ما مدى إمكانية إعادة إنتاج الألوان لأجهزة Landa؟

تستخدم معدات الطباعة الرقمية Landa تقنية الحبر النانوي، التي تتمتع بميزة حجم جسيمات الصبغة الصغيرة جدًا-، والتي لا تتجاوز عشرات النانومترات، مقارنة بحجم جسيمات الأحبار التقليدية التي تبلغ حوالي 500 نانومتر. يمكن لهذه الجزيئات الصبغية النانوية أن تخترق وتلتصق بشكل أفضل بسطح الركائز المختلفة، مما يشكل سمك صورة يبلغ 500 نانومتر فقط. هذا السمك أقل من نصف سمك صور حبر الأوفست التقليدية. في هذا الوقت، يلتصق الحبر فقط بسطح الركيزة ولا يخترق الداخل، ويكون تشبع اللون ووضوح الصورة المطبوعة ممتازًا. يمكن لمعدات الطباعة الرقمية Landa تحقيق طباعة من 4 إلى 8 ألوان عن طريق الطباعة النافثة للحبر بدقة 600dpi أو 1200dpi، منها معدات التغذية بالورق تدعم ما يصل إلى 7 ألوان (CMYK+OGB) والمعدات الدوارة تدعم ما يصل إلى 8 ألوان (CMYK+OGB+white). وفقًا للبيانات الرسمية، يمكن لتكوين CMYK ذو 4 ألوان أن يغطي 84% من نطاق ألوان Pantone، بينما يمكن أن يغطي تكوين CMYK+OGB ذو 7 ألوان ما يصل إلى 96% من نطاق ألوان Pantone.

تعتمد هذه الورقة على معدات الطباعة الرقمية ذات التغذية بالورق Landa التابعة لشركة Shenzhen Jiuxing Printing and Packaging Group Co., Ltd. لاختبار وتحليل قدرتها على إعادة إنتاج الألوان على الورق المقوى الأبيض بسعة كمية تبلغ 300 جم/م2. أولاً، يتم جعل الجهاز خطيًا لقياس التشبع وتدرج اللون الأحادي، ومن ثم يتم تحليل ملف ICC الخاص بالجهاز لتقييم أداء التدرج اللوني وأداء تغطية الألوان الموضعية.

دراسة الخوارزمية الأساسية لإعادة إنتاج الألوان لنظام الطباعة الرقمية ذو 7 ألوان

01

أنواع ومبادئ الخوارزميات الخطية

تعد خطية معدات الطباعة الرقمية تقنية أساسية لضمان وجود علاقة خطية بين إشارات إدخال وإخراج الجهاز. تتميز عملية خطية القنوات ذات 7 ألوان بتعقيد تقني كبير مقارنةً بالألوان التقليدية CMYK ذات 4 ألوان. الأول هو زيادة عدد القنوات، من 4 إلى 7 يعني أن حجم جدول البحث يزداد بشكل كبير. تتضمن خوارزميات الخطية الشائعة الأنواع الأربعة التالية:

(1) خوارزمية التركيب متعدد الحدود هي أبسط طريقة خطية، والتي تحقق الخطية عن طريق تركيب منحنيات متعددة الحدود لبيانات الإدخال والإخراج. مزايا هذه الخوارزمية هي الحسابات البسيطة وعدد أقل من المعلمات، ولكن العيب هو أن لديها قدرة محدودة على نمذجة العلاقات غير الخطية المعقدة.

(2) تعد خوارزمية جدول البحث (LUT) هي الطريقة الخطية الأكثر استخدامًا في الطباعة الرقمية. 1D LUTs هي أبسط نموذج يعالج قناة واحدة فقط من الصورة، ويحدد قيمة الإخراج لكل قيمة إدخال (من 0 إلى 100). جوهر جدول البحث 1D هو جدول بحث في مساحة ذات أبعاد - واحدة، ويتم "إعادة وضع" كل قيمة إدخال بواسطة جدول البحث LUT للحصول على قيمة مخرجات جديدة، مما يوفر علاقة واحدة -إلى-واحدة مقابلة. يقوم ملف تعريف طابعة ICC النموذجي بتكوين جدول بحث أحادي الأبعاد (1D LUT) استنادًا إلى عدد قنوات الألوان على الجهاز، ثم يستخدم جدول بحث ثلاثي الأبعاد (3D LUT) لإكمال تعيين التدرج اللوني وتحويل الألوان.

(3) تعمل خوارزمية الانحدار الخطي المحلي بشكل جيد في إدارة الألوان، خاصة في سيناريوهات العينات الصغيرة والمتوسطة-المقدرة بواسطة جداول البحث في الطباعة الرقمية، كما أن أدائها أفضل من الشبكات العصبية والانحدار متعدد الحدود ووظائف الشريحة. الفكرة الأساسية للخوارزمية هي استخدام مجموعة الانحدار الخطي المحلية لنقاط الجوار لكل نقطة شبكة لتناسب المستوى الخطي الزائد بمعيار المربعات الصغرى المرجحة، وتقدير كل مكون لون الإخراج بشكل منفصل.

(4) تمثل خوارزميات التعلم العميق أحدث اتجاه لتطوير تكنولوجيا الخطية. لقد تمكنت التكنولوجيا الحديثة من تحقيق نموذج الخطية لقنوات الألوان المطبوعة استنادًا إلى شبكات التعلم العميق، ومن خلال طريقة تعويض كثافة الألوان غير الخطية متعددة الأبعاد -المقدمة عبر الإنترنت، يمكنها تحقيق نطاق ألوان واسع وخطية عالية ومخرجات طباعة رقمية مستمرة ومستقرة.

02

خوارزميات إدارة الألوان المتعددة-القنوات

تتطلب إدارة الألوان-القنوات المتعددة لأجهزة الألوان السبعة-دعمًا خاصًا للخوارزمية. في نظام CMYK التقليدي المكون من 4 ألوان، تركز إدارة الألوان بشكل أساسي على توازن أربعة ألوان: الأزرق والأرجواني والأصفر والأسود، بينما يحتاج نظام الألوان السبعة إلى مراعاة تفاعل 7 ألوان في نفس الوقت. في نظام الألوان السبعة، قد يتفاعل كل لون مع الألوان الستة الأخرى، وتتطلب علاقة الألوان متعددة الأبعاد هذه نماذج رياضية أكثر تعقيدًا لوصفها. في نظام CMYK التقليدي، يُستخدم اللون الأسود بشكل أساسي لموازنة التدرج الرمادي وتوفير الحبر، بينما في نظام الألوان السبعة، فإن إضافة اللون البرتقالي والأخضر والأزرق يجعل خلط الألوان أكثر تعقيدًا. تتضمن خوارزميات فصل الألوان شائعة الاستخدام النوعين التاليين:

(1) تعد نماذج Neugebauer المركبة أدوات مهمة لمعالجة الطباعة الملونة المتعددة-. هذا النموذج هو نسخة معممة من نموذج Neugebauer الذي يقسم مساحة اللون XYZ بأكملها إلى عدة أقسام حجمية، ويتنبأ بأوزان مكون اللون داخل قسم معين، ويعمل كوظيفة لتحديد قيم XYZ للألوان الأساسية الثلاثة لذلك القسم. يمكن لهذه الطريقة التعامل بفعالية مع علاقات الألوان المعقدة في نظام مكون من 7 ألوان.

(2) تحتاج خوارزمية تحويل مساحة الألوان المتعددة-للقنوات إلى مراعاة علاقة التعيين بين مساحات الألوان المختلفة. عند التحويل من مساحة ألوان الجهاز (CMYKOBG) إلى مساحة ألوان قياسية (مثل CIE Lab)، فإنك تحتاج إلى إنشاء وظائف تحويل دقيقة. أظهرت الدراسات أنه مخطط تقني فعال لإنشاء العلاقة بين مساحة الجهاز ومساحة CIE XYZ من خلال علاقة ثلاثية الأبعاد - وتحقيق فصل الألوان باستخدام ثلاثة - استيفاء خطي بين قيم جدول البحث وأعمدة الجدول.

الإعداد والاختبار التجريبي

01

معدات ومعدات الاختبار

(1) معدات الاختبار: معدات الطباعة الرقمية Landa، حبر نانو ذو 7 ألوان (CMYK+OGB)؛

(2) ورق الاختبار: 300 جم/م2 من الورق المقوى الأبيض لآسيا والمحيط الهادئ Symbo Yinbo؛

(3) أداة القياس: مقياس الطيف الضوئي X-rite i1io؛

(4) برنامج الاختبار: EFI Fiery Color Profiler Suite (CPS)؛

(5) الظروف البيئية: درجة الحرارة 25 ± 2 درجة، الرطوبة 55% ± 5%.

02عملية الاختبار والخطوات

(1) الخطوة 1: اطبع مخطط الخطية. قم بتسخين معدات الطباعة الرقمية Landa مسبقًا لأكثر من 30 دقيقة، واستخدم EFI Fiery Color Profiler Suite (CPS) لإخراج مخطط الخطية. تم تجهيز نظام الطباعة الرقمية Landa بجداول ألوان خطية تتراوح من 4 ألوان إلى 7 ألوان. تأخذ هذه المقالة مثال الألوان السبعة. يحتوي الجدول ذو 7 ألوان على 54 لونًا لكل قناة، بإجمالي 378 رقعة لون، مع تغطية منطقة نقطة تتراوح من 0 إلى 100%.

(2) الخطوة 2: قياس مخطط الخطية. انتظر حتى يجف مخطط الخطية، واستخدم CPS i1iO لإكمال قياس البيانات لقنوات الألوان السبعة.

(3) الخطوة 3: ارسم منحنى النغمة. قم بمطابقة البيانات المقاسة مع البيانات النظرية لرسم منحنيات النغمات للقنوات السبع. تحليل الفرق بين البيانات المقاسة والبيانات المستهدفة، وحدد خوارزمية الخطية المناسبة، وحساب منحنى الخطية.

(4) الخطوة 4: طباعة المخططات لإنشاء ملف ICC. استخدم منحنى الخطية من الخطوة 3 لطباعة المخططات لإنشاء ملف ICC، مثل iT8.

(5) الخطوة 5: حساب وإنشاء ملف ICC. بعد أن يجف مخطط iT8، قم بقياسه باستخدام CPS i1iO، واحفظ البيانات، واختر خوارزمية فصل الألوان المناسبة لإنشاء ملف ICC. يمثل ملف ICC هذا أقصى نطاق لوني للمجموعة الحالية من الجهاز والورق.

جمع البيانات وتحليلها

01

تحليل خطي الجهاز

تظهر القيم المقاسة لمخطط بيانات الخطية في الشكلين 1 و2. ويبين الشكل 1 العلاقة بين منطقة النقطة لكل قناة من قنوات الألوان السبعة وقيمة خفة مختبر CIE المقابلة L*. النقاط في الشكل هي نقاط أخذ العينات لكل قناة، والمنحنى هو تركيب شريحة تربيعية. لا يمكن لتركيب الشريحة التربيعية التعبير عن علاقة التعيين بين تغطية منطقة النقطة والخفة؛ مطلوب وظيفة رسم خرائط أكثر تعقيدًا لوصف المراسلات بين مناطق النقاط المتباعدة بشكل متساوٍ ومستويات الخفة البصرية.

الشكل 1: العلاقة بين مساحة النقطة وقيمة السطوع

يوضح الشكل 2 تباين تدرج الألوان والحد الأقصى لتشبع الألوان في ست قنوات ألوان. في الشكل، تظهر القنوات الأرجوانية والأرجوانية انحناءًا كبيرًا مع زيادة التشبع، مما يشير إلى أن توحيد اللون بين مجموعتي الألوان هاتين ليس جيدًا. بالطبع، يرتبط توحيد اللون أيضًا بتوحيد مساحة الألوان في مختبر CIE. بالنسبة للقنوات الصفراء والبرتقالية، يكون عدم انتظام اللون -واضحًا أيضًا. على سبيل المثال، في القناة الصفراء، يكون التباعد بين النقاط منتظمًا تحت قيمة ab* البالغة 50، ولكن يزيد التباعد فوق 50؛ تتصرف القناة البرتقالية بشكل مشابه للقناة الصفراء، ويحدث أيضًا تداخل نقطي عند حوالي 40 نقطة، مما يؤدي إلى ظهور قيم متطرفة. ومن ثم، فإن ظواهر مثل انحناء اللون وعدم انتظام اللون-ستزيد من تعقيد تطوير خوارزمية الخطية وفصل الألوان.

الشكل 2: تشبع اللون وأداء الصبغة لكل قناة

من خلال الجمع بين الشكل 1 والشكل 2، يمكن تحديد اللون المشبع الأمثل للجهاز. يوضح الجدول 1 التطابق بين الحد الأقصى من صفاء الورق المقوى الأبيض 300 جم / م 2 المستخدم في هذه الدراسة وبين صفاء الورق من النوع 8 وفقًا للمواصفة ISO 12647-2.

جدول 1 مقارنة اللونية واللونية بين نظام الطباعة الرقمية Landa وورق ISO 12647-2 من النوع 8

تشير بيانات الجدول 1 إلى أنه، باستثناء اللون الأرجواني، الذي تكون صفاؤه أقل من تلك الموجودة في ورق ISO 12647-2 CD1، فإن صفاء الألوان الأساسية لنظام الطباعة الرقمية Landa يمكن أن يغطي بشكل كامل صفاء الأنواع الثمانية من الورق المحددة بواسطة ISO. لذلك يمكن استنتاج أن نظام الطباعة الرقمية Landa يمكن أن يطابق تمامًا معايير طباعة الأوفست ISO 12647-2 من خلال المزيد من التعديلات الخطية، وبالطبع، يمكنه أيضًا تلبية متطلبات الشهادات مثل G7 وC9.

02

تحليل نطاق الجهاز

بعد الخطية، يعبر ملف تعريف ICC المنتج عن خصائص اللون الحالية لنظام الطباعة الرقمية. كما هو موضح في الشكل 3، فهي عبارة عن مقارنة بين نطاق نظام الطباعة الرقمية Landa ونطاق Adobe RGB (1998). لا تحتوي سلسلة نظام الطباعة الرقمية Landa ونظام Adobe RGB (1998) على علاقة احتواء بسيطة. في نطاق السطوع المتوسط ​​من الأزرق إلى الأخضر، وفي نطاق السطوع المنخفض من الأحمر إلى الأزرق، تحتوي سلسلة نظام الطباعة الرقمية Landa على نطاق Adobe RGB (1998)؛ بينما في نطاق السطوع العالي من الأخضر إلى الأصفر، ومن الأحمر إلى الأصفر، يتم احتواؤه بواسطة سلسلة Adobe RGB (1998).

الشكل 3: مقارنة نظام الطباعة الرقمية Landa مع سلسلة الألوان Adobe RGB (1998).

يشير هذا الموقف إلى أنه عند استخدام البطاقات البيضاء التجريبية مع نظام الطباعة الرقمية Landa لعمليات الطباعة عالية الدقة-، تكون إمكانية إعادة إنتاج درجات اللون الأصفر والبرتقالي والأخضر المشبعة أضعف قليلاً. إذا تم استخدام ورق ذو بياض أعلى، فقد يتم تحسينه.

يوضح الشكل 4 مقارنة التدرج اللوني لنظام الطباعة الرقمية Landa التجريبي مع التدرج اللوني GRACoL2006_Coated. يوضح مخطط المقارنة أن التدرج اللوني لنظام الطباعة الرقمية Landa يشمل بشكل أساسي التدرج اللوني GRACoL2006_Coated. على وجه الخصوص، تغطي المناطق الزرقاء المتوسطة السطوع-إلى-إلى-الأخضر والأحمر-إلى-المناطق الزرقاء نطاق GRACoL2006_Coated بالكامل؛ ومع ذلك، في المنطقة ذات السطوع العالي جدًا من اللون الأخضر-إلى-الأصفر، يكون نطاق GRACoL2006_Coated أكبر قليلاً. يشير هذا الموقف إلى أن الجمع بين البطاقات البيضاء التجريبية ونظام الطباعة الرقمية Landa قادر على إعادة إنتاج ألوان طباعة الأوفست ISO 12647-2. إذا تم استخدام ورق ذو بياض أعلى قليلاً، فسيكون إعادة إنتاج الألوان في المناطق ذات السطوع العالي أفضل.

الشكل 4 مقارنة نظام الطباعة الرقمية Landa مع GRACoL2006_Coated Color Gamut

الشكلان 5 و6، باستخدام وظيفة محاكاة الألوان الموضعية لـ ORIS X Gamut، أقل من أو يساوي 3 وأقل من أو يساوي 52 قطعة من منتجات لاندا مصنوعة من مادة بانتون. يوضح الشكل 5 أنه عندما يكون التفاوت أقل من أو يساوي 3، يمكن مطابقة 94.9% من بقع ألوان Pantone 2390؛ يوضح الشكل 6 أنه عندما يكون التفاوت أقل من أو يساوي 5، يمكن مطابقة 98.6% من بقع ألوان Pantone 2390. تؤكد نتائج هذه التجربة دقة ادعاء Landa الرسمي بأن تكوين CMYK OGB ذو 7 ألوان يمكن أن يغطي ما يصل إلى 96% من نطاق ألوان Pantone.

الشكل 5: تغطية نظام الطباعة الرقمية Landa لمجموعة ألوان Pantone (تفاوت اختلاف اللون أقل من أو يساوي 3)

الشكل 6: تغطية نظام الطباعة الرقمية Landa لمجموعة ألوان Pantone (تفاوت اختلاف اللون أقل من أو يساوي 5)

باختصار، اختبرت هذه التجربة قدرة إعادة إنتاج الألوان لنظام الطباعة الرقمية Landa باستخدام الورق المقوى الأبيض الشائع الاستخدام للشركة والذي يبلغ وزنه 300 جم/م². كشف تحليل البيانات الرئيسية أثناء عملية الالتقاط ما يلي: يمكن أن تتطابق قدرة الألوان الأساسية CMYK لنظام الطباعة الرقمية Landa مع ورق ISO 12647-2 CD1 ويمكنها تغطية الأنواع السبعة الأخرى من الورق بالكامل؛ بالمقارنة مع التدرج اللوني Adobe RGB، فإن التدرج اللوني المكون من 7 ألوان لنظام الطباعة الرقمية Landa أصغر نسبيًا في المناطق ذات السطوع العالي وأكبر قليلاً في المناطق ذات السطوع المتوسط. إذا تم إجراء طباعة عالية الدقة باستخدام ألوان Adobe RGB الأساسية، فمن المستحسن استخدام ورق ذو بياض أعلى؛ يتضمن التدرج اللوني المكون من 7 ألوان لنظام الطباعة الرقمية Landa بشكل أساسي التدرج اللوني GRACoL2006_Coated، ويمكن أن يتطابق تمامًا مع معيار الألوان ISO 12647-2، وعندما يكون اختلاف اللون أقل من أو يساوي 3، فإنه يمكن أن يتطابق مع أكثر من 94٪ من التدرج اللوني Pantone.