EP0916491B1 - Verfahren zur Ermittlung von Farbwertgradienten - Google Patents

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EP0916491B1
EP0916491B1 EP98118823A EP98118823A EP0916491B1 EP 0916491 B1 EP0916491 B1 EP 0916491B1 EP 98118823 A EP98118823 A EP 98118823A EP 98118823 A EP98118823 A EP 98118823A EP 0916491 B1 EP0916491 B1 EP 0916491B1
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EP
European Patent Office
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color
value
tone
discrete
picture element
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98118823A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0916491A1 (de
Inventor
Hans Ott
Kurt Rüegg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Publication of EP0916491A1 publication Critical patent/EP0916491A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0916491B1 publication Critical patent/EP0916491B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0036—Devices for scanning or checking the printed matter for quality control
    • B41F33/0045—Devices for scanning or checking the printed matter for quality control for automatically regulating the ink supply

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the color value gradients Image element of a printed image when the layer thickness changes on the print participating printing inks according to the preamble of the independent claim.
  • a typical one Color distance-controlled control method is for example in EP-B2-0 228 347 and described in DE 195 15 499 C2.
  • one with the Printing press printed sheets in a number of test areas related to of a selected color coordinate system measured colorimetrically. From the the color coordinates obtained in the process become the color distance vectors towards the same Color coordinate system related target color coordinates are calculated.
  • This Color distance vectors are calculated with the help of color value gradients Layer thickness change vectors converted, and the control of the color of the Printing machine is converted on the basis of the color difference vectors Layer thickness change vectors made.
  • the fields are the test areas of color control strips printed with the actual printed image.
  • scanners have become known, which allow a large number of the entire image content of a printed sheet of relatively small picture elements with reasonable effort and in a very short time measured colorimetrically or spectrophotometrically.
  • These scanners offer the basic metrological requirements for the regulation of Ink guide of a printing machine not only to use test strips printed with it, but the color information from all picture elements of the whole actual To use the printed image for this purpose.
  • a difficulty with this as a so-called Measurement in the picture is by the in the Given the four-color printing problem of the black component, to which As is well known, not only the printing ink black itself, but also that superimposed colored colors contribute.
  • EP 143 744 A1 describes a method for regulating the color guidance in an offset printing press in which the remissions in four on each picture element spectral ranges can be measured separately.
  • the remission values are in Area coverage converted. From a target-actual comparison of remission values control signals for controlling the color guidance are derived.
  • the Invention determines the color value gradients enable with practically reasonable effort and high speed and are the prerequisites for the computational feasibility of the To create press control based on measurements in the printed image.
  • a printing press in particular a multi-color offset printing press, Print sheets 3, which the desired print image and possibly additionally have pressure control elements.
  • the sheets 3 are the ongoing printing process and a spectrophotometric Scanning device 2 supplied. This scans the printed sheets 3 essentially the entire surface from pixel to pixel.
  • the size of each Picture elements 4 is typically about 2.5 mm x 2.5 mm, corresponding to around 130,000 Image elements 4 with a printing sheet 3 of common dimensions.
  • the one from the Sampling device 2 generates samples, typically spectral Remission values are essentially made up of a computer Evaluation device 5 is analyzed and input variables for one of the Control unit 9 assigned to printing press 1, which in turn processes the Coloring elements of the printing press 1 in accordance with these input parameters controls.
  • the input variables are, at least in the case of an offset printing press 1, typically around zonal layer thickness changes for the individual inks involved in printing.
  • the determination of the above Input variables or changes in layer thickness are made by comparing the Sampled values or quantities derived therefrom, in particular color measurement values (Color locations or color vectors) of a so-called OK sheet 3 with the corresponding sizes of one taken from the current printing process Printing sheet 3 in the sense that the by the input sizes or Changes in layer thickness caused changes in the settings of the Coloring organs of the printing press 1 the best possible adjustment of the color impression of the printed sheets 3 to the OK sheet 3 Consequence.
  • another OK sheet 3 can also be used Reference can be used, for example corresponding default values or corresponding values obtained from prepress.
  • a first aspect of the present invention is the inclusion of the printing ink black in the determination of the color value gradients and the input variables calculated with the aid thereof for the press control.
  • the printing sheets 3 are not only measured in the visible spectral range (approx. 400-700 nm), but also at at least one point in the near infrared, where only the printing ink black has a significant absorption. This makes it possible to selectively record the influence of the printing ink black on the color impression.
  • the reflectance spectra of the individual picture elements 4 thus consist of reflectance values in the visible spectral range, typically 16 reflectance values at intervals of 20 nm each, and a reflectance value in the near infrared range.
  • Color values (color coordinates, color vectors, color locations) relating to a selected color space are calculated from the reflectance values of the visible spectral range. It is preferable to choose a color space that is equally spaced in terms of perception, typically the so-called L, a, b color space according to CIE (Commission Internationale de l'Eclairage).
  • L, a, b color space
  • CIE Commission Internationale de l'Eclairage
  • the color and infrared values L, a, b and I present after the scanning of a printing sheet 3 for each individual picture element 4 form the starting point for the calculation of the color value gradients and with the aid of the input variables for the printing press control device 9. These calculations are also carried out in the evaluation device 5.
  • color locus in the four-dimensional color space is understood to mean a point in the color space, the four coordinates of which are the four components of the color vector.
  • the color vectors of the picture elements of the OK sheet or another reference are often also referred to as target color vectors.
  • ⁇ (L i - L r ) 2 + (a i - a r ) 2 + (b i - b r ) 2 + (I i - I r ) 2 ⁇ 0.5 where the indices i and r in turn have the meaning given.
  • the computer of the evaluation device 5 calculates the color distance vector ⁇ F for each picture element 4 of the current printed sheet 3 from the color vectors F determined on this and the OK sheet 3.
  • the indices c, g, m and s stand for the printing inks cyan, yellow, magenta and black, the correspondingly indexed components of the vector are the relative changes in layer thickness for the printing ink indicated by the index.
  • the coefficients of the sensitivity matrix S are usually called Color value gradients.
  • 16 Color value gradients each represent the summary term sensitivity matrix used.
  • the sensitivity matrix S is a linear replacement model for the relationship between the changes in the layer thickness of the printing inks involved in the printing and the resulting changes in the color impression of the with the changed Layer thickness values of printed picture element 4.
  • the visual color impression (technically the color value, color locus or color vector) of a picture element 4 is in offset raster printing by the percentage Raster values (area coverage) of the printing inks involved and, to a lesser extent Mass determined by the layer thickness of the printing inks.
  • the grid values or Area coverage (0-100%) is due to the underlying printing plates fixed and practically unchangeable. Influenced the color impression and thus can only be regulated under the given pressure conditions via the Layer thicknesses of the printing inks involved.
  • the terms "grid value” and "Area coverage” is used synonymously below.
  • the entirety of all possible combinations R of percentage grid values of the involved Printing inks (usually cyan, yellow, magenta, black) are in the following as Grid space (four-dimensional) called.
  • each Raster value combination R corresponds to each Raster value combination R a precisely defined color impression or color vector F the picture element 4 printed with this raster value combination R; so it exists a clear assignment of raster value combination R to color location or Color vector F; the grid space can be clearly mapped onto the color space, whereby however, the color space is not completely occupied because it is also not printable Contains color locations. Conversely, there is generally no clear relationship.
  • the Color vector F belonging to any raster value combination R can be empirically determined determined by test prints or by means of a suitable model, which the Printing process sufficiently accurate under the given printing conditions describes, can be calculated.
  • a suitable model is e.g.
  • the model sets knowledge of the reflectance spectra of single-color full tones, some Overprinting full tones and some grid fields all on the print involved inks with the nominal layer thicknesses of the inks ahead. These reflectance spectra can be measured very easily using a test print. If the characteristics of the printing press 1 are known, simple ones are sufficient Measurements on solid tones.
  • the mentioned model to a limited number of possible Raster value combinations R the associated color vector F and the associated Sensitivity matrix S calculated in advance and stored in a table.
  • This the entirety of all sensitivity matrices S and color vectors F calculated in this way containing table is referred to below as a raster color table RFT.
  • associated raster value combination R is calculated and based on this Raster value combination R the associated sensitivity matrix S from the pre-calculated raster color table. That way it is without Excessive computational effort possible for each pixel 4 very quickly determine the required sensitivity matrix.
  • a number of, for example, 1296 equally spaced discrete halftone value combinations R iR (6 discrete halftone percentage values A C , A G , A M , A S for the printing colors cyan, yellow, magenta, black) are defined in the raster space as follows : i 0 1 2 3 4 5 A C 0 20 40 60 80 100% A G 0 20 40 60 80 100% A M 0 20 40 60 80 100% A S 0 20 40 60 80 100%
  • I (A C ) .... is the value of the index i for the respective discrete screen value of the respective printing ink.
  • a sensitivity matrix S iR is calculated and stored in the raster color table.
  • the calculated color vector F iR belonging to the discrete raster value combinations R iR is also stored in the table.
  • the raster color table RFT thus contains a total of 1296 color vectors F iR and 1296 associated sensitivity matrices S iR .
  • the grid space is preferably quantized in two stages.
  • the first stage for only 256 discrete halftone value combinations (corresponding to four discrete halftone percentage values 0%, 40%, 80%, 100% for each of the printing colors cyan, yellow, magenta, black), the associated color vectors and the are based on the offset printing model associated sensitivity matrices.
  • the second stage the associated color vectors and sensitivity matrices for the missing raster percentage values 20% and 60% are then calculated by linear interpolation from the color vectors and sensitivity matrices of the 16 nearest discrete raster value combinations.
  • a sensitivity matrix S iR whose associated discrete raster value combination R iR is closest to the raster value combination R calculated from the color vector F is now assigned to a color vector F determined for a picture element 4.
  • the calculated raster value combination is replaced by R each closest discrete halftone value combination R iR and receives associated with the precalculated to this discrete halftone value combination R iR sensitivity matrix S iR.
  • the screen value combinations (R iR ) and the color value gradients (S iR ) can be determined by interpolation from the screen color table (RFT).
  • the (including infrared value I four-dimensional) color space is also subjected to quantization, ie divided into a number of subspaces, for determining the raster value combination R from the color vector F.
  • quantization ie divided into a number of subspaces, for determining the raster value combination R from the color vector F.
  • a number of discrete color locations F iF are defined in the color space.
  • the four-dimensional color space can be quantized such that each dimension L, a, b, I of the color space can only assume 11 discrete values, resulting in a total of 14641 discrete color locations F iF : i 0 1 2 3 4 5 6 7 8th 9 10 L 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 a -75 -60 -45 -30 -15 0 15 30 45 60 75 b -45 -30 -15 0 15 30 45 60 75 90 105 I 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
  • the associated raster value combinations R iF are calculated using the particularly advantageous calculation method explained below and, if they do not coincide with a discrete raster value combination R iR , are replaced by the closest discrete raster value combination R iR .
  • this mapping is calculated in advance and stored in an assignment table referred to below as the raster index table RIT.
  • each color vector F determined for a picture element 4 is replaced by the closest discrete color location F iF .
  • the discrete raster value combination R iR assigned to this discrete color location F iF is then taken from the raster index table RIT, and the corresponding sensitivity matrix S iR and the color vector F and thus the image element 4 are read out from the raster color table RFT assigned.
  • the sensitivity matrix S can be determined with comparatively little computation effort and accordingly quickly for any picture element 4 on the basis of the color vector F determined for it, with sufficient accuracy for practice.
  • the (four-dimensional) color space is divided into 81 sub-areas T iT as follows: i 0 1 2 L (0..120) 0..20..40 40..60..80 80..100..120 a (-90 .. + 90) -90 ..- 60 ..- 30 -30..0 .. + 30 +30 .. + 60 .. + 90 b (-60 .. + 120) -60 ..- 30.0 0 .. + 30 .. + 60 +60 .. + 90 .. + 120 I (0..120) 0..20..40 40..60..80 80..100..120
  • iT i (L) * 3 0 + i (a) * 3 1 + i (b) * 3 2 + i (I) * 3 3
  • A means the raster vector with the raster percentage values A C , A G , A M , A S of the four printing inks involved as components and U iT a conversion matrix with 16 coefficients, which shows the partial derivatives (gradients) of the components of the raster vector according to the components of the color vector are. If the conversion matrices U iT of the individual partial areas T iT are known, the associated raster vector A or the associated raster value combination R can thus be calculated for each color vector F.
  • the problem is therefore reduced to the calculation of the conversion matrices U iT for the individual partial areas T iT or more precisely for the color vectors F iT from their centers.
  • the conversion matrices are calculated using a weighted linear compensation calculation using the values from the raster-color table RFT explained above, that is to say the 1296 discrete raster value combinations R iR and the associated discrete color vectors F iR .
  • RFT raster-color table
  • the weight of the support points, ie the discrete color locations F iR of the raster color table, for the compensation calculation is determined according to a suitable function with the color distance between the support points and the respective color vector F iT as parameters.
  • the compensation calculation is linear, ie there are discontinuities at the transitions of the individual sub-areas T iT , which are insignificant in practice.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Farbwertgradienten eines Bildelements eines Druckbilds bei Änderungen der Schichtdicken der am Druck beteiligten Druckfarben gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
Die Regelung der Farbgebung bei modernen Druckmaschinen, insbesondere im Offset-Druck, erfolgt mit Vorteil farbabstandsgesteuert. Ein typisches farbabstandsgesteuertes Regelverfahren ist beispielsweise in der EP-B2-0 228 347 und in dem DE 195 15 499 C2 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein mit der Druckmaschine gedruckter Druckbogen in einer Anzahl von Testbereichen bezüglich eines ausgewählten Farbkoordinatensystems farbmetrisch ausgemessen. Aus den dabei gewonnenen Farbkoordinaten werden die Farbabstandsvektoren zu auf dasselbe Farbkoordinatensystem bezogenen Soll-Farbkoordinaten berechnet. Diese Farbabstandsvektoren werden mit Hilfe von Farbwertgradienten in Schichtdickeänderungsvektoren umgerechnet, und die Regelung der Farbführung der Druckmaschine wird aufgrund der aus den Farbabstandsvektoren umgerechneten Schichtdickeänderungsvektoren vorgenommen. Als Testbereiche werden die Felder von mit dem eigentlichen Druckbild mitgedruckten Farbkontrollstreifen verwendet.
Inzwischen sind i.a. als Scanner bezeichnete Abtasteinrichtungen bekannt geworden, welche es gestatten, den gesamten Bildinhalt eines Druckbogens in einer grossen Zahl von relativ kleinen Bildelementen mit vertretbarem Aufwand und in sehr kurzer Zeit farbmetrisch oder spektralfotometrisch auszumessen. Diese Abtasteinrichtungen bieten die prinzipiellen messtechnischen Voraussetzungen, für die Regelung der Farbführung einer Druckmaschine nicht nur mitgedruckte Teststreifen zu verwenden, sondern die Farbinformationen aus allen Bildelementen des gesamten eigentlichen Druckbilds für diesen Zweck heranzuziehen. Eine Schwierigkeit bei dieser als sog. Messung im Bild bezeichneten Vorgehensweise ist jedoch durch die im Vierfarbendruck vorliegende Problematik des Schwarzanteils gegeben, zu welchem bekanntlich nicht nur die Druckfarbe Schwarz selbst, sondern auch die übereinandergedruckten Buntfarben beitragen. Eine zuverlässige Ermittlung der für die Berechnung der Eingangsgrössen für die Farbregelung erforderlichen Farbwertgradienten für alle in einem Druckbild vorkommenden, sehr unterschiedlichen Drucksituationen ist nach den gängigen Methoden nicht möglich. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich aus dem erforderlichen enorm hohen Rechenaufwand und damit verbunden den für die Praxis unvertretbar langen Rechenzeiten.
In EP 143 744 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der Farbführung bei einer Offset-Druckmaschine beschrieben, bei dem auf jedem Bildelement die Remissionen in vier spektralen Bereichen getrennt gemessen werden. Die Remissionswerte werden in Flächendeckungen umgerechnet. Aus einem Soll-Ist-Vergleich von Remissionswerten werden Regelsignale zur Steuerung der Farbführung abgeleitet.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der gattungsgemässen Art dahingehend zu verbessern, dass es auch für die sog. Messung im Bild anwendbar ist. Insbesondere sollen durch die Erfindung die Ermittlung von Farbwertgradienten an beliebigen Bildelementen eines Druckbilds ermöglicht und dabei die Einflüsse aller beteiligten Druckfarben, insbesondere auch der Druckfarbe Schwarz, sicher separiert werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ermittlung der Farbwertgradienten mit praktisch vertretbarem Aufwand und hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen und so die Voraussetzungen für die rechentechnische Realisierbarkeit der Druckmaschinenregelung aufgrund von Messungen im Druckbild zu schaffen.
Die Lösung dieser der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ergibt sich aus den im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs 1 beschriebenen Merkmalen. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur ein Prinzip-Schema der Steuerung bzw. Regelung einer Druckmaschine zeigt.
Darstellungsgemäss erzeugt eine Druckmaschine 1, insbesondere eine Mehrfarben-Offset-Druckmaschine, Druckbögen 3, welche das gewünschte Druckbild und ggf. zusätzlich Druckkontrollelemente aufweisen. Die Druckbögen 3 werden dem laufenden Druckprozess entnommen und einer spektralfotometrischen Abtasteinrichtung 2 zugeführt. Diese tastet die Druckbögen 3 im wesentlichen über die gesamte Oberfläche bildelementweise ab. Die Grösse der einzelnen Bildelemente 4 ist typisch etwa 2,5 mm x 2,5 mm entsprechend rund 130000 Bildelementen 4 bei einem Druckbogen 3 üblicher Dimensionen. Die von der Abtasteinrichtung 2 erzeugten Abtastwerte -typischerweise spektrale Remissionswerte- werden in einer im wesentlichen aus einem Rechner bestehenden Auswerteeinrichtung 5 analysiert und zu Eingangsgrössen für eine der Druckmaschine 1 zugeordnete Steuereinrichtung 9 verarbeitet, welche ihrerseits die Farbgebungsorgane der Druckmaschine 1 nach Massgabe dieser Eingangsgrössen steuert. Bei den Eingangsgrössen handelt es sich, zumindest im Falle einer Offset-Druckmaschine 1, typischerweise um zonale Schichtdickenänderungen für die einzelnen am Druck beteiligten Druckfarben. Die Bestimmung der genannten Eingangsgrössen bzw. Schichtdickenänderungen erfolgt durch Vergleich der Abtastwerte bzw. von daraus abgeleiteten Grössen, insbesondere Farbmesswerten (Farborten bzw. Farbvektoren) eines sogenannten OK-Bogens 3 mit den entsprechenden Grössen eines dem laufenden Druckprozess entnommenen Druckbogens 3 in dem Sinne, dass die durch die Eingangsgrössen bzw. Schichtdickenänderungen bewirkten Änderungen der Einstellungen der Farbgebungsorgane der Druckmaschine 1 eine möglichst gute Angleichung des farblichen Eindrucks der laufend erzeugten Druckbögen 3 an den OK-Bogen 3 zur Folge haben. Zum Vergleich kann anstelle eines OK-Bogens 3 auch eine andere Referenz herangezogen werden, beispielsweise etwa entsprechende Vorgabewerte oder entsprechende aus Druckvorstufen erhaltene Werte.
Die skizzierte Anordnung entspricht soweit im wesentlichen herkömmlichen, z.B. in DE-A 44 15 486 im Detail beschriebenen Anordnungen und Verfahren zur Farbgebungsregelung von Druckmaschinen 1 und bedarf deshalb für den Fachmann keiner näheren Erläuterung.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Miteinbeziehung der Druckfarbe Schwarz in die Ermittlung der Farbwertgradienten und die mit deren Hilfe berechneten Eingangsgrössen für die Druckmaschinensteuerung. Dazu werden die Druckbögen 3 nicht nur im sichtbaren Spektralbereich (ca. 400 - 700 nm) ausgemessen, sondern auch an mindestens einer Stelle im nahen Infrarot, wo nur die Druckfarbe Schwarz eine nennenswerte Absorption aufweist. Damit ist es möglich, den Einfluss der Druckfarbe Schwarz auf den Farbeindruck selektiv zu erfassen. Die Remissionsspektren der einzelnen Bildelemente 4 bestehen also aus Remissionswerten im sichtbaren Spektralbereich, typischerweise 16 Remissionswerte in Abständen von je 20 nm, und einem Remissionswert im nahen Infrarot-Bereich. Aus den Remissionswerten des sichtbaren Spektralbereichs werden Farbwerte (Farbkoordinaten, Farbvektoren, Farborte) bezüglich eines gewählten Farbraums berechnet. Vorzugsweise wählt man dafür einen empfindungsmässig gleichabständigen Farbraum, typischerweise etwa den sog. L,a,b-Farbraum gemäss CIE (Commission Internationale de l'Eclairage). Die Berechnung der Farbwerte L,a,b aus den spektralen Remissionswerten des sichtbaren Spektralbereichs ist durch CIE genormt und bedarf deshalb keiner Erläuterung. Der Remissionswert im nahen Infrarot wird in einen Infrarot-Wert I umgerechnet, der qualitativ dem Helligkeitswert L des Farbraums entspricht. Dies erfolgt analog der Berechnungsformel für L nach der Beziehung:
Figure 00050001
worin Ii die im betreffenden Bildelement 4 gemessene Infrarot-Remission und Iin die an einer unbedruckten Stelle des Druckbogens 43 gemessene Infrarot-Remission bedeuten. Der Infrarot-Wert I kann daher wie der Helligkeitswert L nur Werte von 0-100 annehmen. Die Berechnung der Farbwerte L,a,b und des Infrarot-Werts I aus den spektralen Remissionswerten erfolgt in der Auswerteeinrichtung 5. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Ermittlung der Farbwerte L,a,b (oder entsprechender Werte eines anderen Farbraums) auch ohne spektrale Abtastung mittels geeigneter Farbmessgeräte erfolgen könnte.
Die nach der Abtastung eines Druckbogens 3 für jedes einzelne Bildelement 4 vorliegenden Farb- und Infrarot-Werte L,a,b bzw. I bilden den Ausgangspunkt für die Berechnung der Farbwertgradienten und mit deren Hilfe der Eingangsgrössen für die Druckmaschinensteuereinrichtung 9. Diese Berechnungen erfolgen ebenfalls in der Auswerteeinrichtung 5. Für die folgende Beschreibung sei das für jedes Bildelement 4 ermittelte, die drei Farbwerte L,a,b (oder die entsprechenden Werte eines anderen Farbsystems) und den Infrarot-Wert I umfassende Werte-Quadrupel vereinfachend als (vierdimensionaler) Farbvektor F des betreffenden Bildelements 4 bezeichnet, also: F = (L, a, b, I) Unter dem Begriff "Farbort" im vierdimensionalen Farbraum wird entsprechend ein Punkt im Farbraum verstanden, dessen vier Koordinaten die vier Komponenten des Farbvektors sind. Der Farbunterschied eines Bildelements 4 zu einem Bezugsbildelement 4 bzw. zum entsprechenden Bildelement 4 einer Referenz, typisch eines OK-Bogens 3 , sei als Farbabstandsvektor ΔF bezeichnet, der sich nach der Beziehung ΔF=(ΔL, Δa, Δb, ΔI)=Fi-Fr=(Li-Lr, ai-ar, bi-br, Ii-Ir) ergibt, worin die mit dem Index i versehenen Werte diejenigen des betrachteten Bildelements 4 und die mit dem Index r versehenen Werte die Komponenten des Farbvektors des Bezugsbildelements 4 bzw. des entsprechenden Bildelements 4 des OK-Bogens 3 sind. Die Farbvektoren der Bildelemente des OK-Bogens oder einer anderen Referenz werden vielfach auch als Soll-Farbvektoren bezeichnet. Als Farbabstand ΔE zweier Bildelemente 4 bzw. eines Bildelements 4 und des entsprechenden Bildelements 4 des OK-Bogens 3 sei der Absolutbetrag des betreffenden Farbabstandsvektors ΔF verstanden, also ΔE = |ΔF| = {(Li - Lr)2 + (ai - ar)2 + (bi - br)2 + (Ii - Ir)2}0.5 worin die Indices i und r wiederum die genannte Bedeutung haben. Der Rechner der Auswerteeinrichtung 5 berechnet für jedes Bildelement 4 des aktuellen Druckbogens 3 aus den an diesem und dem OK-Bogen 3 ermittelten Farbvektoren F den Farbabstandsvektor ΔF.
Die zu ermittelnden Eingangsgrössen für die Druckmaschinensteuereinrichtung 9, also die zonalen relativen Schichtdickenänderungen für die einzelnen am Druck beteiligten Druckfarben, seien für das folgende ebenfalls vektoriell dargestellt und zusammenfassend als Schichtdickenänderungsvektor ΔD bezeichnet: ΔD = (ΔDc, ΔDg, ΔDm, ΔDs) Die Indices c, g, m und s stehen dabei für die Druckfarben Cyan, Gelb, Magenta und Schwarz, die entsprechend indizierten Komponenten des Vektors sind die relativen Schichtdickänderungen für die durch den Index angegebene Druckfarbe. Die aktuellen Schichtdicken selbst sind als Schichtdickenvektor D darstellbar: D = (Dc, Dg, Dm, Ds) worin die Indices dieselbe Bedeutung aufweisen.
Gemäss der Lehre z.B. der eingangs erwähnten EP-B2 0 228 347 lassen sich die für die Kompensation einer Farbabweichung zur Referenz (OK-Bogen 3) erforderlichen relativen Schichtdickenänderungen ΔD der einzelnen beteiligten Druckfarben aus den an einem aktuellen Druckbogen 3 ermittelten Farbabstandsvektoren ΔF zur Referenz (OK-Bogen 3) nach der Gleichung ΔF = S*ΔD berechnen, worin S eine sog. Sensitivitäts-Matrix ist, welche als Koeffizienten die partiellen Ableitungen der vier Komponenten L, a,b, I des Farbvektors F nach den vier Komponenten Dc, Dg, Dm, Ds des Schichtdickenvektors D enthält:
Figure 00080001
Die Koeffizienten der Sensitivitäts-Matrix S werden üblicherweise als Farbwertgradienten bezeichnet. In den nachstehenden Ausführungen wird für diese 16 Farbwertgradienten stellvertretend jeweils der summarische Begriff Sensitivitäts-Matrix verwendet.
Die Sensitivitätsmatrix S ist ein lineares Ersatzmodell für den Zusammenhang zwischen den Änderungen der Schichtdicken der am Druck beteiligten Druckfarben und den daraus resultierenden Änderungen des Farbeindrucks des mit den geänderten Schichtdickenwerten gedruckten Bildelements 4. Die Sensitivitätsmatrix S ist nicht für alle Farborte im Farbraum gleich, sondern gilt streng genommen jeweils nur in der unmittelbaren Umgebung eines Farborts, d.h. für jeden gemessenen Farbvektor F der einzelnen Bildelemente 4 in die Gleichung ΔF = S*ΔD streng genommen eine eigene Sensitivitätsmatrix S einzusetzen.
Unter der Voraussetzung, dass die Sensitivitäts-Matrizen S bekannt sind, lässt sich die Matrizen-Gleichung ΔF = S*ΔD gemäss den bekannten Regeln des Matrizen-Kalküls nach ΔD auflösen (ΔD = S-1*ΔF).
Der visuelle Farbeindruck (messtechnisch der Farbwert, Farbort oder Farbvektor) eines Bildelements 4 ist beim Offset-Raster-Druck durch die prozentualen Rasterwerte (Flächendeckungen) der beteiligten Druckfarben und, in geringerem Masse, durch die Schichtdicken der Druckfarben bestimmt. Die Rasterwerte bzw. Flächendeckungen (0-100%) sind durch die zugrundeliegenden Druckplatten festgelegt und praktisch unveränderlich. Einfluss auf den Farbeindruck genommen und damit geregelt kann unter gegebenen Druckbedingungen nur über die Schichtdicken der beteiligten Druckfarben werden. Die Ausdrücke "Rasterwert" und "Flächendeckung" werden nachstehend synonym verwendet. Die Gesamtheit aller möglichen Kombinationen R von prozentualen Rasterwerten der beteiligten Druckfarben (üblicherweise Cyan, Gelb, Magenta, Schwarz) sei im folgenden als Rasterraum (vierdimensional) bezeichnet.
Unter gegebenen Druckbedingungen (Kennlinien der Druckmaschine, nominelle Schichtdicken, zu bedruckender Stoff, verwendete Druckfarben etc.) entspricht jede Rasterwertkombination R einem genau definierten Farbeindruck oder Farbvektor F des mit dieser Rasterwertkombination R gedruckten Bildelements 4 ; es besteht also eine eindeutige Zuordnung von Rasterwertkombination R zu Farbort bzw. Farbvektor F; der Rasterraum lässt sich eindeutig auf den Farbraum abbilden, wobei allerdings der Farbraum nicht vollständig belegt wird, da dieser auch nicht druckbare Farborte enthält. Umgekehrt besteht im allgemeinen keine eindeutige Beziehung. Der zu einer beliebigen Rasterwertkombination R gehörige Farbvektor F kann empirisch durch Probedrucke ermittelt oder mittels eines geeigneten Modells, welches das Druckverfahren unter den gegebenen Druckbedingungen ausreichend genau beschreibt, errechnet werden. Ein geeignetes Modell ist z.B. durch die bekannten Neugebauer-Gleichungen für den Vierfarben-Offset-Druck gegeben. Das Modell setzt die Kenntnis der Remissionsspektren von Einzelfarben-Volltönen, einigen Übereinanderdrucken von Volltönen und einigen Rasterfeldern aller am Druck beteiligten Druckfarben bei den nominellen Schichtdicken der Druckfarben voraus. Diese Remissionsspektren lassen sich sehr einfach anhand eines Probedrucks messen. Wenn die Kennlinien der Druckmaschine 1 bekannt sind, genügen einfache Messungen an Volltönen.
Mit Hilfe des genannten Modells ist es in an sich bekannter Weise möglich, für jede beliebige Rasterwertkombination R die (16) Koeffizienten der zu dieser Rasterwertkombination gehörigen Sensitivitäts-Matrix S zu bestimmen. Dazu ist lediglich nötig, im Modell die nominellen Schichtdicken der beteiligten Druckfarben vorzugsweise einzeln jeweils um z.B. 1% zu ändern und mit diesen geänderten Schichtdicken die zugehörigen Farbvektoren und entsprechenden Farbabstandsvektoren gegenüber dem sich aus den nominellen Schichtdicken ergebenden Farbvektor zu berechnen. Diese Farbabstandsvektoren ΔF und die zugrundeliegenden Schichtdickenänderungsvektoren ΔD werden in die Gleichung ΔF = S*ΔD eingesetzt und diese nach den Koeffizienten der Sensitivitäts-Matrix S aufgelöst.
Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung werden nun anhand des erwähnten Modells zu einer beschränkten Anzahl von möglichen Rasterwertkombinationen R der zugehörige Farbvektor F und die zugehörige Sensitivitäts-Matrix S im Voraus berechnet und in einer Tabelle abgespeichert. Diese die Gesamtheit aller so berechneten Sensitivitäts-Matrizen S und Farbvektoren F enthaltende Tabelle sei im folgenden als Raster-Farb-Tabelle RFT bezeichnet.
Für die Berechnung der Schichtdickenänderungsvektoren ΔD aus der Gleichung ΔF = S*ΔD ist, wie vorstehend ausgeführt, die Kenntnis der zum jeweiligen Farbort bzw. Farbvektor F bzw. allgemein zu jedem Bildelement 4 gehörigen Sensitivitäts-Matrix S erforderlich. Um zu dieser zu gelangen, wird gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung aus dem Farbvektor F des jeweiligen Bildelements 4 nach einem weiter unten noch näher erläuterten besonders vorteilhaften Berechnungsverfahren die zugehörige Rasterwertkombination R errechnet und anhand dieser Rasterwertkombination R die zugehörige Sensitivitäts-Matrix S aus der vorausberechneten Raster-Farb-Tabelle entnommen. Auf diese Weise ist es ohne übermässigen Rechenaufwand möglich, für jedes Bildelement 4 sehr schnell die benötigte Sensitivitäts-Matrix zu bestimmen.
Gemäss einem weiteren Gedanken der Erfindung werden dazu in Rasterraum eine Anzahl von z.B. 1296 gleichabständigen diskreten Rasterwertkombinationen RiR (je 6 diskrete Rasterprozentwerte AC, AG, AM, AS für die Druckfarben Cyan, Gelb, Magenta, Schwarz) wie folgt festgelegt:
i 0 1 2 3 4 5
AC 0 20 40 60 80 100%
AG 0 20 40 60 80 100%
AM 0 20 40 60 80 100%
AS 0 20 40 60 80 100%
Diese 1296 diskreten Rasterwertkombinationen RiR werden gemäss der nachstehenden Formel mit einem eindeutigen Raster-Index iR numeriert: iR = i(AC)*50 + i(AG)*51 + i(AM)*52 + i(AS)*53
Unter i(AC) .... ist dabei der Wert des Index i für den jeweiligen diskreten Rasterwert der jeweiligen Druckfarbe zu verstehen. Für jede dieser 1296 diskreten Rasterwertkombinationen RiR wird eine Sensitivitäts-Matrix SiR berechnet und in der Raster-Farb-Tabelle abgelegt. Der zu den diskreten Rasterwertkombinationen RiR gehörende berechnete Farbvektor FiR wird ebenfalls in der Tabelle abgelegt. Insgesamt enthält die Raster-Farb-Tabelle RFT damit 1296 Farbvektoren FiR und 1296 zugehörige Sensitivitäts-Matrizen SiR.
Die Quantisierung des Rasterraums erfolgt vorzugsweise in zwei Stufen. In der ersten Stufe werden für nur 256 diskrete Rasterwertkombinationen (entsprechend vier diskreten Rasterprozentwerten 0%, 40%, 80%, 100% für jede der Druckfarben Cyan, Gelb, Magenta, Schwarz) anhand des Offset-Druck-Modells die zugehörigen Farbvektoren und die zugehörigen Sensitivitäts-Matrizen berechnet. In der zweiten Stufe werden dann für die fehlenden Rasterprozentwerte 20% und 60% die zugehörigen Farbvektoren und Sensitivitäts-Matrizen durch lineare Interpolation aus den Farbvektoren und Sensitivitäts-Matrizen der jeweils 16 nächstliegenden diskreten Rasterwertkombinationen berechnet. Damit ergeben sich dann insgesamt wieder 1296 diskrete Rasterwertkombinationen RiR mit 1296 zugehörigen diskreten Farbvektoren FiR und 1296 zugehörigen Sensitivitäts-Matrizen SiR. Selbstverständlich könnte der Rasterraum auch auf eine andere Anzahl von diskreten Rasterkobinationen, beispielsweise etwa 625 oder 2401, reduziert werden, die Anzahl 1296 stellt aber für die Praxis einen optimalen Kompromiss zwischen Genauigkeit und Rechenaufwand dar.
Einem für ein Bildelement 4 ermittelten Farbvektor F wird nun diejenige Sensitivitäts-Matrix SiR zugeordnet, deren zugehörige diskrete Rasterwertkombination RiR der aus dem Farbvektor F berechneten Rasterwertkombination R am nächsten liegt. Anders ausgedrückt, wird die berechnete Rasterwertkombination R durch die jeweils nächstliegende diskrete Rasterwertkombination RiR ersetzt und erhält die zu dieser diskreten Rasterwertkombination RiR vorausberechnete Sensitivitäts-Matrix SiR zugeordnet.
In einer Variante des Verfahrens können die Rasterwertkombinationen (RiR) und die Farbwertgradienten (SiR) durch Interpolation aus der Raster-Farb-Tabelle (RFT) bestimmt werden.
Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung wird für die Ermittlung der Rasterwertkombination R aus dem Farbvektor F auch der (inkl. Infrarot-Wert I vierdimensionale) Farbraum einer Quantisierung unterworfen, d.h. in eine Anzahl von Unterräumen aufgeteilt. Dazu werden im Farbraum eine Anzahl von diskreten Farborten FiF mit jeweils diskreten Koordinatenwerten festgelegt. Die Quantisierung des vierdimensionalen Farbraums kann beispielsweise so erfolgen, dass jede Dimension L,a,b,I des Farbraums nur 11 diskrete Werte annehmen kann, wobei sich insgesamt 14641 diskrete Farborte FiF ergeben:
i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
L 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
a -75 -60 -45 -30 -15 0 15 30 45 60 75
b -45 -30 -15 0 15 30 45 60 75 90 105
I 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Diese 14641 diskreten Farborte FiF werden gemäss der nachstehenden Formel mit einem eindeutigen Farbort-Index iF numeriert: iF = i(L)*110 + i(a)*111 + i(b)*112 + i(I)*113
Für diese diskreten Farborte FiF des Farbraums werden nach der weiter unten noch erläuterten, besonders vorteilhaften Berechnungsmethode die zugehörigen Rasterwertkombinationen RiF berechnet und, sofern sie nicht mit einer diskreten Rasterwertkombination RiR zusammenfallen, durch die jeweils nächstliegende diskrete Rasterwertkombination RiR ersetzt. Somit ergibt sich eine eindeutige, vorausberechnete Abbildung der 14641 diskreten Farborte FiF des (vierdimensionalen) Farbraums auf die 1296 diskreten Rasterwertkombinationen RiR des (ebenfalls vierdimensionalen) Rasterraums. Diese Abbildung wird, wie schon gesagt, vorausberechnet und in einer im folgenden als Raster-Index-Tabelle RIT bezeichneten Zuordnungstabelle abgespeichert.
Für die Zwecke der Ermittlung der Rasterwertkombinationen R aus den für die Bildelemente 4 ermittelten Farbvektoren F wird jeder für ein Bildelement 4 ermittelte Farbvektor F durch den nächstliegenden diskreten Farbort FiF ersetzt. Aus der Raster-Index-Tabelle RIT wird dann die diesem diskreten Farbort FiF zugeordnete diskrete Rasterwertkombination RiR entnommen und anhand dieser aus der Raster-Farb-Tabelle RFT die entsprechende Sensitivitäts-Matrix SiR ausgelesen und dem Farbvektor F und damit dem Bildelement 4 zugeordnet. Auf diese Weise kann mit vergleichsweise geringem Rechenaufwand und dementsprechend schnell für jedes beliebige Bildelement 4 aufgrund des für dieses ermittelten Farbvektors F die Sensitivitäts-Matrix S mit für die Praxis ausreichender Genauigkeit bestimmt werden.
Für das Vorstehende wurde vorausgesetzt, dass aus den Farbvektoren F die zugehörigen Rasterwertkombinationen R berechnet werden können. Wie dies gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann, ist Gegenstand der nachstehenden Ausführungen.
Zunächst wird dazu der (vierdimensionale) Farbraum in 81 Teilbereiche TiT wie folgt unterteilt:
i 0 1 2
L (0..120) 0..20..40 40..60..80 80..100..120
a (-90..+90) -90..-60..-30 -30..0..+30 +30..+60..+90
b (-60..+120) -60..-30..0 0..+30..+60 +60..+90..+120
I (0..120) 0..20..40 40..60..80 80..100..120
Die insgesamt 81 Teilbereiche TiT werden durch einen nach folgender Formel definierten Teilbereichs-Index iT eindeutig durchnumeriert: iT = i(L)*30 + i(a)*31 + i(b)*32 + i(I)*33
Innerhalb jedes Teilbereichs TiT wird nun der Zusammenhang zwischen dem Farbvektor F und der zugehörigen, als Rastervektor A geschriebenen Rasterwertkombination R durch die folgende Matrizen-Gleichung linear angenähert: A=UiT*F
Darin bedeutet A den Rastervektor mit den Rasterprozentwerten AC, AG, AM, AS der vier beteiligten Druckfarben als Komponenten und UiT eine Umrechnungsmatrix mit 16 Koeffizienten, welche die partiellen Ableitungen (Gradienten) der Komponenten des Rastervektors nach den Komponenten des Farbvektors sind. Wenn die Umrechnungsmatrizen UiT der einzelnen Teilbereiche TiT bekannt sind, kann somit für jeden Farbvektor F der zugehörige Rastervektor A bzw. die zugehörige Rasterwertkombination R berechnet werden.
Das Problem reduziert sich also auf die Berechnung der Umrechnungsmatrizen UiT für die einzelnen Teilbereiche TiT bzw. genauer für die Farbvektoren FiT von deren Mittelpunkten. Die Berechnung der Umrechnungsmatrizen erfolgt durch eine gewichtete lineare Ausgleichsrechnung mit den Werten der weiter vorne erläuterten Raster-Farb-Tabelle RFT, also den 1296 diskreten Rasterwertkombinatione RiR und den zugehörigen diskreten Farbvektoren FiR. Für die Ausgleichsrechnung ist pro Teilbereich TiT im wesentlichen nur die Inversion einer 4x4-Matrix erforderlich. Das Gewicht der Stützstellen, d.h. die diskreten Farborte FiR der Raster-Farb-Tabelle, für die Ausgleichsrechnung wird nach einer geeigneten Funktion mit dem Farbabstand zwischen den Stützstellen und dem jeweiligen Farbvektor FiT als Parameter bestimmt. Die Ausgleichsrechnung ist linear, d.h. an den Übergängen der einzelnen Teilbereiche TiT entstehen Unstetigkeiten, die aber für die Praxis unbedeutend sind.
Die gemäss den vorstehenden Ausführungen für die einzelnen Bildelemente 4 ermittelten Sensitivitäts-Matrizen S bzw. die diese bildenden Farbwertgradienten können nun für die eingangs skizzierte Berechnung der Eingangsgrössen für die Regelung der Farbgebung der Druckmaschine verwendet werden.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Ermittlung der Farbwertgradienten eines Bildelements eines Druckbilds bei Änderungen der Schichtdicken der am Druck beteiligten Druckfarben, wobei das Bildelement (4) im sichtbaren Bereich des Spektrums fotoelektrisch abgetastet wird und aus den dabei gewonnenen Abtastsignalen die Farbwertgradienten abgeleitet werden,
    und wobei aus den Abtastsignalen des sichtbaren Bereichs des Spektrums Farbkoordinaten (L,a,b) eines angenähert empfindungsmässig gleichabständigen Farbsystems gebildet werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bildelement (4) zusätzlich im nahen Infrarot-Bereich des Spektrums fotoelektrisch abgetastet wird,
    dass aus den Abtastsignalen des Infrarot-Bereichs mindestens ein Infrarot-Wert gebildet (I) wird,
    und dass die Farbwertgradienten (S) aus den Farbkoordinaten und dem mindestens einen Infrarot-Wert berechnet werden,
    indem für eine vorgegebene erste Anzahl von diskreten Rasterwertkombinationen (RiR) der am Druck beteiligten Druckfarben zugehörige Farbwertgradienten (SiR) berechnet und in einer Raster-Farb-Tabelle (RFT) abgelegt werden,
    indem für das Bildelement (4) aus den Farbkoordinaten (L,a,b) und dem mindestens einen Infrarot-Wert (I) die zugehörige Rasterwertkombination (R) der am Druck beteiligten Druckfarben berechnet wird,
    und indem dem Bildelement (4) diejenigen Farbwertgradienten (SiR) aus der Raster-Farb-Tabelle (RFT) zugeordnet werden, deren zugehörige diskrete Rasterwertkombination (RiR) der für das Bildelement (4) berechneten Rasterwertkombination (R) am nächsten liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein vierdimensionaler Farbraum gebildet wird, dessen Koordinaten die Farbkoordinaten (L,a,b) und der Infrarot-Wert (I) sind,
    dass in diesem vierdimensionalen Farbraum eine vorgegebene zweite Anzahl von diskreten Farborten (FiF) festgelegt wird, für jeden dieser diskreten Farborte die zugehörige Rasterwertkombination (R) der am Druck beteiligten Druckfarben berechnet, diese Rasterkombination (R) durch die in der Raster-Farbwert-Tabelle (RFT) nächstliegende diskrete Rasterwertkombination (RiR) ersetzt und die diskreten Farborte (FiF) in Zuordnung zu den diskreten Rasterwertkombinationen (RiR) in einer Raster-Index-Tabelle (RIT) abgelegt werden,
    und dass für die Bestimmung der Farbwertgradienten des Bildelements (4) aus den Farbkoordinaten (L,a,b) und dem Infrarot-Wert (I) dieses Bildelements (4) die Koordinaten eines Farborts im vierdimensionalen Farbraum gebildet werden, dieser Farbort durch den nächstliegenden diskreten Farbort (FiF) ersetzt wird, aus der Raster-Index-Tabelle (RIT) die diesem diskreten Farbort (FiF) zugeordnete diskrete Rasterwertkombination (RiR) entnommen, aus der Raster-Farb-Tabelle (RFT) die dieser diskreten Rasterwertkombination (RiR) zugeordneten Farbwertgradienten (SiR) entnommen und dem Bildelement (4) diese Farbwertgradienten (SiR) zugeordnet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterwertkombination (RiR) und die Farbwertgradienten (SiR) durch Interpolation aus der Raster-Farb-Tabelle (RFT) bestimmt werden.
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