmetrisch mit Tiefenkompensierung) in diesen Farbraum konvertiert werden. 23

30 2. Grundlagen Die daraus entstehenden L*a*b*-Farbwerte werden absolut farbmetrisch auf dem Monitor dargestellt, da so sowohl der Weißpunkt als auch der Schwarzpunkt des Separationsprofils, welche das Papierweiß und die schwarze Druckfarbe repräsentieren, nicht als Weiß- und Schwarzpunkt übernommen werden, d.h. die Farbe des Papiers und die schwarze Farbe korrekt simuliert werden.[fo08] Abb zeigt die Optionen zum Einrichten eines Softproofs mit Adobe Photoshop 7.0. In diesem Beispiel wird ein Bild relativ farbmetrisch und mit Tiefenkompensierung in das Euroscale Coated v2 Profil konvertiert. Die Option Papierweiß unter Simulieren ist aktiviert, um so die L*a*b*-Werte absolut farbmetrisch auf dem Monitor wiederzugeben. Da bei der absolut farbmetrischen Transformation keine Tiefenkomensierung möglich ist, ist bei aktivierter Simulation des Papierweiß auch automatisch die Option Schwarze Druckfarbe aktiviert und kann nicht deaktiviert werden. Abb Softproof unter Photoshop 7.0 Eine weitere Voraussetzung zur Durchführung eines Softproofs ist ein Monitor, dessen Gamut möglichst den gesamten Gamut der Druckmaschine abdeckt, sodass auch möglichst alle Farben des Drucks korrekt dargestellt werden können. Dieser muss dabei präzise kalibriert und profiliert sein (s. Kap ). Welche Einstellungen beim Monitor gewählt werden, hängt hierbei zum einem vom Zweck des Softproofs ab, aber auch von den Präferenzen des Benutzers. 2.3 Webtechnologien zur Darstellung von Bildern Die Darstellung von Bilddateien in Webapplikationen kann durch verschiedene Technologien erfolgen. Die wohl häufigste Form ist die Referenzierung von Bildern im HTML-Quellcode durch den <img>-tag. Diese Bilder werden dann durch den Browser bzw. dessen RenderingEngine interpretiert und dargestellt. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt das es auch den HTML-Tag <canvas> gibt, mit dem es möglich ist Bilder darzustellen und mit der clientseitigen Skriptsprache JavaScript sogar manipuliert und erstellt werden können. Dies wird jedoch nicht weiter betrachtet, da der <canvas>-tag Teil der noch nicht als Standard verabschiedeten HTML5 Spezifikation ist, die von diversen Browsern noch nicht unterstützt wird.[moz1] 24

31 2. Grundlagen Andere Webtechnologien werden hingegen als eigenständige Software in den HTML-Code eingebettet. Auch wenn diese zwar im Browser dargestellt werden, so verwenden sie dennoch ihre eigenen Rendering-Engines. So ist z.b. sowohl für die Funktionalitäten als auch für die Darstellung von JavaApplets die Installation der Java-Laufzeitumgebung notwendig. Weitere Beispiele sind die, als Rich Internet Application (kurz: RIA) bekannten Webtechnologien wie Adobe Flex, Microsoft Silverlight und JavaFX. Auch wenn mit diesen Webtechnologien eine Darstellung von Bildern in einer Webapplikation ohne weiteres möglich ist, so heißt dies aber noch nicht, dass die Bilder auch farbtreu dargestellt werden. Ist, wie im Falle dieser Arbeit, eine farbtreue Darstellung der Bilder notwendig, so ist zunächst zu untersuchen, welche Webtechnologie das Farbmanagement nach dem ICC-Standard unterstützt und wenn nicht, wie die Farben der Bilder interpretiert und dargestellt werden und, ob dies dazu genutzt werden kann Bilder dennoch farbtreu darzustellen. Browser Leider hat sich die Farbmanagementunterstützung bei Browsern noch nicht vollständig durchgesetzt, sodass dieses Feature nur in einigen Browsern zur Verfügung steht. Hierzu gehören insbesondere der populäre Browser Firefox ab der Version 3 und der Browser Safari.[App1] Beim Firefox ist die Farbmanagementunterstützung standardmäßig deaktiviert, kann aber ohne weiteres über die Konfiguration aktiviert werden.[mz1] Der InternetExplorer bietet keine Farbmanagementunterstützung, interpretiert jedoch alle Farbinformationen als srgb-farbwerte, wodurch zumindest eine farbtreue Darstellung von Bildern im srgb-farbraum möglich ist. Da die 3 Browser lt. Net Applications im Februar 2009 zusammen einen Marktanteil von über 97% ausmachten, wurde in dieser Arbeit auf die Untersuchung weiter Browser verzichtet.[na1] Java Applets Durch die Java-Laufzeitumgebung verfügen Applets über volle Farbmanagementunterstützung mit der grundsätzlich die farbtreue Darstellung von Bilddaten möglich ist. Gezeigt werden kann dies an dem Beispiel des Dalim Dialogue, einem Applet mit dem das Softproof -Konzept umgesetzt wurde, und das von der Specifications Web Offset Publications (kurz: SWOP), einer Organisation in der amerikanischen Druckindustrie, für Farbtreue zertifiziert wurde. [DS05] RIA-Technologien Bei den Rich Internet Application -Technologien lassen sich lediglich für Adobe Flex konkrete Aussagen zu dessen Farbmanagementunterstützung finden, weshalb sowohl JavaFX als auch Silverlight im weiteren Verlauf nicht mehr betrachtet werden. Eine Farbmanagementunterstützung bei Adobe Flex ist erst seit der vor kurzem erschienenen Version 10 des, für Flex-Applikationen notwendigen, Adobe Flash Players gegeben. Leider handelt es sich nicht um eine umfassende Farbmanagementunterstützung, sodass keine in den darzustellenden Bilder eingebetteten ICC-Profile berücksichtigt werden und das für die Bilder der srgb-farbaum angenommen wird. Auf der Ausgabeseite findet jedoch eine Transformation der srgb-farbwerte in den Farbraum des, für den Monitor verwendeten ICC-Profils statt. [Ado1] 25

32 2. Grundlagen 2.4 Opazitäts- und Transparenzmessung Bei der Betrachtung von gedruckten Dokumenten kann man häufig beobachten, dass die nachfolgende(n) Seite(n) oder aber auch die bedruckte Rückseite durch die gerade betrachtete Seite hindurch scheint. Dazu fällt auf, dass die Stärke, mit der die Seiten hindurch scheinen, abhängig von der Papiersorte ist und das dieser Effekt des Durchscheinens auf einer unbedruckten Stelle des Papiers stärker ist als auf einer Bedruckten. Dies liegt zum Einen an der Eigenschaft des Papiers, nicht völlig blickdicht zu sein, was in der Ausprägung bei verschiedenen Papiersorten variiert, und zum Anderen, im Falle der bedruckten Stellen des Papiers, dass die Druckfarbe selbst in Abhängigkeit ihres Deckungsvermögens mehr oder weniger stark die bedruckte Seite und damit auch die nachfolgende Seiten hindurch scheinen lässt. Die Eigenschaft des Durchscheinens bei Papieren und Druckfarben wird in Industrie und Wissenschaft als Opazität (Lichtundurchlässigkeit) oder als Transparenz (Lichtdurchlässigkeit) bezeichnet. Die Opazität und Transparenz wird dabei häufig in Prozent angegeben, wobei ein Stoff mit einer Opazität von 0 % völlig lichtdurchlässig und bei 100% völlig lichtundurchlässig ist. Bei der Transparenz ist es genau umgekehrt. Transparenz von 0% bedeutet absolute Lichtundurchlässigkeit während 100% absolute Lichtdurchlässigkeit bedeutet. Physikalisch betrachtet ist die Transparenz nichts anderes als das in Verhältnis setzen der auf den Stoff auftreffenden Lichtintensität zu der durch den Stoff hindurch gelassenen (transmittierten) Lichtintensität. Anstatt dies prozentual anzugeben, wird hierbei für die Transparenz bei Durchsichtsproben der Transmissionsgrad (T) als Verhältnis zwischen transmittierter Lichtintensität I1 zur auftreffenden Lichtintensität I0 und bei Aufsichtproben, als Remission bezeichnet, mit dem Remissionsgrad (R) als Verhältnis des remittierten, der von der Probe zurückgeworfenen Lichtintensität I1 zur auf die Probe auftreffenden Lichtintensität I0 angegeben.[kk07] T= I1 I0 (Formel 2.4.1) R= I1 I0 (Formel 2.4.2) Sowohl der Transmissions- als auch der Remissionsgrad kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen, welche aussagen, dass bei einem Wert von 0 kein Licht von der Probe transmittiert bzw. remittiert wird und bei einem Wert von 1 das gesamte Licht transmittiert bzw. remittiert wird. Bei dem Letzteren handelt es sich jedoch um einen theoretischen Wert.[Lo89] Die Opazität als Gegenteil der Transparenz und Remission wird als Verhältnis der auf die Probe auffallenden zum transmittierten bzw. remittierten Lichtintensität, also als Kehrwert des Transmissions- bzw. Remissionsgrad, angegeben.[kk07] O= I0 oder O = 1 bzw. 1 O= T I1 R (Formel 2.4.3) 26

33 2. Grundlagen In dieser Abhängigkeit nimmt die Opazität bei einem Transmissions- bzw. Remissionsgrad von 1 den Wert 1 an, der die völlige Lichtdurchlässigkeit beschreibt. Bei einem gegen 0 laufenden Transmissions- bzw. Remissionsgrad geht der Opazitätswert gegen Unendlich. Zur Messung der Opazität und Transparenz ist vom Deutschen Institut für Normung jeweils ein Verfahren in der Norm DIN Prüfung von Papier und Pappe Bestimmung der Opazität und der DIN Prüfung von Papier Bestimmung der Transparenz festgelegt worden. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass Ersteres auch durch die ISO, der International Organization for Standardization, mit der, mir leider nicht vorliegenden Norm ISO 2471 international genormt wurde.[lo98] Nach DIN ist die Opazität eines Papiers das prozentuale Verhältnis des Reflexionsfaktors R0 zum Reflexionsfaktors R, wobei ein Reflexionsfaktor R nach DIN stark vereinfacht das Verhältnis der von einer Probe reflektierten Strahlungsleistung im Verhältnis zur reflektierten Strahlungsleistung eines vollkommen mattweißen Körpers (zumeist ein Preßling aus Bariumsulfatpulver nach DIN 5033 und DIN ) darstellt. Der Reflexionsfaktor R0 ist der gemessene Reflexionsfaktor einer Probe auf einer Unterlage, dessen eigener Reflexionsfaktor 0,5% ist und als Hohlkörper bezeichnet wird. Der Reflexionsfaktor R ist der gemessene Reflexionsfaktor einer Probe, die auf einem Stapel Papier der gleichen Sorte gemessen wird. Die Stapeldicke muss dabei mindestens so groß gewählt sein, dass bei einer Verdoppelung der Anzahl der Blätter keine Änderung des Reflexionsfaktors der Probe gemessen werden kann. Nach Messung der beiden Faktoren ergibt sich die Opazität der Probe wie folgt: O= R0 100 [%] R (Formel 2.2.4) Da eine einzelne Probe und deren Messung nur die Opazität einer bestimmten Stelle einer einzelnen Papierseite angibt, müssen bei jedem Probeblatt jeweils 5 Probestellen auf der Oberseite und jeweils 5 Probestellen auf der Unterseite gemessen werden. Von allen Opazitätswerten wird dann das arithmetische Mittel errechnet. Im Falle von Unterschieden >0,2% bei den Seitenmittelwerten muss das arithmetische Mittel für jede Seite gesondert bestimmt und eine Standardabweichung nach DIN errechnet werden. Des Weiteren schreibt die DIN die Auswahl und Verwendung von Proben nach den Bestimmungen der Norm DIN EN ISO 168 von August 2002 vor. Diese Norm bestimmt u.a. die Anzahl der zu verwendenden Probeseiten in Abhängigkeit vom gesamten Lieferposten und Regeln zur Entnahme und Vorbereitung der Probeseiten. Die zur Berechnung der Opazität verwendeten Reflexionsfaktoren können in abgewandelter Form auch für die Berechnung weiterer Eigenschaften unter zur Hilfenahme von Probedrucken verwenden verwendet werden. So kann der als Durchscheinen bezeichnete, vom Druckpapier abhängige Reflexionsverlust Ds, durch die zusätzliche Messung des Reflexionsfaktors RD eines unbedruckten Papiers auf einem Stapel Papier der gleichen Sorte, dessen oberstes Blatt auf der Oberseite bedruckt ist, wie folgt errechnet werden: 27

34 2. Grundlagen Ds = R RD 100 [%] = 100 O [%] R (Formel 2.4.5) Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei der Berechnung der Opazität anstatt von R0 im Zähler der Wert von RD zu verwenden ist. Mittels des Reflexionsfaktors RuS eines auf der Rückseite bedruckten Papiers auf einem Stapel der gleichen Papiersorte kann des Weiteren der als Durchschlagen bezeichnete, von der Druckfarbe abhängige Reflexionsverlust Di berechnet werden. Di = R0 RuS 100 [%] R0 (Formel 2.4.6) Zusammengefasst werden die beiden Reflexionverluste als Dp Durchdrucken. Die Messung der Transparenz bei transparenten Papieren nach DIN wird mit der folgenden Formel berechnet: T = Rw R R0 R w (Formel 2.4.7) R0 ist hierbei der bereits aus der Opazitätsberechnung bekannte Reflexionsfaktor des Papiers auf einem Hohlkörper. R(w) ist der Reflexionsfaktor einer weißen Unterlage und Rw der Reflexionsfaktors eines Blattes auf der weißen Unterlage. Ohne weiterführend auf dieses Verfahren einzugehen, sei noch anzumerken, dass ebenso wie bei der Norm zur Opazitätbestimmung auch die Norm zur Transparenzbestimmung diverse Verweise auf weitere Normen beinhaltet, die Bestimmungen für die Messbedingungen enthalten.[lo89] 28

35 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Wird ein digital vorliegendes Bild oder Dokument auf einem Drucker oder einer Druckmaschine ausgedruckt, so weicht das Erscheinungsbild des Ausdrucks mehr oder weniger stark von seiner digitalen Vorlage ab. Um Anwendern von Webapplikationen einen konkreteren Eindruck eines solchen Druckerzeugnisses bieten zu können, ohne dass ihnen dieses vorliegt, müssen die für das Erscheinungsbild maßgeblichen Eigenschaften des Papiers und der Druckfarbe simuliert werden. Im Folgenden wird ein Konzept erläutert, mit dem die, für das farbliche Erscheinungsbild sowie die für die Opazität eines Druckerzeugnisses, maßgeblichen Eigenschaften simuliert werden können. Diese werden in Kap.3.1 für die Simulation der Farbgebung und in Kap.3.2 für die Simulation der Opazität zunächst differenziert betrachtet. In Kap. 3.3 werden beide Konzepte in einem gemeinsamen Workflow zusammengeführt. Abschließend wird in Kap die Darstellung der Simulation in einer Webapplikation erörtert. Begleitend zum theoretischem Konzept, werden in diesen Kapiteln zum Teil auch konkretere Möglichkeiten zu Umsetzung aufgezeigt und erläutert. 3.1 Simulation der Farbgebung Alle Eigenschaften des Papiers und der Druckfarbe, die einen Einfluss auf das farbliche Erscheinungsbild eines Druckerzeugnisses haben, können mit dem in Kap vorgestellten Konzept des Softproofing am Monitor simuliert werden, da dessen farbliche Auswirkungen durch Messungen erfasst werden können und dann als Charakterisierung einer definierten Druckbedingung in einem ICC-Profil vorliegen. Ohne den Anspruch auf Vollständigkeit seien im Folgenden einige dieser Eigenschaften sowie deren Berücksichtigung im ICC-Profil, erläutert: Die Farbe des Papiers, die nicht nur unbedruckt von der Farbe der digitalen Vorlage abweicht, sondern ebenfalls die Farbgebung der verwendeten Druckfarbe beeinflusst. Die Farbe des unbedruckten Papiers wird hierbei als Weißpunkt im ICC-Profil hinterlegt. Weiter beeinflusst die Farbe des Papiers auch die Farbgebung der Druckfarben bei denen dies über die Messungen mit erfasst wird. Die Farbe der Druckfarbe selbst, deren Farbgebung auf dem Papier durch Messungen erfasst wird. Der Tonwertzuwachs, der mehrere Eigenschaften des Papiers und der Druckfarbe zusammenfasst und das Verlaufen der Druckfarbe auf dem Papier beschreibt. Eine den Tonwertzuwachs beeinflussende Eigenschaft des Papiers ist z.b. die Saugfähigkeit, aber auch die Eigenschaften der Druckfarbe wie z.b. die Trockungszeit oder die Viskosität. Die Farbgebung wird durch den Tonwertzuwachs insofern beeinflusst, als dass ein stärkerer Verlauf der aufgetragenen Druckfarbe das Bild dunkler wirken lässt. Der Tonwertzuwachs wird im ICC-Profil durch Korrekturkurven berücksichtigt.(s. Kap ) 29

36 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Neben den Auswirkungen der Eigenschaften des Papiers und der Druckfarbe beeinflusst die auch Umgebung, in der das Druckerzeugnis betrachtet wird, dessen Farbgebung erheblich. Dies wird ebenfalls berücksichtigt, indem die Messungen unter definierten Bedingungen, in der Regel dem Normlicht D50, durchgeführt und im ICC-Profil hinterlegt werden. Die für eine Umsetzung des Softproof -Konzeptes notwendigen Voraussetzungen werden in Kap aufgeführt in dessen Anschluss das Konzept für die Simulation der Farbgebung für Bilddateien in Kap.3.1.2, für PDF-Dokumente in Kap und für Layoutdokumente in Kap differenziert betrachtet werden Voraussetzungen für die Simulation Damit die Farbgebung eines Ausdrucks überhaupt simuliert werden kann, ist das Vorhandensein eines hochwertigen ICC-Profils, welches die Druckbedingung beschreibt, sowie für die farbtreue Darstellung der Simulation, ein kalibrierter und profilierter Monitor notwendig. Für jede Druckbedingung die simuliert werden soll ist jeweils ein eigenes ICC-Profil zu verwenden, welche die jeweiligen Gegebenheiten des Drucks berücksichtigt. Hierzu muss für jede Kombination aus Drucker oder Druckmaschine, der zu verwendenden Papiersorte und der zu verwendenden Druckfarbe ein eigenes Profil erstellt werden. Wie im Einzelnen eine Druckmaschine kalibriert und profiliert wird, wird an dieser Stelle nicht weiter erörtert, da dies durch die Druckereien zu erfolgen hat. Ob dabei die Druckmaschinen so eingerichtet werden, dass Standardprofile wie z.b. die der ECI verwendet werden können, oder ob die Druckmaschinen für jede Papiersorte und Druckfarben Kombination profiliert werden, sei dabei ebenfalls der Druckerei überlassen. Die Profilierung eines Desktop Druckers wird hier ebenfalls nicht ausführlich erörtert, da dies zum einen abhängig vom jeweiligen Drucker ist und sich von Messgerät zu Messgerät unterscheiden kann. Generell werden bei der Profilierung aber ein oder mehrere Messcharts den sogen. Targets ausgedruckt, dass heißt ein Probeausdruck, der eine bestimmte Menge an Farben enthält. Dessen geräteunabhängigen Farbwerte (XYZ-Farbwerte oder L*a*b*Farbwerte) werden dann mit einem Messgerät wie z.b. einem Spektralphotometer bestimmt und können den Farbwerten, die an den Drucker gesendet wurden, gegenüber gestellt werden. Aus den gegenüber gestellten Farbwerten wird dann ein Profil erstellt, mit dem es möglich ist, nicht gemessene Farbwerte zu interpolieren. Für die Farbtreue bei der Darstellung der Simulation, also in diesem Fall des Monitors auf dem das Druckerzeugnis simuliert werden soll, ist der Endanwender verantwortlich. Dieser sollte über einen präzise kalibrierten und profilierten Monitor verfügen, dessen Gamut größer ist als der Gamut der Druckmaschine. Nähere Informationen zur Monitorkalibrierung und -profilierung können in Kap Kalibrierung und Profilierung nachgelesen werden. Ob der Monitor Gamut größer oder kleiner ist als der Gamut der Druckmaschine, kann mit einem GamutViewer wie z.b. ICCView auf überprüft werden. Abb zeigt den Vergleich des Druckmaschinenprofiles ISO coated v2 (ECI) mit dem aktuellen Monitorprofil eines Fujitsu Siemens ScaleoView Monitors in einem L*a*b*Koordinatensystem. 30

37 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Das Monitorprofil wird in dieser Ansicht als farblicher Raum dargestellt und das Druckmaschinenprofil als Gitternetz, welches überwiegend innerhalb des Farbraums des Monitors liegt. Die Teile des Gitternetzes, die außerhalb des Monitorfarbraums liegen zeigen die Farbbereiche der Druckmaschine an, die an diesem Monitor nicht dargestellt werden können, was in diesem Fall ein kleiner Rot-Magenta Bereich und ein größerer Grün-Cyan Bereich ist. Abb ICCView- Gamutvergleich Monitor vs. ISO coated v2 (ECI) Dass der Gamut der Druckmaschine Farben enthält, die nicht im Gamut des Monitors enthalten sind, heißt aber nicht, dass Druckerergebnisse im Farbraum der Druckmaschine generell nicht auf diesem Monitor simuliert werden können. Enthält das Druckergebnis selbst nur Farbtöne die auch mit dem Monitor dargestellt werden können, so kann es von diesem auch farbtreu dargestellt werden. Enthält es dagegen Farbtöne außerhalb des Monitorgamut, so werden diese entweder gemäß des relativ farbmetrischen Rendering Intents abgeschnitten, oder das gesamte Bild wird, unter Verlust der gesamten Farbtreue, aber mit Erhalt des Erscheinungsbildes gemäß des perzeptiven Rendering Intents in den Monitorgamut gestaucht. (s. Kap ) Aber auch ein präzise kalibrierter und profilierter Monitor kann nur dann eine das Druckergebnis simulierende Bilddatei farbrichtig wiedergeben, wenn die Technologie, mit der es dargestellt wird, das Farbmanagement unterstützt und den Farbraum des Bildes kennt, das ICC-Profil also in der Bilddatei eingebettet ist. Im Falle fehlender Farbmanagementunterstützung ist eine farbtreue Wiedergabe nur dann möglich, wenn das Bild in dem Farbraum vorliegt, mit dem auch die darstellende Software Bilddateien standardmäßig interpretiert. 31

38 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Ein Beispiel hierfür ist der sich für die Verwendung im Internet durchgesetzte srgb-farbraum, der vom Internet Explorer standardmäßig zur Interpretation von Farbinformationen verwendet wird.(s. Kap. 2.3) Für nicht kalibrierte und profilierte Monitore, auch wenn sie wie im Falle der Windows Systemen, standardmäßig mit dem srgb-profilen betrieben werden, ist keine farbtreue Simulation des Druckergebnisses möglich, obwohl diese in den meisten Fällen wohl immer noch einen besseren Eindruck vermitteln können als eine Darstellung ohne Simulation Simulation bei Bilddateien Um die Farben einer ausgedruckten Bilddatei zu simulieren, wird das Konzept des Softproofs angewendet. In der Abb ist der dafür notwendige Workflow dargestellt und kann vollständig automatisiert durchgeführt werden. Abb Proofing-Workflow für Bilddateien Der Workflow Das fertiggestellte und im Arbeitsfarbraum vorliegende Bild ist die Ausgangsdatei (1) des Workflows. In welchem Farbraum diese Datei vorliegt ist dabei unerheblich und vom jeweiligen Bearbeiter bestimmt worden. Die Bilddatei (1) wird dann mit einem CMM (7) (s. Kap ) unter Verwendung des für die jeweiligen Druckbedingungen erstellten ICC-Profils (2) transformiert/separiert. Dies kann automatisiert vorgenommen werden oder aber der jeweilige Bearbeiter konvertiert das Bild beispielsweise mit Photoshop in den Druckausgabefarbraum. Eine automatische Transformation stellt einen Eingriff in den betrieblichen Workflow dar, der evtl. nicht gewünscht ist, hat aber den Vorteil, dass bei einem Bild, welches unter verschieden Druckbedingungen ausgegeben werden soll, die jeweilige Separation nicht mehrfach von dem Bearbeiter vorgenommen werden muss. Im Falle einer Separation durch den Bearbeiter ist die automatische Transformation A überflüssig und die Ausgangsdatei des Workflows ist die für die Druckausgabe separierte Datei (3). 32

39 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Welche CMM für die automatische Separation verwendet wird, ist wegen der geringen Unterschiede bei den Transformationsergebnissen (s. Kap ) eigentlich unerheblich. Wichtig ist jedoch die Bestimmung des Rendering Intents, wobei üblicherweise die relativ farbmetrische Transformation mit Tiefenkompensierung oder aber die perzeptive Transformation verwendet wird. Es ist jedoch in jedem Fall zu empfehlen, das Ergebnis der Separation vor dem eigentlich Druck visuell zu überprüfen. Die separierte Bilddatei (3) wird dann zur Simulation des farblichen Erscheinungsbildes absolut farbmetrisch in einen größeren, geräteunabhängigen Farbraum transformiert (Transformation B). Hier bietet sich der L*a*b*-Farbraum an, es kann aber prinzipiell jeder andere größere geräteunabhängige Farbraum wie z.b. der CIE XYZ-Farbraum verwendet werden. Außerdem muss für die Datei (4) das TIFF-Format gewählt werden, da dieses ein breite Farbraumunterstützung hat und unter anderem auch den L*a*b*-Farbraum unterstützt. Im Anschluß wird dann die Bilddatei (4) relativ farbmetrisch in den gewünschten RGBAugabefarbraum konvertiert (Transformation C), wobei in die daraus resultierende(n) Bilddatei(en) (6) das jeweilige ICC-Profil (5) eingebettet werden muss. Die Einbettung des Profils ist notwendig, damit die zur Darstellung des Bildes verwendete Farbmanagement unterstützende Software oder Technologie die Farbwerte auch korrekt interpretieren kann. Das Dateiformat, die Auflösung und Bildmaße der Bilddatei (6) können je nach Verwendungszweck ausgewählt werden. Bei der Auflösung zur Ausgabe auf dem Monitor bietet sich selbstverständlich 72dpi an und als Dateiformat u.a. JPEG oder PNG. Der bei der Transformation C verwendete Zielfarbraum wäre optimalerweise das Monitorprofil des jeweiligen Endanwenders, um so eine weitere clientseitige Farbraumtransformation zu vermeiden. Dem Endanwender sollte daher die Möglichkeit gegeben sein, sein Monitorprofil auf das System hochzuladen. Alternativ stehen dem Anwender aber alle gängigen RGB-Profile, wie AdobeRGB, WideGamutRGB, AppleRGB, etc. zur Verfügung. Hier sollte der Anwender einen größeren Farbraum als den seines Monitor wählen, denn die Wahl eines Kleineren hätte einen unnötigen Verlust an Farbinformationen zur Folge. In den meisten Fällen ist daher ein Farbraum wie z.b. der WideGamutRGB die richtige Wahl. Detail zum Softproof Der im Workflow durch die Transformation A und B durchgeführte Softproof kann prinzipiell auch durch eine absolut farbmetrische Transformation, unter Verwendung der Ausgabeprofile (5), direkt in die Ausgabedatei (6), zusammengefasst werden. Allerdings kommt es häufig bei älteren Profilen mit 6500K-Weißpunkt (siehe Tab 2.1.1) zu einer rötlichen Verfärbung. In Abb sind zwei absolut farbmetrische Transformationen eines im ISO coated v2 (ECI) Farbraum vorliegenden Bildes dargestellt. Zum Einen wurde es in den WideGamutRGB (links) mit einem Weißpunkt von 5000K, zum Anderen in den AdobeRGB (1998) (rechts) mit einem Weißpunkt von 6500K konvertiert. 33

40 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Abb Verfärbungsbeispiel Grund für die rötliche Verfärbung ist eine fehlerhafte Umrechnung, bei der die Farben des Separationsprofils, die üblicherweise bei einer D50 Umgebungsbeleuchtung gemessen wurden, zunächst in den PCS umgerechnet werden und diese Farbwerte dann ohne Berücksichtigung, dass das Zielprofil mit einem Weißpunkt von 6500K als Umgebungsbeleuchtung das Normlicht D65 verwendet, einfach in diesen umgerechnet werden.an dieser Stelle müsste eigentlich eine Anpassung der Farbwerte an die sich geänderte Umgebungsbeleuchtung vorgenommen werden. Um dies an einem greifbaren Beispiel zu formulieren, könnte man sich vorstellen, man betrachtet die selbe Papiersorte einmal unter dem Licht einer Tischlampe und einmal bei Tageslicht am Fenster würde, auch wenn im ersten Moment beide Papiere jeweils als Weiß empfunden würden, das Papier unter der Tischlampe leicht rötlich, und das Papier am Fenster eher bläulich erscheinen. Würde man nun das Papier, welches von der Tischlampe beleuchtet würde, mit zum Fenster nehmen, und würde sich das Erscheinungsbild des Papiers nicht an die geänderten Beleuchtungsbedingungen anpassen, so würden sich die beiden Papiere im direkten Vergleich vom Erscheinungsbild her deutlich unterscheiden, obwohl es sich um dieselbe Papiersorte handelt. Die Abb stellt genau diesen unnatürlichen Vergleich dar. Wegen dieser falschen Behandlung der Umgebungsbeleuchtung wird, wenn auch nur optional, bei neueren RGB-Profilen als einheitliche Umgebungsbeleuchtung das Normlicht D50 verwendet. Des Weiteren werden die Farbwerte bei der Ausgabe durch die zusätzlichen Informationen des optionalen Chromatic Adaption Tag an die jeweils benötigte Umgebungsbeleuchtung angepasst. Nähere Information hierzu sind unter (Stand ) erhältlich.[icc3] Da, wie gesagt, die Verwendung der D50 Umgebungsbeleuchtung und des ChromaticAdaptionTag nur optional sind und das Verhalten auch weiterhin bei älteren Profilen wie dem AdobeRGB (1998) auftritt, ist eine Unterteilung in die Transformation A und B notwendig, da hierbei durch die relativ farbmetrische Transformation in Transformation B eine Anpassung an den Weißpunktes und somit auch an die verwendete Umgebungsbeleuchtung vorgenommen wird. 34

41 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Dass diese Unterteilung der Transformation auch bei Zielfarbräumen mit 5000K Weißpunkt angewendet wird, dient lediglich der einheitlichen Behandlung der Dateien und hat nur marginale Auswirkungen auf die Qualität der Transformationsergebnisse. So zeigt eine testweise mit verschiedenen CMMs durchgeführte Transformation des im ISO coated v2 (ECI) Farbraum vorliegenden Bildes einmal absolut farbmetrisch in den WideGamutRGB und einmal zunächst absolut farbmetrisch in den L*a*b*- und anschließend relativ farbmetrisch in den WideGamutRGB-Farbraum, nur unwesentliche Unterschiede im Resultat. CMM Luminanz StandardMittelwert abweichung Rot Kanal StandardMittelwert abweichung Grün Kanal StandardMittelwert abweichung Blau Kanal StandardMittelwert abweichung WinACE 0,27 0,44 0,29 0,46 0,27 0,44 0,43 0,50 MacACE 0,24 0,43 0,32 0,47 0,24 0,43 0,43 0,50 ColorSy nc 0,27 0,44 0,29 0,45 0,27 0,44 0,39 0,49 ICM 0,49 0,51 0,50 0,54 0,48 0,53 0,74 0,70 Argy llcms 0,25 0,43 0,28 0,45 0,25 0,43 0,43 0,50 LittleCMS 0,24 0,43 0,31 0,46 0,24 0,43 0,42 0,50 Tab Vergleich direkte oder zweistufige Transformation je CMM Die Tab zeigt die Ergebnisse dieses Vergleichs und gibt dazu die Tonwertmittel und deren Standardabweichungen der, wie schon bei den in Kap verwendeten, errechneten Differenzbilder aus dem Ergebnis der direkten und der zweistufigen Transformation je CMM. Die Ergebnisse zeigen, dass die verwendeten CMMs bei den zweistufigen Transformationen mit Abweichungen im Mittel durchweg von höchstens 0,5 von 256 Tonwertstufen und mit Standardabweichungen, mit Ausnahme der ICM, von maximal 0,5 Tonwertstufen nahezu identische Ergebnisse zu den direkten Transformationen liefern. Trotz der erläuterten Problematik ist dennoch eine Zusammenfassung der Transformationen A und B möglich, sofern das verwendete CMM diesen Schritt zusammenfassend ausführen kann bzw. in der API als Funktion zur Verfügung stellt. Optionale Erweiterung des Workflows Eine weitere zum Proofing gehörende optionale Funktionalität ist die Gamut-Warnung. Diese Funktion erlaubt es, verwendete Farben des aktuellen Farbraums, die nicht im Zielfarbraum enthalten sind, durch auffällige Farbtöne zu ersetzten, um so den Betrachter auf diese Diskrepanz aufmerksam zu machen. Üblicherweise wird diese, in Photoshop als FarbumfangWarnung bezeichnete, Funktion dazu verwendet, um zu überprüfen, ob ein im Arbeitsfarbraum vorliegendes Bild farbtreu auf einem Drucker oder einer Druckmaschine ausgegeben werden kann. Da im oben vorgestellten Workflow bereits eine Separation in den Ausgabefarbraum durchgeführt wurde, und die Intention dieses Workflows die farbliche Simulation der Druckausgabe ist und nicht Teil des Bildbearbeitungsprozesses sein soll, ist die Funktion der Gamut-Warnung insofern von Interesse, als dass sie den Betrachter bei der Darstellung der Simulation darauf hinweisen kann, dass Farben der simulierten Druckausgabe nicht farbtreu auf dem Monitor dargestellt werden können. 35

42 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Abb zeigt auf der linken Seite ein Proofbild (3), dessen Ausgabe auf einem Monitorprofil mit Hilfe der Proof-Funktionen von Photoshop zum Einen mit (rechts oben) und zum Anderen ohne Farbumfang-Warnung (rechts unten) simuliert wurde. Wie zu erkennen ist, werden im blauen Bereich bei Verwendung der Farbumfang-Warnung einige graue Streifen und Punkte angezeigt. Diese weisen darauf hin, dass die Farben dieser Pixel auf dem Monitor nicht farbtreu angezeigt werden können. Dass es sich hierbei offensichtlich um Cyan-ähnliche Farben handelt, deckt sich auch mit dem Gamutvergleich aus Abb Abb Farbumfang-Warnung in Photoshop Verwendung von CMMs Plattform CMM Linux/Unix/Solar ArgyllCMS is Windows MacOS Kommentar Direkte Ausführung oder Drittprogramm wie z.b. Ghostscript LittleCMS Zugriff über CMM-API oder Drittprogramm wie z.b. ImageMagick ICM Zugriff über Windows API AdobeCMM (Standalone ACE) Die AdobeCMM entspricht der ACE und kann bei zur freien Verwendung heruntergeladen werden. Zugriff über CMM-API Argyll Direkte Ausführung oder Drittprogramm wie z.b. Ghostscript LittleCMS Direkte Ausführung oder Drittprogramm wie z.b. ImageMagick ColorSync Zugriff über MacOS API AdobeCMM (Standalone ACE) Die AdobeCMM entspricht der ACE und kann bei zur freien Verwendung heruntergeladen werden. Zugriff über CMM-API ArgyllCMS Zugriff über CMM-API oder Drittprogramm wie z.b. Ghostscript LittleCMS Direkte Ausführung oder Drittprogramm wie z.b. ImageMagick Tab CMM s für verschiedene Plattformen 36

43 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Je nachdem auf welcher Plattform der erläuterte Workflow realsiert wird, stehen unterschiedliche CMMs zur Verfügung. Tabelle zeigt eine Auswahl an frei verwendbaren CMMs die auf unterschiedlichen Plattformen direkt, über APIs oder über Drittprogramme angesprochen werden können. Ggf. können weitere CMMs, wie z.b. die LinoType-Hell CMM, verwendet werden. Sofern die Transformationen A und B des Workflows zusammengefasst werden sollen, ist zu prüfen, ob die jeweiligen CMMs eine solche Funktion hierzu bereitstellen. Gleiches gilt für die Verwendung der Gamut-Warnung. So werden bspw. beide Funktionen von der CMM LittleCMS unterstützt und stehen in dessen API durch die Funktion cmscreateproofingtransform zur Verfügung.[Lapi] Da mit Photoshop ebenfalls das direkte Proofing und eine Gamut-Warnung möglich sind, ist eine solche Funktion evtl. ebenfalls in der API der ACE, der ICM und/oder ColorSync enthalten Simulation bei PDF-Dokumenten Die meisten Bilddateiformate beschreiben ihren Inhalt dadurch, dass jedem der zeilen- und spaltenweise angeordneten Bildpunkten, den Pixeln, ein Farbwert zugewiesen ist. Man spricht hier deshalb auch von Raster Image. PDF-Dokumente hingegen beschreiben die Darstellung ihrer Seite bzw. Seiten anhand einer Seitenbeschreibungssprache, einer Programmiersprache, mit der sowohl der Inhalt in Form von Text, Grafiken und Bildern als auch dessen Position bei der Darstellung beschrieben wird. Da es sich beim Druckprozess um einen pixelweise Ausgabe handelt, ist bei PDF-Dokumenten ein Zwischenschritt notwendig, bei der die Seitenbeschreibung interpretiert und in eine pixelbasierte Darstellung umgewandelt wird. Bei diesem Zwischenschritt spricht man vom Rastern, das durch sogen. RIPs (RIP = Raster Image Processor) durchgeführt wird. Bei RIPs für PDF-Dokumente handelt es sich zumeist um Software, wenngleich diese, wie bei dem PDF verwandten PostScript, auch von Hardware durchgeführt werden kann. Die bekannteste RIP-Software als Desktopanwendung ist der kostenlose Adobe Reader und Adobe Acrobat. Der bekannteste auch serverseitig verwendbare RIP ist das frei verwendbare Ghostscript, weshalb sich das nachfolgende Konzept ausschließlich auf Ghostscript bezieht. Eine Umsetzung mit einem anderem RIP als Ghostscript sei hiermit aber nicht ausgeschlossen, müsste aber funktionell von Fall zu Fall geprüft werden. Farbmanagement mit PDF Dokumenten PDF-Dokumente unterstützen Farbmanagement nach dem ICC-Standard insofern, als dass sie Arbeitsfarbräume für RGB, CMYK und Graustufen beinhalten, deren ICC-Profile mit in das PDF-Dokument eingebettet werden können. Somit sind alle im PDF enthaltenen Farben, sei es die Farbe eines Textes oder eines importieren Bildes, einem eindeutigen Farbraum zugewiesen. Werden Bilder importiert, die einen anderen Farbraum als einen der drei definierten Arbeitsfarbräume haben, so kann der dazugehörige Farbraum ebenfalls in Form eines ICCProfils in das PDF eingebettet werden, sodass dieses Bild auch weiterhin in seinem Farbraum vorliegt. Würde das ICC-Profil nicht mit eingebettet, so würde das Bild automatisch, je nach Art der Farbwerte, einem der drei Arbeitsfarbräume zugewiesen. 37

44 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Farbmanagement mit Ghostscript Ghostscript unterstützt Farbmanagement nach dem ICC-Standard lediglich auf der Eingabeseite, d.h. bei der Interpretation des PDF-Dokuments. Somit ist Ghostscript in der Lage, die in PDF-Dokumenten enthaltenen Farbwerte in den geräteunabhängigen CIE XYZFarbraum umzurechnen. Da es in der Dokumentation von Ghostscript keinerlei Hinweise dazu gibt, ob und wie es möglich ist, Ghostscript konkret anzuweisen, für die Interpretation der Farbwerte ein bestimmtes ICC-Profil zu verwenden, müssen in dem PDF-Dokument die zu verwendenden ICC-Profile eingebettet sein. Auf der Ausgabeseite, d.h der Ausgabe der Rasterung, verwendet Ghostscript das Farbmanagementkonzept von PostScript. Bei diesem Konzept wird ein CSA (ColorSpaceArray) verwendet, um geräteabhängige Farbwerte in den XYZ-Farbraum umzurechnen und umgekehrt ein CRD (ColorRenderingDictionary), um XYZ-Farbwerte in einen geräteabhängigen Farbraum umzurechnen. Da aus einem ICC-Profil sowohl ein CSA als auch ein CRD berechnet werden kann, ist es trotz der auf der Ausgabeseite fehlenden Farbmanagementunterstützung nach ICC-Standard möglich, mit Ghostscript eine Farbraumtransformation bzw. Separation in einen, durch ein ICC-Profil beschriebenen, Zielfarbraum durchzuführen. Hierbei können auch die verschiedenen Rendering Intents sowohl mit als auch ohne Tiefenkompensation berücksichtigt werden, indem aus dem ICC-Profil für jede Transformationsart ein eigenes CRD berechnet wird.[ocw1][md02][ado2] Zu Ghostscript ist noch zu bemerken, dass als Farbrechner das ArgyllCMS verwendet wird, weshalb derzeit leider nur ICC-Profile in der Version 2 unterstützt werden, also alle im PDF eingebetteten Profile dieser Version entsprechen müssen. Da die wichtigsten Arbeitsfarbräume auch in Version 2 vorliegen, spielt dieses Problem eher eine untergeordnete Rolle. Workflow bei PDF-Dokumenten Die Abb auf der nächsten Seite zeigt den Workflow zur Simulation der farblichen Erscheinung eines Druckerzeugnisses bei einem PDF-Dokument unter der Verwendung von Ghostscript. Ausgangsbasis bei der Simulation ist entweder ein bereits für die Druckausgabe separiertes PDF-Dokument (1) oder aber ein sogen. medienneutrales PDF-Dokument (2). Beim Ersten wurden alle Farbwerte bereits in den Zielfarbraum transformiert und der Zielfarbraum in Form eines ICC-Profils im PDF eingebettet. Beim Zweiten handelt es sich um ein PDF-Dokument, welches noch durch Ghostscript separiert werden muss und in dem alle verwendeten Farbräume als ICC-Profil eingebettet sind. Die Rasterung und Separation (Transformation A und B) werden von Ghostsript in einem Schritt durchgeführt und unterscheiden sich bei bereits separierten und medienneutralen PDFDokumenten lediglich dadurch, dass bei dem bereits separierten PDF (1) das CRD (3a) verwendet werden muss, das einer relativ farbmetrischen Farbraumtransformation in den Zielfarbraum entspricht, wohingegen beim medienneutralen PDF (2) das CRD (3b) der gewünschten Transformationsart gewählt werden kann. 38

45 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Die Verwendung des, der relativ farbmetrischen Transformation entsprechenden, CRDs bei bereits separierten Dokumenten ist obligatorisch, da die von Ghostscript aus dem PDFDokument in den XYZ-Farbraum umgerechneten Farbwerte bereits die korrekten Farbwerte sind, und diese lediglich zur Ausgabe wieder in den Farbwert des Ausgabefarbraums umgerechnet werden müssen. Resultat der Rasterung und Separation (Transformation A und B) ist in beiden Fällen, je Seite des Dokumentes, ein separiertes Bild (4) im TIFF-Format, für die jeweils die nachfolgenden Transformationen C und D durchgeführt werden müssen. Die Transformationen C und D entsprechen dabei den aus Kap bekannten Transformation B und C aus Abb Abb Proofing-Workflow für PDF-Dokumente mit Ghostscript 39

46 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Rasterung und Separierung mit Ghostscript Die für die Separierung des PDF-Dokumentes von Ghostcript benötigten CRDs können bspw. mit dem frei verwendbaren Tool icc2ps aus dem ICC-Profil generiert werden.[lau1] Das Programm wird unter Linux über Kommandozeile mit folgendem Befehl ausgeführt: icc2ps -o iccprofil.icm -t 1 -b -c 2 > crd.ps Beschreibung der Parameter -o gibt an, das ein CRD erstellt werden soll -t 1 Wahl des Rendering Intent 0=Perzeptiv, 1=relativ farbmetrisch, 2=Sättigung, 3=absolut farbmetrsich -b Verwendung der Tiefenkompensation -c 2 gibt die Qualität des CRDs an 0=Niedrig, 1=Normal(Standard), 2=Hoch Zusätzlich muss jeder CRD-Datei folgende Zeile angefügt werden um Ghostscript bei dessen Verwendung anzuweisen, anstatt des Standardfarbraums das in der Datei vorhandene CRD zu verwenden[ado4]: /Current /ColorRendering findresource setcolorrendering Die Rasterung und Separation mit Ghostscript wird unter Linux durch folgende Kommandozeile ausgeführt: gs -duseciecolor -sdevice=tiff32nc -o Output_%d.tif -f crd.ps Input.pdf Beschreibung der Parameter -duseciecolor Verwendung des CIE XYZ Farbraums als PCS -sdevice= Wahl des Ausgabeformats. tiff32nc für TIFF im CMYK-Farbraum tiff24nc für TIFF im RGB-Farbraum -o Output_%d.tif Angabe des Namens der Ausgabedatei(n). %d ist Platzhalter für Nummerierung bei mehrseitigen PDFs, wobei für jede Seite eine Bilddatei generiert wird. -f crd.ps Angabe der CRD enthaltenden PS-Datei Simulation bei Layoutdokumenten Adobe InDesign und QuarkXpress sind die wohl die bekanntesten und im professionellen Bereich auch die am häufigsten anzutreffenden Formate für Layoutdokumente. Für die Berechnung eines Vorschaubildes, sei es nun durch die direkte Berechnung einer Bilddatei oder die Berechnung eines PDF-Dokumentes, aus dem dann durch Rasterung eine Bilddatei erstellt wird, lagen zum Zeitpunkt dieser Arbeit keine Informationen über eine frei verwendbare Software vor, die dazu in der Lage wäre diese Berechnungen durchzuführen. 40

47 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Sollte eine kommerzielle Lösung zur Verfügung stehen, sei es für die jeweiligen Formate der InDesign Server oder QuarkXPress Server, oder eine Lösung eines Drittanbieters wie z.b. der Helios ImageServer, mit der es möglich ist, solche Konvertierungen durchzuführen, so ist jeweils zu prüfen, wie und für welche Formatversionen diese verwendet werden können. Sollte keine solche Lösung zur Verfügung stehen, so ist von dem Layoutdokument durch das entsprechende Layoutprogramm ein PDF zu generieren, welches dabei entweder für die Druckbedingungen separiert werden und das entsprechende Ausgabeprofil enthalten muss, oder aber, wenn das PDF medienneutral bleiben soll, alle im Layoutdokument verwendeten Farbräume als ICC-Profil beinhalten muss. Für andere Layoutdokumentformate, wie z.b. das des freien Layoutprogramms Scribus, sind jeweils separat die Möglichkeiten der Vorschaugenerierung zu untersuchen. 3.2 Simulation der Opazität Die Berücksichtigung der Opazität von Papier und Druckfarbe ist ein weiterer, wichtiger Schritt um das Erscheinungsbild eines Druckerzeugnisses am Bildschirm zu simulieren. In Kap werden zunächst die Auswirkungen der Opazität betrachtet und hergeleitet, wie diese simuliert werden können. In Kap werden Methoden vorgestellt, mit denen es möglich ist, die Auswirkungen der Opazität zu quantifizieren und für die Simulation nutzbar zu machen. Die Möglichkeit zur Simulation sowie die Möglichkeit zur Bestimmung einer für die Simulation anwendbaren Maßzahl werden in dem, in Kap erläuterten Konzept zur Verwendung von Opazitätsprofilen verwendet, mit denen es möglich ist, die einmal an einem Druckerzeugnis ermittelten Auswirkungen zu abstrahieren und bei verschiedenen digitalen Bildern zu simulieren Auswirkungen und Simulierbarkeit der Opazität Die Auswirkungen der Opazität lassen sich in zwei unterschiedliche Effekte differenzieren, den Effekt des Durchschlagens und den des Durchscheinens. Beim Ersten handelt es sich um die Sichtbarkeit der bedruckten Rückseite eines Blattes, welche abhängig ist von der Opazität des Papiers, der Opazität der Druckfarbe auf der Vorderseite des Blattes und der Tiefe, mit der die Druckfarbe der Rückseite in das Papier eingedrungen ist, was im Sinne der Opazität eine Reduzierung der Opazität des Papiers darstellt. Beim Zweiten handelt es sich um die Sichtbarkeit der Folgeblätter durch das gerade betrachtete Blatt, und ist abhängig von der Opazität des Papiers und der Opazität der Druckfarbe auf Vorder- und Rückseite des gerade betrachteten Blattes. Um die Auswirkungen der Opazität zu simulieren muss zunächst der Effekt des Durchschlagen der Rückseite simuliert werden, auf dessen Resultat im Anschluss der Effekt des Durchscheinens simuliert wird. Simulation des Durchschlagffektes Der Effekt des Durchschlagens lässt sich simulieren, indem die Farben der Rückseite in der Intensität in die Darstellung der Vorderseite des digitalen Bildes eingemischt werden, wie es auch bei der Betrachtung des Blattes passieren würde. 41

48 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Dies kann dadurch realisiert werden, indem die digitale Rückseite spiegelverkehrt als Ebene über das Bild der digitalen Vorderseite gelegt wird. Damit die Ebene der spiegelverkehrten Rückseite die Vorderseite nicht überdeckt, muss sie so starke Transparenzen enthalten, dass die Farben der Rückseite nur leicht eingemischt werden. Wie stark die Transparenzen für die Simulation sein müssen, hängt dabei davon ab, wie stark die Opazität der auf der Vorderseite verwendeten Druckfarbe ist, sowie von der Papieropazität bzw. der durch die auf der Rückseite aufgetragenen Druckfarben reduzierte Papieropazität. Die selben Schritte können dann, ebenfalls zur Simulation des Durchschlageffektes, auf der Rückseite angewendet werden, wobei im Sinne des Blättern, die aktuelle Rückseite zur Vorderseite wird und die aktuelle Vorderseite zu dessen Rückseite. Abb veranschaulicht die zur Simulation des Durchschlageffektes notwendigen Schritte. Abb Durchschlagsimulation Simulation des Durchscheineffektes Um nun den Durchscheineffekt zu simulieren, muss jedem Pixel der Durchschlagsimulation eine, sich aus der Opazität des Papiers und der Opazität der Farbe auf Vorder- und Rückseite ergebenden Opazität zugewiesen werden. Dieses Bild enthält nun Transparenzen, die, wenn das Bild über ein anderes Bild gelegt wird, das Erscheinungsbild der nachfolgenden Seite durchscheinen lassen. Sind sowohl die Durchschlagsimulationen als auch die Zuweisung der Opazität zur Simulation des Durchscheineffektes für die Vorder- und für die Rückseite bei jedem Blatt eines mehrseitigem Dokumentes durchgeführt worden, so ist zur vollständigen Simulation des Durchscheineffektes jeweils das zu betrachtende Blatt auf das der nachfolgenden zu legen, welches wiederum auf dessen nachfolgende Seite gelegt wurde u.s.w. 42

49 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Bestimmung der Opazität In diesem Kapitel werden verschiedene Methoden vorgestellt, mit denen die Auswirkungen der Opazität erfasst und zu einer für die Simulation verwendbaren Maßzahl aufbereitet werden. Die Erste, in Kap vorgestellte, Methode ist die Bestimmung der Opazität mit dem Reflexionsfaktor, die, da sie im weiteren Verlauf für diese Arbeit nicht relevant ist, nur der Vollständigkeit halber vorgestellt wird Weiter werden die Methoden zur Bestimmung der Opazität mit dem L*a*b*-Farbwert in Kap sowie mit den L*-Wert in Kap erörtert, die dann in Kap verglichen, dessen Anwendbarkeit in Kap und dessen Genauigkeit in Kap erläutert wird. Abschließend wird in Kap die Methode des Schätzens zur Bestimmung der Opazität ohne Messgerät angesprochen Bestimmung der Opazität mit dem Reflexionsfaktor Alle zur Simulation notwendigen Opazitätswerte können gem. der in Kapitel 2.4 beschriebenen Opazitätsmessung ermittelt werden. Die dort beschriebene Vorgehensweise setzt zum Einen die Verfügbarkeit eines Spektralphotometers voraus, welches den gemessenen Reflexionsfaktor ausgibt, und zum Anderen einen Hohlkörper als Messunterlage. Da Beide im Rahmen dieser Arbeit nicht zur Verfügung stehen wird dieses Verfahren im weiteren Verlauf nicht betrachtet Bestimmung der Opazität mit dem L*a*b*-Farbwert Betrachtet man eine Probe auf zwei farblich unterschiedlichen Unterlagen, so kann sich auch das farbliche Erscheinungsbild der Probe, bedingt durch dessen Opazität, unterscheiden. Die Tatsache, dass sich die Opazität auf das farbliche Erscheinungsbild auswirkt, ermöglicht es, anhand des Farbwertes einer Probe auch Rückschlüsse auf die Opazität zu ziehen. Das folgende Verfahren verwendet den L*a*b*-Farbwert zur Bestimmung der Opazität einer Probe, wenngleich wegen der fehlenden Möglichkeit zur Opazitätsbestimmung anhand der Reflexionsfaktoren keine konkrete Aussage über dessen Genauigkeit gemacht werden kann. Benötigte L*a*b*-Farbwerte Um die Opazität einer Probe bestimmen zu können, werden drei L*a*b*-Farbwerte benötigt. Erster L*a*b*-Farbwert ist der Farbwert der Probe, wenn diese eine Opazität von 0 % aufweisen würde, d.h vollständig durchsichtig wäre. Dies kann dadurch erreicht werden, indem der Farbwert der Unterlage gemessen wird, die auch für die weiteren Messungen verwendet wird. Als ideale Unterlage wäre ein Hohlkörper zu verwenden, da dessen Farbwert dem Schwarzpunkt des L*a*b*-Farbraums entspricht, also L*=0, a*=0 und b*=0. Steht kein Hohlkörper zur Verfügung, so ist eine Unterlage zu verwenden, die dunkler als die zu messende Probe ist. 43

50 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Der zweite benötigte Farbwert ist der der Probe, wenn diese eine Opazität von 100% aufweisen würde, also vollständig undurchsichtig wäre. Dies kann dadurch erreicht werden, indem die Probe auf einem Stapel des gleichen Material gemessen wird. Die Dicke des Stapels muss dabei so gewählt werden, dass eine Verdoppelung der Dicke keine Veränderung des gemessenen Farbwertes mehr verursacht. In der Norm DIN 53146, welche die Bestimmung der Opazität mit Reflexionsfaktoren beschreibt, wird im allg. von 8-16 Blatt Papier als Stapeldicke ausgegangen, bei denen der Reflexionsfaktor keine meßbare Veränderung mehr aufweist (s. DIN S.2). Dies kann im allg. auch auf die Stapeldicke zur Messung der L*a*b*Farbwerte übertragen werden. Zuletzt wird noch der Farbwert der Probe benötigt, bei der die Probe direkt auf der Unterlage liegt. Berechnung der Opazität Da der Farbwert der direkt auf der Unterlage liegenden Probe, zumindest theoretisch, im L*a*b*-Farbraum auf einer Geraden zwischen den beiden andern Farbwerten liegt, kann die Opazität mit der mit 100 multiplizierten relativen Länge (ΔE*ab) der Geraden vom Farbwert (a) der Unterlage zum Farbwert (b) der Probe auf der Unterlage zu der Länge (ΔE*ac) der Geraden vom Farbwert (a) der Unterlage zum Farbwert (c) der vollständig opaken Probe angegeben werden. Die jeweiligen Längen der Geraden ΔE* können durch die CIELAB-Farbabstandsformel berechnet werden, die wie folgt definiert ist[lo89]: ΔE = ΔL a 2 Δa a 2 Δb a2 (Formel ) mit ΔL*= L*Probe1 L*Probe2 Δa* = a*probe1 a*probe2 Δb* = b*probe1 b*probe2 Mit Hilfe der CIELAB-Abstandsformel kann die Opazität (O) einer Probe wie folgt berechnet werden: O= ΔE ab 100 ΔE ac (Formel ) mit ΔE ab = ΔL ab 2 Δa ab 2 Δb ab 2 ΔE ac = ΔL ac 2 Δa ac 2 Δb ac 2 ΔL*ab = L*b - L*a ΔL*ac = L*c - L*a Δa*ab = a*b - a*a Δa*ac = a*c - a*a Δb*ab = b*b - b*a Δb*ac = b*c - b*a 44

51 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Hinweis zur Umsetzung Obwohl in den meisten Anwendungen, so auch in Photoshop, die Helligkeit L* prozentual mit Werten zwischen 0 und 100 angegeben wird, unterteilt sich die L*-Achse dennoch in Tonwertabstufungen gemäß der verwendeten Farbtiefe. In dem meisten Fällen ist dies 8 Bit, also 256 Tonwertstufen. Sollte das Messgerät die Helligkeit L* prozentual angeben, ist vor der Berechnung der Farbabstände die Helligkeit in die der verwendeten Farbtiefe entsprechende Tonwertstufe umzurechnen, sodass auf der L*-Achse die gleiche Maßeinheit verwendet wird wie auf der a*und b*-achse. Im Falle einer Farbtiefe von 8 Bit kann die Umrechnung wie folgt durchgeführt werden: L = L % (Formel ) mit L*(%) = Angabe der Helligkeit mit Werten zwischen 0 und Bestimmung der Opazität mit L* Da sich die drei verwendeten Farbwerte innerhalb des L*a*b*-Farbraums auf einer Geraden befinden und durch die absichtlich dunklere Unterlage alle unterschiedliche Helligkeitswerte aufweisen, kann die Berechnung der Opazität drastisch vereinfacht werden, indem lediglich der L*-Wert zur Berechnung herangezogen wird. Aufgrund der Tatsache, dass das Längenverhältnis der Farbabstände im dreidimensionalen Raum dem Längenverhältnis der Helligkeitsunterschiede auf der L*-Achse gleicht, gleichen sich ebenfalls die errechneten Opazitäten, weshalb die folgende Formel zur Bestimmung der Opazität, zumindest theoretisch, ausreicht: L b L a O= 100 L c L a (Formel ) mit L*a = Helligkeitswert bei 0%iger Opazität der Probe L*b = Helligkeitswert der Probe für die die Opazität bestimmt werden soll L*c = Helligkeitswert bei 100%iger Opazität der Probe L*a*b* vs. L* Bei der Anwendung des Verfahrens zur Bestimmung der Opazität mit dem Helligkeitswert L* ist zu berücksichtigen, dass es bei der Berechnung der Opazität anhand von Farbwerten, die einen geringen Helligkeitsunterschied aufweisen, zu Ungenauigkeiten kommen kann. Grund hierfür ist, dass nur geringe Abweichungen in der Helligkeit erhebliche Auswirkungen auf die errechnete Opazität haben, wohingegen bei der Opazitätsberechnung anhand des gesamten L*a*b*-Farbwerts durch die Einbeziehung der a*- und b*-werte diese, kompensiert werden. 45

52 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Die folgenden beiden Beispielberechnungen zeigen, dass es bei der Berechnung der Opazität mit Farbwerten von großem Helligkeitsunterschied zu beinahe keinem Unterschied im Ergebnis kommt, während bei der Berechnung der Opazität mit Farbwerten mit sehr geringen Helligkeitsunterschieden die Unterschiede der Ergebnisse signifikant höher sind. Beispiel 1 In diesem Beispiel wird die Opazität einer Papiersorte bestimmt. Zunächst wurde hierfür der Farbwert eines schwarzen Kartonpapiers als Unterlage gemessen, anschließend der Farbwert des Papiers direkt auf der Unterlage und zuletzt der Farbwert des Papiers auf einem Stapel der gleichen Papiersorte. Die Dicke des Stapels wurde dabei nicht anhand von Farbunterschieden bestimmt, sondern lediglich mit mehr als 20 Blatt Papier als opak angenommen. Die Farbwerte wurden mehrfach bestimmt und zur weiteren Verwertung gemittelt. Die Ergebnisse der Messung sind in Anhang B - Tab.B.1 enthalten. Die Messungen wurden mit dem Spektralphotometer ColorMunki Photo des Herstellers X-Rite durchgeführt, welches bei der Ausgabe des L*a*b*-Farbwertes eine Farbtiefe von 8Bit verwendet, sowie den L*-Wert prozentual ausgibt und damit eine Umrechnung gemäß der Formel vorgenommen werden muss. Gemessene L*a*b*-Farbwerte: Unterlage = Papier auf Unterlage = Papier auf Stapel = L*a*b*(26,01; 0,69; -0,76) L*a*b*(90,84; 0,24; -2,22) L*a*b*(92,68; 1,18; -3,24) Umrechnung der L*-Werte gem. der Formel L* der Unterlage L* des Papiers auf Unterlage L* des Papiers auf Stapel 26,01*255/100 = ~66,33 90,84*255/100 = ~231,64 92,68*255/100 = ~236,33 Berechnung der Opazität anhand der L*a*b*-Farbwerte gem. Formel ΔE ab = 231,64 66,33 2 0,24 0,69 2 0,76 2,22 2 = 165,312 0,45 2 1,46 2. = 165, ΔE ac = 236,33 66,33 2 1,18 0,69 2 3,24 0,76 2 = ,49 2 2,48 2. = 170, ΔE ab 100. ΔE ac 165, = , = ~97,23. O= 46

53 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Berechnung der Opazität anhand der Helligkeit L* gem. Formel ,84 26, ,68 26,01 = ~97,24. O= Wie zu sehen, unterscheiden sich die Ergebnisse nur geringfügig. Beispiel 2 In diesem Beispiel soll der Durchschlageffekt berechnet werden, d.h. in welcher Intensität die auf der Rückseite gedruckte Farbe durch das Papier hindurch scheint. Als Messwerte wurde ein auf der Vorderseite bedrucktes Blatt auf einem Stapel des gleichen Papiers gemessen, da dieses den selben Farbwert hat, als wäre ein vollständig durchsichtiges Papier auf der Rückseite bedruckt worden. Würde von der bedruckten Rückseite auf der Vorderseite nichts zu erkennen sein, wäre das Papier vollständig opak, weshalb hierfür der Farbwert eines Blatt Papiers auf einem Stapel des gleichen Papiers herangezogen wurde. Als dritter Farbwert wurde der Farbwert eines auf der Rückseite bedruckten Papiers auf einem Stapel des gleichen Papier gemessen. Um in diesem Beispiel die Unterschiede der Rechenmethoden bei nur geringen Helligkeitsunterschieden zu verdeutlichen, wurde eine mit einem hellen Gelb bedruckte Probe verwendet. Die Ergebnisse der Farbmessung sind in Anhang B - Tab. B.2 aufgeführt und gemittelt. Gemessene L*a*b*-Farbwerte: Vorderseite des bedruckten Papiers = Papier mit bedruckter Rückseite auf Unterlage = Papier auf Stapel = L*a*b*(91,01; -3,19; 28,75) L*a*b*(92,35; 0,98; 0,16) L*a*b*(92,68; 1,18; -3,24) Umrechnung der L*-Werte gem. Formel L* der Unterlage L* des Papiers auf Unterlage L* des Papiers auf Stapel 91,01*255/100 = ~232,08 92,35*255/100 = ~235,49 92,68*255/100 = ~236,33 Berechnung der Opazität anhand der L*a*b*-Farbwerte gem. Formel ΔE ab = 235,49 232,08 2 0,98 3,19 2 0,16 28, = 3,41 4,17 28,59. = 29, ΔE ac = 236,33 232,08 2 1,18 3,19 2 3,24 28, = 4,25 4,37 31,99. = 32,

54 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation ΔE ab 100 ΔE ac 870,2986 = ,697 = ~89,34. O= Berechnung der Opazität anhand der Helligkeit L* gem. Formel ,35 91, ,68 91,01 = ~80,24. O= Wie zu sehen ist, können bei niedrigen Helligkeitsunterschieden die Ergebnisse beider Rechenmethoden stark voneinander abweichen. Gleichzeitig sei aber zu anzumerken, dass der Unterschied bei der Anwendung der Opazität gerade wegen der geringen Helligkeitsunterschiede nicht so ausgeprägt wahrgenommen wird Anwendbarkeit der Opazitätsbestimmung anhand L*a*b* bzw. L* Um die in Kap und Kap vorgestellten Methoden zur Opazitätsbestimmung für die Simulation des Durchscheineffektes sowie des Durchschlageffektes anzuwenden, wird nun erörtert, welche Farbwerte hierzu gemessen werden müssen, und wie sich die daraus errechneten Opazitäten für die Simulation nutzen lassen. Im Folgenden werden dazu der Durchscheineffekt und der Durchschlageffekt getrennt betrachet. Anwendbarkeit beim Durchscheineffekt Für die Simulation des Durchscheineffektes werden, wie in Kap bereits beschrieben, die Opazität des Papiers sowie die Opazität der Farbe sowohl auf Vorder- wie auch auf der Rückseite benötigt. Wie in Beispiel 1 schon vorweggenommen, werden für Berechnung der Opazität des Papiers der L*a*b*-Wert der Unterlage, der L*a*b*-Wert des Papiers auf einem ausreichend dicken Stapel des gleichen Papiers und der L*a*b*-Wert eines Blatt Papiers direkt auf der Unterlage benötigt. Um die Opazität der Farbe zu bestimmen können, kann anstatt eines unbedruckten Blatt Papiers ein auf der Vorderseite bedrucktes Blatt Papier genommen werden, dessen Farbwert zum Einen direkt auf der Unterlage und zum Anderen auf dem Stapel des selben Papiers gemessenen werden muss. Aus diesen L*a*b*-Werten kann dann die Opazität des mit der jeweiligen Farbe einseitig bedruckten Blatt Papiers errechnet werden. Von dieser Opazität lässt sich weiter die Opazität des Papiers abziehen, wodurch man die Opazität der Farbe erhält. Beträgt die Opazität des bedruckten Papiers 100%, das Papier ist also völlig opak, kann die Farbopazität nicht errechnet werden, was aber für den Durchscheineffekt keinen Unterschied macht, denn dann kann das Folgeblatt sowieso nicht hindurch scheinen. Die Opazität ist in diesem Fall also insgesamt bereits 100%. 48

55 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Die Aufsummierung der Opazität des Papiers sowie der Opazitäten der Druckfarbe auf der Vorder- und auf der Rückseite muss fallweise unterschiedlich vorgenommen werden und lässt sich folgendermaßen beschreiben: Ist das Blatt weder auf der Vorder- noch auf der Rückseite bedruckt, der Farbwert eines Pixel auf der Vorderseite sowie das gleiche Pixel der spiegelverkehrten Rückseite eines Bildes also weiß, ist lediglich die Opazität des Papiers zu verwenden. Ist das Pixel des Blattes entweder nur auf der Vorderseite oder nur auf der Rückseite bedruckt, ist die Opazität des mit der jeweiligen Farbe auf der Vorderseite bedruckten Papiers zu verwenden. Sind bei dem Bildpunkt sowohl die Vorder- als auch die Rückseite bedruckt, kann die Opazität der auf der Vorderseite bedruckten Papierprobe einmal mit der Farbe der Rückseite und einmal mit der Farbe der Vorderseite addiert werden. Von diesem Wert wird anschließend die reine Papieropazität einmal abgezogen. Ist das daraus resultierende Ergebnis größer oder gleich 100 so ist eine Opazität von 100% zu verwenden. Anwendbarkeit beim Durchschlageffekt Da die für die Simulation des Durchschlageffektes benötigte Tiefe, mit der die Farbe der Rückseite in das Papier eindringt, mit den zur Verfügung stehenden Mitteln nicht messbar ist, muss die Intensität, mit der die Farben der Rückseite durch das Papier durchschlagen anders simuliert werden. Hierzu wird, wie bereits im Beispiel 2 erläutert, angenommen, dass, wenn das Papier selbst eine Opazität von 0% hätte, der Farbwert eines Bildpunktes auf der unbedruckten Vorderseite aber mit bedruckter Rückseite dem Farbwert einer mit der gleichen Farbe bedruckten Vorderseite entspricht. Des Weiteren kann davon ausgegangen werden, dass wenn der Bildpunkt der Rückseite trotz Eindringens der Farbe in das Papier nicht auf der Vorderseite sichtbar ist, das Papier völlig opak ist, und der Bildpunkt auf der Vorderseite den gleichen Farbwert hat wie ein auf einem Stapel gemessenes Blatt Papier. Dritter zu messender Farbwert zur Durchschlagsimulation ist der auf der Vorderseite zu messende Farbwert eines Bildpunktes, dessen Rückseite bedruckt ist. Die aus diesen Farbwerten errechnete Opazität muss kleiner oder gleich der Opazität des Papiers sein, da das Eindringen der Farbe im Sinne des Durchlageffektes eine Verringerung der Papieropazität darstellt. Dies wäre aber nur die Simulation des Durchschlageffektes bei einer unbedruckten Vorderseite. Berücksichtigt werden muss aber ebenfalls die Opazität der auf der Vorderseite aufgetragenen Druckfarbe, die, wie bereits erläutert, aus der Opazität eines auf der Vorderseite bedruckten Blattes abzüglich der reinen Papieropazität berechnet werden kann, um sie dann zu der reduzierten Papieropazität zu addieren. 49

56 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Der Umstand, dass die Opazität des auf der Vorderseite bedruckten Blatt Papiers 100% haben kann und daraus nicht die Opazität der Farbe selbst errechnet werden kann, macht zwar beim Durchscheineffekt keinen Unterschied, ist jedoch für die Durchschlagsimulation sehr wohl relevant. Kann die Opazität einer Farbe nicht errechnet werden so kann auch nicht die Opazität bestimmt werden, mit der die Vorderseite die Rückseite eines Blattes durchscheinen lässt. Hier ist abzuwägen, ob für diese Farben eine gesonderte Messung mit einem, mit der selben Druckfarbe bedruckten, weniger opaken Papier wiederholt wird, oder aber ob die Druckfarbe als völlig opak angenommen wird, also bei diesen Bildpunkten die Rückseite nicht zu sehen ist. Nachdem nun für jeden Bildpunkt eine Opazität bestimmt wurde, die die Intensität bestimmt, mit der die Rückseite bei der Betrachtung der Vorderseite erscheint, kann nun die spiegelverkehrte Rückseite als Ebene über das Bild der Vorderseite gelegt werden. Da sich die Opazitäten auf die Vorderseite beziehen, müssen diese zur Anwendung jedoch zuvor auf die spiegelverkehrte Rückseite wie folgt umgerechnet werden: O = 100-Ov (Formel ) mit O = Für die Rückseite zu verwendenden Opazitäten. Ov = Berechnete Opazität, die sich auf die Vorderseite bezieht Genauigkeit der Opazitätsbestimmung und Simulation Die mit diesen Methoden errechneten Opazitäten und die daraus resultierende Simulation sind leider nur so genau wie die Messwerte selbst. Deswegen sollten die Farbwerte zur Steigerung der Genauigkeit immer mehrmals gemessen und dann gemittelt werden. Grund hierfür ist, dass die gemessenen Farbwerte, trotz, der auf den ersten Blick gleichen Bedingungen, verschieden sein können. Zum Einen liegt das an der nicht homogenen Faserdichte des Papiers und zum Anderen an der Faserrichtung, die von Herstellung des Papiers abhängig ist. Daher ist zu empfehlen, grundsätzlich mehrfache Messungen auf verschiedenen Papierproben zu machen, und dies sowohl mit als auch quer zur Faserrichtung. Die DIN zur Bestimmung der Opazität anhand der Reflexionsfaktoren fordert darüber hinaus sogar die Messung sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite des Papiers und eine Vorgehensweise bei der Probenahme nach der Europäischen Norm ISO 186, die u.a. auch die Berücksichtigung der Maschinenrichtung fordert, mit der das Papier hergestellt wurde. Einerseits hängt also die Genauigkeit der Simulation von dem, in die Messung investierten, Aufwand ab, aber anderseits auch von der verwendeten Formel zur Berechnung der Opazität (s. Kap ). Zusammenfassend entschieden wird, durchzuführen ist, erneute, genauere können. bleibt zu sagen, dass wenn auf präzise Messungen verzichtet und dass die Berechnung der Opazität nur anhand der Helligkeitswerte es zu ungenauen Ergebnissen kommen kann, die dann entweder durch Messung oder aber durch subjektiv geschätzte Werte korrigiert werden 50

57 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Bestimmung der Opazität durch Schätzen Die bisherigen Methoden setzten die Verwendung eines Farbmessgerätes wie bspw. eines Spektralphotometers voraus. Es ist aber auch möglich die benötigten Opazitäten durch Schätzen zu bestimmen. Eine Vorgehensweise hierzu wäre, die ausgedruckten Proben durch ausprobieren in Photoshop nachzuahmen. So kann die Opazität des Papier dadurch geschätzt werden indem ein Probedruck auf einen Stapel des gleichen Papiers gelegt wird und dieses mit einem weiteren, unbedruckten Blatt Papier abdeckt wird. Nun kann man in Photoshop über die digitale Vorlage eine weiße Ebene legen und dessen Opazität mit der in Photoshop als Deckkraft benannten Funktion so zu verändern, das der Durchscheineffekt am Bildschirm möglichst dem der realen Probe entspricht. In gleicher Weise ist es auch möglich den Durchschlageffekt oder die Farbopazität durch Verwendung von farbigen Ebenen abzuschätzen Konzept zu Opazitätsprofilen Welches Verfahren zur Bestimmung der Opazität letztendlich auch verwendet wird, so ist es doch unmöglich, dies für alle druckbaren Farbtöne durchzuführen. Benötigt wird also eine gewisse Auswahl an Farben, für die die Opazitäten bestimmt werden, und von denen man dann auf die Opazitäten anderer Farben schließen kann. Es liegt nahe, die Opazitäten der Farben zu bestimmen, die auch beim Druck verwendet werden, und aus denen auch die anderen Farbtöne gemischt werden. Beim Vierfarbendruck sind dies selbstverständlich die Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz, für die bei unterschiedlicher Helligkeit bzw. bei unterschiedlich aufgetragener Farbmenge die Opazität bestimmt werden muss, die dann als Referenzwerte dienen, aus denen für jeden anderen Farbton die jeweilige Opazität berechnet werden kann Für Drucker und Druckmaschinen die über ein ICC-Profil im CMYK-Farbraum verfügen ist diese Vorgehensweise recht einfach und unproblematisch, wohingegen bei Druckern mit RGB Profilen, die zum Glück nur häufig bei Desktop Druckern zu finden sind und nicht im professionellen Bereich, das Verfahren ungleich komplizierter ist und darüber hinaus noch Abzüge in der Genauigkeit in Kauf genommen werden müssen Opazitätsprofile beim Vierfarbendruck mit CMYK-Farbprofil Das Verfahren beim Vierfarbendruck mit CMYK-Farbprofil ist deswegen so einfach, da ein in diesen Farbraum konvertiertes Bild oder Dokument für jedes einzelne Pixel durch seinen CMYK-Farbwert die mengenmäßige Verwendung der einzelnen Farbbestandteile beschreibt. So wird bspw. bei einem dunkelblauen Pixel mit dem Farbwert CMYK(100;89;3;17) 100% der für den Bildpunkt maximal möglichen Menge an Cyan verwendet, 89% der möglichen Menge an Magenta, 3% des möglichen Gelb und 17% der möglichen Farbmenge von Schwarz. Wird nun separat für jede der Farben in dieser mengenmäßigen Verwendung die Opazität bestimmt, so können diese anschließend einfach aufaddiert und dem Bildpunkt zugewiesen werden. 51

58 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Da es aber zu aufwendig wäre, für jede Tonwertstufe der einzelnen CMYK-Farben auch noch die Opazitäten zu bestimmen, müssen diese auf einzelne Tonwertstufen eingrenzt werden, aus deren Opazitäten dann die Opazitäten der noch fehlenden Tonwertstufen interpoliert werden können. Für die Interpolation wird ein lineares Verhalten der Opazität zwischen zwei berechneten Opazitäten angenommen, anhand derer die Opazität (O) einer bestimmten auf das Papier aufgetragenen Menge der Druckfarbe wie folgt errechnet werden kann: O= Ob Oa F Fa Oa Fb Fa (Formel ) mit F = Farbmenge, für die die Opazität bestimmt werden soll in % Fa = zu F nächst niedrigere Farbmenge %, dessen Opazität bereits bestimmt wurde Fb = zu F nächst höhere Farbmenge %, dessen Opazität bereits bestimmt wurde Oa = Opazität bei Fa Ob = Opazität bei Fb Beispiel 3 In diesem Beispiel soll die Opazität eines mit reinem Magenta bedruckten Blatt Papiers interpoliert werden. Die verwendete Farbmenge beträgt 74% des maximalen Auftrags. Für dieses Beispiel wird angenommen, dass die Opazität bei einer Farbmenge von 70% bzw. 80% anhand von Messwerten errechnet wurde und 89 % bzw. 95% beträgt. Hieraus ergibt sich: O= = 94, mit F = 74 Fa = 70 Fb = 80 Oa = 89 Ob = 95 Die Opazität des Blattes Papier mit 74% der maximal möglichen Farbmenge von Magenta beträgt 91,4 %. Die Möglichkeit der Interpolation reduziert den Messaufwand erheblich und kann je nach Anforderung an die Genauigkeit variiert werden. Eine Eingrenzung der zu messenden Tonwertstufen je Druckfarbe auf 10 mit einer Schrittweite von 10% bei der aufgetragenen Farbmenge stellt dabei subjektiv ein recht ausgewogenes Verhältnis zwischen Messaufwand und Genauigkeit der interpolierten Opazitäten dar. Aus dieser reduzierten Anzahl an zu messenden Farbtönen lässt sich im jeweiligen Farbraum des Druckers ein Messchart erstellen, drucken und messen. Abb zeigt ein solches Messchart für einen CMYK-Farbraum mit einer Schrittweite von 10%. 52

59 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Abb CMYK-Messchart mit Schrittweite von 10 % Um nun die Opazität eines einseitig bedruckten Blatt Papiers zu berechnen, reicht es aus, die interpolierten Opazitäten der jeweiligen Druckfarben bei der durch den CMYK-Farbwert bestimmten aufgetragenen Farbmenge zu addieren und hiervon dann 3 mal die reine Papieropazität abzuziehen. O = O(CP) + O(MP) +O(YP) +O(KP) 3O(P) (Formel ) mit O(CP) = interpolierte Opazität des mit Cyan bedruckten Papiers O(MP) = interpolierte Opazität des mit Magenta bedruckten Papiers O(YP) = interpolierte Opazität des mit Gelb bedruckten Papiers O(KP) = interpolierte Opazität des mit Schwarz bedruckten Papiers O(P) = Papieropazität Bei dieser Vorgehensweise wurde bisher aber noch nicht die für die Durchschlagsimulation benötigte reduzierte Papieropazität berücksichtigt. Da der für die Berechnung der reduzierten Papieropazität benötigte Farbwert des Papiers auf einem Stapel, sowie der Farbwerte des, auf der Vorderseite bedruckten, Blattes auf einem Stapel bereits bekannt sind, müssen die Farbwerte des Messchart mit der bedruckten Seite nach unten auf einem Stapel des gleichen Papiers gemessenen werden, um so die für die Berechnung der reduzierten Papieropazität benötigten 3 L*a*b-Farbwerte zu komplettieren. Die reduzierten Papieropazitäten der je Druckfarbe fehlenden Tonwertstufen können wie gewohnt gem. Formel interpoliert werden. Für die Berechnung der reduzierten Papieropazität bei der Verwendung einer aus den Druckfarben gemischten Farbe ist es jedoch 53

60 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation nicht möglich, die reduzierte Papieropazität jeder Druckfarbe zu berücksichtigen. Weder eine Addition, noch Mittelwert oder gewichteter Mittelwert machen an dieser Stelle Sinn. Stattdessen kann zur Annäherung aber die reduzierte Papieropazität der Druckfarbe verwendet werden, die bei ihrer jeweiligen aufgetragenen Farbmenge den niedrigsten L*-Wert aufweist, da die Helligkeit maßgeblich für die Wahrnehmung des Durchschlagens oder Durchscheinens ist. Um zu bestimmen, welche der Druckfarben in ihrer mengenmäßigen Verwendung in einem Bildpunkt die Dunkelste ist, muss für die jeweiligen Farbanteile des CMYK-Farbwertes der L*Wert bestimmt werden. Da zu jeder im Messchart verwendeten Farbmenge bzw. Tonwertstufe einer Druckfarbe auch der L*-Wert vorliegt, können die gesuchten L*-Werte anhand der L*Werte der nächst höheren und nächst niedrigeren Tonwertstufe je Druckfarbe auf die gleiche Weise interpoliert werden wie die Opazität. Beispiel 4 In diesem Beipiel wird die reduzierte Papieropazität eines auf der Rückseite Blau bedruckten Blatt Papiers berechnet. Aus der Bilddatei ist bekannt, dass das Blau den CMKY-Farbwert(100;82;0;0) hat. Des Weiteren kennen wir durch die Messung der L*a*b*-Farbwerte auf der Vorderseite des Messcharts die L*-Werte des CMKY-Farbwertes(100;0;0;0), des CMYK-Farbwertes(0;90;0;0) sowie des CMYK-Farbwertes(0;80;0;0). Außerdem ist der L*-Wert des Papiers CMYK(0;0;0;0) durch die Messung des L*a*b*-Farbwertes eines Stapel Papiers bekannt, dessen reduzierte Opazität 100% ist. Durch die Messung des Messcharts mit bedruckter Seite nach unten, der Berechnung und der Interpolation ist weiter auch die reduzierte Papieropazität (Ored) jeder einzelnen Druckfarbe bei allen Tonwertstufen bekannt. Da dieses Beispiel lediglich den Rechenweg verdeutlichen soll, sind die hier verwendeten L*-Werte und Opazitäten fiktiv. CMYK(100;0;0;0): CMYK(0;90;0;0): CMYK(0;80;0;0): CMYK(0;0;0;0): L*(100;0;0;0)= 58% L*(0;90;0;0)= 60% L*(0;80;0;0)= 57% L*(0;0;0;0)=93% Ored(Cyan, 100%) = 91% Ored(Magenta, 90%) = 92% Ored(Magenta, 80%) = 90% Ored(Papierweiß)= 100% Berechnung des L*-Wertes der CMYK-Werte L*(100;0;0;0) bereits bekannt. L 0 ; 90 ; 0 ; 0 L 0 ; 90 ; 0 ; L 0 ; 80 ; 0 ; = =57,6. L 0 ; 82 ; 0 ; 0 = 54

61 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Da der L*-Wert bei dem CMYK-Wert(0;82;0;0) niedriger ist als der von CMYK(100;0;0;0) ist für den CMYK-Farbwert(100;82;0;0) die reduzierte Opazität bei dem CMYK(0;82;0;0) zu verwenden. Berechnung der reduzierten Papieropazität Ored Magent a,82 % = =90,4=~90 % Opazitätsprofile beim Vierfarbendruck mit RGB-Farbprofil Wie bereits angedeutet, ist das Verfahren bei Druckern mit RGB-Profilen komplizierter. Solche Drucker verwenden selbstverständlich auch die CYMK-Farben, das verwendete Druckerprofil ist jedoch im RGB-Farbraum. D.h, dass Bilder oder Dokumente, die in den Farbraum des Druckers konvertiert wurden, ebenfalls RGB-Werte enthalten und diese auch so an den Drucker geschickt werden. Da der eigentlich Druck jedoch in den CMYK-Farben stattfindet, muss entweder in den Druckertreibern oder im Gerät selbst eine versteckte Umwandlung der RGB-Werte in CMYK-Werte durchgeführt werden. Für das für die Berechnung der Opazität notwendige Messchart bedeutet dies aber nicht, dass die Farben Rot, Grün und Blau in verschieden Tonwertstufen verwendet werden können. Grund hierfür ist, dass die Farben bereits durch mehrere Druckfarben dargestellt werden und somit eine höhere Opazität aufweisen als die im RGB-Farbraum durch Farbaddition erreichbaren Druckfarben Cyan, Magenta und Gelb. D.h. eine Addition der Opazitäten ist nicht möglich. Für die Bestimmung der Opazität können jedoch zwei unterschiedliche Methoden angewendet werden. Methode 1 Erste Methode wäre die Verwendung eines Messcharts, welches über den gesamten RGBFarbraum verteilte Farben enthält, dessen Opazitäten dann bestimmt werden können, und aus denen die Opazitäten von nicht im Messchart enthaltenden Farben interpoliert werden können. Um die Vorgehensweise plastischer zu erläutern stelle man sich den RGB-Farbraum als Würfel wie in Abb vor. Abb RGB-Farbwürfel 55

62 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Die drei Achsen des Würfels stellen die einzelnen Kanäle des RGB-Farbraums dar, die im Falle einer 8 Bit-Farbtiefe jeweils aus 256 Farbabstufungen bestehen. Um nun gleichmäßig über den gesamten Farbraum verteilte Farben für das Messchart auszuwählen, können je Kanal Farben mit gleichem Abstand ausgewählt werden. D.h, werden je Achse 5 Tonwertstufen mit einer Schrittweite von 64 Tonwertstufen gewählt, wären damit insgesamt 5*5*5 = 125 Farben ausgewählt, die dann gedruckt, gemessen und dessen Opazität berechnet werden müsste. Ist eine höhere Genauigkeit gefordert, und es würden 9 Tonwertstufen pro Kanal mit einer Schrittweite von 32 Tonwertstufen ausgewählt, so wären es bereits 9^3= 729 Farben. Durch die gleichmäßig ausgewählten Farben entstehen innerhalb des RGB-Würfels kleinere Würfel, deren Ecken aus den ausgewählten Farben bestehen, und mit dessen berechneten Opazitäten die Opazitäten jeder, auf den Kanten des kleinen Würfels liegende Farbe interpoliert werden kann. Aus diesen interpolierten Werten können dann wiederum die Opazitäten für jede innerhalb des kleinen Würfels liegende Farbe interpoliert werden. Bei dieser Methode wird schnell klar, dass der Messaufwand in keinem Verhältnis zu der geringen Genauigkeit der interpolierten Opazitäten steht, zumal, wie bereits erwähnt, RGBProfile wahrscheinlich ausschließlich bei Druckern im nicht professionellen Bereich zu finden sind. Methode 2 Die zweite Methode zur Opazitätsbestimmung bei CMYK-Druckern mit RGB-Profil ist der Methode bei Druckern mit CMYK-Profil sehr ähnlich. Hier wird ebenso ein Messchart verwendet, welches die CMYK-Farben in unterschiedlichen Tonwertstufen enthält. Der Unterschied liegt jedoch darin, dass die Farbwerte als RGB-Werte angegeben werden müssen. Abb zeigt ein solches Messchart dessen Schrittweite der Farbtöne 32 Tonwertstufen beträgt. In Tab sind die für das in Abb dargestellte Messchart verwendeten RGBFarbwerte angegeben sowie die beim Druck theoretische verwendete Farbmenge. Abb RGB Messchart 56

63 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Schwarz Cyan Magenta Gelb Theoretische Farbmenge RGB(255;255;255) RGB(0;255;255) RGB(255;0;255) RGB(255;255;0) 100,00% RGB(123;123;123) RGB(0;123;123) RGB(123;0;123) RGB(123;123;0) 87,50% RGB(191;191;191) RGB(0;191;191) RGB(191;0;191) RGB(191;191;0) 75,00% RGB(159;159;159) RGB(0;159;159) RGB(159;0;159) RGB(159;159;0) 67,50% RGB(127;127;127) RGB(0;127;127) RGB(127;0;127) RGB(127;127;0) 50,00% RGB(95;95;95) RGB(0;95;95) RGB(95;0;95) RGB(95;95;0) 37,50% RGB(63;63;63) RGB(0;63;63) RGB(63;0;63) RGB(63;63;0) 25,00% RGB(31;31;31) RGB(0;31;31) RGB(31;0;31) RGB(31;31;0) 12,50% Tab RGB-Farbwerte für CMYK-Messfelder Die Messung der für die Berechnung der Opazitäten notwendigen L*a*b*-Farbwerte, die Berechnung der Opazitäten sowie die Interpolation erfolgt in der gleichen Art und Weise wie bei Druckern und Druckmaschinen mit CMYK-Farbprofil. Wenn nun zur Simulation des Durchschlag- bzw. Durchscheineffektes die Opazität eines Bildpunktes benötigt wird, so lässt sich an dessen RGB-Wert jedoch nicht direkt ableiten, welche Messwerte zur Opazitätsberechnung und -interpolation verwendet werden müssen. Hierzu müssen die RGB-Farbwerte in CMYK-Farbwerte umgerechnet werden, anhand derer dann über die theoretisch verwendete Farbmenge die Messwerte zur Opazitätsberechnung und -interpolation ermittelt werden können. Einschub zur Umrechnung von RGB-Farbwerte in CMYK-Farbwerte Wie bereits in Kap.2.1 beschrieben, können aus den drei Druckfarben Cyan, Magenta und Gelb alle anderen Farben gemischt werden. Es lassen sich daher alle RGBFarbwerte in CMY-Farbwerte und vice versa umrechnen. Die zusätzliche Verwendung einer schwarzen Druckfarbe aus qualitativen, ökonomischen und ökologischen Gründen hat zur Folge, dass sich die Anteile der CMY-Farben, also der Farbaufbau, ändert. An dieser Stelle kann Einfluss darauf genommen werden, zu welchen Zwecken und in welchen Mengen die schwarze Druckfarbe verwendet wird. Zwei, auch in Photoshop verwendete Methoden, mit denen der Farbaufbau durch die schwarze Druckfarbe erweitert und berechnet werden kann, sind die Methoden UCR (Under Color Removal) und GCR (Grey Component Replacement). Beim UCR werden alle Grautöne, d.h. alle Farben bei denen die Farbanteile von Cyan, Magenta und Gelb gleich sind, mit der schwarzen Druckfarbe ersetzt. Der Farbaufbau aller bunten Farben, bleibt dabei unverändert. Bei der Methode GCR werden nicht nur alle Grautöne durch die schwarze Druckfarbe ersetzt, sondern auch der graue Anteil der Buntfarben. D.h, der Farbanteil, bei dem von Cyan, Magenta und Gelb die gleiche Farbmenge verwendet wird, wird durch die schwarze Druckfarbe ersetzt. Die Farbmenge, die von maximal zwei der drei CMYFarben zusätzlich zum Aufbau der bunten Farbe benötigt wird, bleibt unverändert. 57

64 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Bei beiden Methoden gibt es weitere Möglichkeiten, mit denen sich der Schwarzaufbau weiter definieren lässt, aber auf die hier nicht weiter eingegangen werden. Ein Beispiel hierfür wäre, dass die Farben auf dem Druckerzeugnis satter erscheinen können, wenn ein Teil des schwarzen Farbanteils, durch CMY-Farben aufgebaut werden.[kr01] Die RGB-Farbwerte werden wie folgt in CMY-Farbwerte umgerechnet[im2]: C M Y = QuantumRange R = QuantumRange G = QuantumRange B (Formel ) mit C, M, und Y = Tonwertstufen der Farbkanäle Cyan, Magenta, und Gelb. R, G, und B = vorhandene Tonwertstufen der Farbkanäle Rot, Grün und Blau. QuantumRange = von der Farbtiefe abhängige Anzahl möglicher Tonwertstufen im Falle einer 8 Bit Farbtiefe QuantumRange = 255. Mit den CMY-Farbwerten wird aber noch nicht die schwarze Druckfarbe verwendet, weshalb der Farbaufbau neu berechnet werden muss. Da aber, wie wahrscheinlich in den meisten Fällen, nicht bekannt ist, nach welcher Methode der Drucker den Farbaufbau berechnet, kann diese nur vermutet werden, auch wenn dies dazu führt, dass die Simulation ungenauer wird. Sollte die UCR-Methode gewählt werden, reicht es aus, die jeweiligen gleichen Tonwertstufen der CMY-Farbwerte durch die gleiche Tonwertstufe bei K zu ersetzten. So kann z.b. der CMYFarbwert (58;58;58) in den CMYK-Farbwert (0;0;0;58) umgesetzt werden. Wird die GCR-Methode gewählt, wird die Umrechnung wie folgt durchgeführt [IM2]: K = Min C, M, K C=. QuantumRange C K QuantumRange K QuantumRange M K M= QuantumRange K Y= (Formel ) QuantumRange Y K QuantumRange K mit C, M, Y, K = Tonwertsufe der Kanäle Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz QuantumRange = von der Farbtiefe abhängige Anzahl an Tonwertstufen 58

65 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Anschließend kann sowohl bei der UCR- als auch bei der GCR-Methode der Schwarzaufbau weiter definiert werden, worauf an dieser Stelle aber verzichtet wird. Des Weiteren handelt es sich bei den Werten in dieser Darstellung zunächst um die Tonwertstufen und müssen gemäß der Farbtiefe in die prozentuale Darstellung der verwendeten Farbmenge umgerechnet werden. Im weiteren Verlauf dieser Arbeit wird die GCR-Methode ohne eine weitere Definition des Schwarzaufbaus verwendet, da sehr wahrscheinlich in den meisten Fällen diese Methode vom Drucker verwendet wird, es jedoch keinerlei Information bzgl. des Schwarzaufbaus gibt. Beispiel 5 In diesem Beispiel wird die Umrechnung eines Orange-Farbtons mit dem RGBFarbwert (223;166;97) bei einer Farbtiefe von 8 Bit in den CMYK-Farbwert anhand der GCR-Methode durchgeführt. Schritt 1: Umrechnung des RGB-Farbwerts in den CMY-Farbwert C = 255 R = = 32 M = 255 G = = 89 Y = 255 B = = 158 Schritt 2: Einbeziehung des schwarzen Kanals mit der GCR-Methode K = Min 32, 89,158 = 32. C= = = M= = = ~ Y= = = ~ Schritt 3: Umrechnung der Tonwertstufen in prozentual verwendete Farbmenge K= = ~ C= = M= = ~ Y= = ~

66 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Schwachstellen Wie bereits erwähnt und aus den Ausführungen ersichtlich, ist die Bestimmung der Opazitäten bei Druckern mit RGB-Profil zum Teil ungenau. Ungenauigkeiten können dabei zum Einen bei der Umrechnung der RGB-Werte in die CMYK-Werte entstehen, und zum Anderen dadurch, dass nicht gewährleistet ist, dass die mit RGB-Farbwerten erstellten Messfelder des Messcharts mit der jeweiligen reinen Druckfarbe gedruckt werden. Die Ursache liegt in den Unterschieden der Farbmodelle. Wie in Abb zu sehen ist, wird in der Normfarbtafel der RGB-Farbraum als Dreieck dargestellt, während der CMYK-Farbraum ein Sechseck ist. Abb Farbraumvergleich Um den Gamut des Druckers abzudecken, muss der RGB-Farbraum des Profils also größer sein als der Gamut. Dies bedeutet aber auch, dass der Farbraum Farben enthält, die nicht im Farbumfang des Druckers liegen, das Profil somit nicht farbtreu ist und somit für eine Simulation nicht in Betracht kommt. Ein Beispiel für eine solche Konstellation ist die standardmäßige Verwendung des srgb-farbraums bei Tintenstrahldruckern wie sie z.b. häufig bei Hewlett&Packard Desktop Druckern anzutreffen ist. Ein profilierter Drucker verwendet jedoch einen Farbraum, welcher vollständig innerhalb des Druckergamuts liegt und dadurch insgesamt kleiner ist, also nicht den Farbumfang des Druckers ausnutzt. Leider ist bei solchen Profilen nicht gewährleistet, das der Mittelpunkt einer Geraden zwischen den Primärvalenzen des RGB-Farbraums auf der Primärvalenz des CMYK-Farbraums liegt. Es ist sogar nicht einmal gewährleistet, dass der Mittelpunkt auf der Geraden zwischen Weißpunkt und Primärvalenz des CMYK-Farbraum liegt. D.h., dass z.b. der RGB-Farbwert(0;255;255), der im RGB-Farbraum ein reines Cyan repräsentiert, nicht nur dazu führt, dass die Druckfarbe Cyan nicht mit einer Farbmenge von 100% ausgedruckt wird, sondern sogar dazu, dass nicht einmal ein reines Cyan ausgedruckt wird. 60

67 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation 3.3 Workflow zur Eigenschaftensimulation Um das Erscheinungsbild eines Druckerzeugnisses in einer Webapplikation zu simulieren, müssen die Konzepte, mit denen einzelne Ausprägungen des Erscheinungsbildes simuliert werden können, in einem Gesamtkonzept zusammenfließen. Im Folgenden wird hierzu ein Konzept erläutert, mit dem die in Kap.3.1 erläuterte Simulation der Farbgebung als auch die in Kap. 3.2 erläuterte Simulation der Opazität in einem gemeinsamen Workflow umgesetzt werden können. Zu Beginn dieses gemeinsamen Workflows zur Simulation der Farbgebung und Opazität steht das Einstellen der Bilder und Dokumente in das System. Hierbei kann es sich um bereits für die jeweilige Druckbedingung separierte Objekte handeln, oder aber die Objekte liegen medienneutral vor. Während bereits separierte Objekte den gesamten Workflow nur einmal durchlaufen, so müssen medienneutrale Objekte den Workflow für jede zu simulierende Druckbedingung erneut durchlaufen. Am Ende des Workflows steht die Vorschau des separierten Objektes, die Vorschau in der die Farbgebung des gedruckten Objektes simuliert wird (s Kap Softproof), und die Vorschau, in der sowohl die Farbgebung als auch die Opazität des gedruckten Objektes simuliert wird. Letzteres unterteilt sich wiederum in die Simulation der Farbgebung und Opazität bei einem einseitigen Druck sowie beim beidseitigen Druck. Zusätzlich steht bei medienneutralen Objekten parallel zum Workflow die Option einer Vorschaugenerierung des unseparierten Bildes oder Dokumentes zur Verfügung. Der Workflow lässt sich zur Umsetzung und Beschreibung in zwei wesentliche Schritte unterteilen. Im ersten Schritt werden die Separation, Rasterung und Formatierung der Bilder und Dokumente in eine Bilddatei, bzw. bei mehrseitigen Dokumenten in je eine Bilddatei pro Seite durchgeführt. Diese Bilddateien bilden die Schnittstelle zum zweiten Schritt des Workflows, in dem für die separierten Bildern, dessen Farbgebung und Opazität als Druckerzeugnis berechnet und simuliert wird. In Kap wird der, die Rasterung, Separation und Formatierung durchführende erste Schritt des Workflows erläutert. Im anschließenden Kap wird dann der, die Simulation durchführende zweite Schritt erläutert. In Kap wird die Durchführung und in Kap die Steuerung des Gesamtworkflows betrachtet Schritt 1 Rasterung, Separation und Formatierung In diesem Teilworkflow werden die in das System eingestellten Objekte für den, die Simulation durchführenden, zweiten Teil des Workflows aufbereitet und formatiert. Hierfür müssen die Objekte einen jeweils auf ihren Typ und ihre Eigenschaften abgestimmten Prozess durchlaufen, an dessen Ende ein oder mehrere, in den Farbraum des Druckbedingung separierte, Bilddateien liegen. Diese Bilder müssen wegen der breiten Farbraumunterstützung im TIFF-Format vorliegen. Darüber hinaus ist es für den zweiten Schritt des Workflows erforderlich, dass diese Bilder in der Auflösung und in dem Maß vorliegen, mit denen die späteren Vorschaubilder auf dem Monitor dargestellt werden. 61

68 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Die Auflösung und die Maße sind dabei freigestellt, es bietet sich jedoch bei Vorschaubildern eine Auflösung von 72 dpi an, sowie ein Maß, das es erlaubt, das Bild auf dem Monitor als Ganzes zu betrachten. Bei einer üblichen Monitorauflösung von 1280x1024 Pixel wäre dies z.b. ein maximales Bildmaß von 1000x700 Pixel. Objektabhängige Prozesse Die Prozesse, die die in das System eingestellten Objekte aufbereiten, können sich erheblich unterscheiden, was in erster Linie vom Typ des Objektes abhängt. An zweiter Stelle ist zu differenzieren, ob es sich um ein bereits separiertes Objekt handelt oder nicht. Im Folgenden werden vier wesentlichen Unterscheidungen für die Objekte getroffen, die jeweils einen anderen Prozess durchlaufen müssen: separierte Bilddatei Prozess muss Formatierung durchführen. medienneutrale Bilddatei Prozess muss Separierung und Formatierung durchführen. separiertes PDF Prozess muss Rasterung und Formatierung durchführen. medienneutrales PDF Prozess muss Rasterung, Separierung und Formatierung durchführen. Über diese Einteilung hinaus unterscheiden sich die Bilddateien in ihrem Format, dem verwendeten Kompressionsverfahren sowie weiteren Bildeigenschaften, die ggf. jeweils eine gesonderte Handhabung notwendig machen. So gibt es z.b. Bilddateien wie das Vektor EPS, welche ein Bild nicht anhand von Bildpunkten beschreiben sondern dazu Vektoren verwenden und in Folge dessen eine Rasterung durchgeführt werden muss. Des Weiteren können Bilddateien z.b. anstatt der üblichen 8 Bit Farbtiefe auch eine Farbtiefe von 16 oder sogar 32 Bit haben, oder aber sie verfügen über Ebenen oder Beschneidungspfade (auch: Freistellpfad oder clipping path) die berücksichtigt werden müssen. Bei PDF-Dokumenten ist ebenfalls nicht gewährleistet, dass ein und der selbe Prozess alle ihm übergebenen Dokumente erfolgreich rastern und separieren kann, da es zum Einen zahlreiche Formatversionen gibt und zum Anderen auch hier Eigenschaften wie z.b. die Funktion des Überdrucken eine besondere Behandlung notwendig machen. Alle diese Besonderheiten werden an dieser Stelle nicht weiter betrachtet und sind Teil einer konkreten Planung eines Systems und sind ebenso abhängig von den Anforderungen an dieses System. Grundsätzlich können aber Prozesse für alle Dateiformate und deren Eigenschaften implementiert werden, für die, mit welchen Mitteln auch immer, eine Rasterung und farbtreue Separierung möglich ist. 62

69 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Prozessauswahl Da es weder bei der Auswahl noch bei der Anzahl der zu verwendenden Bildbearbeitungssoftware, RIPs oder CMMs konzeptionelle Einschränkungen gibt, besteht ebenfalls die Möglichkeit, diese beliebig zu kombinieren. Hierdurch können zahlreiche unterschiedliche Prozesse entstehen, die zur Separartion, Rasterung und Formatierung frei gewählt werden können. So ist es beispielsweise möglich, für ein in das System eingestelltes medienneutrales PDF, zur Simulation der Druckbedingung A ein anderes RIP und ein anderes CMM zu verwenden als zur Simulation der Druckbedingung B Schritt 2 - Simulation Ausgangspunkt dieses Teilworkflows ist das separierte Bild, bzw. die für jede Seite eines Dokumentes gerasterten und separierten Bilder im TIFF-Format, die diesen Teilworkflow jeweils einzeln durchlaufen müssen. Der Teilworkflow umfasst die Simulation der Farbgebung und die Simulation der Opazität. Während die Farbgebungssimulation völlig unabhängig durchlaufen werden kann, ist die Simulation der Opazität auf die Teil- und Endergebnisse der Farbgebungsimulation angewiesen und kann erst nach dessen Fertigstellung vollständig abschließen. Simulation der Farbgebung Zu Beginn dieses Teilworkflows muss zunächst auf Grundlage der Maße, der Auflösung und des Farbraums des separierten Bildes eine weißes Bild generiert werden, welches ein unbedrucktes Blatt Papier repräsentiert und im weiteren Verlauf dazu genutzt wird, die Rückseite eines einseitig bedruckten Blattes darzustellen. Weiter muss sowohl von dem separierten Bild als auch von der weißen Rückseite jeweils ein Proofbild berechnet werden, indem es, wie in Kap erläutert, absolut farbmetrisch in den L*a*b-Farbraum konvertiert wird. Auch hier muss wegen der Unterstützung des L*a*b*Farbraums das TIFF-Format verwendet werden. Von dem separierten Bild und der weißen Rückseite sowie dessen Proofbildern muss anschließend eine Konvertierung zu den jeweiligen Vorschaubildern erfolgen. Bei den Proofbildern hat dies wegen der Farbteue relativ farbmetrisch, und bei den separierten Bildern und dessen Rückseite zur Erhaltung des Motiveindrucks perzeptiv oder relativ farbmetrisch mit Tiefenkompensation zu erfolgen. Des Weiteren müssen die Vorschauen in einem Dateiformat gespeichert werden, welches sich zur Darstellung in einer Webapplikation eignet. Anbieten würde sich hierfür entweder das JPEG- oder das PNG-Format. Das GIF-Format sollte nicht verwendet werden, da es nur indizierte Farben enthält, d.h., dass bei der Konvertierung in dieses Format eine Farbtabelle mit nur 256 Farben erstellt wird, mit dem sich das Bild zwar platzsparend, aber keinesfalls farbtreu darstellen lässt.[ke03] 63

70 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Die Wahl der Ausgabefarbräume ist ebenfalls freigestellt, es ist aber dringend zu empfehlen, den srgb-farbraum zu verwenden, da sich dieser als Standardfarbraum für Bilder im Internet durchgesetzt hat (s. Kap.2.3). Es sollten aber auch weitere Standardfarbräume verwendet werden, die größer als der srgb-farbraum sind, wie z.b. der AdobeRGB- oder der WideGamutRGB-Farbraum. Hierdurch kann Anwendern, die über Monitore mit größerem Gamut verfügen, Rechnung getragen werden. Simulation der Opazität Wie bei der Simulation der Farbgebung wird auch für die Simulation der Opazität zunächst das am Anfang dieses Teilworkflows stehende, separierte Bild verwendet. Von diesem müssen zunächst die Farbwerte jedes seiner Pixel ausgelesen werden, um dessen Opazität nach der in Kap. 3.2 vorgestellten Vorgehensweise berechnen zu können. Da sich so, im Falle eines mehrseitigen Dokumentes, lediglich die Opazitäten zur Simulation eines einseitig bedruckten Blatt Papiers berechnen lassen, muss für die Simulation des beidseitigen Drucks zusätzlich, je nach dem, ob es sich bei der aktuellen Seite um eine gerade oder ungerade Seitenzahl handelt, das separierte Bild der davor liegenden bzw. der nachfolgenden Seite einbezogen werden. Dies setzt selbstverständlich voraus, dass die Rasterung, Separation und Formatierung der vorherigen bzw. nachfolgenden Seite abgeschlossen ist. Handelt es sich bei der aktuellen Seite um die letzte Seite, und hat diese eine ungerade Seitenzahl, so reicht zur Berechnung der Opazität die zusätzliche Verwendung des weißen Bildes als Rückseite aus. Zusammenfassend muss für die Simulation der Opazität bei einseitig bedrucktem Papier, zum Einen die Opazität des bedruckten Blattes aus Sicht der Vorderseite, zum Zweiten spiegelverkehrt aus Sicht der Rückseite und zum Dritten die durch die auf der Vorderseite aufgetragene Druckfarbe reduzierte Papieropazität der Rückseite berechnet werden. Bei beidseitig bedrucktem Papier muss die Opazität des Blattes aus Sicht der Vorderseite und unter Berücksichtigung der bedruckten Rückseite, sowie die durch die auf der Rückseite aufgetragenen Druckfarben bedingte, reduzierte Papieropazität unter Berücksichtigung der auf der Vorderseite aufgetragenen Druckfarbe berechnet werden. Zur Opazitätssimulation der Vorderseite eines einseitig bedruckten Blatt Papiers müssen die den Durchscheineffekt betreffenden Opazitätswerte auf die im jeweiligen Ausgabefarbraum vorliegenden Proofvorschauen angewendet werden. Für die Rückseite hingegen müssen zunächst die den Durchschlageffekt betreffenden Opazitäten auf die spiegelverkehrten Proofvorschauen der aktuellen Seite angewendet werden. Die hieraus resultierenden Bilder müssen dann in einem weiteren Schritt über die Proofvorschauen der weißen Rückseite gelegt werden. Erst jetzt können auf diese den Durchschlageffekt simulierenden Bilder die spiegelverkehrten Opazitätswerte des Durchscheineffektes angewendet werden. 64

71 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Zur Opazitätssimulation der Vorderseite eines beidseitig bedruckten Blatt Papiers müssen zunächst die den Durchschlageffekt betreffenden Opazitätswerte in Abhängigkeit davon, ob die aktuelle Seitenzahl gerade oder ungerade ist, auf die spiegelverkehrten Proofvorschauen der vorherigen bzw. nachfolgenden Seite angewendet werden. Die hieraus resultierende Bilder können nun auf die jeweiligen Proofvorschauen der aktuellen Seite gelegt werden. Auf diese den Durchschlageffekt simulierenden Bilder können nun die den Durchscheineffekt betreffende Opazitäten angewendet werden. Sollte es sich bei der aktuellen Seite um die letzte Seite eines Dokumentes handeln, und hat diese eine ungerade Seitenzahl, so sind für die Simulation des Durchschlageffektes anstatt der Proofvorschauen der nachfolgenden Seite die Proofvorschauen der weißen Rückseite zu verwenden. Bis zu diesem Punkt des Workflows wurde der Durchschlageffekt sowohl beim einseitigen als auch beim beidseitigen Druck simuliert. Der Durchscheineffekt ist jedoch trotz Anwendung der Opazitäten noch nicht vollständig simuliert, da die nachfolgenden Blätter noch nicht durch das Betrachtete hindurch scheint. Um dies zu simulieren, muss für alle Seiten eines Objektes die Simulation des Durchschlageffekts sowie die Anwendung der Opazität des Durchscheineffektes abgeschlossen sein. Erst dann ist es möglich, die einzelnen Blätter in einer Reihenfolge übereinander zu legen, sodass die jeweils nachfolgenden Seiten, durch das aktuell betrachtete Bild hindurch scheinen, wie es auch bei der Betrachtung des Druckerzeugnisses passieren würde. Umsetzung der Opazitätsimulation Wurden, wie oben beschrieben, die zu simulierenden Opazitäten berechnet, so kann dessen nachfolgende Simulation durch Anwendung der Opazitätswerte auf die Bilder sowie dessen Überlagerung sowohl serverseitig als auch clientseitig durchgeführt werden, wobei Letzteres von der clientseitig verwendeten und in Kap. 3.4 erläuterten Technologie abhängt. Auch die Umsetzung der serverseitigen Simulation kann sich abhängig von der verwendeten Bildbearbeitungssoftware unterscheiden, weshalb sich das nachfolgende Konzept zur serverseitigen Umsetzung der Opazitätssimulation auf die Verwendung des Bildbearbeitungsprogramms ImageMagick beziehen und sich deshalb evtl. nur teilweise oder sogar gar nicht auf die Verwendung einer anderen Bildbearbeitungssoftware übertragen lassen. Wird ImageMagick verwendet, so können aus den berechneten Opazitäten sogenannte Masken erstellt werden. Hierbei handelt es sich um Bilddateien mit Grauskala-Farbraum, bei dem die Schattierungen von Schwarz bis Weiß die Opazitätswerte von 0% bis 100 % repräsentieren. Eine Maske kann dadurch als eine Bilddatei verstanden werden, die lediglich den Alpha-Kanal darstellt. Wird eine Maske auf ein Bild angewendet, werden das Bild und der Alpha-Kanal zu einer neuen Bilddatei zusammengeführt. Da das Zielformat den Alpha-Kanal unterstützen muss, muss entweder das TIFF oder das PNG-Format verwendet werden, wobei in diesem Anwendungsfall aufgrund der Verwendbarkeit in Internetanwendungen, das PNG-Format zu wählen ist. 65

72 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Durch die Berechnung der Opazitätswerte entstehen so für jede Seite eines Objektes insgesamt fünf Masken, wobei drei Masken der Simulation beim einseitigen Druck und zwei Masken der Simulation beim beidseitigen Druck dienen. Diese Masken können, in der in Kap beschrieben Vorgehensweise, auf die Proofbildvorschauen bzw. auf die gespiegelten Proofbildvorschauen angewendet werden. Die anschließende Überlagerung der so entstanden Bilder kann durch eine einfache Bildkomposition erfolgen Workflowdurchführung Betrachtet man den gesamten Workflow, so fällt auf, dass in dessen Verlauf zahlreiche prozessorlastige Bildkonvertierungen durchgeführt werden. Die Abb zeigt dies anhand von Zwischenergebnissen, die während der Durchführung des Workflows entstehen. Abb Workflowdarstellung 66

73 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Wegen dieser Prozessorlastigkeit kann ein solcher Workflow aus Performancegründen selbstverständlich nicht erst bei clientseitigen Anfragen, sondern muss beim Einstellen der Bilder und Dokumente in das System angestoßen werden. Der einzige Teilworkflow, der auf eine clientseitige Anfrage hin gestartet werden muss, ist der Fall, dass der Anwender die Vorschauen zu einem Objekt in einem von ihm hochgeladenen ICC-Profil angezeigt bekommen möchte. In einem solchen Fall müssen die folgenden Bestandteile des Gesamtworkflows unter Verwendung des hoch geladenen ICC-Profils ausgeführt werden: Vorschauberechnung des Objektes, sofern dieses nicht bereits separiert ist Vorschauberechnung der separierten TIFF-Dateien Vorschauberechnung der Proofbilder Simulation der Opazität durch Anwendung der bereits vorhandenen Opazitäten auf die Proofbilder sowie dessen anschließende Bildkomposition Workflowsteuerung Wird ein Objekt zur Eigenschaftensimulation in das System eingestellt, so benötigt das System weitere Informationen anhand denen der zu durchlaufende Workflow gesteuert werden kann. Die vom System benötigten Informationen lassen sich unterteilen in Objektbezogene Informationen, Informationen zur Druckbedingung und Informationen zur Darstellung der Simulation. Objektbezogene Informationen Die objektbezogenen Informationen werden vom System dazu verwendet, um die auf das jeweilige Objekt abgestimmten Prozesse und Teilprozesse zu verwenden. Hierzu zählen Informationen zum Typ und den Eigenschaften des Objekts sowie die für die Simulation zu verwendende Druckbedingung. Weitere Informationen wären z.b. konkrete Angaben zur Auswahl bestimmter namentlich festgelegter Prozesse und Teilprozesse. Während das System durch eine Analyse des Objektes Informationen zu dessen Typ und zumindest auch einen Teil seiner Eigenschaften selbstständig ermitteln kann, so sind die Informationen zu den zu verwendenden Druckbedingungen sowie Angaben zur Prozessauswahl von außen bereitzustellen. Da die Art der Informationsbereitstellung keinerlei konzeptionellen Einschränkungen unterliegt, kann dies z.b. über eine Datenbank oder eine XML-Datei erfolgen. Denkbar ist aber auch eine Einbettung der Informationen als Metainformation in die Datei selbst was z.b. über Adobes Extensible Metadata Platform (kurz: XMP) realisierbar wäre. Mehr Informationen zu XMP sind unter ) verfügbar. 67

74 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Zur Veranschaulichung der bereitzustellenden, objektbezogenen Informationen zeigt das folgende Beispiel anhand einer XML-Datei, welche für zwei in das System eingestellte Objekte Informationen darüber beinhaltet, welche Eigenschaften diese Objekte haben, welche Druckbedingungen jeweils simuliert werden, und welche Prozesse und CMMs dazu verwendet werden soll. Beispiel 6 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <objects> <object type="image" separated="false" resolution="300"> <filepath>data/images/beispielbild.tif</filepath> <profiles> <profile>profiles/adobergb1998.icc</profile> </profiles> <simulation process="imageseparation" intent="peceptual" bpc="false" cmm="ace" colorspace="rgb"> <profile type="icc">printerprofiles/canon_ip4200_officeplus.icm</profile> <profile type="opacity">printerprofiles/canon_ip4200_officeplus.xml</profile> </simulation> <simulation process="imageseparation" intent="relative" bpc="true" cmm="lcms" colorspace="rgb"> <profile type="icc">printerprofiles/isocoated_v2_eci.icc</profile> <profile type="opacity">printerprofiles/isocoated_v2_eci.xml</profile> </simulation> </object> <object type="pdf" separated="false"> <filepath>data/dokumente/upb_winfo_2008_final.pdf</filepath> <profiles> </profiles> <simulation processname="pdfrasteringandseparation" intent="peceptual" bpc="false" cmm="argyllcms"> <profile type="icc">printerprofiles/canon_ip4200_officeplus.icm</profile> <profile type="opacity">printerprofiles/canon_ip4200_officeplus.xml</profile> </simulation> </object> </objects> Informationen zur Druckbedingung Hierzu zählt zum Einen das ICC-Profil mit dem die Farbgebung simuliert wird und zum Anderen das unter der Druckbedingung ermittelte Opazitätsprofil zur Berechnung der zu simulierenden Opazitätswerte. Während das ICC-Profil dem System selbstverständlich als Datei vorliegen muss, gibt es für das Opazitätsprofil keine Vorgaben. Es bietet sich jedoch die Verwendung einer XML-Datei an, da diese auf einfache Weise auch in anderen Systemen wiederverwendet werden kann. Im Anhang B - Beispiel B.1 ist ein denkbarer Aufbau eines Opazitätsprofils als XML-Datei aufgeführt. Informationen zur Darstellung der Simulation Bei diesen Informationen handelt es sich um die vom System zu verwendenden Ausgabefarbräume, die in Form eines ICC-Profils vorliegen müssen. Zum Einen muss im System mindestens ein ICC-Profile als Ausgabefarbraum hinterlegt sein, die der Workflow standardmäßig zur Vorschaugenerierung verwendet. Zum Anderen können vom Anwender ICC-Profile hochgeladen werden, wodurch die Ausführung einzelner Teile des Workflows angestoßen wird. 68

75 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation 3.4 Darstellung der Simulation Für eine farbtreue Darstellung der Simulation stehen die drei Webtechnologien HTML, JavaApplets und Adobe Flex zur Verfügung, da für diese webbasierenden Technologien in Kap 2.3 eine Farbmanagementunterstützung verifiziert werden konnte. Je nach verwendeter Technologie stehen unterschiedliche Möglichkeiten zur Darstellung der Simulation zur Verfügung, die im Folgenden erläutert werden. Unabhängig davon, mit welcher Technologie die Simulation auch dargestellt wird, so sollte der Hintergrund in einem neutralen Farbton gehalten sein, sodass das Farbwahrnehmung des Betrachters nicht verfälscht wird. Üblicherweise, wie auch bei Photoshop, wird hierzu ein Grauton mit mittlerer Helligkeit verwendet. HTML Soll die Simulation durch das <img>-tag in HTML dargestellt werden, so stehen 2 Möglichkeiten zur Verfügung. Bei der Ersten wird das simulierende Bild einfach im HTML referenziert. Das vom Server gelieferte Bild muss dabei zur Simulation des Durchscheineffektes durch Bildkomposition alle nachfolgenden Seiten berücksichtigen. Bei der zweiten Variante wird die Bildkomposition zur Simulation des Durchscheineffektes der nachfolgenden Seiten nicht serverseitig durchgeführt, sondern durch die Verwendung von Ebenen in HTML. Dies kann durch die Verwendung des HTML Block-Elementes <div> unter Verwendung des CSS-Attribut index-z realisiert werden. Hierzu muss sowohl das Bild der aktuellen Seite als auch die der nachfolgenden Seiten je in einem <div>-element plaztiert und dann unter Verwendung des index-z in der richtigen Reihenfolge übereinander gelegt werden. [SH1] Durch zur Hilfenahme von JavaScript-Funktionalitäten kann weiter eine Blätterfunktion implementiert werden, die es erlaubt, ohne Neuladen der gesamten Seite in einem mehrseitigen Dokument zu blättern. Die Verwendung dieser Technologie hat den Vorteil, das keine zusätzlich Software installiert werden muss und somit einer breiten Masse von Anwendern zugänglich ist. Negativ zu bewerten ist, dass der Anwender evtl. nicht über einen farbmanagementfähigen Browser verfügt bzw. das bei der Verwendung des Internet Explorers lediglich Bilder im srgbfarbraum korrekt angezeigt werden. JavaApplet Mit JavaApplets kann nicht nur die volle Farbmanagementunterstützung vorgegeben, sondern durch die Verwendung der umfangreichen Java-Laufzeitumgebung auch zahlreiche Bildmanipulationen und Animationen durchgeführt werden. Hierdurch ist es möglich, Teile des serverseitigen Workflows auf die Clientseite zu verlagern und durch Animationen die Simulation noch realistischer aussehen zu lassen, wie z.b. ein animiertes Blättern durch ein Dokument bei der beim Anheben eines Blattes der Durchscheineffekt auf die nachfolgenden Blätter ausgeblendet wird. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist das sanfte Ein- und Ausblenden des durch die Opazität verursachten Durchschlag- und Durchscheineffektes. 69

76 3. Konzept zur Eigenschaftensimulation Nachteil dieser Technologie ist, dass zur Darstellung die Java-Laufzeitumgebung auf dem Client benötigt wird und eine Installation evtl. durch firmeninterne IT-Sicherheitrichtlinien untersagt ist. Adobe Flex Mit Adobe Flex stehen zur Dartstellung ebenfalls zahlreiche Animationsmöglichkeiten zur Verfügung. Abb zeigt beispielhaft die Umsetzung einer Blätteranimation eines mehrseitigen Dokumentes die im Internet auf der Seite (Stand ) betrachtet werden kann. Außerdem bietet Adobe Flex die Möglichkeit einer pixelgenauen Manipulation der Bilddaten mit der die Opazität zur Laufzeit mit sanften Übergängen ein- und ausgeblendet werden kann. [Ado1] Ein Artikel zur Umsetzung von Bildanimationen und -manipulationen steht auf (Stand ) zur Verfügung. Abb Blätteranimation mit Flex 70

77 4. Prototypische Implementierung 4.1 Serverseitige Implementierung Die serverseitige Implementierung des Prototypen ist in der Scriptsprache PHP 4 geschrieben und setzt den Workflow aus Kap. 3.3 insofern um, als dass es durch manuelles Starten via Shell unter Angabe des Pfades einer Bilddatei oder eines PDF Dokumentes die Ausgabe auf einem Drucker oder einer Druckmaschine mit ICC-Profil im CMYK- oder RGB-Farbraum sowohl hinsichtlich der farblichen Erscheinung als auch den durch die Opazität des Papiers und der Farbe entstehende Durchschein- und Durchdruckeffekt simuliert. Die Wahl der Scriptsprache PHP 4 zur prototypischen Implementierung wurde aus subjektiven Gründen gefällt. Gründe dafür sind, dass ich mit der Sprache die meisten Programmiererfahrungen habe und sich meiner Meinung nach eine Skriptsprache besonders gut für eine prototypische Implementierungen eignet. Der Prototyp wurde auf einem Linuxsystem implementiert und verwendet folgende frei verfügbare Software, mit deren Versionen der Prototyp erfolgreich getestet wurde: PHP Ghostscript ImageMagick tifficc v5.0(littlecms Tool zur Anwendung von ICC-Profilen auf TIFF-Dateien) icc2ps v1.5 (LittleCMS Tool zum Erstellen von CRDs aus ICC-Profilen) Der Prototyp kann sämtliche von ImageMagick unterstützen Bilddateiformate verarbeiten, sofern diese keine Eigenschaften haben, die einer besonderen Handhabung bedürfen. (Stand , Die Unterstützung der PDF-Dokumente ist abhängig von Ghostscript, wobei mir zum aktuellen Zeitpunkt keine Formatversionen bekannt sind, die Ghostscript nicht verarbeiten könnte. Erfolgreich getestet wurde der Prototyp mit den PDF-Versionen 1.4 und Besondere Eigenschaften der Dokumente werden, wie auch bei den Bilddateien, nicht berücksichtigt. Bezüglich der Farbräume der zu verarbeitenden Objekte ist bei Bilddateien keine Einbettung der ICC-Profile notwendig, müssen aber in jedem Fall dem System als Profildatei zur Verfügung stehen. Bei PDF-Dokumenten verhält es sich aufgrund der mangelnden Möglichkeit Ghostscript anzuweisen zur Separierung bestimmte ICC-Profile zu verwenden, genau umgekehrt. Bei PDF-Dokumenten ist die Einbettung aller in ihnen enthaltenden Farbräume notwendig und muss dem System nicht explizit bekannt gemacht werden. 71

78 4. Prototypische Implementierung Datei- und Verzeichnisstruktur In Abb ist die Verzeichnisstruktur des Prototypen abgebildet, in dessen Wurzelverzeichnis die Datei main.php abgelegt ist. Abb Verzeichnisstruktur des serverseitigen Prototypen Im Unterverzeichnis data werden alle Objekte abgelegt, für die die Druckbedingung simuliert werden sollen. Dessen Unterstruktur ist frei wählbar, die Unterverzeichnisse Dokumente und Images also nicht obligatorisch. Das Verzeichnis previews enthält alle vom System generierten Vorschaubilder sowie die vom System zur späteren Verwendung generierten Bilddateien und Masken. Die Unterverzeichnisse werden vom System in der gleichen Struktur angelegt wie die des Verzeichnisses data. Das Verzeichnis includes enthält diverse von der main.php benötigte PHP-Dateien sowie das Verzeichnis images, in dem eine Vorlage zum Erzeugen der weißen Rückseite hinterlegt ist. Das Verzeichnis logs enthält lediglich eine Ausgabedatei, in die die Shellausgaben der verwendeten Fremdsoftware umgeleitet werden. In printerprofiles sind alle zu simulierenden Druckbedingungen als ICC-Profil hinterlegt. Des Weiteren enthält es die kleine Skriptdatei generatecrdset.php, welches, wie der Name schon andeutet, aus einer oder mehren bei der Ausführung angegeben ICC-Profilen mit Hilfe des Tools icc2ps einen Satz ColorRenderingDictionarys (kurz: CRD) erzeugt und im selben Verzeichnis ablegt. Im Verzeichnis profiles sind die ICC-Profile der gängigsten Arbeitsfarbräume sowie spezielle Monitorprofile enthalten. Diese Profile werden für die Farbraumtransformation bei unseparierten Objekten sowie als Ausgabefarbraum bei der Vorschaugenerierung verwendet. Auch hier ist das kleine Skript generatecrdset.php hinterlegt. Weiter enthält das profiles Verzeichnis das Unterverzeichnis proofing, welches das ICC-Profil des von LittleCMS verwendeten L*a*b*-Farbraums enthält. Das temp -Verzeichnis wird vom System genutzt, um Zwischenergebnisse in Form von Dateien zu hinterlegen. Nach dessen Verwendung werden Unterverzeichnisse und Dateien innerhalb dieses Verzeichnisses automatisch wieder entfernt. 72

79 4. Prototypische Implementierung Bei Ausführung des Prototypen wird im previews -Verzeichnis für das Objekt, für das die Simulation durchgeführt wird, ein gleichnamiges Verzeichnis in der gleichen Verzeichnisstruktur wie unter data angelegt. Unterhalb dieses Objektverzeichnisses wird für jede zu simulierende Druckbedingung ein weiteres Unterverzeichnis angelegt. Die Namen der Verzeichnisse setzen sich dabei jeweils zusammen aus dem Namen des ICC-Profils ohne Dateinamenserweiterung, dem verwendeten Rendering Intent und, sofern die Tiefenkompensierung verwendet wird, das Kürzel BPC als Abkürzung für BlackPointCompensation. Handelt es sich um ein unsepariertes Objekt, so wird zusätzlich das Verzeichnis unseparated angelegt. Unterhalb dieses Verzeichnisses wird ein Verzeichnis previews angelegt, in dem wiederum für jeden Ausgabefarbraum ein Verzeichnis mit dem Namen des ICC-Profils angelegt wird und in dem jeweils die Vorschauen des unseparierten Objektes abgelegt werden. Unterhalb der Verzeichnisse der Druckbedingung wird das Verzeichnis work angelegt, indem alle für eine spätere Verwendung berechneten Bilddateien abgelegt wurden. Hierzu zählen die separierten Bilder inklusive die generierte weiße Rückseite, deren Proofbilder, sowie deren spiegelverkehrte Bilder. Außerdem wird das Verzeichnis masks angelegt, welches die zur Simulation der Opazität verwendeten Masken enthält. Des Weiteren werden die Verzeichnisse previews, proofs und opacity angelegt, unterhalb denen jeweils für alle Ausgabefarbräume ein Verzeichnis angelegt wird und die alle zur Darstellung im Client benötigten Vorschauen enthalten. Das Verzeichnis previews enthält die Vorschauen des separierten Objektes, das Verzeichnis proofs die Vorschauen, in denen die Farbgebung simuliert wird und das Verzeichnis opacity die Vorschauen, in denen sowohl Farbgebung als auch die Opazität simuliert wird. Abb zeigt ein Beispiel für eine solche Verzeichnisstruktur, bei dem für das unseparierte PDF-Dokument BeispielPDF.pdf zwei Druckbedingungen simuliert wurden. Abb Beispiel für eine erzeugte Verzeichnisstruktur 73

80 4. Prototypische Implementierung Da durch diese Art der Datei- und Verzeichnisstruktur im nachhinein alle Bilddateien problemlos wiedergefunden werden können, ist für den Prototyp die Verwendung einer Datenpersistenz nicht notwendig Programmausführung Der Prototyp muss in seinem Wurzelverzeichnis unter Angabe der Objekte einschließlichen deren relativen Pfaden ausgeführt werden. Eine beispielhafte Ausführung sieht wie folgt aus: /usr/bin/php main.php data/dokumente/beispielpdf.pdf Im ersten Schritt werden in der main.php die genauen Eigenschaften der Objekte, für die die Simulation durchgeführt werden soll, sowie die Details der zu simulierenden Druckbedingungen geladen. Für das Laden dieser, zur Steuerung des Workflows benötigten, objektbezogenen Informationen (Siehe Kap.3.3.4) ist die Funktion loadjobproperties() in der Skriptdatei includes/jobs.php zuständig. Diese gibt ein mehrdimensionales Array zurück, das Informationen darüber enthält, von welchem Typ das Objekt ist, und ob es bereits separiert wurde oder nicht. Außerdem enthält es Informationen über jede für die jeweiligen Objekte zu simulierenden Druckbedingungen in Form von Dateipfaden der zu verwendenden ICC-Profile sowie der zu verwendenden Rendering Intents mit oder ohne Tiefenkomensation. Da bei diesem Prototyp keine Datenpersistenz verwendet wird, und auch das Auslesen und Parsen von XML-Dateien eingespart wurde, sind alle Daten in der Jobs.php selbst enthalten, in die auch weitere eingepflegt werden können. Anhand diesen als JobProperties bezeichneten Informationen wird nun in der main.php der gesamte Workflow von den Funktionen processimage() für Bilddateien und processpdf() für PDF-Dokumente übernommen. Handelt es sich bei den, den Funktionen übergebenen Objekten um nicht separierte Objekte, so werden von diesen zunächst Vorschauen in verschiedenen Ausgabefarbräumen generiert. Welche Farbräume bzw. welche ICC-Profile dazu verwendet werden, wird zuvor mit der in der Datei includes/monitorprofiles.php definierten Funktion loadmonitorprofiles() abgefragt, die ein Array mit den Pfaden der zu verwendenden ICC-Profile zurück liefert. Die zu verwendenden ICC-Profile sind in der Datei includes/monitorprofiles.php definiert und können ohne Weiteres ergänzt werden. Zur Generierung der Vorschauen wird bei PDF-Dokumenten die Software Ghostscript zur Rasterung verwendet sowie ImageMagick zur weiteren Formatierung. Bei Bilddateien wird beides von ImageMagick übernommen. Die Programme werden dabei durch Ausführung von Kommandozeilenbefehlen durchgeführt, die mit PHP durch die Funktion shell_exec() ausgeführt werden können. Sowohl bei der processimage() als auch bei der processpdf() werden die im folgenden erläuterten Schritte bei bereits separierten Objekten nur einmal durchgeführt und bei unseparierten Objekten für jede aus den JobProperties bekannte zu simulierende Druckbedingung. 74

81 4. Prototypische Implementierung Der erste Schritt ist hier die Separierung und Formatierung der Bilddateien bzw. die Rasterung, Separierung und Formatierung der PDF-Dokumente. Bei Bilddateien wird dieses durch ImageMagick durchgeführt und resultiert in einer separierten Bilddatei im TIFF-Format in den für die Darstellung im Client benötigten Auflösungen und Maßen. Bei PDF-Dokumenten wird die Rasterung und Separierung sowie ein Teil der Formatierung durch Ghostscript unter Verwendung der zuvor in printerprofiles erzeugten CRDs durchgeführt. Für weitere Formatierungen wird dann wiederum ImageMagick verwendet. Da ein PDF-Dokument evtl. mehr als nur eine Seite hat, wird für jede Seite eine eigene TIFF-Datei erzeugt, die im work -Verzeichnis des jeweiligen, vom Objektnamen und Druckbedingung abhängigen, Pfades abgelegt werden. Eigentlich wäre bei bereits separierten Objekten keine Separierung mehr notwendig, da aber Ghostscript sowie die Art in der hier ImageMagick verwendet wird, dies notwendig macht, ist die Verwendung des relativ farbmetrischen Rendering Intents ohne Tiefenkompensierung zur Erhaltung der Farbtreue obligatorisch. In den nächsten Schritten wird unter Verwendung von ImageMagick jeweils die weiße Rückseite generiert, die separierten Bilder horizontal gespiegelt, und von jedem TIFF-Bild wird ein Proofbild im L*a*b*Farbraum erstellt. Da alle Bilder für eine spätere Verwendung wieder verwendet werden können, werden diese in dem work -Verzeichnis abgelegt. Im weiteren Schritt werden alle Bilder jeweils in die durch loadmonitorprofiles() bekannten Ausgabefarbräume konvertiert. Für die Proofbilder wird dabei zur Einhaltung der Farbtreue eine relativ farbmetrische Transformation durchgeführt, wohingegen bei den lediglich separierten Bildern zusätzlich die Tiefenkompensierung durchgeführt wird. Hintergrund für die Verwendung der Tiefenkompensation ist, dass das Bild ansonsten zu blass erscheinen würde, da das im Bild dargestellte Papierweiß zwar dem Weißpunkt des Farbraums entspricht, das tiefste Schwarz jedoch nicht dem Schwarzpunkt des Ausgabefarbraums entsprechen würde. Weiter werden die für die Simulation der Opazität notwendigen Messwerte und Opazitätswerte geladen. Diese sind für jede Druckbedingung in der Datei includes/opacitysimulationdata.php hinterlegt und werden mit der Funktion loadopacitysimulationdata() abgerufen. Die Mess- und Opazitätsdaten werden zusammen mit den separierten Bildern und der Pfadangabe des masks -Verzeichnis an die Funktion createopacitymasks() übergeben. Diese ist in der Datei includes/masks.php definiert und erzeugt die Masken, mit der die Opazität simuliert wird, und legt diese im Verzeichnis masks ab. Die Funktion createopacitymasks() liest hierzu zunächst, mit Hilfe der in includes/image.php definierten Funktion readimimagetxt(), die Farbwerte aus den jeweiligen separierten Bilder als CMYK-Farbwerte aus. Liegt das separierte Bild im RGBFarbraum vor, so werden diese, aus den in Kap erläuterten Gründen und mit der ebenfalls in Kap erläuterten Vorgehensweise, in CMYK-Farbwerte umgerechnet. Weiter wird, mit der in Kap und Kap erläuterten Vorgehensweise, für jeden Bildpunkt ein Opazitätswert errechnet, die als Masken zusammengefügt werden und als PNGDatei im masks abgelegt werden. 75

82 4. Prototypische Implementierung Die nun vorliegenden Masken werden auf die jeweils im Ausgabefarbraum vorliegenden Proofbilder angewendet, um die Opazität zu simulieren. Die geschieht bei processimage() durch den Aufruf der ebenfalls in includes/masks.php definierten Funktion composemasksandproofsforimages() und bei processpdf() durch den Aufruf der Funktion composeonesidedmasksandproofsforpdfs() zur Simulation der Opazität beim einseitigem Druck und zur Simulation beim beidseitigen Druck die Funktion composedoublesidedmasksandproofsforpdfs(). Während der Ausführung des serverseitigen Prototyps wird in der Shell ausgegeben, in welchem Teilprozess sich das Skript aktuell befindet und, ob diese erfolgreich durchgelaufen oder fehlgeschlagen sind. 4.2 Clientseitige Implementierung Bei dem prototypischen Client handelt es sich um zwei einfache um JavaScript-Funktionalitäten ergänzte HTML-Seiten, die die serverseitig generierten Vorschaubilder anzeigen. Zur Betrachtung dieser Seiten sollte, zur korrekten farblichen Darstellung, ein farbmanagementfähiger Browser sowie ein kalibrierter und profilierter Monitor verwendet werden. Sollte kein farbmanagementfähiger Browser zur Verfügung stehen, ist der Internet Explorer zu verwenden, sodass zumindest die Vorschauen im srgb-farbraum farblich korrekt dargestellt werden können. (s. Kap und Kap. 2.3) Während die image.html dazu verwendet werden kann, Bildervorschauen zu präsentieren, ist die document.html durch eine Blätterfunktion sowie einer Funktion zum Wechsel der Ansicht zwischen einseitigem und beidseitigem Druck für die Anzeige von Dokumentenvorschauen optimiert. Abb Anzeige der image.html 76

83 4. Prototypische Implementierung In Abb wird die Anzeige einer Bildvorschau mit der image.html. dargestellt. Wie sofort auffällt, ist der Hintergrund, wie bei Photoshop, in einem mittelhellen Grauton gehalten. Funktionen betreffend verfügt die Seite über ein Auswahlfeld, mit dem zwischen den Vorschauen der verschieden in das System eingestellten Bilddateien gewechselt werden kann. Mit einem weiteren Auswahlfeld kann der Anwender die für das aktuell ausgewählte Objekt verfügbaren, simulierten Druckbedingungen auswählen. Hierbei ist standardmäßig not selected ausgewählt, wodurch die Vorschau des unseparierten Objektes angezeigt wird. Wählt der Anwender eine Druckbedingung aus, so wird die Vorschau des separierten Bildes angezeigt. Weiter hat der Anwender die Möglichkeit, sich die simulierte Farbgebung der aktuellen Druckbedingung anzeigen zu lassen, indem er die Checkbox Color aktiviert. Durch die zusätzliche Aktivierung der Checkbox Opacity wird darüber hinaus noch die simulierte Opazität angezeigt. Das Aktivieren der Opazität schließt die Farbsimulation mit ein, weshalb diese Checkbox Color, sofern nicht bereits aktiviert, ebenfalls mit aktiviert wird. Ist die Opazität aktiviert, so hat der Anwender weiter durch Anklicken des Bildes oder des Buttons unterhalb des Bildes die Möglichkeit sich die Rückseite des Objektes anzeigen zu lassen auf der der Durchdruckeffekt dargestellt wird. In welchem Farbraum die Vorschauen angezeigt werden, kann der Anwender durch ein weiteres Auswahlfeld bestimmen. Zur Auswahl stehen derzeit der srgb Farbraum, der auch standardmäßig ausgewählt ist, sowie der WideGamutRGB und ein speziell erstelltes Monitorprofil. Letzteres soll, genau wie die deaktivierte Uploadmöglichkeit, lediglich andeuten, dass in einer solchen Anwendung die Verwendung von, vom Anwender hochgeladenen Monitorprofilen möglich sein sollte. Die Auswahlmöglichkeit Onesided und Doublesided ist in der image.html deaktiviert, da es sich nur um ein einzelnes Objekt handelt, bei dem die Ansicht eines beidseitigen Drucks nicht möglich ist. Die Anzeige der HTML-Seite document.html ist, wie in Abb zu sehen, funktional und visuell sehr ähnlich zur image.html. Bei der document.html ist es jedoch noch zusätzlich möglich, in einem mehrseitigen Dokument zu blättern, indem man auf die jeweilige Seite des Dokumentes klickt, oder aber die darunter liegenden Buttons verwendet. Des Weiteren ist hier die Option zur Betrachtung des einseitigen bzw. beidseitigem Druck aktiviert, mit der zu jedem Zeitpunkt zwischen den Ansichten gewechselt werden kann. Um zu guter Letzt noch technisch auf den prototypischen Client einzugehen, werden die JavaScript-Funktionalitäten dazu genutzt, aus den ausgewählten Optionen wie ausgewähltes Objekt, zu simulierende Druckbedingung u.s.w einen Dateipfad zusammen zu setzen, der den Dateipfaden der serverseitig generierten Vorschaubildern entspricht, und dass diese Bilddateireferenzen bei einer Veränderung der ausgewählten Optionen dynamisch ausgetauscht werden. Da bei diesem Prototypen zum Einen auf die eigentlich notwendige Client-ServerKommunikation verzichtet wurde und zum Zweiten beide Seiten lediglich die serverseitig generierten Vorschauen anzeigen müssen, sind die im Prototypen zur Wahl stehenden Beispielbilder und -dokumente in den HTML-Seiten statisch festgelegt. Diese können aber ohne großen Aufwand ausgetauscht oder um weitere Bilder und Dokumente ergänzt werden. 77

84 4. Prototypische Implementierung Abb Anzeige der document.html 4.3 Die zu simulierenden Druckbedingungen Im Prototyp sind derzeit zwei simulierbare Druckbedingungen hinterlegt. Bei der Ersten handelt es sich um die Ausgabe auf dem Desktop Tintenstrahldrucker Canon Pixma ip4200 unter Verwendung des Papiers Office Plus. Bei der zweiten Druckbedingung handelt es sich um einen standardisierten Offsetdruck nach ISO :2004/Amd 1 (Stand , Während für die zweite Druckbedingung das frei verwendbare ICC-Profil ISOcoated_v2_eci.icc der ECI verwendet wird, wurde bei der ersten Druckbedingung die Kombination aus Papier und Drucker mit Hilfe des Spektralphotometers ColorMunki Photo des Herstellers X-Rite profiliert und liegt unter dem Namen Canon_iP4200_OfficePlus.icm vor. Zur Profilierung wurde den Anweisungen der Profilierungssoftware folgend zunächst ein Messchart mit 50 farbigen Messfeldern ausgedruckt, welches nach einer vorgegebenen Trocknungszeit mit dem Spektralphotometer vermessen werden konnte. Im Anschluss folgte der Ausdruck eines weiteren, aus 50 farbigen Messfeldern bestehenden Messcharts, das lt. Software aus den Ergebnissen der ersten Messung errechnet wurde. Dieses konnte wiederum nach einer vorgegebenen Trocknungszeit vermessen werden. Nach Abschluss der Messung wurde von der Software das ICC-Profil generiert. Für die Simulation der Opazität wurde auf dem Canon Pixma ip4200 ein mit je 8 Tonwertstufen je Druckfarbe versehendes Messchart (s. Abb ) insgesamt 4 mal ausgedruckt. Mit dem Spektralphotometer ColorMunki wurde der L*a*b*-Farbwert jedes der insgesamt 128 Messfelder jeweils 2 mal längs und 2 mal quer zur Faserrichtung des Papiers auf einem aus mehr als 20 Blatt bestehenden Papierstapel gemessen. 78

85 4. Prototypische Implementierung Gleiches wurde mit der bedruckten Seite nach unten und ein weiteres Mal mit der bedruckten Seite nach oben auf einem als Hohlkörper verwendeten schwarzen Kartonpapier wiederholt. Zudem wurde der L*a*b*-Farbwert des Papiers auf einem Stapel Papier sowie auf dem schwarzen Kartonpapier gemessen. Auch hier wurden bei 4 verschiedenen Blättern jeweils 4 Stellen 2 mal längs und 2 mal quer zur Faserrichtung gemessen. Abschließend wurde auch der Farbwert des schwarzen Kartonpapiers nach dem gleichen Prinzip insgesamt 32 mal gemessen. Aus den Messwerten wurde jeweils der L*-Wert in eine Excel-Tabelle übertragen in der die Mittelwerte errechnet wurden, und aus denen gemäß der Formel die Opazitäten errechnet werden konnten. In Anhang C sind die Messwerte, Mittelwerte und Opazitäten aufgeführt. Die errechneten Opazitäten wurden einer manuellen Korrektur unterzogen, bei der die Opazitäten, die größer als 100% sind, auf 100% abgerundet wurden. Diese falschen Opazitäten sind mit leichten Abweichungen bei den Messungen zu erklären, bei denen der gemessene Helligkeitswert L* eines Messfeldes auf dem schwarzen Kartonpapier heller waren als die Messung des selben Messfeldes auf einem Stapel Papier. Dies tritt aber lediglich bei Messfeldern auf, die fast oder vollständig opak sind. Des Weiteren wurden Opazitäten korrigiert, die offensichtlich unlogisch sind. Diese sind bei den sehr hellen und rückseitig gemessenen Messfeldern aufgetreten und sind, wie in Kap bereits erläutert, bedingt durch den geringen Helligkeitsunterschied zwischen dem Messfeld und dem Papier. Die Opazitäten sind deswegen unlogisch, da bei einer abnehmend aufgedruckten Farbmenge die durch den Durchdruckeffekt verursachte reduzierte Papieropazität nicht größer, wie eigentlich zu erwarten wäre, sondern kleiner wird. Diese Werte wurden durch subjektive Schätzwerte korrigiert. Die gemessenen L*-Werte sowie die korrigierten Opazitäten wurden zur Verwendung im Prototypen in der Datei includes/opacitysimulationdata.php hinterlegt. Darüber hinaus wurden die Werte zu Demonstrationszwecken für die Druckbedingung ISOcoated v2 (ECI) übernommen, da für diese keine Messcharts zur Verfügung standen. 79

86 5. Simulationsqualität Die Qualität der Simulation lässt sich differenzieren in die Qualität der Simulation der farblichen Erscheinung, die in Kap. 5.1 untersucht wird, sowie auf die Qualität der Simulation der Opazität, die Gegenstand des Kap.5.2 ist. 5.1 Qualität der Farbsimulation Das farbliche Erscheinungsbild eines Druckerzeugnisses kann mit Hilfe des Softproof-Konzept farbverbindlich simuliert werden. [FO08] Dies gilt nicht nur für Desktopanwendungen, sondern, wegen den verfügbaren farbmanagementunterstützenden Webtechnologien, auch für Webapplikationen. Ob eine Simulation farbverbindlich ist oder nicht, hängt hierbei leider nicht nur von der Durchführung der Simulation selbst ab, sondern auch von Faktoren auf die das System leider entweder nur begrenzt oder sogar keinen Einfluss nehmen kann. Rasterung und Separierung Für eine farbverbindliche systemseitige Durchführung der Simulation ist eine hochwertige Separierung des Dokumentes oder des Bildes in den Ausgabefarbraum, sowie für Dokumente eine hochwertige Rasterung notwendig. Während zur Beurteilung der Qualität einer Rasterung die verwendete Seitenbeschreibungsprache verwendet werden kann ist die Bewertung der Separationsqualität schwieriger. Zum Einen kann hier zwar als Maß sicherlich die Präzision der Farbwertumrechnung von einem in beiden Farbräumen enthaltenden Farbwerten sowie die verwendete Schwarzaufbaumethode (s. Einschub zur Umrechnung von RGB- in CMYKFarbwerte in Kap ) verwendet werden. Zum Anderen gibt es aber kein Maß für die Umrechnung von den, nicht im Zielfarbraum enthaltenden, Farbwerten. Bei Letzterem kann die Qualität also nur subjektiv beurteilt werden. Da das in dieser Arbeit vorgestellte Konzept sowohl die Verwendung des RIPs als auch die Verwendung des CMMs freistellt ist die Qualität somit abhängig von der, bei der Umsetzung des Konzeptes, verwendeten Software. Die Qualtität der Rasterung und Separierung des, im Rahmen dieser Arbeit erstellten Prototypen, wurde nicht umfassend untersucht. Jedoch lieferte das für die Rasterung im Prototypen verwendete RIP Ghostscript subjektiv gute Ergebnisse, was von der Tatsache, dass die Verwendung von Ghostscript sehr weit verbreitet ist, untermauert wird. Auch die verwendeten CMMs liefern subjektiv gute Ergebnisse die sich im Vergleich zu den Ergebnissen anderer CMMs nur geringfügig unterscheiden. (s. Kap ) Formatierung Weiter ist für eine farbverbindliche Simulation bei der systemseitigen Durchführung auf jegliche Art von Formatierungen zu verzichten, welche einen Verlust von Farbinformationen zur Folge hätten. Hierzu zählen sicherlich Formatierungen die die Auflösung die Maße und die Qualität eines Bildes verändern. 80

87 5. Simulationsqualität Das vorgestellte Konzept gibt keinerlei Formatierungen vor und empfiehlt diese nur für die Simulation in Vorschaubildern bei denen sicherlich kein Anspruch auf Farbverbindlichkeit besteht. Trotz der im Prototyp verwendeten Formatierungen liefert dieser Vorschaubilder in denen das farbliche Erscheinungsbild subjektiv gut simuliert wird. ICC-Profil Die Qualität der ICC-Profile der Druckers oder der Druckmaschinen sind ebenfalls entscheidend für die Qualtität der Simulation, wobei hierauf aber nur bedingt Einfluss genommen werden kann. Hierbei ist natürlich die Qualtität eines professionell erstellten ICCProfil für Druckmaschinen wesentlich besser als die eines profilierten Desktop-Druckers. Darstellung auf dem Monitor Während die zu verwendende Technologie zur Darstellung der Simulation hinsichtlich der Farbmanagementunterstützung noch durch das System vorgegeben werden kann (siehe Kap.3.4), so ist dennoch nicht zu gewährleisten, dass der Endanwender über einen präzise kalibrierten und profilierten Monitor verfügt, der alle im Bild oder Dokument enthaltenden Farben darstellen kann. 5.2 Qualität der Opazitätssimulation Entscheidend für die Qualität der Opazitätssimulation ist im wesentlichen der Aufwand mit dem das Opazitätsprofil erstellt wird, d.h. zum Einen mit welcher Präzision die zur Bestimmung der Opazität notwendigen Messwerte ermittelt werden und zum Anderen das Verfahren, mit denen aus den Messwerten dann, die als Referenz verwendeten Opazitäten bestimmt werden (siehe Kap ) Des Weiteren hängt die Qualität auch davon ab, ob es sich bei dem Drucker oder der Druckmaschine um ein Gerät handelt, bei denen die verwendeten Druckfarben den im ICCProfil verwendeten Farbkanälen entspricht. Wie in Kap erläutert entstehen bei der Simulation bei CMYK-Druckern die ein RGB-Farbprofil verwenden, Ungenauigkeiten durch die Umrechnung der RGB-Farbwerte in CMYK-Farbwerte sowie durch die nicht klare Trennung der Druckfarben im Messchart. Trotz der Wahl des, in den sehr hellen Farbbereichen, ungenaueren Verfahrens der Opazitätsbestimmung mit dem Helligkeitswert L* bei einem in den CMYK-Farben druckenden Desktop-Druckers mit einem RGB-Farbprofil (siehe Kap 4.3) ist die Simulation der Opazität durch den Prototypen im direkten Vergleich mit einem Ausdruck des simulierten Bildes oder Dokumentes subjektiv gut. Hieraus lässt sich ein verbesserte Simulationsqualität, bei der Wahl des genaueren Verfahrens zur Bestimmung der Opazität mit dem L*a*b*-Farbwert sowie die Simulationen bei einem CMYK-Drucker/Druckmaschine mit CMYK-Farbprofil, ableiten. 81

88 6. Zusammenfassung und Ausblick Im Verlauf dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass sowohl das farbliche Erscheinungsbild als auch der durch die Opazität entstehende Durchschlags- und Durchscheineffekt bei Druckerzeugnissen mit relativ geringen Aufwänden in der Dokumentenvoransicht einer Webapplikation mit subjektiv guten Ergebnissen simuliert werden kann. Hierfür wurde ein Konzept vorgestellt mit dem sich solche Webapplikationen realisieren lassen und das zum Einen, zur Simulation des farblichen Erscheinungsbildes, auf dem bereits existierenden Konzept des Softproofings und zum Andern, zur Simulation der Opazität, auf dem im Verlauf dieser Arbeit entwickelten Konzept zur Opazitätssimulation basiert. Das Konzept des Softproofing wurde hierzu in einem Workflow umgesetzt, der eine farbverbindliche Simulation des farblichen Erscheinungsbildes von Druckerzeugnissen aus den gängigsten Bilddateien und PDF-Dokumenten in einer Webapplikation ermöglicht, und sich hierfür bei den Methoden der weit verbreiteten Farbmanagementsysteme nach ICC-Standard bedient. Für das Konzept der Opazitätssimulation, wurden zunächst die Auswirkungen der Opazität auf das Erscheinungsbild von Druckerzeugnissen, sowie deren Simulierbarkeit untersucht. In einem weiteren Schritt wurde dann für die Quantifizierung der Auswirkungen ein Messverfahren eruiert für dessen, als Farbwerte des L*a*b*-Farbraums vorliegende, Messergebnisse zwei alternative, auf der Farbmetrik basierende und qualitativ unterschiedliche Verfahren zur Berechnung der Opazität entwickelt und gegenübergestellt wurden. Auf Grundlage dieser Möglichkeiten zur Opazitätsbestimmung wurde dann für professionelle Drucker und Druckmaschinen einerseits und herkömmliche Bürodrucker anderseits jeweils ein Messchart zur Erstellung von Opazitätsprofilen sowie eine Methode zur Bestimmung der Opazität aller in einem digitalen Bild oder Dokument enthaltenden Pixels durch Interpolation aus den, durch das Opazitätsprofil gegebenen, Opazitätswerten entwickelt. Beide Teilkonzepte wurden daraufhin in einem Konzept eines gemeinsamen Workflows zusammengeführt, und die Darstellung der Simulation des farblichen Erscheinungsbildes und der Opazität anhand farbmanagementfähigen Webtechnologien konkretisiert. Mit einer prototypischen Implementierung konnte anschließend die Umsetzbarkeit dieses Konzeptes bewiesen und die Qualität der Simulation subjektiv als gut bewertet werden, sodass die Umsetzbarkeit dieses Konzeptes als Bestandteil eines Bestell- und oder Druckfreigabeprozesses für Druckerzeugnisse in einer webbasierenden Lösung gegeben ist. In weiteren Schritten können nun, neben der Einbindung weiterer Bild und Dokumentdateiformate und -eigenschaften in den Workflow dieses Konzeptes, aufbauend auf diesem Konzept weitere Papier-und Farbeigenschaften auf dessen Simulierbarkeit untersucht werden. 82

89 6. Zusammenfassung und Ausblick So könnte bspw. untersucht werden inwiefern sich die, durch die Papierstruktur verursachte Wolkigkeit eines Ausdrucks simulieren lässt. Weitere Beispiele sind die Glanzeigenschaften des Papiers und der Farbe, und die besonderen Reflexionseigenschaften von Druckfarben mit Metallpigmenten, die in Abhängigkeit der Intensität und Lokalisation einer Lichtquelle zu simulieren wären. Des Weiteren muss die zukünftige Entwicklung des Farbmanagements beobachtet werden, da eine stärkere Verbreitung von neueren Konzepten wie bspw. dem des, in Kap untersuchten, WindowsColorSystem ggf. Anpassungen des Simulationskonzeptes erforderlich machen. 83

90 Anhang A - Messergebnisse des CMM-Vergleichs Tab. A.1 CMM Vergleich - Auswertung Differenzbilder Teil 1 84

91 Anhang A - Messergebnisse des CMM-Vergleichs Tab. A.2 CMM Vergleich Auswertung Differenzbilder Teil 2 85

92 Anhang A - Messergebnisse des CMM-Vergleichs Tab. A.3 CMM Vergleich Auswertung Differenzbilder Teil 3 86

93 Anhang A - Messergebnisse des CMM-Vergleichs Tab. A.4 CMM Vergleich Auswertung Differenzbilder Teil 4 87

94 Anhang A - Messergebnisse des CMM-Vergleichs Tab. A.5 CMM Vergleich Auswertung Differenzbilder Teil 5 88

95 Anhang A - Messergebnisse des CMM-Vergleichs Tab. A.6 Bereinigter CMM Vergleich Auswertung Differenzbilder Teil 1 89

96 Anhang A - Messergebnisse des CMM-Vergleichs Tab. A.7 Bereinigter CMM Vergleich Auswertung Differenzbilder Teil 2 90

97 Anhang B - Beispiele Tab. B.1 Messergebnisse zu Beispiel 1 91

98 Anhang B - Beispiele Tab. B.2 Messergebnisse zu Beispiel 2 92

99 Anhang B - Beispiele <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <opacitysimulation name="canon Pixma ip4200"> <printercondition colorspace="cmyk"> <iccprofile colorspace="rgb" method="gcr">canon ip4200_officeplus.icm</iccprofile> <description>canon Pixma ip4200 with OfficePlus paper</description> </printercondition> <colorvalues depth="8" steps="8"> <measuringcondition> </measuringcondition> <colorvalue type="paper" condition="onstack"> <L-value type="percentual">93.15</l-value> </colorvalue> <colorvalue type="paper" condition="onblackbody"> <L-value type="percentual">90.89</l-value> </colorvalue> <colorvalue type="blackbody"> <L-value type="percentual">26.4</l-value> </colorvalue> <colorvalue type="ink" color="cyan" amount="100" side="front" condition="onstack"> <L-value type="percentual">62.6</l-value> </colorvalue> <colorvalue type="ink" color="cyan" amount="100" side="front" condition="onblackbody"> <L-value type="percentual">62.6</l-value> </colorvalue> <colorvalue type="ink" color="cyan" amount="100" side="back"> <L-value type="percentual">89.8</l-value> </colorvalue>... </colorvalues> <opacitys steps="8"> <opacity type="paper">96.64</opacity> <opactity type="ink" color="cyan" amount="100">100</opactity> <opactity type="ink" color="cyan" amount="87.5">99.46</opactity> <opactity type="ink" color="cyan" amount="75">99.25</opactity> <opactity type="ink" color="cyan" amount="62.5">98.47</opactity> <opactity type="ink" color="cyan" amount="50">98.59</opactity> <opactity type="ink" color="cyan" amount="37.5">98.46</opactity> <opactity type="ink" color="cyan" amount="25">98.51</opactity> <opactity type="ink" color="cyan" amount="12.5">97.57</opactity>... <opactity type="printthrough" color="cyan" amount="100">89.07</opactity> <opactity type="printthrough" color="cyan" amount="87.5">89.76</opactity> <opactity type="printthrough" color="cyan" amount="75">89.46</opactity> <opactity type="printthrough" color="cyan" amount="62.5">88.78</opactity> <opactity type="printthrough" color="cyan" amount="50">87.75</opactity> <opactity type="printthrough" color="cyan" amount="37.5">85.93</opactity> <opactity type="printthrough" color="cyan" amount="25">83.36</opactity> <opactity type="printthrough" color="cyan" amount="12.5">76.58</opactity>... </opacitys> </opacitysimulation> Beispiel B.1 Aufbau eines Opazitätsprofil im XML-Format 93

100 Anhang C - Opazitätsprofil Anhang C.1 Messdaten zu Druckbedingung 1 94

101 Anhang C - Opazitätsprofil Anhang C.2 Messdaten zu Druckbedingung 2 95