Die Anwendung moderner Farbabstandsformeln in der grafischen Industrie

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1 Die Anwendung moderner Farbabstandsformeln in der grafischen Industrie Ergebnisse aus dem AiF- Foschungsbericht [60.054] Lesen im Nachgang 1 Agenda 1. Die Abmusterung in der grafischen Industrie 2. Eigenschaften einer perfekten Abmusterung 3. Einfluss des Umfeldes 4. Moderne Farbabstandsformeln 5. Experiment: Fogra-Rosen 6. Farbabstandsbewertung bei der Qualitätssicherung 7. Zusammenfassung & Ausblick 2

2 1. Die Abmusterung in der graf. Industrie Abmusterung:... der visuelle Vergleich einer Vorlage (Originals) mit der Nachstellung (Reproduktion) hinsichtlich der farblichen Übereinstimmung. Kontrast [lokal und global] Detailerkennbarkeit [Schärfe] Farbabweichungen Tiefe Homogenität wenig objektive Bewertungsmaßstäbe Bildquelle: bvdm Vorne links ein bisschen freundlicher! Hinten mehr Magenta, vorne eher weniger!(?) Das dauert! 3 1. Anwendungen der Farbabstandsbewertung in der graf. Industrie Verwendung bei der Ersatzfarbenfindung (Color Picker, etc) Anwendung bei Gamut-Mapping Strategien Anwendung bei Kreativen (Gleichabständigkeit für große Farbabstände) Anwendung bei der Bewertung von Softproofs Anwendung bei der Indizeberechnung (Score) Ermittlung optimaler Prozessparameter [ Best Match ] Quelle: XRITE 4

3 1. Die Abmusterung in der graf. Industrie Größten Probleme stellen Farbabweichungen dar Drucktechnische Parameter [Registergenauigkeit, Rasterprunktwiedergabe, Homogenität], die ursächlich für weitere Qualitätskriterien sind, werden meist im Vorfeld [Prozesskalibrierung] oder zu Druckbeginn berücksichtigt CIE Lichtart D50 durchgängig vorgeschrieben [ISO 13655, ISO 3664] Vorlagen: - Original - Prüfdruck - Andruck - Druck 5 1. Aktuelle Problemstellungen Regelungen im ProzessStandard [PSO] durch Volltonfärbung und Tonwertzunahme (Graubalance) definiert Toleranzen durch Konsensfindung und (oft) nicht durch durch visuell (akzeptierte) Farbabstände bestimmt Bilder bestehen meist aus Raster- (und nicht Voll-) tönen Vorhande Bewertung mit CIELAB 1976 war ausreichend, zeigt allerdings Schwächen [gelber Farbbereich und bunte Farben allgemein] ΔE * ab Empfindung bzw. Farbeindruck 0/0/100/0 0/0/90/0 0 und 1 normalerweise nicht sichtbar ΔE = 8 ΔE = 1,5 1 und 2 sehr kleine Abweichung, nur von einem geschulten Auge erkennbar 2 und 3,5 mittlere Abweichung, auch von einem ungeschulten Auge erkennbar 3,5 und 5 deutliche Abweichung typische Druckschwankungen 0/0/0/50 50/40/40/0 über 6 starke Abweichung 6

4 2. Eigenschaften einer perfekten Abmusterung Übereinstimmung von Farbmessung und visuellem Urteil Einfach anwendbare, kommunizierbare Farbabstandsbewertung Einfache Interpretation [Auftrennung in Komponenten - Helligkeit, Buntton und Buntheit] Möglichkeit des Rückschlusses auf Prozessparameter Einheitlicher Bewertungsmaßstab [ Schweinebauch oder Vogue ] Konsens zwischen Druckeinkäufer, Agentur und Druckdienstleister Farbmesstechnik, die normkonform misst Abmusterungsbeleuchtung mit sehr guter Normlichtsimulation [ISO 3664, CIE 51.2] Wo man messen kann, braucht man nicht zu streiten Prof. Dr. Johannes Albrecht, Fogra Mitteilungen Nr, 87, S. 2, 1976 Bildquelle: F. Süßl 7 3. Einfluss des Umfeldes Experiment: Identifikation eines grauen (farbstichfrei, neutral) Feldes 5 verschiedene Umfelder (Modifikation Hintergrund + Papierfläche) Ergebnisse 8

5 4. Untersuchung moderner Farbabstansformeln Los gehts! Es ist müßig zu erhoffen, dass man zur eindeutigen Kennzeichnung von Farbe mit einfachen Funktionen auskommt U. Schultz, Diss., Umfeld und Farbabstandsurteil, 1981, S.125 Leider ist gerade auf dem Gebiet der Farbenlehre von manchem Physiker hierbei (psychophysische Untersuchungen) schwer gesündigt worden, wie andererseits viele Psychologen den einwandfreien physikalischen und physiologischen Bedingungen der Versuchsanordnung viel zu wenig Beachtung geschenkt haben. M. Richter, Zeitschrift für Sinnesphysiologie, 1935, S Moderne Farbabstansformeln... Einfache Abstandsmetriken (CIELAB 1976) Wichtung der Differenzkomponenten (CMC, CIEDE94, CIEDE2000, Lübbe Formel etc.) Transformation in neuen Raum (DIN99, CIECAM02) Euklidisierung von Farbabstandsformeln (Urban 2007) Bildquelle: bvdm Bildquelle: bvdm 10

6 4. - Anforderungen an eine Formel Verleich von Farbabstandsformeln - ΔE-Finder Hilfsmittel, um von einer Farbabstandsformel in eine andere umzurechnen! Bsp. Welchem ΔEab entsprechen 3 CIEDE2000 im Farbbereich von CIELAB= ? 12

7 4. - Übersetzungstabelle für FOGRA39 Referenz Verteilung bei CIEDE2000 (hier CIELAB 1976) Probe CIEL* a* b* ΔE * ab Mittel Max Min Stabw ΔE00 ΔE00 ΔE00 ΔE00 Cyan Magenta Gelb Schwarz Rot Grün Blau Papier Vergleich verschiedener Farbabstandsformeln 14

8 4. - Darstellung der Unterschiede im Farbenraum Darstellung der Gewichtung gleichartiger CIELAB-Farbabstände (ΔE * ab=3) mit der CIEDE00- Farbabstandsmetrik 3D- Darstellung im CIELAB-Raum Unterschiede an Einzelfarben 16

9 5. - Experiment: Die Fogra-Rosen Motivation: Erarbeitung eines Datensatzes, der optimal die drucktechnischen Abmusterung widerspiegelt. CIE-Referenzbedingung Bedingungen Fogra-Experiment Lichtart D65 (Simulation) D50 (Simulation) Beleuchtungsstärke 1000 lx 2022 lx (Leuchtdichte Papierweiß 400 cd/m 2 ) Beobachter farbnormalsichtig Farbnormalsichtig + erfahren Umgebung (Surround) Erscheinungsweise mittelgrau und gleichmäßig (CIEL* 50) (FOGRA39 CMYK: 0/0/0/64 = CIELAB 50/0/-1) Körperfarbe (im Gegensatz zur freien oder selbstleuchtenden Farbe) Probengröße Größer als 4 ca. 2 Probentrennung aneinandergrenzend (unmittelbarer Kontakt) Probenfarbabstand 0 bis 5 ΔE * ab Oberflächenstruktur homogen, möglichst texturlos (meist Textilien, Drucke oder Lacke) homogene, gedruckte Fläche Testfarbenauswahl - 46 Farbzrentren des Medienkeils [F39] - je 28 (+X) Farbnachbarn - je 3 Grau-Referenzabstände - 20 Probanden (Experiment wird weitergeführt) = Farbabmusterungen Farbzentrum Rot 18

10 6. Auswertung Konsistenzchecks Plausibilitätsprüfung Güte des Datensatzes [PF/3 und STRESS] Farbpsychologischer Datensatz Dominanzwahrscheinlichkeiten am Beispiel Darstellung der Dominanzwahrscheinlichkeiten für die ersten drei Testfarbpaare des Farbzentrums Nr. 33 jeweils gegen die drei Graureferenzabstände (ΔE*ab=1,3 und 5) hier mit Rangstufe 1, 3 und 5 bezeichnet. 20

11 6. Auswertung am Beispiel Hautfarbe Visuelle Referenz Gesamtauswertung anhand der Varianzauswertung: ΔVi ~ ΔExy Performance Factor (PF/3) und STRESS Faktor Auszug aus Datensatz Fogra-Rosen 2008 Farbzentrum 33 / Testfarbe 1 (von 28) Auswertung über alle Farben* im Mittel die beste Übereinstimmung * aktueller Stand 22

12 6. Modifiziertes Bewertungsschema Farbabstandsbewertung in der Qualitätssicherung Definition von prozessbezogenen Ober- und Untergrenzen Daraus ergeben sich die jeweils resultierenden Unterschiede in der Farbanmutung. Die Größe der resultierenden Änderung der Farbanmutung ist sekundär Erläuterung am Beispiel Volltonfärbung: 24

13 6. - Hohe Korrelation der untersuchten Formeln hoher linearer Zusammenhang (Korr.Koeff > 0.9) Für Voll- und Rastertöne und Sonderfarben 6. - PSO-Volltonfärbung - modern Berechnung von Schwankungstoleranzen für die Farbabstandsformeln CIEDE2000 und DIN99o, einmal bei Annahme der aktuellen Vorgaben und ein weiteres mal für die ursprünglichen Vorgaben ( alt ). 26

14 6. Volltonfärbung am Bsp. Sonderfarben Korrelation Färbungsreihe 27 Weitere Informationen... Themen Webseite: Grundlagen Hilfsmittel [Excel-Programme, ΔE-Finder etc] Ergebnisse, Experimente und Versuche FAQs abgeschlossen/farbabstandsformeln/60054-experimenteund-versuche/ 28

15 Zusammenfassung und Ausblick Unterscheidung zwischen technischen und empfindungsgemäßen Toleranzen wichtig technische Toleranz: quantitative Bewertung von Produktionsprozessen [Zusammenhang überwiegend linear] Empfehlung: Schwerpunkt auf einfache Kommunikation empfindungsgemäße Toleranz: farbmetrischen Bewertung eines empfundenen Farbabstandes Empfehlung: Verwendung von CIEDE2000 (1,1,1) [knapp vor DIN99] CIELAB weiter als Definition von Farborten [Austauschfarbraum] Abmusterung von (komplexen) Bildern (vor komplexen Hintergründen) bleibt weiterhin Gegenstand aktueller Forschung. 29 Vielen Dank... Daß dabei trotz der erstrebten und in den einzelnen Farbreihen auch gut realisierten Gleichabständigkeit nicht alle Blütenträume der Brauchbarkeit für Toleranzbewertung gereift sind, muß zugegeben und hingenommen werden M. Richter, Die Farbe, 1983/84, S