автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Преобразование цвета при сжатии информации в процессе полиграфического воспроизведения

На правах руковписи

Син Хюн Чжу

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЦВЕТА ПРИ СЖАТИИ ИНФОРМАЦИИ В ПРОЦЕССЕ ПОЛИГРАФИЧЕСКОГО ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

Специальность 05.02.13. - Машины, агрегаты и процессы (полиграфического производства)

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

щ

Москва - 2006

Работа выполнена в Московском государственном унвиерситете печати на кафедре «Технологии допечатных процессов»

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Андреев Юрий Сергеевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Винокур Алексей Иосифович

кандидат технических наук, Васильев Алексей Евгеньевич

Ведущая организация - «НТЦ Полиграфии»

Защита диссертации состоится «13» июня 2006 г, в 15:30 на заседании диссертационного совета Д 212.147.01 при Московском государственном университете печати по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 2а, ауд.1211

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУП

Автореферат разослан « » мая 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор химических наук, профессор >

В. А. Наумов

f

з

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В процессе обработки изображений для полиграфического репродуцирования происходят преобразования цветовых пространств. Первичное цветовое пространство RGB превращается в колориметрическое цветовое пространство LAB, затем в цветовое пространство CMYK - пространство полиграфического синтеза. Наиболее важным в процессе цветового преобразования является преобразование из колориметрического цветового пространства LAB в цветовое пространство CMYK. Колориметрическое пространство LAB имеет неограниченный цветовой охват, т.е. может отображать все цвета, существующие в природе. Цветовое пространство CMYK имеет ограниченный цветовой охват, который зависит от применяемых составляющих полиграфического процесса - бумаги, красок, от настроек печатного процесса. Эти факторы должны быть учтены, когда в систему обработки вводится информация о реальном CMYK, используемом в данном процессе.

В большинстве случаев при переходе от колориметрического пространства в пространство полиграфического синтеза происходит сжатие информации от цветового охвата оригинала к уменьшенному цветовому охвату оттиска.

В процессе сжатия цветовая информация изменяется в той или иной степени в зависимости от семантики оригинала.

С этой точки зрения, допечатная подготовка изображений включает в себя задачу управляемого преобразования цветовой информации, проводимого таким образом, чтобы цветопередача не выходила за рамки ограничений печатного синтеза и учитывала зрительное восприятие человека. Этому требованию удовлетворяет психологическая точность цветовоспроизведения, которая является основным фактором, определяющим для потребителя субъективное качество, с опорой на его впечатление, для большинства оригиналов формируемое на основе «внутреннего эталона» человека — его памяти о соотношении цветов натурных сцен.

Система управления цветом (CMS) хорошо справляется с задачей точного воспроизведения цвета (т.е. входной и выходной сигналы системы практически идентичны), если веб оборудование было качественно от-калибровано и выходной сигнал по своему диапазону больше или равен входному. Однако при уменьшенном по сравнению с входным сигналом сигнале на выходе для автоматической обработки изображений следует отталкиваться от конкретных требований к качеству впгпроичпгдания для

паяного ппигинала. РОС. ЙАЦИОНАЛЬИАЯ

данного оригинала. БИБЛИОТЕКА

С.-Петербург

ОЭ 200^кт№3

В зависимости от конечных требований к оттиску цвета можно воспроизвести с различной точностью: с физиологической, психологической, с сохранением насыщенности и т.д.

Для достижения этих целей Международным консорциумом по цвету (ICC) были предложены четыре алгоритма пересчета цветовых пространств (Rendering Intents): Perceptual, Saturation, Relative Colorimetric и Absolute Colorimetric.

Наряду с ручной адресной коррекцией изображений, осуществляемой при сжатии, можно проводить автоматическое сжатие с использованием этих алгоритмов с помощью современного программного обеспечения (например, программы Photoshop во всех версиях после 6).

Однако методы автоматического пересчета цветовых пространств (Rendering Intents) работают в соответствии со стандартным алгоритмом, а оператор-цветокорректор при обработке изображений руководствуется своим внутренним представлением о памятных цветах. Оператор-цветокорректор получает возможность создавать такие цвета, которые хоть и отличаются от цветов на оригинале, но имеют максимальную психологическую точность. В итоге создаются все предпосылки для получения оттисков, максимально привлекательных для потребителя.

Существующее в настоящее время программное обеспечение, которое должно помогать нам осуществлять сжатие цветового охвата, может облегчить его задачу, однако рекомендации по применению того или иного алгоритма носят слишком общий характер. Неясно, каковы должны быть и какими являются параметры сжатия в зависимости от условий процесса, насколько удовлетворительно это сжатие для оригиналов с различной семантикой.

Необходимо изучить реальные преобразования в зависимости от условий проведения процесса, разработать рекомендации по их применению; выяснить, какие реальные возможности дают алгоритмы пересчета при различной степени сжатия в зависимости от условий проведения процесса преобразования; сопоставить получаемые результаты при автоматическом преобразовании с результатами, возможными при ручной адресной коррекции цвета.

Цели и задачи работы

Основной целью данной работы является исследование закономерностей и эффективности сжатия для разных условий проведения репродукционных процессов.

Для достижения этой цели необходимо:

• исследовать алгоритмы сжатия с использованием современного программного обеспечения;

• исследовать реальные возможности проведения процессов сжатия цветового охвата различными методами и разработать рекомендации для различных систем воспроизведения.

В частности, задачей данной работы является изучение реальной работы различных методов сжатия. Необходимо изучить влияние алгоритмов сжатия на воспроизведение изображения; сопоставить возможности современного программного обеспечения (алгоритмов сжатия) с методами, которые может предложить оператор; сравнить практически полученные результаты на оттиске с данными оригинального изображения, чтобы определить возможности и удовлетворительность работы алгоритме» сжатия.

Научная новизна

Научная новизна диссертационного исследования состоит в том, что в работе впервые систематизировано исследовано влияние алгоритмов пересчета цветовых пространств на цвета изображения в процессе его полиграфического воспроизведения, при различных условиях такого воспроизведения, проведено сопоставление результатов воздействия алгоритмов пересчета и адресной коррекции оператором на получение качества репродукции, удовлетворительного с точки зрения потребителя.

Практическая ценность

Разработанные рекомендации могут найти применение в практической деятельности при проведении репродукционных процессов, для подготовки лекционных и лабораторных курсов при изучении дисциплин цикла «Технология обработки изобразительной информации». Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты оценки воздействия алгоритмов сжатая на изменение цветовых координат репродукции сравнительно с исходным оригиналом.

2. Рекомендации для пользователей программного обеспечения, для технологов полиграфических предприятий по использованию алгоритмов сжатия цветового охвата, предлагаемых программным обеспечением, и адресного сжатия, выполняемого оператором в зависимости от семантики изображения.

Апробация работы

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение на заседаниях кафедры технологии допе-чатных процессов Московского государственного университета печати.

Публикации

По результатом работы опубликовано 2 печатные работы. Структура работы

Диссертационная работа состоит из 3 глав, библиографического списка и приложений. Работа выполнена на 384 страницах и содержит 264 рисунков и 81 таблицы.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы основные цели и задачи исследования.

В главе 1 рассматриваются проблемы сжатия цветового охвата в полиграфической репродукции, методы решения этих проблем, а также формулируется постановка задачи.

Колориметрическое пространство LAB имеет неограниченный цветовой охват, т.е. может отображать все цвета, существующие в природе. Цветовое пространство CMYK имеет ограниченный цветовой охват, который зависит от применяемых составляющих полиграфического производства - бумаги, красок и от настроек процесса в целом.

В подавляющем большинстве случаев 4-красочного репродуцирования физиологическая точность недостижима из-за сжатия динамического диапазона при переходе от оригинала к репродукции. Хотя развиваются и расширяют сферы применения Hi Fi-технолопш, использующие от 5 до 8 красок синтеза в сочетании со стохастическим растрированием для расширения цветового охвата, эти технологии все еще находятся на стадии разработки и освоения, усложняют процесс и доступны не для всех полиграфических предприятий. Использование таких технологий ограничено и экономико-технологическими преимуществами четырехкрасочного синтеза.

При необходимости сжатия цветового охвата в зависимости от конечных целей и требований к оттиску цвета можно воспроизвести с различной точностью: с физиологической, психологической, с сохранением насыщенности и т.д.

Понятие «психологическая приемлемость (точность) цветовоспроизведения», применимое при оценке качества воспроизведения оригиналов, можно определить следующим образом: цвета «психологически приемлемого изображения», представляющего репродукцию сюжета, оцениваемого человеком по памяти, трансформированы так, что при рассматривании изображения создается впечатление реалистичности.

То есть основным фактором, определяющим для потребителя субъективное качество, оказывается его собственное впечатление, формируемое

на основе «внутреннего эталона» человека — его памяти о соотношении цветов натурных сцен.

Для многих случаев цветного репродуцирования изображений предпочтителен именно такой подход, ориентированный на достижение психологической точности. Программные продукты по обработке изобразительной информации предлагают возможность цветовой коррекции оператором. Особенностью такой коррекции является то, что оператор при коррекции в основном опирается на памятные цвета, соответствующие его внутреннему «эталону».

Рассматривается также система управления цветом и вводимые ею такие понятия, как ICC-профиль, алгоритмы пересчета (Rendering Intents) и другие, которые являются неотъемлемой частью процесса преобразования цветовых координат. Проблемы, которые при этом возникают, в основном связаны с невозможностью различных устройств точно с заданными колориметрическими координатами воспроизводить цвет в заданном ограниченном цветовом пространстве.

Например, если не принимать специальных мер, сканированные цвета на мониторах отображаются с изменением цвета сравнительно с оригиналом; экранные цвета не совпадают и с пробными отпечатками; цвета, сохраненные в файлах изображений, выводятся на экран и на печать по-разному на разных устройствах (в дизайн-студии, сервис-бюро, в типографии). Решить эти проблемы и помогает система управления цветом (Color Management Systems, или CMS).

Система управления цветом призваны обеспечить отображение заданных цветов одинаково в разных условиях.

Основа современной системы управления цветом - это цветовые профили (color profile). Профиль ICC - таблица соответствия (пересчета) цветовых характеристик изображения цветовому пространству конкретного устройства ввода и вывода.

Поскольку существуют различия между цветовыми охватами и колориметрическими характеристиками различных основных цветовых систем, пересчет цветового пространства включает в себя несколько этапов. Например, пересчет цветового пространства RGB конкретного сканера в индивидуальное выходное цветовое пространство CMYK в соответствии с ICC-спецификациями включает в себя два отдельных процесса пересчета, RGB-+LAB и LAB—»CMYK.

Для того, чтобы вместить индивидуальные объекты в целевое цветовое пространство, используются различные пути передачи, т.е. «алгоритмы пересчета» (Rendering Intents).

Предложенные Международным консорциумом по цвету (ICC) алго-

ритмы пересчета предназначены для достижения (насколько возможно) либо психологической точности воспроизведения, либо колориметрической точности.

Ранее было показано, что различные оригиналы могут требовать различного подхода к своему воспроизведению.

Оригиналы, воспроизводимые средствами полиграфии, можно разделить на три группы:

1. изображения, цветовоспроизведение которых должно быть тождественным оригиналу (произведения живописи, каталоги фирменных цветов, косметики, одежды и т.п.);

2. цветные фотоотпечатки, слайды или полиграфические оттиски сюжетов, цвета которых человек оценивает по памяти (портретов, пейзажей, сцен в интерьере);

3. оригиналы для рекламных работ, упаковки, которые состоят из абстрактных изображений, сложных рисунков, оформительских элементов и пр.

Допуски на качество цветовоспроизведения и параметры проведения процесса цветного репродуцирования необходимо выбирать в зависимости от группы, к котррой принадлежит воспроизводимый оригинал.

Наибольший интерес для практики представляет проблема психологической точности цветовоспроизведения. Действительно, требования «физиологической точности», применимой для первой группы оригиналов, известны и проблемой является их решение в различных процессах репродуцирования.

Оригиналы второй группы, цветовоспроизведение которых должно определяться психологической приемлемостью, составляют наиболее значительную долю всех воспроизводимых средствами полиграфии оригиналов.

Достаточным условием преобразования изобразительной информации оригиналов второй группы является ее сжатие таким образом, чтобы информация не выходила за рамки ограничений печатного синтеза и учитывала зрительное восприятие человека. Этому требованию удовлетворяет психологическая точность (приемлемость) цветовоспроизведения.

Таким образом, подтверждается необходимость различных пересчетов для оригиналов различных групп.

Специализированная литература в основном обращается лишь к теоретическому описанию возможностей алгоритмов пересчета цветовых пространств, т.е. из литературных источников не ясно, проводились ли какие-либо эксперименты с целью выяснить, каковы практические результаты пересчета.

Хотя некоторые из программных продуктов и имеют возможность обрабатывать графическую информацию в соответствии с предложенными ICC четырьмя алгоритмами (в частности речь идет о программном продукте Photoshop компании Adobe Inc.), но пока недостаточно ясны закономерности сжатия и эффективность этих разных методов. Поскольку эффективность использования разных законов сжатия различна для разнообразных оригиналов, оригиналов с различной семантикой, то необходима экспериментальная оценка реальных результатов сжатия, их пригодности для решения конкретных задач.

На основании экспериментальных данных также можно будет судить о возможностях того или иного алгоритма пересчета, что даст информацию для выработки практических рекомендаций для специалистов по допечат-ной подготовке, в том числе и по проведению адресной ручной цветокоррекции.

Данные практические рекомендации помогут улучшить качество подготовки иллюстраций к печати, а также ускорить процесс обработки изобразительной информации.

Во второй главе диссертации освещаются вопросы цветовых преобразований при пере вое изображения в реальное пространство полиграфического синтеза.

Целью экспериментальной части является выяснение наиболее предпочтительного способа преобразования изображений из цветового пространства LAB в цветовое пространство CMYK. В качестве подвергаемых сравнению способов преобразования рассматриваются: автоматическое преобразование (с помощью функции Convert to Profile в программе Adobe Photoshop с использованием следующих алгоритмов пересчета: perceptual, saturation, relative colorimetric, absolute colorimetric) и адресное преобразование силами оператора цветокоррекции, который контролирует изменения с помощью панели «Info» в программе Adobe Photoshop.

Излагается обоснование выбора тест-объектов, контрольных точек изображений, методика постановки эксперимента.

Выбор тест-объектов. Использование тестовых изображений призвано обеспечить возможность оценить особенности изменения цветовых координат в результате разного рода преобразований, происходящих в процессе выполнения экспериментальной части работы. Для получения наиболее адекватной оценки таких преобразований необходимо использовать изображения с различной семантикой, с широким цветовым охватом.

Экспериментальная работа проводилась по трем направлениям.

Методика проведения первой части эксперимента. Исходя из сооб-

ражений, что модель LAB имеет намного больший цветовой охват, чем модель CMYK, и пересчитанные обратно координаты (после внесения изменений) будут передавать результаты произошедших преобразований, было решено создать «виртуальную» шкапу в аппаратно независимом пространстве LAB.

Далее была проведена конвертация изображения сначала из цветового пространства LAB в цветовое пространство CMYK, в результате которого происходит сжатие, а затем снова в LAB с целью оценить полученные цветовые различия.

Программа Adobe Photoshop дает возможность сжатия оцифрованного изображения лишь при использовании профиля, созданного с помощью специальных приложений. В данной работе были использованы следующие встроенные профили 1С С:

Euroscale (Coated) v2 [Total Ink Limit=350% for positive plate];

• Euroscale (Uncoated) v2 [Total Ink Limit=260% for positive plate];

Для установки способа пересчета в программе Photoshop при использовании этих профилей использовалось окно Convert to profile подменю Image/Mode, где можно легко изменять значения опции Intent.

С помощью данной функции и проводился пересчет цветовых координат созданной в программе Photoshop тест-шкалы по схеме: LAB—»CMYK—»LAB.

Методика проведения второй части эксперимента. В процессе проведения данного эксперимента контролю подвергались цветовые координаты точек с наиболее насыщенными цветами реальных изображений в пространстве LAB.

В качестве тест-объектов, подвергаемых исследованию в данной части работы, использовались:

• Тест-объект «Шкала цветового охвата ГГ-8.7/1»;

• Тест-слайды;

Цифровые изображения (отсканированные фотографии).

За эталонные в процессе работы были приняты следующие точки:

• На тест-объекте IT-8.7/1 : Красное, Зеленое, Синее, Голубое, Пурпурное, Желтое поля;

• На тест-слайдах: точки с насыщенными цветами в области Красного, Зеленого, Синего, Голубого, Пурпурного и Желтого цветов (не менее 18-ти точек).

Эксперимент с автоматическим преобразованием изображений производился по следующей схеме:

• Сначала в программе Photoshop производилось преобразование исходного изображения (в цветовом пространстве LAB) с помощью функ-

ции Convert to Profile в цветовое пространство CMYK с применением различных алгоритмов сжатия.

Затем производилось обратное преобразование изображения из цветового пространства CMYK в цветовое пространство LAB.

На основании результатов проведенных экспериментов в координатах цветового пространства LAB были показаны сдвиги, изображающие преобразование колориметрических характеристик каждой отдельно взятой точки, возникающие при пересчете цветовых координат из пространства LAB в CMYK.

Такая методика позволяет обнаружить характер и степень изменений цветовых координат контрольных точек.

Методика проведения третьей части эксперимента. Третья часть эксперимента заключается в ручном преобразовании изображений оператором по нижеследующей схеме:

1. На первом этапе производилось сканирование в цветовом пространстве LAB.

2. На втором этапе обработки, оператор производил перевод изображений из цветового пространства LAB в цветовое пространство RGB с помощью функции «Convert to Profile» в программе Adobe Photoshop.

3. Далее, полученное изображение подвергалось коррекции в программе обработки изображений Adobe Photoshop.

Для преобразований в основном использовался инструмент «Curves». В ситуациях же, где требовалась дополнительная цветокоррекция (например, для дополнительной обработки природных цветов, с уделением особенного внимания памятным цветам) также использовался инструмент «Color Balance».

При коррекции оригинальных изображений с присутствием градаций ахроматической шкалы (для достижения баланса серого) использовались 3-4 контрольных точки. С помощью инструмента «Curves» области све-тов, теней и полутеней регулировались по каналам таким образом, чтобы значения RGB были примерно одинаковы (изображения некоторых отсканированных слайдов со шкалами серого до коррекции имели синеватый оттенок).

В данном случае выбранный путь цветокоррекции не имеет принципиального значения, важны те конечные результаты преобразования цветов, к которым стремиться и которых достигает оператор.

4. На завершающем этапе RGB-изображение переводилось в CMYK с использованием команды «Convert to Profile» в программе Adobe Photoshop (название выбираемого профиля: «Custom CMYK...») со следующими установками:

Параметр Значение

Мелованная бумага Немелованная бумага

Dot Gain 15% 22%

Black Ink Generation Medium Medium

Black Ink Limit 100% 100%

Total Ink Limit 300% 260%

UCA Amount 0% 0%

Экспериментальные данные (цветовые координаты контрольных точек) считывались в программе Adobe Photoshop с помощью информационной панели «Info», отображающей цветовые координаты точек в требуемой системе координат (значения «L», «а» и «Ь» до преобразования и после).

Эти данные применялись для расчета значений цветовых различий (АЕ).

Глава 3 посвящена экспертной оценке результатов цветовых преобразований. Данный раздел посвящен изготовлению и оценке цветопробных оттисков изображений, использованных в проведении экспериментальной части.

Для оценки результатов преобразований были изготовлены цветопроб-ные оттиски.

В связи с тем, что цветовой охват цветопробы превышал цветовой охват репродукционного процесса, имелась возможность с помощью цветопробы создать изображение, идентичное оригиналу, а затем создать ряд изображений, имитирующих печатные оттиски с различной степенью сжатия цветового охвата.

Целью экспертизы является, во-первых, определить изображения, имеющие максимальную психологическую приемлемость отображаемых цветов, а во-вторых, выявить алгоритм пересчета цветовых координат (Rendering Intents), при обработке которым изображения получаются максимально близкими по колориметрическим и психологическим характеристикам к оригиналу.

Для получения оттисков в качестве оригиналов использовали«" :> оригиналы, представленные в цифровой форме (5 изображений по 11 образцов каждого изображения).

Изображения, играющие роль исходных оригиналов имеют различную семантику, т.е. различаются по сюжетно-содержательной части и по преобладанию тех или иных цветов.

Практически всю площадь изображения под номером «1» занимают ярко-фиолетовые цветы. Поскольку «цветы» - сюжетно важный объект, то наблюдатели в целом, при сравнении оттисков серии № 1, сравнивали именно цвет этих цветов.

Под номером «2» находится фотография различных предметов, разложенных на песке. Данное изображение является тест-объектом для проверки возможностей сканера с точки зрения цветовоспроизведения и поэтому содержит много участков с очень насыщенными цветами.

Оригинал номер «3» содержит изображение бассейна с ярко-голубой водой.

Изображение «4» представляет собой фотографию ярких желто-оранжевых цветов на фоне ярко-зеленой травы. В данном случае сюжетно-важными цветами являются цвет лепестков и цвет травы.

Номер «5» - тест-объект, содержащий поля с образцами цветов, взятых из некоторых участков предыдущих четырех изображений.

Общая особенность данных изображений - они содержат различные высоконасыщенные цвета, вследствие чего можно достаточно четко визуально проследить степень воздействия на эти цвета тех или иных алгоритмов пересчета.

Изготовление оттисков производилось на установке цифровой цве-топробы компании ШРоШ «СготаНп Ь2». Данная установка позволяет имитировать по цвету оттиски, получаемые как на мелованной, так и на немелованной бумаге.

Для проведения экспертизы были организованы две группы экспертов по 6 человек: «Специалисты» и «Не специалисты». Экспертиза проводилась в два этапа с использованием стандартного источника освещения 050 (с цветовой температурой 5000 °К).

На первом этапе экспертам было предложено расположить в каждой серии оттисков изображения в порядке убывания качества. Выбор наилучшего оттиска проводился из общей массы оттисков в каждой серии.

На втором этапе экспертам в качестве эталона предлагался оттиск оригинального изображения (т.е. изображение, которое не подвергалось изменениям в процессе проведения экспериментальной части, а служило как образец для сравнения изменений цветовых координат контрольных точек). Затем остальные оттиски в каждой серии экспертам необходимо было распределить в порядке уменьшения соответствия данному эталонному изображению. Т.е. на втором этапе экспертам было указано на эта-

лонное изображение (оригинал), в сравнении с которым и производилось сопоставление остальных изображений с последующим ранжированием. По этой причине на втором этапе эксперимента оригинальное изображение не фигурирует в результатах экспертизы.

Анализ и обработка результатов экспертизы. Полученные результаты экспертизы были сведены в пять таблиц (одна для каждой группы изображений).

Результаты оценки изображений, были подвергнуты статистической обработке и нормированию. Наиболее психологически приемлемыми и близкими к оригиналу изображениями считаются те, которые имеют наибольшее количество баллов (100).

Как видно из таблиц, на первом этапе экспертизы наибольшее предпочтение неспециалисты отдавали в основном изображениям, подвергнутым коррекции оператором. Специалисты также в основном выбирали в качестве предпочтительных как оригинальные изображения, так и подвергнутые обработке оператором.

На втором этапе (не смотря на наибольшую величину АЕ) в качестве наилучших неспециалистами были выбраны изображения, подвергнутые коррекции оператором.

Специалисты на втором этапе также в основном отдавали предпочтение изображениям, подвергнутым обработке оператором.

Это можно объяснить тем, что для человека в данном случае наиболее важным в изображении является не точное физиологическое соответствие всех цветов репродукции оригиналу, а правильное воспроизведение памятных цветов, то есть соответствие этих цветов «внутреннему представлению» о том, какого цвета должны быть те или иные предметы.

Также из анализа экспериментальный данных видно, что при сжатии цветового пространства изображений наиболее качественными (т.е. наиболее привлекательными для потребителя) являются изображения с максимальной насыщенностью, а не те, которые имеют наиболее точное колориметрическое соответствие оригиналу.

Поэтому при подготовке изображений к печати можно ориентироваться либо на физиологически точное их воспроизведение, либо стараться добиться максимального психологического соответствия и насыщенности (в зависимости от стоящих перед поставщиком полиграфических услуг целей и задач).

Ранжирование изображений на основе результатов экспертизы (Серия изображений А1

100-91 90-81 80-71 70-61 60-51 50-41 40-31 30-21 20-11 10-0

1 эксп НС МС.СЖ, Б, Ми ЪР А Р' в', Я' А'

СП (Ж в Я, МС ми, Я Р'.в' А'

2 эксп НС Ми, Б MC.ll Р' Б', Я', А'

СП Б мс,ми А Р- в', Я' А'

Таблица 3

Ранжирование изображений на основе результатов экспертизы (Серия изображений ЛИ I

100-91 90-81 80-71 70-61 60-51 50-41 40-31 30-21 20-11 10-0

1 эксп НС мс,ми РД А' Р'в'Я'

СП МС (Ж ми Р,8ДА Р' в',А' Я'

2 эксп НС мс в, Я, А, Ми Р 8'Д"А' Р»

СП МС Р,А,Ми БД А' У РД'

Таблища 4

Ранжирование изображений на основе результатов экспертизы (Серия изображений №3)

100-91 90-81 80-71 70-61 60-51 50-41 40-31 30-21 20-11 10-0

1 эксп НС ми (Ж,8\МС РДА Р' Б'Д' А'

СП (Ж мс БАМи РД Р',8'Д' А'

2 эксп НС мс Р БД АД'.Ми Я',А' Б'

СП мс,ми РДА Б в'Д'Л' Р'

Таблица 5 Ранжирование изображений на основе результатов экспертизы (Серия изображений №4)

100-91 90-81 80-71 70-61 60-51 50-41 40-31 30-21 20-11 10-0

1 эксп НС ОЯ,МС А рдми Я Р'Д',А' Б'

СП СЖ,МС 8,Ми РДА Р'Д'.А' в'

2 эксп НС 1ШС БАМи Р Я' Р'.Б'

СП мс Р, 8, Я, А. Ш Р'.в'Л' Я'

Ранжирование изображений на основе результатов экспертизы (Серия изображений №5)

100-91 90-81 80-71 70-61 60-51 50-41 40-31 30-21 20-11 10-0

1 ЭКСП HC ,MC,P,S OR,R A,MU R' P'.S'A'

СП OR МС P,S,A R.MU Р'.Б'Д' A'

2 эксп НС МС R,A P,S,MC MU З'Д'Л' P

СП Р S R,A,MC S' P\R',MU A'

где:

OR-Original

МС - Изображения с преобразованиями вручную (для мелованных бумаг)

MU - Изображения с преобразованиями вручную (для немелованных бумаг)

Р - Perceptual

S - Saturation

R - Relative colorimetric

A - Absolute colorimetric

F - Perceptual uncoated

S' - Saturation uncoated

R' - Relative colorimetric uncoated

A' - Absolute colorimetric uncoated

3. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

В ходе анализа алгоритмов было выявлено следующее:

1. Координаты цвета при их пересчете из одного пространства в другое смещаются к центру модели тела аппаратно независимого пространства СШ LAB. Но сжатие цветовой информации происходит неравномерно и нелинейно: в некоторых случаях приводя к искажениям цветового тона, к изменениям светлоты как в сторону повышения, так и в сторону понижения.

2. Наиболее точно воспроизводят информацию о цвете методы пересчета Absolute Colorimetric и Relative Colorimetric. Однако, при использовании алгоритма Absolute Colorimetric на цветопробных оттисках заметна явная потеря информации в темных участках изображения.

3. Наиболее полно градационную информацию воспроизводят методы пересчета Perceptual и Saturation;

4. При переводе цветного изображения в пространство CMYK больше всего происходят искажения в пурпурной зоне и меньше всего — в желтой;

5. В результате преобразования в пространство CMYK цветной оригинал изменяется не только не только по насыщенности, но и получает искажения по цветовому тону. Эти искажения могут приводить к смещению тона по углу в различные стороны от эталона с изменением уровней светлоты;

Анализы результатов исследований и проведенной экспертизы показали, что, во-первых, различные по семантике изображения, подвергнутые обработке одними и теми же алгоритмами пересчета, изменяют свои колориметрические и градационные параметры в разной степени. Наибольшие изменения заметны у насыщенных цветов.

Во-вторых, на качество оттиска (с точки зрения наблюдателей) влияет не величина АЕ, а степень приближенности памятных цветов на оттиске к «эталонным памятным цветам», находящимся в памяти каждого человека. Иными словами, предпочтение отдается изображениям с максимальной «психологической точностью воспроизведения». В число критериев психологической точности входит и критерий соблюдения максимальной насыщенности цветов изображения.

В-третьих, оценка результатов репродукции с использованием тех или иных алгоритмов пересчета существенного зависит от семантики исходного изображения.

Рекомендации по работе

1. Для физиологически точного воспроизведения изображений рекомендуется использовать алгоритм Relative Colorimetric. Следует с осторожностью пользоваться алгоритмом пересчета Absolute Colorimetric для исследованных изображений, поскольку этот алгоритм заметно искажает цветовую информацию.

2. Для наиболее полного воспроизведения градационной информации рекомендуется использовать методы пересчета Perceptual и Saturation. Применение алгоритма пересчета Saturation приводит к получению наиболее насыщенных изображений.

3. При необходимости получения оттисков с максимальной психологической точностью воспроизведения цвета, по-прежнему необходимо использовать ручную коррекцию, т.к. только в этом случае возможен наиболее привлекательный для потребителя результат.

Публикации по теме диссертационной работы

1. Оценка действия алгоритмов сжатия цветового охвата при преобразовании цветовых пространств в процессе полиграфического воспроизведениям/Вестник МГУП.- №1.-2006. - С 9-23

2. Сравнительная оценка методов сжатия цветовых пространств в процессе подготовки изображений к полиграфическому воспроизведе-нию.//Вестник МГУП,- Jfel .-2006.- С 24-30

Подписано в печать 26 05 06г Формат 60x84/16 Печ.л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ №206/152 Отпечатано в УИЦ Московского государственного университета печати 127550, Москва, ул Прянишникова,2а

V.

г

ч

»12055

I

г

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА СЖАТИЯ ЦВЕТОВОГО ОХВАТА В ПОЛИГРАФИЧЕСКОЙ РЕПРОДУКЦИИ, МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1. ТРЕБОВАНИЯ К ТОЧНОСТИ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦВЕТА В СОВРЕМЕННОМ ПОЛИГРАФИЧЕСКОМ РЕПРОДУКЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ.

1.2. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЦВЕТОМ (CMS).И

1.3. ЦВЕТОВЫЕ ПРОФИЛИ ICC.

1.4. ПРОБЛЕМА НЕСООТВЕТСТВИЯ ЦВЕТОВЫХ ОХВАТОВ.

1.5. ВИДЫ ТОЧНОСТИ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦВЕТА.

1.6. МЕТОДЫ СЖАТИЯ ИНФОРМАЦИИВ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ЦВЕТОМ

1.7. АЛГОРИТМЫ ПЕРЕСЧЕТА ЗНАЧЕНИЙ (RENDERING INTENTS).

1.7.1. perceptual (по восприятию).

1.7.2. absolute color1metric (абсолютное колориметрическое).

1.7.3. relative color1metric (относительное колориметрическое).

1.7.4. saturation (ПО НАСЫЩЕННОСТИ).

1.8. АКТУАЛЬНОСТЬ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ СЖАТИЯ ЦВЕТОВОГО ОХВАТА В ПОЛИГРАФИИ

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦВЕТОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ПРИ ПЕРЕВОДЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ В РЕАЛЬНОЕ ПРОСТРАНСТВО ПОЛИГРАФИЧЕСКОГО СИНТЕЗА.

2.1. ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ АЛГОРИТМОВ СЖАТИЯ ЦВЕТА В ПРОГРАММЕ ADOBE PHOTOSHOP.

2.1.1. методика эксперимента.

2.1.2. анализ результатов.;.'.

2.1.2.1. цветовой тон.

2.1.2.2. светпога.

2.2. АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЦВЕТОВЫХ КООРДИНАТ РЕАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ.

2.2.1. методика проведения эксперимента.

2.2.2. анализ результатов.

2.2.2.1. насыщенность.

2.2.2.2. светлота.

2.3. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЦВЕТОВЫХ КООРДИНАТ ОПЕРАТОРОМ

ЦВЕТОДЕЛЕНИЯ.

2.3.1. методика проведения эксперимента.

2.3.2. анализ результатов.

2.3.2.1. насыщенность.

2.3.2.2. светлота.

2.4. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЦВЕТОВЫХ

ПРЕОБРАЗОВАНИЙ.

3.1. ПОДГОТОВКА И ПОЛУЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОТГИСКОВ.

3.1.1. общая информация и цель проведпнияэкспертизы.

3.1.2. ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ.

3.1.3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРТИЗЫ.

3.1.4. анализ результатов.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ

В процессе обработки изображений для полиграфического репродуцирования происходят преобразования цветовых пространств. Первичное цветовое пространство RGB превращается в колориметрическое цветовое пространство LAB, затем в цветовое пространство CMYK - пространство полиграфического синтеза. Наиболее важным в процессе цветового преобразования является преобразование из колориметрического цветового пространства LAB в цветовое пространство CMYK. Колориметрическое пространство LAB имеет неограниченный.цветовой охват, т.е. может отображать все цвета, существующие в природе. Цветовое пространство CMYK имеет ограниченный цветовой охват, который зависит от применяемых составляющих полиграфического процесса - бумаги, красок, от настроек печатного процесса. Эти факторы должны быть учтены, когда в систему обработки вводится информация о реальном CMYK, используемом в данном процессе.

В большинстве случаев при переходе от колориметрического пространства в пространство полиграфического синтеза происходит сжатие информации от цветового охвата оригинала к уменьшенному цветовому охвату оттиска.

Система управления цветом (CMS) хорошо справляется с задачей точного воспроизведения цвета (т.е. входной и выходной сигналы системы практически идентичны), если всё оборудование было качественно откалибровано и выходной сигнал по своему диапазону больше или равен входному. Однако при уменьшенном по сравнению с входным сигналом сигнале на выходе для автоматической обработки изображений следует отталкиваться от конкретных требований к качеству воспроизведения для данного оригинала.

В процессе сжатия цветовая информация изменяется в той или иной степени в зависимости от семантики оригинала.

С этой точки зрения, допечатная подготовка изображений включает в себя задачу управляемого преобразования цветовой информации, проводимого таким образом, чтобы цветопередача не выходила за рамки ограничений печатного синтеза и учитывала зрительное восприятие человека. Этому требованию удовлетворяет психологическая точность цветовоспроизведения, которая является основным фактором, определяющим для потребителя субъективное качество, с опорой на его впечатление, для большинства оригиналов формируемое на.основе «внутреннего эталона» человека — его памяти о соотношении цветов натурных сцен.

В зависимости от конечных требований к оттиску цвета можно воспроизвести с различной точностью: с физиологической, психологической, с сохранением насыщенности и т.д.

Международным консорциумом по цвету (ICC) для решения проблемы сжатия информации предложены четыре алгоритма пересчета цветовых пространств (Rendering Intents): Perceptual, Saturation,

Relative Colorimetric и Absolute Colorimetric.

Наряду с ручной адресной коррекцией изображений, осуществляемой при сжатии, можно проводить автоматическое сжатие с использованием этих алгоритмов с помощью современного программного обеспечения (например, программы Photoshop во всех версиях после 6).

Однако методы автоматического пересчета цветовых пространств (Rendering Intents) работают в соответствии со стандартным алгоритмом, а оператор цветокоррекции при обработке изображений руководствуется своим внутренним представлением о памятных цветах. Оператор цветокоррекции получает возможность создавать такие цвета, которые хоть и отличаются от цветов на оригинале, но имеют максимальную психологическую точность. В итоге создаются все предпосылки для получения оттисков, максимально привлекательных для потребителя. существующее в настоящее время программное обеспечение, которое должно помогать нам осуществлять сжатие цветового охвата, может облегчить его задачу, однако рекомендации по применению того или иного алгоритма носят слишком общий характер. Неясно, каковы должны быть и какими являются параметры сжатия в зависимости от условий процесса, насколько удовлетворительно это сжатие для оригиналов с различной семантикой. Необходимо изучить реальные преобразования в зависимости от условий проведения процесса, разработать рекомендации по их применению; выяснить, какие реальные возможности дают алгоритмы пересчета при различной степени сжатия в зависимости от условий проведения процесса преобразования: сопоставить получаемые результаты при автоматическом преобразовании с результатами, возможными при ручной адресной коррекции цвета. Нужна разработка конкретных рекомендаций по использованию преобразований цветовых координат для изображений с различной семантикой и в зависимости от условий проведения процесса.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основной целью данной работы является исследование закономерностей и эффективности сжатия для разных условий проведения репродукционных процессов.

Для достижения этой цели необходимо:

• исследовать алгоритмы сжатия с использованием современного программного обеспечения;

• исследовать реальные возможности проведения процессов сжатия цветового охвата различными методами и разработать рекомендации для различных систем воспроизведения.

В частности, задачей данной работы является изучение реальной работы различных методов сжатия. Необходимо изучить влияние алгоритмов сжатия на воспроизведение изображения; сопоставить возможности современного программного обеспечения (алгоритмов сжатия) с методами, которые может предложить оператор; сравнить практически полученные результаты на оттиске с данными оригинального изображения, чтобы определить возможности и удовлетворительность работы алгоритмов сжатия.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Разработанные рекомендации могут найти применение в практической де-ятельно-сти при проведении репродукционных процессов, для подготовки-лекиионных и лабооа-торных курсов при изучении дисциплин цикла «Технология обработки изобразительной информации».

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ

Разработанные рекомендации могут найти применение в практической де-ятельно-сти при проведении репродукционных процессов, для подготовки-лекпионных и лабора-торных курсов при изучении дисииплин цикла «Технология обработки изобразительной информации».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

По результатами исследования опубликованы следующие работы : 1 .Оценка действия алгоритмов сжатия цветового охвата при преобразовании цветовых пространств в процессе полиграфического воспроизведения. //Вестник МГУП.- №1.-2006.- С 9-23

2.Сравнительная оценка методов сжатия цветовых пространств в процессе подготовки изображений к полиграфическому воспроизведению. //Вестник МГУП.- № 1 .-2006.- С 24-30

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Результаты оценки воздействия алгоритмов сжатия на изменение цветовых координат репродукции сравнительно с исходным оригиналом.

2. Рекомендации для пользователей программного обеспечения, для технологов полиграфических предприятий по использованию алгоритмов сжатия цветового охвата, предлагаемых программным обеспечением, и адресного сжатия, выполняемого оператором в зависимости от семантики изображения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В ходе анализа алгоритмов было выявлено следующее:

1. Координаты цвета при их пересчете из одного пространства в другое смещаются к центру модели тела аппаратно независимого пространства С IE LAB. Но сжатие цветовой информации происходит неравномерно и нелинейно: в некоторых случаях приводя к искажениям цветового тона, к изменениям светлоты как в сторону повышения, так и в сторону понижения.

2. Наиболее точно воспроизводят информацию о цвете методы пересчета Absolute Colorimetric и Relative Colorimetric. Однако, при использовании алгоритма Absolute Colorimetric на цветопробных оттисках заметна явная потеря информации в темных участках изображения.

3. Наиболее полно градационную информацию воспроизводят методы пересчета Perceptual и Saturation;

4. При переводе цветного изображения в пространство CMYK больше всего происходят искажения в пурпурной зоне и меньше всего — в желтой;

5. В результате преобразования в пространство CMYK цветной оригинал изменяется не только не только по насыщенности, но и получает искажения по цветовому тону. Эти искажения могут приводить к смещению тона по углу в различные стороны от эталона с изменением уровней светлоты.

Анализы результатов исследований и проведенной экспертизы показали, что, во-первых, различные по семантике изображения, подвергнутые обработке одними и теми же алгоритмами пересчета, изменяют свои колориметрические и градационные параметры в разной степени. Наибольшие изменения заметны у насыщенных цветов.

Во-вторых, на качество оттиска (с точки зрения наблюдателей) влияет не величина АЕ, а степень приближенности памятных цветов на оттиске к «эталонным памятным цветам», находящимся в памяти каждого человека. Иными словами, предпочтение отдается изображениям с максимальной «психологической точностью воспроизведения». В число критериев психологической точности входит и критерий соблюдения максимальной насыщенности цветов изображения.

В-третьих, оценка результатов репродукции с использованием тех или иных алгоритмов пересчета существенного зависит от семантики исходного изображения.

В итоге можно сформулировать рекомендации по работе с цветом:

1.Для физиологически точного воспроизведения изображений рекомендуется использовать алгоритм Relative Colorimetric. Следует с осторожностью пользоваться алгоритмом пересчета Absolute Colorimetric для исследованных изображений, поскольку этот алгоритм заметно искажает цветовую информацию в темных участках изображения.

2. Для наиболее полного воспроизведения градационной информации рекомендуется использовать методы пересчета Perceptual и Saturation. Применение алгоритма пересчета Saturation приводит к получению наиболее насыщенных изображений.

3. При необходимости получения оттисков с максимальной психологической точностью воспроизведения цвета по-прежнему необходимо использовать ручную коррекцию, т.к. только в этом случае возможен наиболее привлекательный для потребителя результат.

1. Александров Д. Современные сисетмы управления цветом. // MacUp.- 2002.-№ 19.

2. Александров Д. Структура ICC-профилей. // MacUp.-2002.- № 10.

3. Брайант, М. К. Цвет.// М. Росмэн.-1995.

4. Броуди Д. "Управление цветом изнутри". М.: КомпьюПРИНТ. -2001.- №6.

5. Ден.М. Photoshop 6 для професспоалов классическое руковоство по цветокоррекции -М(РТВ-Медиа).-2001.

6. Заболоцкая М., Андреев 10. Принципы определения допусков на цветовоспроизведение в полиграфии. // М.: Полиграфист & Издатель. 1998.-№2.-С. 69

7. Иттен И. Искусство цвета // пер. М. Д. Аронов : М.-2004.

8. Кейнел. Д. Эволюция контроля качества. // Publish.-2001 .-№ 8.-С.64-72.

9. Киран, М. "Лекарство от цветового удара". -М.: Publish—1999.- № 1.

10. Кнабе, Г. А. Энциклопедия дизайнера печатной продукции : М., Диалектика.- 2006.

11. Кондратьева К. А. Цвет в художественном конструировании. // Учеб. пособие М. МВХПУ. 1984. (вып. дан. 1985)

12. Кузнецов Ю. Система управления цветом: замысел и возможности. // 10. Кузнецов. М.: Полиграфия. - 2005.- № 5.- С. 37

13. Кузнецов 10. Система управления цветом: замысел и возможности. // Ю. Кузнецов. М.: Полиграфия. - 2005.- № 4.- С. 54

14. Мидовский А. В гармонии с CMS. // Publish.- 2004,- №7.-С.83-91.

15. Мидовский, А. О качестве визуальной колибровки. // М.: Publish. -2005.-№ 8.-С. 52

16. Нюберг Н.Д. Курс цветоведения. М., Jl.-1932.

17. Пауэлл. У. Цвет и как его использовать. // М. ACT Астрель. -2005.

18. Самарин Ю.Н., Синяк М.А. Управление цветом. Полиграфист и Издатель, 2003.-№ 1.-С. 49-58.

19. Свешникова О. Управление цветом pro и contra. // Компьюпринт.-2003.- №5.- С. 52-60.

20. Серов Н. В. Эстетика цвета. Методол. аспекты хроматизма. // СПб. Фонд поддержки б-к ТОО "БИОНТ" .-1997.

21. Тихонов В. Условия воспроизвдения цвета и их контроль. // Компыопринт.- 2005.- № 3-4- С.60-67.

22. Хиндерлитер X. Контракт на цвет. // Publish, 2003.-№ 4.- С.52-57.

23. Цвет в дизайне и колористическое образование. // М. ВНИИТЭ 1990.

24. Шарма А. Управление цветом. // Publish.-2003.-№ 7.

25. Fraser, В/ Murphy, С/ Bunting, F "Real World Color management" // Addison-Wesley 2004.

26. Fred W. Max S. "Principles of Color Technology" //A Wiley-Interscience Publication.-2000

27. Gerstner K. The forms of color. The interaction of visual elements. // Cambridge (Mass.); London MIT press.-1986.

28. Gretag Macbeth Решения для управления воспроизведением цвета. Системы контроля и управления цветовоспроизведением//М.: КомпыоАРТ. 2004.- № 5.- С.2929