1.2 Drucktechnische Parameter der CMYK-Ausgabe

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1 34 1 Basics der Farbreproduktion 1.2 Drucktechnische Parameter der CMYK-Ausgabe Abschnitt 1.1 Nähere Erläuterungen zu den ICC-basierten CMYK- Ausgabeprofilen werden im Kapitel gegeben Im Kapitel 1.1 wurden die Grundlagen der Farbseparation mit Optimalfarben in ihrem Unterschied zur Verwendung realer Druckfarben bereits dargelegt. Die Eigenschaften realer Druckfarben und die Berücksichtigung des Bedruckstoffes führen in der Praxis dazu, dass zahlreiche drucktechnische Parameter bereits im Colormanagement berücksichtigt werden müssen, um eine optimale Farbwiedergabe im Druck zu ermöglichen. In ICC-Farbprofilen werden diese drucktechnischen Parameter in den darin enthaltenen Farbseparationskurven berücksichtigt. Im Kapitel 1.2 werden die drucktechnischen Parameter zunächst in ihren Zusammenhängen und Bedeutungen erläutert. Im Einzelnen geht es dabei um folgende Druckbedingungen: Bedeutung des Schwarz-Auszugs K im Druckprozess Graubalance Arten des Schwarzaufbaus Rasterungsverfahren Tonwertzunahmen im Druck Wäre der Druck von Farbreproduktionen mit Optimalfarben möglich, könnte auf den vierten Farbauszug als Schwarz-Druckform verzichtet werden. Weil sich die Druckfarben ebenso wie alle Körperfarben diesem Ideal nicht annähern lassen, wurde schon früh nach Mitteln gesucht, die Druckergebnisse beim Übereinanderdruck der Farben zu verbessern. Eine der ersten Möglichkeiten dazu ersann der Erfinder des Vierfarbendrucks, Jacques Christophe Le Blond Bedeutung des Schwarz-Auszugs K im Druckprozess Vierfarbendruck Der Schlüssel zur Farbseparation ist der Kontrast Jacques Christophe Le Blond fand bei seinen Druckexperimenten heraus, dass der Druck mit vier Farben durch die Hinzunahme einer schwarz einzufärbenden Druckform zu deutlich besseren Ergebnissen führte als der mit drei Druckfarben. Er ließ sich 1738 das Verfahren des Vierfarbendrucks patentieren und erhielt von Ludwig XV in Frankreich das exklusive Recht zur Herstellung farbiger Reproduktionsdrucke mit vier Farben. Seit dieser Zeit bestehen alle Farbseparationen für den Druck aus CMY plus K. Die Abkürzung K steht für Key (engl. Schlüssel). Es soll damit zum Ausdruck gebracht werden, dass der Schwarz-Auszug in seiner Funktion nicht den anderen Primärfarben gleichgestellt ist, sondern eine Schlüsselfarbe für den Gesamteindruck des Bildes darstellt.

2 1.2.1 Bedeutung des Schwarz-Auszugs K im Druckprozess 35 Erst mit Schwarz wird dem CMYK-Bild der erforderliche Kontrast verliehen und die Zeichnung im Detail verbessert. Dreifarbig aufgebaute Grautöne werden außerdem in ihrer neutralen Wirkung unterstützt. Die Tatsache, dass heute alle klassischen Druckverfahren und auch der Digitaldruck mit mindestens vier Farben drucken, sind unter anderem auf das im Kapitel erläuterte Problem der spektralen Mängel der Druckfarben zurückzuführen. Ein praktisches Beispiel einer 4-C-Farbseparation (C = Color) stellen die Teilfarbauszüge und Zusammendrucke eines Farbbildes in Abbildung 28 dar, dessen Motiv sehr viele Grauanteile enthält. In der oberen Reihe werden die einzelnen Farbauszüge gezeigt, in der unteren Reihe Cyan plus Magenta sowie Magenta plus Yellow jeweils im zweifarbigen Zusammendruck (2-C). Der dreifarbige Zusammendruck C + M + Y (3-C) zeigt im Vergleich zum vierfarbigen Zusammendruck C + M + Y + K (4-C) die kontraststeigernde Wirkung des Schwarz-Auszugs auf den Gesamteindruck des Bildes. Zugleich verbessert sich dadurch die Bildmodulation. Kapitel Bildmodulation oder Bildzeichnung werden die Schattenpartien in allen Farben genannt, die dem Bild erst die notwendige Plastizität verleihen. Träger der Bildmodulation ist in den Farbauszügen stets der komplementär zur Farbe wirkende Primärfarbanteil der Tertiärfarbe, der durch den K-Auszug eine zusätzliche Verstärkung erhält. Cyan Magenta Yellow Key C+M M+Y C+M+Y C+M+Y+K Abbildung 28: Einzelfarbauszüge CMYK sowie 2-C-, 3-C- und 4-C-Zusammendrucke davon 89309_Colormanagement_gesamt.indb :25:21

3 36 1 Basics der Farbreproduktion Wenn die Grautöne im dreifarbigen Zusammendruck unerwartet neutral wirken und nicht braunstichig, wie das bei Verwendung realer Druckfarben gemäß den Erläuterungen in Kapitel zu erwarten wäre, dann liegt das daran, dass bei diesem Beispiel die Graubalance bereits richtig eingestellt wurde Graubalance Einflussfaktoren auf die Graubalance Als Weißgrad wird die spektrale Reflexionsfähigkeit des Papiers für weißes Licht definiert. Er wird idealerweise mit einem Spektralfotometer gemessen. Aus den spektralen Reflexionen des Papiers ist mit bestimmten Formeln der Weißgrad als Zahlenwert zu berechnen. Der Weißgrad von Papier wird vielfach mit der Formel von Berger ermittelt. Kapitel Buntgrau und Schwarzgrau Kontrolle der Farbwiedergabe durch die Graubalance Als Graubalance werden die Tonwertangaben der in einer Datei oder auf der Druckplatte vorhandenen Cyan-, Magenta- und Gelbanteile bezeichnet, die unter genau festgelegten Druckbedingungen und normiertem Betrachtungslicht zu einem neutralen Grau im 3-C- und 4-C-Zusammendruck führen. Zu den festgelegten Druckbedingungen gehören dabei maßgeblich der Weißgrad des Bedruckstoffes, die Druckfarbe, die Tonwertzunahme und die Farbgebung in den Druckwerken. Als Betrachtungslicht ist Kunstlicht mit 5000 Kelvin Farbtemperatur bei einer Beleuchtungsstärke von 2000 lx 500 lx festgelegt. Die spektralen Mängel der Farbpigmente von Druckfarben sowie Tinten und Tonern digitaler Drucksysteme erlauben es in der Praxis nicht, durch eine gleichmäßige Beteiligung aller drei Primärfarben eine Graubalance bei der 3-C- oder 4-C-Ausgabe zu erreichen. Die auftretenden Weißfarben- und Schwarzfarbenfehler führen im späteren Zusammendruck zu einer erheblichen Störung der Graubalance. Die genaue Kontrolle der Graubalance erfolgt im sogenannten Buntgrau. Unter einem Buntgrau wird der dreifarbige Übereinanderdruck (3-C) von Cyan, Magenta und Yellow verstanden. Im Unterschied zum Buntgrau steht Schwarzgrau. Die Wiedergabe neutraler Farbtöne in einem vierfarbigen Druck bezeichnet man als Schwarzgrau, weil im Schwarzgrau die neutrale Farbwiedergabe zusätzliche Unterstützung durch den Schwarz-Auszug erfährt. Die Farbseparationen müssen schon im Buntgrau über die gesamten Tonwertbereiche eine ausgeglichene Graubalance aufweisen. Eine mangelhafte Graubalance wirkt sich auch in allen anderen bunten Farben aus, was sich visuell jedoch nur im neutralen Grau überprüfen lässt.

4 1.2.2 Graubalance 37 Verändert sich während des Drucks im Offsetdruck die Farbgebung eines der Druckwerke, so wird die Graubalance ebenfalls gestört. Neben den spektralen Mängeln der verwendeten Primärfarben und der Farbgebung in der Druckmaschine beeinflusst auch der Weißgrad des verwendeten Bedruckstoffs das Erreichen der Graubalance. Wird ein ungestrichenes Naturpapier oder Zeitungspapier als Bedruckstoff verwendet, so fällt der Weißgrad dieser Papiere deutlich gelblicher aus als beim Bedrucken gestrichener Papiere. Der Weißgrad beeinflusst auch alle anderen Sekundär- und Tertiärfarben, weil die subtraktiven Primärfarben Cyan, Magenta und Yellow, wie in Kapitel 1.1 erläutert, transparent sein müssen. So wirkt ein Magenta auf einem Naturpapier vergleichsweise rötlicher als dasselbe Magenta auf einem Papier mit hohem Weißgrad. In der Folge ist das Erreichen einer neutralen Graubalance bei Verwendung genau gleicher Farben durch den Weißgrad des Bedruckstoffes beeinflusst. Kapitel Gradation bezeichnet in der Farbreproduktion die Art der Wiedergabe der Tonwerte vom hellsten zum dunkelsten Tonwert des gesamten Bildes oder einzelner Farbkanäle. Veränderte Farbgradationen führen zur Graubalance C = 40 % M = 40 % Y = 40 % C = 60 % M = 60 % Y = 60 % C = 80 % M = 80 % Y = 80 % C = 90 % M = 90 % Y = 90 % C = 40 % M = 30 % Y = 30 % C = 60 % M = 50 % Y = 50 % C = 80 % M = 70 % Y = 70 % C = 90 % M = 80 % Y = 80 % K = 50 % K = 69 % K = 85 % K = 94 % K = 50 % K = 69 % K = 85 % K = 94 % Abbildung 29: Graukeilstufen in 3-C und nur aus K aufgebaut Links: Gestörte Graubalance in 3-C (oben) im Vergleich zu neutralen Tonwerten aus K (darunter) Rechts: Erreichte Graubalance in 3-C (oben) im Vergleich zu neutralen Tonwerten aus K (darunter) Zum Erzielen einer ausgeglichenen Graubalance im Buntgrau müssen in den Farbseparationen die Gradationen von Magenta und Yellow im Mittelton etwa 10 % unterhalb der Gradation des Cyan-Auszugs verlaufen. C = 40 % M = 30 % Y = 30 % K = 12 % C = 60 % M = 50 % Y = 50 % K = 12 % C = 80 % M = 70 % Y = 70 % K = 20 % C = 71 % M = 62 % Y = 59 % K = 67 % Die beiden Abbildungen 29 und 30 zeigen das Erreichen der Graubalance, wenn das Buntgrau statt mit drei gleichen Anteilen der Primärfarben mit reduzierten Anteilen von Magenta und K = 50 % K = 69 % K = 85 % K = 94 % Abbildung 30: Eingestellte Graubalance in 4-C Erreichen der Graubalance in 4-C

5 38 1 Basics der Farbreproduktion Yellow übereinandergedruckt wird. Das rechts in Abbildung 29 in Graubalance gestellte Buntgrau ist neutral, aber noch etwas zu hell. Im Schwarzgrau in Abbildung 30 wird dieser Mangel behoben. Die schwarzgrau aufgebauten Tonwerte sind nun oben und unten identisch. Es muss an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass es auch durch nicht auszuschließende Druckschwankungen beim Druck dieses Buches zu einer fehlerhaften Farbwiedergabe kommen kann, die dazu führt, dass in den Farben der Abbildungen nicht genau das zu sehen ist, was im Text beschrieben wird. Die Erstellung von ICC- Farbprofilen für die CMYK- Ausgabe wird in Kapitel ausführlicher erläutert. Der Aufbau des CIElab-Farbraums wird in Kapitel erläutert Im Colormanagement sorgt eine Profilierungssoftware zur Erstellung von ICC-Farbprofilen dafür, die gewünschten Separationskurven für die CMYK-Ausgabe in einem entsprechend erzeugten Ausgabefarbprofil zu beschreiben. Als Basis für die Erzeugung dieser Separationskurven dienen die L*-Werte des CIELab-Farbraums der Charakterisierungsdaten des Farbprofils. Alle L*-Werte, deren a*- und b*-koordinaten jeweils genau null aufweisen, sind visuell neutrale Unbuntwerte. Die y-achse zeigt die Tonwerte als Rasterprozentwerte in den Farbseparationen. Tonwert 100% Einsatzpunkt für K L 25 0 Abbildung 31: Graubalance in den Separationskurven Die abgebildeten Separationskurven, die bei der Farbprofilerstellung erzeugt werden, lassen die Graubalance klar erkennen. Die Gradation von Cyan verläuft deutlich oberhalb von Magenta und Yellow. Die x-achse wird von den L-Werten der neutralen Unbuntwerte des CIELab-Farbraums gebildet. Der schwarze Kurvenverlauf beschreibt die K-Gradation.

6 1.2.3 Arten des Schwarz-Auszugs 39 Zusammenfassung: In einem RGB-Gerätefarbraum ist es ohne Weiteres möglich, mit drei gleichen RGB-Primärfarbanteilen ein neutrales Grau zu ermischen. Im CMYK-Gerätefarbraum des Offsets gelingt dies nicht. Hier ist eine Graubalance nur durch eine stärkere Beteiligung von Cyan gegenüber den beiden übrigen Primärfarben erreichbar. Der Schwarz-Auszug unterstützt zusätzlich die Graubalance und gibt den gedruckten Bildern den notwendigen Kontrast. Zusammenfassung Arten des Schwarz-Auszugs Farbreproduktionstechniken ohne Colormanagement basierten auf geräte- und prozessabhängigen Farbräumen. Im modernen Colormanagement werden solche Farbräume als DeviceRGB und DeviceCMYK bezeichnet. Die Bearbeitung der Farbdaten erfolgte viele Jahrzehnte in diesen Farbräumen. Zur Erzeugung eines Schwarz- Auszugs (K) aus einem DeviceRGB in ein DeviceCMYK bildet der Unbuntgehalt einer jeden Farbe hierfür die Basis. Der Schwarz-Auszug ist grundsätzlich nur in den Tertiärfarben beteiligt, die aus drei Farbanteilen der Primärfarben bestehen. In allen Tertiärfarben bildet der am geringsten vertretene Primärfarbanteil den Unbuntwert. Dieser Primärfarbanteil steht zugleich komplementär zum sekundär ermischten Farbanteil, der dem Buntgehalt dieser Farbe entspricht. Als Formel zur Erzeugung einer 4-C-Farbseparation wird der Schwarz-Auszug dadurch erzeugt, dass der minimalste (min) Primärfarbanteil als Basis für die Generierung des Schwarz-Auszugs herangezogen wird. Das zeigt die Grundformel zur Erzeugung der Farbseparationen von einem DeviceRGB zu einem DeviceCMYK. Vergleiche Abschnitt 1.1 DeviceRGB, DeviceCMYK C` M` Y` K` = 1 R 1 G 1 B min(c`, M`, Y`) Blackgeneration und UCR in PostScript für DeviceRGB zu DeviceCMYK In der Seitenbeschreibungssprache PostScript gibt es zur Erzeugung von Farbseparationen von einem DeviceRGB zu einem DeviceCMYK zwei Postspript-Operatoren. PostScript-Operatoren sind Befehle der Programmiersprache PostScript, mit der Druckseiten für ein Ausgabegerät aufbereitet werden. Mit den beiden Operatoren setblackgeneration und undercolor removal wird zu dieser Aufbereitung der Schwarz-Auszug erzeugt, indem nach der Umkehrung der RGB-Farbkanäle der Unbuntgehalt der Farbe ermittelt wird. In den abgebildeten beiden Diagrammen von Abbildung 32 stellt das linke Diagramm schematisch die Funktion des ersten PostScript- Operators dar. In dem gewählten Farbbeispiel im Diagramm ist der Unbuntgehalt eines rötlichen Magenta durch 0,26 Anteile Cyan bestimmt. Die Wertebereiche für Cyan, Magenta und Yellow variieren fließend zwischen 0 bis 1. PostScript ist eine Programmiersprache zur Beschreibung von Text-, Bild- und Grafikelementen in Druckseiten und zugleich eine Druckersprache. Sie wird mit Einführung von Desktop-Publishing zum Industriestandard für die Ansteuerung von Ausgabegeräten. PostScript beschreibt mit Operatoren (Befehlen) die grafischen Elemente, die vom PostScript-Ausgabegerät interpretiert und anschließend ausgeführt werden. Vertiefende Informationen dazu gibt es in Kapitel 3.1.

7 40 1 Basics der Farbreproduktion 1 1 0,5 0,5 K bg, ucr 0 blackgeneration (bg) 0 undercolor removal (ucr) Abbildung 32: Wirkungsweise des PostScript-Operators blackgeneration und UCR Unterfarbe Parameter der Generierung des Schwarz-Auszugs Der Undercolor-Removal-Operator sorgt als zweiter Operator dafür, die Unterfarbe Cyan so zu reduzieren und durch Schwarz zu ersetzen, dass sich die Erscheinung der Farbe dabei nicht ändert. Als Unterfarbe bezeichnet man die Buntfarbenanteile, die in der Grauachse des DeviceCMYK-Farbraums zusätzlich zu Schwarz gedruckt werden und damit unter Schwarz liegen. Dabei ist der maximal mögliche Ersatz der Unterfarbe durch den K-Wert definiert. Durch entsprechende Einstellungen kann die Stärke der Rücknahme der Unterfarbe zwischen -1,0 und +1,0 gesteuert werden. Der Schwarz-Auszug ist im modernen Colormanagement heute eine Aufgabe der Profilierungssoftware zur Erzeugung von Farbprofilen für die CMYK-Ausgabe. Hier wird es möglich, die Beteiligung des Schwarz-Auszugs bei der Farbseparation durch zwei Parameter zu steuern: Wirkungsbreite des Schwarz-Auszugs K auf die Tertiärfarben Länge der Gradation des Schwarz-Auszugs K Die Wirkungsbreite zeigt Abbildung 33. Die Wirkungsbreite definiert, in welchem Ausmaß der Schwarz-Auszug am Farbaufbau der Tertiärfarben beteiligt werden soll. Wird die maximale Breite gewählt, so wird der Schwarz-Auszug an der Mischung aller Tertiärfarben beteiligt. Wird hingegen die minimale Breite gewählt, so wird die Beteiligung des Schwarz-Auszugs ausschließlich auf die neutralen Grauwerte beschränkt. Zwischen diesen beiden Extremen können unterschiedliche Stufen gewählt werden. Unbuntaufbau (GCR) Ein breiter Schwarz-Auszug führt zu einer Farbseparation nach dem Unbuntaufbau. Die Bezeichnung Unbuntaufbau rührt daher, dass die unbunte Primärfarbe Schwarz an der Mischung vieler oder aller Tertiärfarben beteiligt wird. Dazu ist es erforderlich, den komplementären Buntfarbenanteil in allen Tertiärfarben zu reduzieren oder

8 1.2.3 Arten des Schwarz-Auszugs 41 im Extremfall ganz zu entfernen und durch Anteile des Schwarz- Auszugs zu ersetzen. Die englische Bezeichnung für diese Separationsart lautet Gray Component Replacement (GCR). In einem extremen Unbuntaufbau (GCR) bestehen alle Tertiärfarben nur aus zwei Buntfarben plus Schwarz. Mit Gray Component sind die zu reduzierenden oder zu ersetzenden Unbuntanteile aller bunten und unbunten Tertiärfarben gemeint. Wirkungsbreite von K im Buntaufbau (UCR) Unterschiedliche Wirkungsbreiten von K im Unbuntaufbau (GCR) Abbildung 33: Buntaufbau mit UCR und Unbuntaufbau (GCR) Die Einstellung der kleinsten Breite des Schwarz-Auszugs wird als Buntaufbau bezeichnet. Von Buntaufbau spricht man, wenn der Schwarz-Auszug einer Farbseparation lediglich an den neutralen Grauwerten beteiligt ist. Die Tertiärfarben werden im Buntaufbau maßgeblich von den primären Buntfarben ohne Schwarz aufgebaut. Der Buntaufbau wird heute oft mit der Bezeichnung Undercolor Removal (UCR) gleichgesetzt, was aber nicht ganz korrekt ist, weil UCR nur eine häufig angewandte Variante des Buntaufbaus einer Farbseparation für den Offsetdruck bezeichnet. Auf die drucktechnischen Besonderheiten und die Bedeutung des Einsatzes von UCR wird im Folgenden näher eingegangen. Welche Farbseparationsart Buntaufbau mit UCR oder Unbuntaufbau mit GCR entsprechend den Druckbedingungen gewählt werden sollte, hängt maßgeblich vom jeweiligen Druckverfahren und dem Bedruckstoff ab. Buntaufbau mit UCR Art des Schwarz-Auszugs Zur besseren Verdeutlichung werden auf den nächsten zwei Seiten in den Abbildungen 34 und 35 praktische Separationsbeispiele zweier Farbseparationen nach dem Unbuntaufbau und dem Buntaufbau gegenübergestellt.

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