DE102014221207B3

DE102014221207B3 - Verfahren zur Berechnung einer Sonderfarben-Datenbank

Info

Publication number: DE102014221207B3
Application number: DE102014221207.3A
Authority: DE
Inventors: Günter Bestmann
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2034-10-21
Also published as: US9451129B2; JP6073446B2; JP2016082598A; CN105522822A; CN105522822B; US20160112604A1

Abstract

Verfahren zur Berechnung von spektralen Datensätzen für Sonderfarben bestehend aus den Schritten: • Erzeugung oder Auswahl spektraler Charakterisierungsdaten eines Druckprozesses, • Auswahl farbmetrisch definierter Sonderfarben aus einer Farbtabelle, • Berechnung des Spektrums der Sonderfarben aus den spektralen Charakterisierungsdaten auf weißem und schwarzem Bedruckstoff, • Berechnung des Spektrums der gerasterten Sonderfarben aus den Spektren der Sonderfarben auf weißem und schwarzem Bedruckstoff, • Anpassung der Spektren der Sonderfarben an einen definierten weißen Bedruckstoff, • Anpassung der Spektren der Sonderfarben an die vorgegebenen Werte aus der Farbtabelle, • Anpassung der Spektren der Sonderfarben an einen definierten schwarzen Bedruckstoff, • Anpassung der spektralen Tonwertzunahmen an einen definierten Standard

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung von spektralen Datensätzen für Sonderfarben.
Die Erfindung liegt in dem technischen Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik.
Sonderfarben werden bei der Erstellung von Druckvorlagen eingesetzt. Ziel ist es eine eindeutige und überprüfbare Farbwiedergabe zu erreichen. Sonderfarben werden aus Farbfächern heraus bestimmt oder aus Messwerten von Farbproben. Sonderfarben werden durch Farbwerte charakterisiert. Im Allgemeinen wird dabei das CIELAB-Farbsystem verwendet und die Farbe durch die drei Koordinaten L*, a* und b* gekennzeichnet. Bekannte Sonderfarbensysteme sind das RAL-System, das HKS-System oder das PANTONE-System. Spektral charakterisierte Sonderfarben wiederum werden für die Berechnung des Übereinanderdrucks von Prozessfarben und Sonderfarben, sowie für die Berechnung des Übereinanderdrucks von zwei oder mehreren Sonderfarben und für die Einrichtung, Regelung und Kontrolle im Druck benötigt. Die experimentelle Ermittlung der Spektren der Sonderfarben durch Andrucke ist jedoch aufwendig.
Zur Beschreibung von spektral charakterisierten Sonderfarben werden verschiedene mathematische Modelle verwendet Eines dieser Modelle ist das spektrale Kubelka-Munk-Modell. Dieses beschreibt die Wiedergabe einer Farbe (Sonderfarbe oder Prozessfarbe) auf einem Bedruckstoff durch zwei spektrale Parameter, Streuung S(λ) und Absorption K(λ). Bei bekannten Parametern lassen sich Vorhersagen für den Druck mit unterschiedlichen Schichtdicken auf einem Substrat machen. Das Substrat kann dabei farbig sein und muss durch ein Spektrum beschrieben sein.
Der Zusammendruck zweier oder mehrerer Farben lässt sich in Einzelschritte zerlegen:

1. Erste Farbe gedruckt auf dem Bedruckstoff
2. Zweite Farbe gedruckt auf der ersten Farbe und/oder dem Bedruckstoff
3. Dritte Farbe gedruckt auf der ersten und/oder zweiten Farbe und/oder dem Bedruckstoff

Der Schritte können iterativ auf weitere Farben erweitert werden. Die Bestimmung der Parameter Streuung S(λ) und Absorption K(λ) geschieht über einen Andruck der Farbe auf einem hellen Bedruckstoff oder Substrat (Papierweiß) und auf einem dunklen Bedruckstoff oder Substrat (Papierschwarz). Der dunkle Bedruckstoff kann durch Drucken einer schwarzen Farbe auf dem hellen Bedruckstoff nachgebildet werden. Es sind verschiedene Ausprägungen des Kubelka-Munk-Modells bekannt. Hier wird die folgende Gleichung für die Berechnung des Spektrums der Reflektion der Farbe auf einem Substrat verwendet: R(λ) = 1 – Rg(λ)(α – b)coth(bS(λ)X) / α – Rg(λ) + bcoth(bS(λ)X) mit α = 1 + K(λ) / S(λ) und b = √(α² – 1) sowie

R(λ): = Reflektionskoeffizienten der Farbe auf dem Substrat,
Rg(λ): = Reflektionskoeffizienten des Substrats,
S(λ): = Streuungskoeffizienten der Farbe,
K(λ): = Absorptionskoeffizienten der Farbe und
X: = relative Schichtdicke der Farbe.

Aus dem Andruck der Farbe auf einem hellen und dunklen Bedruckstoff werden die Streuungskoeffizienten S(λ) und Absorptionskoeffizienten K(λ) durch eine iterative Berechnung (2 Gleichungen mit 2 Unbekannten) ermittelt.
Spektren der Farben stehen nicht Allgemein zur Verfügung und müssen durch einen Andruck ermittelt werden. Für die Berechnung des Übereinanderdrucks von Farben nach dem Kubelka-Munk-Modell werden die Spektren des hellen und dunklen Bedruckstoffs und der Farbe auf dem hellen und dunklen Bedruckstoff benötigt. Der Andruck einer Farbe auf einem hellen und dunklen Substrat ist jedoch aufwendig und teuer.
Zur Erzeugung von Farbverläufen und zur Berechnung des Übereinanderdrucks gerasterter Farben ist das Kubelka-Munk-Modell nicht gut geeignet. Schichtdicken X und Tonwerte der Farbe sind nicht oder nur schlecht miteinander korreliert. Ein gerasterter Tonwert von z.B. 80% der Farbe entspricht nicht einer Schichtdicke XR = 0.8 X. Ein Zusammenhang muss experimentell durch Andruck gerasterter Farben ermittelt werden. Auch dies ist aufwendig und teuer. Ein andere bekannter Ansatz zur Bestimmung gerasterter Farben auf hellem und dunklem Substrat bietet daher das Yule-Nielsen-Modell. Ausgehend von den grundlegenden Annahmen

– dass der Reflektionsfaktor der Farbe sich proportional zur Flächendeckung ändert,
– dass der Reflektionsfaktor sich innerhalb einer Rasterzelle additiv verhält und
– dass das Auge eine Rasterzelle nicht auflösen kann,

(R(λ) = α × R_(λ,100%) + (1 – α) × R_(λ,Papier)

Das Spektrum eines Rastertons setzt sich zusammen aus den anteiligen Spektren der Primärfarbe und des Papierweiß. Der Koeffizient α beschreibt den Anteil der Fläche des Rasters. Da es während des Drucks im Allgemeinen zu einer Veränderung der Flächendeckung in Form von mechanischer und optischer Tonwertzunahme kommt, zeigt obige Formel einen mehr oder weniger großen Fehler. Yule und Nielsen führten daher einen zusätzlichen Faktor n in die obige Gleichung ein, der eine Modellierung des Punktzuwachse bewirken soll:
Der Faktor n muss experimentell bestimmt werden. Dies wird üblicherweise durch Vergleich des berechneten Spektrums mit einem gedruckten und ausgemessenen Testdatensatz (Stufenkeil) durchgeführt. Aus dem berechneten Spektrum werden die Farbwerte bestimmt und mit den gemessenen Farbwerten verglichen (dE-Auswertung). Der Faktor wird solange variiert bis der Farbabstand minimal ist. Wenn dies nicht möglich ist, ist der Wert n = 2 ist eine gute Näherung. Der verbleibende Fehler wird durch eine Korrektur der Tonwertzunahme behoben.
Eine weitere wichtige Größe für die Einrichtung und Kontrolle eines Druckprozesses ist die Tonwertzunahme. Für die typischen Prozessfarben CMYK gibt es eindeutige Vorgaben sowohl für die Messung und Berechnung als auch für die Größe der Tonwertzunahme der einzelnen Tonwerte. Aus den Spektren des Papiers, der gerasterten Prozessfarbwerte und der Volltöne der Prozessfarben werden die entsprechenden Dichtewerte berechnet. Es lassen sich darüber hinaus auch farbmetrische und spektrale Dichten berechnen. Farbmetrische Dichten werden aus den XYZ-Farbwerten berechnet, spektrale Dichten aus den Spektralwerten, die eine maximale Absorption zeigen. Letzteres ist insbesondere bei Sonderfarben von Vorteil. Aus den Dichtewerten lassen sich die Tonwerte A_D im Druck bestimmen:
D₀ ist dabei der Dichtewert des Papiers, D_n der Dichtewert des Volltons und D die Dichte des gerasterten Tonwertes für den der Tonwert im Druck bestimmt werden soll. Die Tonwertzunahme erhält man nach Subtraktion des Tonwertes der Vorlage A_V. TWZ = A_D – A_V
Die Soll-Tonwertzunahmen für einen Druckprozess sind in den zugehörigen Prozessstandard vorgegeben. Insbesondere die ISO 12647-2 definiert eine Reihe von Tonwertzunahmen mit unterschiedlichen Werten im Mittelton sowie unterschiedlichen Verläufen. Aus einem Vergleich der gemessenen Ist-Tonwertzunahme und der Soll-Tonwertzunahme lassen sich Korrekturen für die Tonwerte ermitteln. Für eine eindeutige Vorhersage und Reproduktion von gerasterten Sonderfarben ist eine definierte Tonwertzunahme der Sonderfarben erforderlich.
Aus den obigen Betrachtungen zum Kubelka-Munk-Modell, zum Yule-Nielsen-Modell und zur Tonwertzunahme im Druck ergibt sich ein Datenformat für die Speicherung von Farbspektren von Volltonwerten und gerasterten Tonwerten:
Die Spektren der Farbe werden beispielsweise in den Stufungen 0%, 10%, 20%, ... 100% sowohl auf dem hellen Bedruckstoff als auch dem dunklen Bedruckstoff bestimmt und gespeichert. Andere Stufungen mit mehr oder weniger Feldern oder anderen Tonwerten sind möglich. Zwischenwerte zwischen den einzelnen Stufen werden durch eine lineare Interpolation bestimmt.
Aus jeweils 4 korrespondierenden Farbfeldern (z.B. 0% und 40% auf dem hellen Bedruckstoff und 0% und 40% auf dem dunklen Bedruckstoff) lassen sich die spektralen Koeffizienten der Kubelka-Munk-Gleichung berechnen. Aus den Farbfeldern des hellen Substrats lässt sich die spektrale Tonwertzunahme berechnen. Die Wellenlänge bei der die Berechnung stattfindet kann in dem Datenformat gespeichert werden. Ebenso kann die bestmögliche Prozessfarbenrepräsentation CMYK in dem Datenformat gespeichert werden.
Eine, aus dem Stand der Technik bekannte Anwendung ist die Berechnung des Übereinanderdrucks von Prozessfarben CMYK und Sonderfarben. In der Druckpraxis gibt es mehrere Varianten bezüglich der Druckreihenfolge:

1. Zuerst werden die Prozessfarben gedruckt und dann die Sonderfarbe (CMYK first)
2. Zuerst wird die Sonderfarbe gedruckt und dann die Prozessfarben (SPOT first)
3. Die Prozessfarben und Sonderfarben werden mit aufsteigender Helligkeit gedruckt

Bei der Variante „CMYK first“ wird zunächst aus einem spektralen Charakterisierungsdatensatz durch lineare Interpolation das Spektrum der übereinander gedruckten Prozessfarben bestimmt. Dieses Spektrum ist dann das Substrat Rg(λ) für die Kubelka-Munk-Gleichung. Die Wirkung der Sonderfarbe wird dann für das nunmehr farbige Substrat berechnet. Bei der Variante „SPOT first“ wird zunächst aus dem Sonderfarbendatensatz durch lineare spektrale Interpolation das Spektrum bestimmt. Mit Hilfe der Kubelka-Munk-Gleichungen werden nun nacheinander die Prozessfarben auf dem Substrat berechnet. Dazu werden aus dem Charakterisierungsdatensatz spektrale Sonderfarbendatensätze für die Prozessfarben CMYK extrahiert. Bei der dritten Variante wird zunächst für die Prozessfarben, die vor der Sonderfarbe gedruckt werden, durch lineare spektrale Interpolation das Spektrum bestimmt. Mit Hilfe der Kubelka-Munk-Gleichung wird nun die Sonderfarbe auf das nunmehr bunte Substrat gedruckt und anschließend die verbleibenden Prozessfarben. Dazu werden aus dem Charakterisierungsdatensatz spektrale Sonderfarbendatensätze für die Prozessfarben CMYK extrahiert.
Allen Varianten gemeinsam ist die Vernachlässigung des Farbannahmeverhaltens. Es wird zunächst mit einem Schichtdickenfaktor von X = 1.0 gerechnet. Dies ist zulässig wenn Nassauf-Trocken gedruckt wird (z.B. direkt auf das Substrat) und die tatsächliche Schichtdicke im Druck der der Sonderfarben-Charakterisierung entspricht. Eine Erweiterung ist die Einführung einer variablen Schichtdicken X um den Nass-auf-Nass-Druck zu simulieren. Typische Werte für X liegen in Abhängigkeit vom Tonwert zwischen 0.82 (hoher Tonwert) bis 0.96 (kleiner Tonwert).
Aus dem bestehenden Stand der Technik zur Berechnung und Auswahl passender Sonderfarben ergeben sich also mehrere Probleme, hauptsächlich hinsichtlich Zeit und Aufwand. Insbesondere für die Berechnung von Übereinanderdrucken ist eine Sammlung von spektralen Charakterisierungen von Sonderfarben und Prozessfarben in einem Datenformat in dem die Sonderfarben und Prozessfarben in einheitlichen Tonwertstufen auf einem schwarzen und weißen Substrat gespeichert sind erforderlich. Ein Andruck sämtlicher Sonderfarben auf einem hellen und dunklen Substrat, Messen der Spektren und eine Aufbereitung der Messwerte zu spektralen Charakterisierungen von Sonderfarben ist jedoch extrem aufwendig und teuer.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Berechnung der spektralen Charakterisierungen von Sonderfarben für einen Druckprozess zu beschreiben, welches effizienter und weniger aufwändig als die bisher bekannten Verfahren ist. Es soll auf einem spektral charakterisierten Druckprozess basieren und zudem flexibel für die Verwendung unterschiedlicher Substrate anzupassen sein.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe stellt ein Verfahren mit den Merkmalen von Hauptanspruch 1 dar. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur Berechnung von spektralen Datensätzen für Sonderfarben mittels eines Rechners, bestehend aus den folgenden Schritten:

1. Erzeugung oder Auswahl spektraler Charakterisierungsdaten eines Druckprozesses,
2. Auswahl farbmetrisch definierter Sonderfarben aus einer Farbtabelle,
3. Berechnung des Spektrums der Sonderfarben aus den spektralen Charakterisierungsdaten auf weißem und schwarzem Bedruckstoff,
4. Berechnung des Spektrums der gerasterten Sonderfarben aus den Spektren der Sonderfarben auf weißem und schwarzem Bedruckstoff,
5. Anpassung der Spektren der Sonderfarben an einen definierten weißen Bedruckstoff,
6. Anpassung der Spektren der Sonderfarben an vorgegebene Werte aus der a. Farbtabelle,
7. Anpassung der Spektren der Sonderfarben an einen definierten schwarzen Bedruckstoff,
8. Anpassung der spektralen Tonwertzunahmen an einen definierten Standard
9. Verwendung des berechneten spektralen Datensatzes zur Farbsteuerung einer Druckmaschine

Es wird ein Verfahren beschrieben mit dem die Spektren der Sonderfarben mit hoher Genauigkeit aus den spektralen Charakterisierungsdaten eines Druckprozesses berechnet werden können. Dies ist ein enormer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, da die Spektren der Sonderfarben nicht mehr experimentell durch Messung angedruckter Sonderfarben ermittelt werden müssen. Die Spektren werden in einem spektralen Datensatz in einem Format gespeichert, mit dem eine einfache und präzise Berechnung des Übereinanderdrucks sowie der Einrichtung, Regelung und Kontrolle im Druck möglich ist.
Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen.
Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass die berechneten spektralen Datensätze der Sonderfarben in einer Datenbank, welche mit dem Steuerungsrechner der Druckmaschine verbunden ist, abgelegt und gespeichert werden. Sind die spektralen Sonderfarbendatensätze berechnet, bietet es sich an diese in einer Sonderfarbendatenbank abzuspeichern. Bei erneutem Einsatz dieser Sonderfarbe kann der entsprechende Datensatz dann aus der Datenbank abgerufen werden, womit eine erneute Berechnung nicht mehr notwendig ist.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass eine Farbtabelle von Zielsonderfarben benutzt wird und mittels des beschriebenen Verfahrens für alle Zielsonderfarben ein spektraler Datensatz erzeugt wird, welcher in der Datenbank gespeichert wird. Die effizienteste Vorgehensweise zum Aufbau einer solchen Sonderfarben-Datenbank ist es, eine Farbtabelle mit allen gewünschten Sonderfarben anzulegen und dann mittels des offenbarten Verfahrens für sämtliche Sonderfarben der Tabelle einen spektralen Datensatz in der Datenbank zu erzeugen.
Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass die in der Datenbank gespeicherten spektralen Datensätze der Sonderfarben zur Berechnung des Zusammendruckverhaltens der Sonderfarbe mit einer oder mehreren anderen Druckfarben ohne Zwischenspeicherung der Spektren in einem Druckprozess verwendet werden. Dabei werden die Spektren der Sonderfarbe direkt zur Berechnung eines Übereinanderdrucks einer Sonderfarbe mit einer anderen Farbe ohne eine Zwischenspeicherung der Spektren in einem Datensatz in einem Druckprozess verwendet. Als Ausgangsdaten für diesen Prozess werden die in der Datenbank gespeicherten spektralen Datensätze der Sonderfarben benutzt. Es ist aber auch möglich den Übereinanderdruck anschließend an das offenbarte Verfahren durchzuführen. In diesem Fall wird der so erzeugte spektrale Datensatz direkt verwendet und es entsteht kein Eintrag in der Datenbank.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass für eine Zielsonderfarbe in der Datenbank mehrere Datensätze jeweils für unterschiedliche Papierfarbwerte und/oder mehrere Datensätze jeweils für unterschiedliche Druckprozesse abgelegt sind. Pro zu berechnender Sonderfarbe kann mehr als ein spektraler Datensatz erzeugt und damit auch in der Datenbank abgelegt werden. Dies geschieht, wenn Datensätze für unterschiedliche Papierfarbwerte oder Druckprozesse benötigt werden. In diesem Fall müssen die Datenbankeinträge pro Sonderfarbe entsprechend strukturiert geordnet sein.
Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass bei unterschiedlichen Druckprozessen die jeweiligen, den Druckprozess beschreibenden, spektralen Charakterisierungsdaten zu verwenden sind. Im Falle dass Datensätze für unterschiedliche Druckprozesse benötigt werden, so sind die entsprechenden, den Druckprozess beschreibenden, spektralen Charakterisierungsdaten zu verwenden oder zu berechnen.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass bei geänderten Papierfarbwerten der spektrale Datensatz mit spektralen und farbmetrischen Methoden anzupassen ist. Im Falle wiederum dass Datensätze für unterschiedliche Papierfarbwerte benötigt werden, so ist der jeweilige berechnete spektrale Datensatz an die neuen Papierfarbwerte anzupassen.
Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass die den Druckprozess beschreibenden, spektralen Charakterisierungsdaten aus einem Testelement nach ISO 12642-2 mittels linearer Interpolation berechnet werden. Falls die den Druckprozess beschreibenden, spektralen Charakterisierungsdaten erst berechnet werden müssen, so können diese aus einem Testelement nach ISO 12642-2 berechnet werden.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass die den Druckprozess beschreibenden, spektralen Charakterisierungsdaten aus einem optimierten Testelement mit geringer Anzahl von Farbfeldern mittels modifizierter und segmentierter spektraler Neugebauer-Gleichungen berechnet werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Berechnung der den Druckprozess beschreibenden, spektralen Charakterisierungsdaten aus einem optimierten Testelement mit geringer Anzahl von Farbfeldern.
Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass die Berechnung des Spektrums der gerasterten Sonderfarben auf hellem und dunklem Substrat mittels der spektralen Yule-Nielsen-Gleichung durchgeführt wird.
Für die Berechnung des Spektrums der gerasterten Sonderfarben auf hellem und dunklem Substrat bietet sich die Benutzung der spektralen Yule-Nielsen-Gleichung an.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass die Anpassung der Spektren der Sonderfarben an einen definierten weißen Bedruckstoff, an die vorgegebenen Werte aus der Farbtabelle und an einen definierten schwarzen Bedruckstoff durch einen iterativen Prozess zur Minimierung der Differenz zwischen den jeweiligen Ist- und Sollfarbwerten der Spektren der Sonderfarben erreicht wird. Für die Anpassung der Spektren der Sonderfarben an einen definierten weißen Bedruckstoff, an die vorgegebenen Werte aus der Farbtabelle und an einen definierten schwarzen Bedruckstoff, bietet sich ein iterativer Prozess zur Minimierung der Differenz zwischen den jeweiligen Ist- und Sollfarbwerten der Spektren der Sonderfarben an.
Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass zur Anpassung der spektralen Tonwertzunahmen der Sonderfarben an einen definierten Standard aus den Spektren die korrigierten Tonwerte berechnet werden, wobei in zwei Schritten erstens die Umrechnung der Spektren in Tonwerte des Charakterisierungsdatensatzes durchgeführt wird und diese Tonwerte zweitens mit Hilfe der segmentierten spektralen Neugebauer-Gleichung umgerechnet werden auf die ursprünglichen Tonwerte. Damit die korrigierten Tonwerte berechnet werden können, müssen diese zuerst aus den Spektren berechnet werden, dann können sie mittels der segmentierten spektralen Neugebauer-Gleichung an den definierten Standard angepasst werden.
Die Zeichnungen zeigen:
1: ein Beispiel einer Sonderfarben-Datenbank in Form eines Farbfächers
2: den Aufbau der benötigten Infrastruktur
3: Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
In 1 ist als Beispiel eine Sonderfarben-Datenbank 4 in Form eines Farbfächers 1 dargestellt. Dabei handelt es sich um Farbdatenbanken in welchen die jeweiligen Sonderfarbwerte als gedruckte Farbwerte vorliegen. Diese können als Ausgangsbasis für die Sonderfarbentabelle 1 dienen, in welchen die zu berechnenden Sonderfarben, für welche die spektralen Datensätze 5 erstellt werden sollen, zusammengefasst sind.
Die spektralen Datensätze 5 jedoch müssen zur Verwendung in der Farbkontrolle einer Druckmaschine in digitaler Form vorliegen. Dazu ist eine bestimmte Infrastruktur vonnöten. Das entsprechende Gesamtsystem zum Einsatz dieser Datensätze 5 sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens sind daher vereinfacht in 2 dargestellt. Üblicherweise besteht es aus der Druckmaschine 2 selbst und einem über ein Netzwerk 6 mit der Maschine 2 verbundenem rechnergestützten Workflowsystem 3 zur Steuerung der Druckmaschine 2. Zur Speicherung bzw. dem Aufruf der spektralen Datensätze 5 muss zudem eine Form von digitaler Datenbank 4 zur Verfügung stehen. Die genaue Struktur der notwendigen Hardware kann sich dabei je nach Anwender-Bedürfnissen unterscheiden.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsvariante wird in 3 gezeigt. Die Erfindung beschreibt ein Verfahren bei dem die spektralen Charakterisierungen von Sonderfarben und Prozessfarben für einen Druckprozess aus einer spektralen Charakterisierung des Druckprozesses berechnet werden können. Digitales Color Management und digitaler Datenaustausch von Dokumenten im Druck erfordern eindeutige Beziehungen zwischen den digitalen Tonwerten und den gedruckten Farbwerten. Die digitalen Tonwerte liegen in der Regel als Prozessfarbwerte CMYK vor. Die gedruckten Farbwerte hängen vom Druckprozess (Bogenoffsetdruck, Rollenoffsetdruck, Tiefdruck, Flexodruck), vom Prozessstandard (Färbung, Tonwertzuwachs) und den verwendeten Materialien (Bedruckstoff, Druckfarbe) ab. Die digitalen Tonwerte und die zugeordneten Farbwerte werden mit dem Begriff Charakterisierungsdaten bezeichnet. Charakterisierungsdatensätze werden mit Hilfe von Testformen oder Targets ermittelt. Bekannt ist die Testform nach ISO 12642-2, die aus definierten Farbfeldern der Prozessfarben CMYK besteht.
Die Durchführung einer Charakterisierung eines Druckverfahrens ist im Allgemeinen eine zeitlich aufwendige und kostenmäßig teure Aufgabe. Die Prozesscharakterisierung Druck wird unter Einbeziehung der am Prozess beteiligten Geräte (Druckmaschine 2 und Plattenbelichter) durchgeführt. Im Allgemeinen wird man nur dann eine Charakterisierung durchführen, wenn keine bekannten Charakterisierungsdaten vorliegen. Heute liegen Charakterisierungsdaten meist als farbmetrische Daten im CIEXYZ und CIELAB-Format vor. Spektren sind in der Regel nicht vorhanden. Für diese Anwendung werden spektrale Charakterisierungsdaten benötigt. Aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren zur Berechnung von spektralen Charakterisierungsdaten aus einem optimierten Testelement bekannt, das mit einer sehr geringen Anzahl von Farbfeldern auskommt. Aus diesem Testelement lassen sich mit Hilfe der modifizierten und segmentierten spektralen Neugebauer-Gleichungen standardisierte Charakterisierungsdatensätze berechnen. Diese Datensätze zeichnen sich dadurch aus, dass Spektren zu den einzelnen Farbwerten vorliegen und die Spektren von beliebigen Tonwertkombinationen berechnet werden können. Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt, vorhandene spektrale Charakterisierungsdaten von Druckprozessen an vorgegebene Referenzwerte anzupassen.
Sind die Charakterisierungsdaten des Druckprozesses ausgewählt oder erstellt, so wird als nächstes die Zielsonderfarbe, für welche der spektrale Datensatz 5 berechnet werden soll ausgewählt. Wie bereits erwähnt, wird diese einer Sonderfarben-Tabelle 1 mit den entsprechenden farbmetrische Daten entnommen. Die Tabelle 1 beinhaltet einen Farbnahmen und einen Farbwert. In einigen Fällen gibt es auch CMYK Repräsentationen bezogen auf einen definierten Druckprozess. Spektren liegen nicht vor, und wenn dann nur als Spektrum des Farbwerts.
Für den gewählten Farbwert aus der Sonderfarben-Tabelle 1 lässt sich durch ein Interpolations- oder Berechnungsverfahren aus einem spektralen Charakterisierungsdatensatz eines Druckprozesses das zugehörige Spektrum berechnen. Dazu wird wie folgt vorgegangen:

1. Die Charakterisierungsdaten beschreiben ein Vorwärtsmodell eines Druckprozesses, d.h. eine Abbildung der Tonwerte CMYK auf Farbwerte und Spektren. In einer regelmäßig gestuften Untermenge der Tonwerte CMY wird durch ein iteratives Verfahren zu dem gegebenen Farbwert der Sonderfarbe die Tonwertkombination CMY gesucht die den kleinsten Farbabstand zur gesuchten Farbe aufweist. Das dazu notwendige iterative Verfahren ist in der Patentanmeldung DE 10 2011 012 806 A1 beschrieben.
2. Für die gefundene Tonwertkombination CMY mit K = 0 %) wird aus den Charakterisierungsdaten das Spektrum des Volltons auf hellem Substrat bestimmt.
3. Für die gefundene Tonwertkombination CMY mit K = 100 %) wird aus den Charakterisierungsdaten das Spektrum des Volltons auf dunklem Substrat bestimmt.
4. Das Spektrum des hellen Substrats wird dem Papierweiß C = M = Y = K = 0 % der Charakterisierungsdaten entnommen.
5. Das Spektrum des dunklen Substrats wird dem Schwarzwert C = M = Y = 0 % und K = 100 % der Charakterisierungsdaten entnommen. Die Berechnung der Spektren erfolgt im Falle eines ISO12642-2 Targets mit einem linearen Interpolationsverfahren, im Falle des minimierten Targets mit den spektralen segmentierten Neugebauer-Gleichungen.

Für die gewählten gerasterten Tonwerte (z.B. eine Stufung mit 10% Schritten der Tonwerte von 10 % bis 90%) des Verlaufs der Sonderfarbe auf hellem und dunklem Substrat wird die spektrale Yule-Nielsen-Gleichung verwendet.
Die spektralen Charakterisierungsdaten eines Druckprozesses beziehen sich auf ein definiertes Drucksubstrat innerhalb einer definierten Druckbedingung. Dieses Substrat kann z.B. ein in ISO 12647-2:2013 definiertes Substrat sein, aber auch ein davon abweichendes Substrat. Wenn innerhalb einer Druckbedingung ein von den spektralen Charakterisierungsdaten abweichendes Substrat mit einem anderen Papierweiß verwendet werden soll, ist eine Umrechnung der Charakterisierungsdaten der Sonderfarbe notwendig. Es können entweder temporär die Charakterisierungsdaten des Druckprozesses vor Beginn der obigen Berechnungen oder die Charakterisierungsdaten der Sonderfarbe umgerechnet werden.
Da die Bestimmung des Spektrums der Sonderfarbe ungenau sein kann, insbesondere wenn der Farbwert der Sonderfarbe außerhalb des Farbraums des Druckprozesses liegt, besteht der nächste Verfahrensschritt in einer spektralen Anpassung an den exakten Farbwert.
Eine weitere Anpassung ist notwendig, wenn ein von den spektralen Charakterisierungsdaten abweichendes Schwarz mit einem anderen Farbwert verwendet werden soll. Denn die spektralen Charakterisierungsdaten eines Druckprozesses beziehen sich auf einen definierten Farbwert der Druckfarbe Schwarz. Dieser Wert ergibt sich aus den technischen Einschränkungen des Druckprozesses bezüglich der maximale Farbmenge die stabil auf den Bedruckstoff übertragen werden kann. Daher ist eine Umrechnung der Charakterisierungsdaten der Sonderfarbe für dieses abweichende Schwarz notwendig.
Für eine korrekte Prozesskontrolle ist zudem eine einheitliche oder zumindest genau bekannte Tonwertzunahme der Sonderfarbe erforderlich. Die Tonwertzunahme kann aus den Charakterisierungsdaten der Sonderfarbe auf dem hellen Bedruckstoff berechnet werden. Wenn eine einheitliche Tonwertzunahme gewünscht wird, kann sie mittels der Charakterisierungsdaten der Sonderfarbe durchgeführt werden. Da in diesem Fall die Tonwerte und nicht die Spektren verändert werden, ist eine Umrechnung der Spektren auf die korrigierten Tonwerte erforderlich um eine einheitliche Tonwertstufung in allen Charakterisierungsdaten zu gewährleisten.
Nach diesen Verfahrensschritten kann der erstellte und angepasste spektrale Datensatz 5‘‘‘ für die ausgewählte Sonderfarbe zur Farbsteuerung in der Druckmaschine 2 eingesetzt werden. Dies umfasst sowohl die Farbsteuerung der Sonderfarbe selbst, als auch das Zusammendruckverhalten mit anderen Prozessfarben.
Der erstellte Datensatz 5‘‘‘‘ wird gleichzeitig in einer über ein Netzwerk 6 verfügbaren Datenbank 4 abgelegt, so dass er bei erneuter Verwendung dieser Sonderfarbe direkt ohne erneute Berechnung verwendet werden kann. Werden für alle Farbwerte der Sonderfarben-Tabelle 1 und der Prozessfarben die spektralen Charakterisierungsdaten in einem einheitlichen Datenformat wie oben beschrieben mit einem einheitlichen Farbwert für das Substrat und einem einheitlichen Farbwert für das Schwarz auf dem Substrat und einer einheitlichen spektralen Tonwertzunahme in einer Datenbank gespeichert, so lässt sich damit eine vollständige Datenbank 4 an spektralen Sonderfarben-Datensätzen 5 erstellen. Die Datenbank 4 bezieht sich dabei auf den durch die Charakterisierungsdaten vorgegebenen Druckprozess, der Sonderfarben-Tabelle 1 und den gegebenenfalls durchgeführten Anpassungen.
Die Sonderfarben-Datenbank 4 kann für verschiedene Papierfärbungen innerhalb einer Druckbedingung generiert werden. Eine Sonderfarben-Datenbank 4 kann für verschiedene Druckprozesse generiert werden. Bei gleicher Sonderfarben-Tabelle 1 ist somit eine hohe Übereinstimmung bei der Simulation der Sonderfarben in einem Druck gewährleistet.
Bezugszeichenliste

1: Farbentabelle
2: Druckmaschine
3: Workflowsystem
4: Sonderfarbendatenbank
5: spektraler Sonderfarbendatensatz
5, 5‘, 5‘‘, 5‘‘‘, 5‘‘‘‘: angepasster spektraler Sonderfarbendatensatz
6: Netzwerk
7: Zieldruckprozess
8: ausgewählte Sonderfarbe
9: einzelner Farbwert

Claims

Verfahren zur Berechnung von spektralen Datensätzen (5) für Sonderfarben mittels eines Rechners, bestehend aus den folgenden Schritten: • Erzeugung oder Auswahl spektraler Charakterisierungsdaten eines Druckprozesses, • Auswahl farbmetrisch definierter Sonderfarben aus einer Farbtabelle (1), • Berechnung des Spektrums (5) der Sonderfarben aus den spektralen Charakterisierungsdaten auf weißem und schwarzem Bedruckstoff, • Berechnung des Spektrums (5) der gerasterten Sonderfarben aus den Spektren der Sonderfarben auf weißem und schwarzem Bedruckstoff, • Anpassung der Spektren (5‘) der Sonderfarben an einen definierten weißen Bedruckstoff, • Anpassung der Spektren (5‘‘) der Sonderfarben an vorgegebene Werte aus der Farbtabelle, • Anpassung der Spektren (5‘‘‘) der Sonderfarben an einen definierten schwarzen Bedruckstoff, • Anpassung der spektralen Tonwertzunahmen (5‘‘‘‘) an einen definierten Standard • Verwendung des berechneten spektralen Datensatzes (5‘‘‘‘) zur Farbsteuerung einer Druckmaschine (2)
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die berechneten spektralen Datensätze (5‘‘‘‘) der Sonderfarben in einer Datenbank (4), welche mit dem Steuerungsrechner der Druckmaschine (2) verbunden ist, abgelegt und gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Farbtabelle (1) von Zielsonderfarben benutzt wird und mittels des beschriebenen Verfahrens für alle Zielsonderfarben ein spektraler Datensatz (5‘‘‘‘) erzeugt wird, welcher in der Datenbank (4) gespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Datenbank (4) gespeicherten spektralen Datensätze (5‘‘‘‘) der Sonderfarben zur Berechnung des Zusammendruckverhaltens der Sonderfarbe mit einer oder mehreren anderen Druckfarben ohne Zwischenspeicherung der Spektren in einem Druckprozess verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Zielsonderfarbe in der Datenbank (4) mehrere Datensätze (5‘‘‘‘) jeweils für unterschiedliche Papierfarbwerte und/oder mehrere Datensätze (5‘‘‘‘) jeweils für unterschiedliche Druckprozesse abgelegt sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei unterschiedlichen Druckprozessen die jeweiligen, den Druckprozess beschreibenden, spektralen Charakterisierungsdaten zu verwenden sind.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei geänderten Papierfarbwerten der spektrale Datensatz (5) mit spektralen und farbmetrischen Methoden anzupassen ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die den Druckprozess beschreibenden, spektralen Charakterisierungsdaten aus einem Testelement nach ISO 12642-2 mittels linearer Interpolation berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die den Druckprozess beschreibenden, spektralen Charakterisierungsdaten aus einem optimierten Testelement mit geringer Anzahl von Farbfeldern mittels modifizierter und segmentierter spektraler Neugebauer-Gleichungen berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Spektrums (5) der gerasterten Sonderfarben auf hellem und dunklem Substrat mittels der spektralen Yule-Nielsen-Gleichung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Spektren der Sonderfarben (5) an einen definierten weißen Bedruckstoff, an die vorgegebenen Werte aus der Farbtabelle und an einen definierten schwarzen Bedruckstoff durch einen iterativen Prozess zur Minimierung der Differenz zwischen den jeweiligen Ist- und Sollfarbwerten der Spektren der Sonderfarben erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der spektralen Tonwertzunahmen der Sonderfarben an einen definierten Standard aus den Spektren (5‘‘‘) die korrigierten Tonwerte berechnet werden, wobei in zwei Schritten erstens die Umrechnung der Spektren (5‘‘‘) in Tonwerte des Charakterisierungsdatensatzes durchgeführt wird und diese Tonwerte zweitens mit Hilfe der segmentierten spektralen Neugebauer-Gleichung umgerechnet werden auf die ursprünglichen Tonwerte.