Методика спектрометрии

Цель данной заметки — отчет о спектрометрическом исследовании полупрозрачного материала Kodak ENDURATRANS, стремительно обретающего популярность в секторе наружной световой рекламы, и о методике характеризации фотопринтера Durst Lambda 130, работающего в связке с этим материалом, в частности, о методике спектрометрии на просвет с помощью «народного» спектрофотометра Eye One Pro.

Автор заметки выражает искреннюю признательность сотрудникам московских компаний «Максилаб», в частности Максиму Таран, и «Фотопроект», в частности Павлу Косенко и Максиму Отдельнову, за активное содействие в проведении тестов.

Итак, в компании «Максилаб» принтером Durst Lambda 130 на материале ENDURA Transparency Display Material (Kodak ENDURATRANS) в нативном режиме была отпечатана тест-карта характеризации «ТС 2.83 RGB», после чего с помощью спектрофотометра Eye One Pro была выполнена ее спектрометрия, целью которой являлось получение спектральных коэффициентов пропускания каждого патча карты.

Получение именно спектров пропускания, записанных в формате, пригодном к использованию профайл-билдером Profile Maker 5.x. x, явилось толчком к разработке способа спектрометрии на просвет, не требующего специальных установок, сложной конструкции блока подсветки и т. п., и позволяющего обойтись только теми инструментами, что входят в стандартную поставку спектрофотометра Eye One Pro. Предлагаемая методика спектрометрии на просвет будет описана в приложении к текущей заметке.

Наличие спектральных коэффициентов пропускания каждого патча тест-карты, измеренных с высокой точностью, позволяет при построении профайла системы Durst Lambda 130 / Kodak ENDURATRANS использовать фактический спектр подсветки (а не стандартный D50), поскольку в отличие от печати на отражение, изображения на просвет в 100% случаев воспроизводятся светом, спектральное распределение которого радикально отлично от такового у D50 (дневной свет). Сей факт автоматически влечет за собой достаточно серьезные ошибки цветовоспроизведения при использовании профайлов, построенных на D50, поскольку спектральное распределение ламп задней подсветки у рекламных коробов в целом оставляет желать лучшего, а по индексу «цветопередачи» (CRI) не превышает 76-78. Возможность учета спектра подсветки даст возможность уйти от многих погрешностей цветовоспроизведения, в первую очередь, от хроматической нестабильности серой шкалы (обеспечив тем самым соответствие печати условию Эванса, т. е. баланса изображений по серому).

По выполнении спектрометрии был произведен анализ спектральных данных и, как ожидалось, формально измеренный фотометрический контраст изображений на материале Kodak ENDURATRANS (даже несмотря на наличие рассеивающей подложки) оказался достаточно высоким и составил при экспозиции твердотельными лазерами системы Durst Lambda — x. x В и светодиодами системы Durst Theta — 1.85D, что в обоих случаях гарантирует достижение изображениями порога полноценного визуального контраста — т. е. позволяет решить одну из главных проблем наружной световой рекламы — проблему полноконтрастности.

Более того, есть основания полагать, что номинальный расчет фотометрического контраста по коэффициентам пропускания белой и черной точек априори несколько некорректен, поскольку рассевающую поверхность фотоматериала можно (и, на наш взгляд, нужно) рассматривать как поверхность осветителя, а с учетом типичных условий просмотра наружной рекламы (сумерки и ночное время) — как поверхность, излучающую стимул, адаптирующий наблюдателя, или по крайней мере задающий верхнюю границу адаптации зрения по контрасту. Поэтому мы полагаем разумным, оценить фотометрический контраст материала Kodak ENDURATRANS, приняв коэффициент яркости белой точки тест-карты за единицу. В этом случае фотометрический контраст изображений оказывается равным в первом случае — x. x D, а во втором — 1.94D, что устойчиво превышает порог визуальной полноконтрастности.

Из описания методики спектрометрии станет понятным, что приведенные выше цифры фотометрического контраста получены с учетом паразитной просмотровой подсветки, даваемой рассеивающей подложкой материала, что разнит полученные данные с теми данными, которые можно извлечь из ICC-профайла, размещенного на оригинальном сайте Kodak (2.86D): UUhttp://www. /global/en/professional/member/service/software/kproHost/equipProfiles/DurstLambda. jhtmlUU — дело в том, что данные о фотометрических яркостях черной и белой точек, представленные в оригинальном профайле, получены на специальном оборудовании, предназначенном для лабораторной спектрометрии на просвет и не предполагающих учет паразитной просмотровой подсветки.

Очевидно, что приводимые цифры недостижимы при струйной печати на бэклит-материалах, фотометрический контраст которых (как мы знаем из опыта наблюдения за наружной рекламой на бэклитах) не достигает порога полноценного визуального контраста — изображения выглядят, как говорят, «мутненькими», и черную точку их едва ли можно назвать темно-серой.

Высокий фотометрический контраст ценен как сам по себе, так и в контексте хантовского эффекта, суть которого состоит в том, что полнота цвета элементов изображений растет по мере роста фотометрического контраста этих изображений. Следовательно, высокий контраст, получаемый на Kodak ENDURATRANS, автоматически ведет к росту хроматического охвата изображений. Сказанное проиллюстрирует компьютерная имитация (рис. 1):

Слева имитат изображения, «выполненного» системой Durst на Kodak ENDURATRANS, cправа — струйным принтером Epson на бэклит-материале.

Далее, анализ спектральных данных на предмет цветовой константности потенциальных изображений показал, что уровень хроматических сдвигов, возникающих при переходе от D50-осветителя к F11, примерно тот же, что и у отражающих цветных фотоматериалов (что, вполне закономерно, поскольку образуются красители тех же спектральных свойств) — то есть достаточный для того, чтобы трехполосные люминесцентные лампы внесли ощутимые погрешности в результат цветовоспроизведения, параметры которого были исходно рассчитаны по D50 (рис. 2):

ВЫВОДЫ:

В прошлых отчетах было показано, что сегодня максимально достижимого качества изображения на отражающих носителях позволяют добиться струйные принтеры Epson Stylus Pro последних поколений. Второе место занимают изображения, полученные фотографическим способом, в частности с помощью машин Durst, экспонирующая система которых использует твердотельные, либо газовые лазеры (Durst Lambda, некоторые модификации Durst Theta). Однако, полное отсутствие паразитного бронзинг-эффекта у традиционных фотооптических отпечатков иногда является решающим аргументом в пользу традиционной фотооптической технологии.

При демонстрации изображений на просвет ситуация меняется радикально: традиционные струйные системы моментально теряют позиции (поскольку, в первую очередь, не в состоянии обеспечить должную глубину черного и, следовательно, полноценный визуальный контраст изображений) и безусловным лидером становятся изображения, полученные на фотографических материалах, в частности Kodak Enduratrans и Kodak Enduraclear.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Методика спектрометрии на просвет силами спектрофотометра Eye One Pro

Измерение спектральных коэффициентов пропускания прозрачных материалов — нетривиальная задача. Некоторые фирмы предлагают соответствующее оборудование, но стоимость его так высока, что вряд ли может быть чем-либо компенсирована и чем-либо оправдана в рамках фотографического предприятия (если только речь не идет об организации бюро колориметрических и спектрометрических услуг). Поэтому автор заметки поставил перед собой задачу разработки методики спектрометрии на просвет штатными средствами комплекта Eye One Design.

Исходно очевидными были следующие положения:

— задняя подсветка оригинала должна быть «точечной», а двигаться должен сам оригинал, потому что никакими возможными средствами не удастся добиться фотометрической равномерности поля даже самой малой площади;

— спектральное распределение энергии лампы подсветки должно быть равномерным, т. е. не иметь ртутных выбросов и межлюминофорных провалов. Таким образом применение люминесцентных ламп (даже высшего качества) априори исключалось. По тем же причинам априори исключалось и применение суммарного света люминофоров CRT - и LCD-дисплеев (белый экран);

— спектральное распределение энергии света лампы должно обладать достаточной энергией в коротком конце спектра.

На основе сказанного выше была предпринята попытка применения лампы накаливания, но оказалось, что лампа малой мощности не подходит для этих целей в виду крайне низкой относительной энергии в коротком конце, а увеличение мощности ведет к неработоспособности прибора. Попытки применения спектро-конверсионного фильтра 80А (синий), позволяющего поднять относительную энергию в коротком конце спектра, даже при подъеме общей мощности подсветки до предельного уровня (за которым прибор отказывался выдавать сигнал) не дали положительного результата — величина погрешности измерений в коротковолновой части спектрального диапазона по-прежнему оставалась очень высокой, что приводило к грубым ошибкам измерений и браку при построении профайла устройства.

Идея применения света импульсной фотовспышки также оказалась несостоятельной: у фотовспышек высокого класса на выходе установлен желтый фильтр, полностью отрезающий свет диапазона 380-420 нм, тогда как фотовспышки низкого класса (без фильтра) не обладают должной стабильностью и дают высокий разброс мощности от импульса к импульсу.

В сложившейся ситуации миссия задней подсветки при измерениях была возложена на свет дневного неба (не прямого Солнца!), спектральное распределение которого хоть и не идеально из-за атмосферных зубцов (т. е. отклоняется от спектра планковского тела при той же коррелированной температуре), но в целом отвечает перечисленным выше критериям, в частности, обладает достаточной энергией в коротком конце спектрального диапазона.

В итоге, удалось разработать надежную методику измерений на просвет, единственным (но весьма существенным) недостатком которой является необходимость участия в процедуре двух человек. Однако же, можно не сомневаться, что и эта проблема вполне решаема за счет некоторых механических приспособлений (на которые автору не хотелось тратить время).

Пошагово методика измерений выглядит так:

— тест-карта разрезается фоторезаком на полоски толщиной в один стрип, а на рассеивающей головке прибора (предназначена для замеров внешнего освещения) наклеиваются направляющие с меткой, позволяющие быстро и точно позиционировать нужный патч строго над белой заглушкой головки (рис. )

Рис.

— собственно замеры производятся либо с помощью программы iShare (режим E\Light) и последующим экспортом данных в Excel-файл, либо непосредственно в Excel при поддержке программы KeyWizard (предпочтительно);

— замер каждого патча тест-карты — парный: первый клик — собственно замер, второй клик (следует сразу же за первым) — измерение спектра света неба в данный момент времени. Таким образом, количество кликов вдвое превышает количество патчей в карте (к примеру, карте из 360 образцов необходимы 720 кликов, что занимает порядка получаса);

— обработка данных в Excel: спектры излучения каждого образца карты делятся на спектры излучения неба, в результате чего получаются значения спектрального коэффициента пропускания по каждому образцу (что и требуется). Сразу обратим внимание на то, что если измерения проводятся с помощью Key Wizard и данные измерений попадают сразу в Excel, то учет спектрального коэффициента пропускания рассеивающей насадки прибора не требуется, поскольку его величина автоматически сокращается, оказавшись и в числителе, и в знаменателе результирующего уравнения;

— перенос полученных данных (через буфер обмена) в форму стандартного спектрального референса (выполняется так же в Excel) и экспорт текстового файла.

Итак, мы видим, что все, чего требует предлагаемая методика — это наличия ноутбука, прибора Eye One Pro и сухой погоды. При этом быстро бегущие облака или, напротив, движущиеся просветы в сплошной облачности — не являются серьезным препятствием, поскольку спектр подсветки индивидуален по каждому образцу карты и замеры производятся с очень маленьким временным интервалом (хотя, конечно, предпочтительно, чтобы погодные условия были более или менее стабильными — небо было либо ясным, либо затянуто дымкой, либо в сплошных малоподвижных тучах). Операторы фотолабов знают также, что частое перепостроение профайлов Durst-систем не требуется и, даже если таковое необходимо, скажем, раз в месяц, предлагаемая методика окажется вполне практичной.

Наконец стоит отметить, что тест-карту желательно выводить слегка увеличенной в размере (в 1.25-1.5 раза), дабы образец с запасом покрывал апертуру прибора и тем устранял опасность паразитной подсветки, возникающей от слабого прижима материала к поверхности насадки.

Построение профайла

Сегодня мы не имеем достаточного опыта в построении профайлов устройств на просвет, сопоставимого с нашим опытом в построении профайлов устройств на отражение. Однако заранее ясно, что мы хотим строить такие профайлы с помощью лучших на сегодня программ, в первую очередь — Profile Maker 5.0.8. Следует понимать при этом, что нам априори не приходится рассчитывать на удачное построение perceptual-таблиц, поскольку таковые рассчитываются профайл-билдером исходя из условий просмотра Р2 (см. ISO 3664:2000), что, предполагает просмотр отражающих отпечатков, да еще и при бытовой освещенности в 500-600 люкс. Следовательно, в сегодняшней ситуации мы можем полагаться только на таблицу relative colorimetric (что и записано в ICC-спецификации профайлов).

Построение профайла проходит самым обычным и привычным образом, однако весьма желательной является предварительная процедура сглаживания данных, что можно выполнить силами Heidelberg PrintOpen 5.x.

Не стоит огорчаться тем обстоятельством, что свежепостроенный профайл будет иметь крошечный охват (рис. )

Рис.

Дело в том, что утилита — визуализатор охвата интерпретирует данные профайла, исходя из стандартных просмотровых условий на отражение: достаточно с помощью утилиты Profile Editor вывести белую точку профайла на L* = 100, как размер охвата выйдет на привычные величины (рис. ). Кстати говоря, программное обеспечение спектрофотометров Barbieri при построении профайлов устройств на просвет автоматически приводит белую точку в профайле к L* = 100 (что на наш взгляд очень разумно).

Рис.

При этом, разумеется, результат relative-конверсии по такому профайлу ничем не будет отличаться от результатов relative-конверсии по профайлу исходному. Более того, не стоит утруждать себя хлопотами по нормировке спектральных данных (например по 540 нм в белых патчах): сие хоть и придает красоты и эффектности экранному виду тест-карты, но суть relative-таблицы оставляет практически неизменной. В сказанном легко убедиться, скачав нормированный и ненормированный варианты спектрального референса тест-карты, отпечатанной на Kodak Enduratrans с помощью Durst Theta 76 (компания «Фотопроект», Москва) и построив соответствующие профайлы.