Farbe + Qualität. 1. Beschreibung der Farbe

Transkript

1 Farbe + Qualität 1. Beschreibung der Farbe

2 Agenda Teil 1: Beschreibung der Farbe -Sinneseindruck Farbe -Lichtquellen -Normlicht - Additive und subtraktive Farbmischung -Komplementärfarben -Reflexion und Absorption Teil 2: Densitometrie und Farbmetrik Teil 3: Farbsysteme Teil 4: Betrachtungsbedingungen Farbe + Qualität I 2

3 Beschreibung der Farbe Was macht Farben sichtbar? Wie beeinflusst Licht die Wahrnehmung? Licht ist die Grundvoraussetzung für die Wahrnehmung von Farbe. Eine Lichtquelle ist ein Körper, der Licht aussendet. Im Gegensatz dazu geben die meisten Gegenstände in unserer Umgebung kein Licht ab. Beleuchtete Objekte sind Reflektoren! Sie reflektieren nur was von der Lichtquelle kommt. Sie haben von sich aus keine Farbe. Farbe verstehen! Farbe + Qualität I 3

4 Beschreibung der Farbe Ein nicht selbst leuchtendes Objekt erscheint zunächst farblos. Ein Farbeindruck entsteht erst, wenn auftreffendes Licht zurückgeworfen wird. Der Sinneseindruck Farbe wird beeinflusst durch das Spektrum der Beleuchtung, die reflektierte Farbe des Objekts, und die Eigenschaften des Beobachters. Farbe + Qualität I 4

5 Lichtquellen Verantwortlich für den Farbeindruck ist die Lichtquelle unter der das Objekt betrachtet wird. Die Farbe des Lichts ist durch seine spektrale Zusammensetzung festgelegt. Farbe + Qualität I 5

6 Normlicht Weißes Licht besteht aus Lichtwellen mit unterschiedlicher Wellenlänge. Im blauen Licht überwiegt die Intensität der kurzen, im roten Licht die der langen Wellenlängen. Entsprechend der Lichtverhältnisse verändert sich die spektrale Zusammensetzung und damit die Farbempfindung. Bei der Normung wurde die Strahlungsverteilung für verschiedene Lichtarten im Bereich von 380 bis 780 Nanometer festgelegt. Farbe + Qualität I 6

7 Lichtart D50 In der Abbildung ist die spektrale Verteilung für die genormte Lichtart D50 dargestellt. Lichtart D50 Tageslicht Farbe + Qualität I 7

8 Lichtart A Die Normlichtart D50 ähnelt dem durchschnittlichen Tageslicht und hat im blauen Bereich die höchste Strahlungsintensität. Beim Normlicht A liegt die höchste Intensität im roten Bereich; es wirkt also rötlich. Lichtart A Glühlampe Farbe + Qualität I 8

9 Additive und subtraktive Farbmischung Bei der additiven Farbmischung wird Licht übereinander gelegt. Werden die additiven Grundfarben Rot, Grün und Blau überlagert entsteht Weiß. Bei der subtraktive Farbmischung wirken die Grundfarben Cyan, Magenta und Gelb. Bei der subtraktiven Farbmischung entsteht durch die Entnahme aller Farbbestandteile Schwarz. Farbe + Qualität I 9

10 Komplementärfarben In einem Farbkreis liegen sich die Komplementärfarben jeweils gegenüber. Komplementärfarben: Farbenpaar, das sich additiv gemischt zu Weiß ergänzt. Bei subtraktiver Mischung ergänzen sich die Komplementärfarben zu Schwarz. Druckfarben sind durchscheinende (lasierende) Substanzen, die als Filter wirken. Um Körperfarben im Druck mit einem Densitometer zu messen, wird für die Messung der jeweiligen Druckfarbe das Filter mit Komplementärfarbe verwendet. Farbe + Qualität I 10

11 Reflexion und Absorption Trifft das weiße Licht auf eine idealweiße Fläche, werden alle Farbanteile reflektiert... man sieht weiß! Trifft das weiße Licht auf eine schwarze Fläche, werden alle Farbanteile absorbiert...man sieht schwarz! Farbe + Qualität I 11

12 Remission Cyan Trifft weißes Licht auf die Druckfarbe Cyan, wird die Komplementärfarbe Rot absorbiert. Die blauen und grünen Lichtanteile werden reflektiert und mischen sich für den Betrachter zur Farbe Cyan. Farbe + Qualität I 12

13 Remission Magenta Trifft weißes Licht auf die Druckfarbe Magenta, wird die Komplementärfarbe Grün absorbiert. Die blauen und roten Lichtanteile werden reflektiert und mischen sich für den Betrachter zur Farbe Magenta. Farbe + Qualität I 13

14 Remission Gelb Trifft weißes Licht auf die Druckfarbe Gelb, wird die Komplementärfarbe Blau absorbiert. Die grünen und roten Lichtanteile werden reflektiert und mischen sich für den Betrachter zur Farbe Gelb. Farbe + Qualität I 14

15 Teil 2: Densitometrie und Farbmetrik Teil 1: Beschreibung der Farbe -Sinneseindruck Farbe -Lichtquellen -Normlicht -Additive und subtraktivefarbmischung -Komplementärfarben -Reflexion und Absorption Teil 2: Densitometrie und Farbmetrik -Messprinzip eines Densitometers -DensitometrischeMesswerte -Farbschichtdicke und Dichte -Dichtemessung im Druck - Farbmetrik im Druck Teil 3: Farbsysteme Teil 4: Betrachtungsbedingungen Farbe + Qualität I 15

16 Farbe + Qualität 2. Densitometrie und Farbmetrik

17 Agenda Teil 1: Beschreibung der Farbe -Sinneseindruck Farbe -Lichtquellen -Normlicht - Additive und subtraktive Farbmischung -Komplementärfarben -Reflexion und Absorption Teil 2: Densitometrie und Farbmetrik -Messprinzip eines Densitometers -DensitometrischeMesswerte -Farbschichtdicke und Dichte - Dichtemessung im Druck -Farbmetrik im Druck Teil 3: Farbsysteme Teil 4: Betrachtungsbedingungen Farbe + Qualität II 2

18 Densitometrie und Farbmetrik im Offsetdruck Die Densitometrie hat sich als die ideale Messtechnik für die Farbgebung im Druck erwiesen, denn die Dichtewerte stehen in direkter Beziehung zur Farbschichtdicke auf dem Druckbogen. aber... Die Dichte als Messwert repräsentiert nicht den Farbeindruck auf dem Bogen. Die Dichtemessung gibt keine verbindliche Aussage über den Farbeindruck. Die eindeutige Bewertung einer Farbe ist nur über die farbmetrische Messung möglich, dabei soll die menschliche Wahrnehmung nachempfunden werden. Farbe + Qualität II 3

19 Messprinzip eines Densitometers Spektralfilter für Cyan Spektralfilter für Magenta Siliziumdiode Strahlenteiler Referenzkanäle Polarisationsfilter 1 Halogenglühlampe Ringspiegel Polarisationsfilter 2 Spektralfilter für Yellow Farbe + Qualität II 4

20 Messprinzip eines Densitometers Bei jeder Messung werden simultan in den 3 Messkanälen und 2 Referenzkanälen Einzelmessungen durchgeführt. Die Messungen im Referenzkanal dienen als Vergleichsmessungen. Der Druckkontrollstreifen wird ringförmig unter einem Winkel von 45 beleuchtet, dadurch werden Vorzugsrichtungen auf der Bedruckstoffoberfläche ausgeglichen. Die 3 Lichtstrahlen werden durch jeweils einen der Interferenzfilter geleitet und die durchgekommene Lichtmenge gemessen z.b. HKS 66 K (grün) Farbe + Qualität II 5

21 Filterwirkung Farbfilter im Strahlengang eines Densitometers begrenzen das Licht auf die für die jeweilige Druckfarbe relevanten Wellenbereiche. Nach der Grundregel der Filterwirkung lässt ein Filter die Eigenfarbe durch und absorbiert die Komplementärfarben. Mit dem Densitometer wird der Absorptionsbereich der gemessenen Farbschicht vermessen. Spektrum ohne Filter durch Grünfilter gesehen Farbe + Qualität II 6

22 Polarisationsfilter Polarisationsfilter unterdrücken den Oberflächenglanz nasser oder lackierter Farben. mit Polarisationsfiltern wird eine größere Linearität zwischen Farbschichtdicke und gemessener Dichte erreicht, d.h. bei gleicher Änderung der Schichtdicke ergibt sich immer auch eine gleichgroße Dichteänderung. Farbe + Qualität II 7

23 Densitometrische Messwerte Aus der Remission abgeleitet wird die optische Dichte Berechnung der Dichte: D = - lg (β) D = lg 1/ β Je kleiner die Remission, desto größer die Schichtdicke der Druckfarbe und die (logarithmische) Dichte Dichte = - lg 0.9 = 0.05 Remission 90% Dichte = - lg 0.5 = 0.30 Remission 50% Dichte = - lg 0.1 = 1.00 Remission 10% Dichte = - lg 0.01 = 2.00 Remission 1% Farbe + Qualität II 8

24 Farbschichtdicke und Dichte Im Bereich der üblichen Schichtdicken für Skalenfarben (ca. 1/1000 mm) besteht ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen Dichte und Schichtdicke. So besteht auch ein direkter Bezug zur Farbschieberöffnung. Die Dichten eignen sich somit hervorragend zur Erfassung und Regelung der Schichtdicken auf dem Druckbogen. Farbe + Qualität II 9

25 Dichtemessung im Druck Dichtemessung ist optimiert für den Vierfarben-Übereinanderdruck. Die Prozessfarben Cyan, Yellow und Magenta sind definierte, genormte Farben. Im Druck geht man von Ihrer Farbrichtigkeit aus. Yellow Somit muß nur die Schichtdicke kontrolliert werden. Dies geschieht mit einem Densitometer. C+Y Euroskala M+Y C+M Magenta Cyan Farbe + Qualität II 10

26 Farbmetrik im Druck Um einen visuellen Eindruck einer Farbe objektiv beurteilen zu können, braucht man ein Mess- und Bewertungssystem, das den visuellen Eindruck des Auges nachbildet. Dieses System ist die Farbmetrik. Der Farbton im schwarzen Kreis kann mit dem gleichen Dichtewert wie die Skalenfarbe Magenta gemessen werden. Eine exakte Beschreibung eines Farbtones ist Aufgabe der Farbmetrik. Mit der Farbmetrik kann man verschiedene Farben genau vergleichen. Gelb? Magenta Cyan Farbe + Qualität II 11

27 Qualitätskontrolle und Farbregelung von Sonderfarben Die Farbmetrik wird benötigt, um für die Dichteregelung von Sonderfarben den richtigen Dichtesollwert zu erhalten. Dazu wird an Volltonflächen die Farbabweichung zu einer gewünschten Sollfärbung gemessen. Hierfür ist die Densitometrie ungeeignet. Konsequenz: Densitometrie und Farbmetrik führen gemeinsam zum Ziel des standardisierten, qualitätsoptimierten Drucks. Messprinzip FM 19 (ColorPilot) Farbe + Qualität II 12

28 ColorPilot - Weiterentwicklung der CCI-Technologie Die bewährte densitometrische Messung und Regelung der CCI wurde um die farbmetrische Qualitätsbewertung ergänzt. Nach wie vor wird die Druckmaschine nach densitometrischen Messwerten geregelt. Die Messung von densitometrischen und farbmetrischen Werten im Druckkontrollstreifen erfolgt gleichzeitig. Gleiche Messgeschwindigkeit und Regelqualität wie die CCI. Farbmetrik Densitometrie Spursuche Messkopf FM 19 (ColorPilot) Farbe + Qualität II 13

29 Teil 3: Farbsysteme Teil 1: Beschreibung der Farbe Teil 2: Densitometrie und Farbmetrik -Messprinzip eines Densitometers -DensitometrischeMesswerte -Farbschichtdicke und Dichte - Dichtemessung im Druck -Farbmetrik im Druck Teil 3: Farbsysteme -Die drei Dimensionen der Farbe -Farbsysteme -CIE-Farbsysteme -CIE -L*a*b* -System -Farbabstand ΔE Teil 4: Betrachtungsbedingungen Farbe + Qualität II 14

30 Farbe + Qualität 3. Farbsysteme

31 Agenda Teil 1: Beschreibung der Farbe Teil 2: Densitometrie und Farbmetrik -Messprinzip eines Densitometers -DensitometrischeMesswerte -Farbschichtdicke und Dichte - Dichtemessung im Druck -Farbmetrik im Druck Teil 3: Farbsysteme -Die drei Dimensionen der Farbe -Farbsysteme -CIE-Farbsysteme -CIE -L*a*b* -System -Farbabstand ΔE Teil 4: Betrachtungsbedingungen Farbe + Qualität III 2

32 Die drei Dimensionen der Farbe 1. Farbton/Buntton 2. Buntheit 3. Helligkeit Das sichtbare Spektrum besteht aus einer Aneinanderreihung von Farbtönen. Werden die Enden des Farbbandes miteinander verbunden, erhält man einen Farbkreis. Farbe + Qualität III 3

33 Die drei Dimensionen der Farbe Der Farbton/Buntton (= Hue) bildet im Farbkreis die erste Dimension der Farbe. Farbe + Qualität III 4

34 Die drei Dimensionen der Farbe Die zweite Dimension, die Buntheit beschreibt die Verschiedenheit einer Farbe vom gleichhellen Unbunt. Eine Sonderstellung nehmen in dieser Beziehung Weiß, Grau und Schwarz ein, sie sind unbunt. Buntheit = Abstand vom Grau Farbe + Qualität III 5

35 Die drei Dimensionen der Farbe Bei gleichem Buntton können Farben unterschiedliche Helligkeit (Luminanz) besitzen. Farbe + Qualität III 6

36 Farbsysteme Bei der Suche nach einer eindeutigen Festlegung von Farbeindrücken hat 1931 die Internationale Beleuchtungskommission ( Commission Internationale de l`eclairage ) das sogenannte CIE-Normfarbsystem definiert. Um unterschiedliche Farbtöne objektiv miteinander vergleichen zu können, muss jeder Farbton durch Zahlenwerte beschreibbar sein. Es gibt heute eine große Anzahl unterschiedlicher Farbsysteme (CIELAB, CIELUV, CIEXYZ, CIExyY, usw.). Der wichtigste Unterschied zwischen diesen Farbsystemen liegt in den Abständen zwischen Farben. Farbe + Qualität III 7

37 CIE-Farbsysteme Für die visuell gleichabständigen Farbsysteme wird eine Beziehung zwischen gesehenem Farbunterschied und dem Farbabstand im Farbsystem hergestellt. Im CIE XYZ-Farbraum werden dafür die drei Normfarbwerte X, Y und Z verwendet. Durch mathematische Umformung ermittelt man daraus die Farbwertanteile x und y und den Hellbezugswert Y. Farbe + Qualität III 8

38 CIE-Farbsysteme Problem: Der rechnerische Farbabstand ist nicht gleich dem empfundenen Farbabstand. Lösung: Geschickte Koordinaten - Transformation, dadurch entspricht der rechnerische, geometrische Farbabstand weitestgehend dem empfundenen Farbabstand. Farbe + Qualität III 9

39 CIE - L*a*b* - System 1976 wurde der Farbraum CIE - L*a*b* genormt. In diesem System wird eine Farbe in einem dreidimensionalen Farbraum angegeben, bei dem die drei Achsen senkrecht zueinander stehen und die Bezeichnung L *, a *, b *, tragen. L Helligkeitsachse (0 = Schwarz, 100 = Weiß) a Richtung Rot -a Richtung Grün b Richtung Gelb -b Richtung Blau Farbe + Qualität III 10

40 CIE - L*a*b* - System Gegenüber anderen Systemen hat das CIE - L*a*b* - System die herausragende Eigenschaft, dass gleiche Farbabstände ΔE im CIE - L*a*b* - Farbraum auch vom menschlichen Auge als gleich empfunden werden. In der Praxis werden daher erlaubte Farbunterschiede, also Toleranzbereiche für eine Farbe, als ΔE vorgegeben. Farbe + Qualität III 11

41 Farbabstand ΔE Der Abstand zwischen 2 Orten im Farbraum wird als ΔE angegeben. L* Ist ΔE =? Die Beziehung des rechnerischen Abstandes ΔE zum menschlichen Empfinden kann wie folgt eingeteilt werden: Δb* +b* Δa* +a* Soll ΔE: Bewertung: < 0,2 nicht wahrnehmbar 0,2-1 sehr gering 1-3 gering 3-6 mittel > 6 groß Farbe + Qualität III 12

42 Farbabstand ΔE Eine im Druck gemessene Farbe (hier Orange) soll mit der Vorlage (Sollwert) objektiv verglichen werden. vorgegebener Sollwert gemessener Istwert Differenz (Ist-Soll) L* 60,0 62,4 Delta L* = 2,4 a* 65,0 61,9 Delta a* = -3,1 b* 55,0 52,4 Delta b* = -2,6 Es ergibt sich folgender Farbabstand: ΔE= V (ΔL*) +(Δa*) +(Δb*) L* Ist ΔE = 4,7 ΔE = V 2,4 + (-3,1) + (-2,6) Δb* +b* Soll ΔE= 4,7 Δa* +a* Farbe + Qualität III 13

43 Teil 4: Betrachtungsbedingungen Teil 1: Beschreibung der Farbe Teil 2: Densitometrie und Farbmetrik im Offsetdruck Teil 3: Farbsysteme -Die drei Dimensionen der Farbe -Farbsysteme -CIE -Farbsysteme -CIE -L*a*b* -System -Farbabstand ΔE Teil 4: Betrachtungsbedingungen - Aspekte der Farbwahrnehmung - Simultankontrast -Metamerie -Farbfehlsichtigkeit -Qualität im Druck ist messbar! - Fazit Farbe + Qualität III 14

44 Farbe + Qualität 4. Betrachtungsbedingungen

45 Agenda Teil 1: Beschreibung der Farbe Teil 2: Densitometrie und Farbmetrik Teil 3: Farbsysteme -Die drei Dimensionen der Farbe -Farbsysteme -CIE -Farbsysteme -CIE -L*a*b* -System -Farbabstand ΔE Teil 4: Betrachtungsbedingungen -Aspekte der Farbwahrnehmung -Simultankontrast -Metamerie -Farbfehlsichtigkeit -Qualität im Druck ist messbar! -Fazit Farbe + Qualität IV 2

46 Aspekte der Farbwahrnehmung Warum setzen wir Farbmessgeräte ein? Gegenstand Beobachter Beleuchtung Farbempfindung Farbe Farbreiz Buntton - Buntheit - Helligkeit Umfeld Wahrnehmung Farbe + Qualität IV 3

47 Aspekte der Farbwahrnehmung Das stark vereinfachte Schema (Seite 3) stellt die Aspekte der Farbwahrnehmung dar: Die Empfindung der Farbe wird beeinflusst durch das Spektrum der Beleuchtung, den Farbreiz des Objekts und dessen Umgebung und die Farbempfindung des Beobachters - qualitativ beschrieben durch die Begriffe Buntton, Buntheit und Helligkeit. Damit wird deutlich, dass die Farbwahrnehmung kein rein passiver, allein vom Gegenstand bestimmter Prozess ist, sondern auch vom Beobachter abhängt, z.b. vom Zustand seines Auges. Farbe + Qualität IV 4

48 Unterschiedliche Wahrnehmung der Farbe Unterschiedliche Wahrnehmung der Farben durch Umfeldeinfluß Farbfehlsichtigkeit Lichtbeschaffenheit Trägheit des Auges...? Farbe + Qualität IV 5

49 Verschiedene Grautöne? Farbe + Qualität IV 6

50 Gleiche Grautöne! Farbe + Qualität IV 7

51 Gleiches Blau? Farbe + Qualität IV 8

52 Gleiches Blau! Farbe + Qualität IV 9

53 Simultankontrast Der Simultankontrast ist eine gleichzeitig ausgelöste Kontraststeigerung der empfundenen Farbintensität. Die Farbempfindung verändert sich durch den Einfluß der Umfeldfarbe: Der helle blaugrüne Streifen wirkt auf einem blauen Untergrund gelblicher und auf einem grünen Untergrund bläulicher. Farbe + Qualität IV 10

54 Metamerie Die Wahrnehmung einer Farbe ist abhängig von der Lichtquelle, mit der sie beleuchtet wird. Metamer sind zwei Farbtöne immer dann, wenn sie nur unter einer Lichtart identisch aussehen, jedoch nicht unter einer anderen. Farbe + Qualität IV 11

55 Farbfehlsichtigkeit Es gibt verschiedene Formen der Farbfehlsichtigkeit. Am weitesten verbreitet ist die rot - grün - Farbfehlsichtigkeit. Zur Diagnose von Farbfehlsichtigkeit werden Muster erzeugt, die den entsprechenden Farbfehlsichtigen als gleich erscheinen, während sie vom Normalsichtigen unterschieden und damit erkennbar werden (linke Abbildung). In der rechten Abbildung erkennen Farbfehlsichtige die Zahl 45. Farbe + Qualität IV 12

56 Qualität im Druck ist messbar! Produktion ohne Messung Resultat : Außerhalb der Toleranz! Proof Druck Farbe + Qualität IV 13

57 Qualität im Druck ist messbar! Produktion mit Messung Resultat : Innerhalb der Toleranz! Proof Druck Farbe + Qualität IV 14

58 Fazit Die Farberscheinung ist sehr komplex und wird durch äußerst verschiedene Faktoren beeinflusst. Farben können durch Zahlenwerte beschrieben werden. Durch die Farbmetrik sind Farben eindeutig beschreibbar. Die Farbmetrik ermöglicht die farbverbindliche Qualitätskontrolle. Die Densitometrie regelt den Druckprozess. Densitometrie und Farbmetrik führen gemeinsam zum Ziel des standardisierten, qualitätsoptimierten Drucks. Farbe + Qualität IV 15

59 Ende! Teil 1: Beschreibung der Farbe Teil 2: Densitometrie und Farbmetrik Teil 3: Farbsysteme Teil 4: Betrachtungsbedingungen - Aspekte der Farbwahrnehmung - Simultankontrast -Metamerie -Farbfehlsichtigkeit -Qualität im Druck ist messbar! - Fazit info@grapho-metronic.com Farbe + Qualität IV 16