Kleur & kwaliteit 1 Deel 1: Licht en kleur 1.1 Licht is kleur 4 1.2 Kleuren zien 6 1.3 Kleuren mengen 8 1.3.1 Additieve kleurmenging 8 1.3.2 Subtractieve kleurmenging 9 1.3.3 Autotypische kleurmenging 11 1.4 Kleursystemen 12 1.5 Kleurmanagementsystemen 16 1.5.1 ICC profieltechnologie 17 3
1.1 Licht is kleur We leven in een wereld vol kleuren. Met behulp van kleuren richten we onze leefomgeving zo in dat we ons er thuis voelen. Inrichting en kleuren hebben een directe invloed op onze gewaarwordingen en gevoelens. Als de kleuren goed op elkaar zijn afgestemd, ontstaat er een harmonie die ons in een positieve stemming brengt. Ook in de grafische industrie worden steeds meer kleuren toegepast. Bovendien worden er steeds hogere eisen aan de drukkwaliteit gesteld, waardoor er dringend behoefte is aan objectieve kwaliteitscriteria. Om kleuren te kunnen beoordelen, moeten we ze zien. Daarvoor is licht nodig. De zon is een natuurlijke lichtbron ze zendt zelf licht uit. Dit in tegenstelling tot de meeste voorwerpen om ons heen. Pas als er licht op valt, kunnen we ze zien en de kleuren ervan waarnemen. 4
Licht is een vorm van energie die zich zeer snel met een snelheid van 300.000 kilometer per seconde voortplant. Strikt genomen bestaat zonlicht uit elektromagnetische trillingen die zich in een golfbeweging voortplanten. Net als bij watergolven bestaat elke lichtgolf uit een golfberg en een golfdal. Golfberg Wellenberg Golfdal Wellental Bij de beschrijving van golven kan worden uitgegaan van hun lengte, maar ook van het aantal trillingen per seconde. Golflengten worden uitgedrukt in bekende eenheden als kilometers, meters, centimeters, millimeters, nanometers of picometers. Het aantal trillingen per seconde de frequentie wordt in Hertz uitgedrukt. Golven van verschillende lengte hebben verschillende eigenschappen. Zo worden in de medische diagnostiek röntgenstralen gebruikt, terwijl veel huishoudens over een magnetron beschikken, waarin gebruik wordt gemaakt van microgolven. Voor de transmissie van telefoongesprekken en radio- en televisie-uitzendingen wordt weer van andere golven gebruik gemaakt. Rood (ca. 700 nm) Slechts een klein gedeelte van de elektromagnetische golven wordt door ons als gekleurd licht waargenomen. Het zichtbare golflengtegebied ligt tussen 380 nanometer (ultraviolet licht) en 780 nanometer (infrarood licht). Met een prisma kan het licht in zijn kleurencomponenten worden ontleed. Het witte licht van de zon, dat uit alle spectrale kleuren bestaat, geeft dan alle kleuren van de regenboog te zien. Groen (ca. 550 nm) Blauw (ca. 400 nm) In de volgende afbeelding is te zien, hoe de golflengte van rood via groen naar blauw steeds korter wordt. 5
Rš ntgen UV IR Radiogolven Gamma Microgolven Radar TV Radio UKW KW MW LW 1 pm 1 nm 1 µm 1 mm 1 m 1 km Golflengten Zichtbaar licht 400 500 600 700 nm 1.2 Kleuren zien Kleuren worden pas zichtbaar als er licht op valt maar waarom is dat zo? Kleur is geen eigenschap van een voorwerp zoals bijvoorbeeld de vorm. Voorwerpen hebben wel de eigenschap licht van een bepaalde golflengte te absorberen of te reflecteren. Alleen het gereflecteerde licht wordt door ons als kleur van dat voorwerp waargenomen. 6
Als er wit licht op een voorwerp valt, doet zich een van de volgende situaties voor: Al het licht wordt geabsorbeerd. In dat geval nemen we het voorwerp als zwart waar. Al het licht wordt gereflecteerd. In dat geval nemen we het voorwerp als wit waar. Al het licht wordt door het voorwerp doorgelaten. In dat geval verandert de kleur van het licht niet. Een deel van het licht wordt geabsorbeerd, de rest gereflecteerd. We zien een kleur waarvan de kleurtoon afhangt van welke golflengten worden gereflecteerd en welke worden geabsorbeerd. Een deel van het licht wordt geabsorbeerd, de rest doorgelaten. We zien een kleur waarvan de kleurtoon afhangt van welke golflengten worden geabsorbeerd en welke worden doorgelaten. Een deel van het licht wordt gereflecteerd, de rest doorgelaten. Daarbij verandert zowel de kleur van het gereflecteerde als van het doorgelaten licht. Welk geval zich voordoet, is afhankelijk van de eigenschappen van het voorwerp waar het licht op valt. Het door een voorwerp gereflecteerde of doorgelaten licht wordt door onze ogen opgevangen en omgezet in elektrische signalen, die in de hersenen de kleurgewaarwording activeren. In het netvlies van het oog bevinden zich lichtgevoelige 7
cellen. Er zijn twee soorten cellen: staafjes en kegeltjes. De staafjes kunnen licht en donker onderscheiden, terwijl de kegeltjes op kleuren reageren. Er zijn drie verschillende soorten kegeltjes, die elk gevoelig zijn voor bepaalde Papier golflengtegebieden. De eerste soort reageert op licht van ongeveer 400-500 nanometer en is daarmee gevoelig voor blauw licht. De tweede soort kegeltjes ziet alleen in het gebied van 500-600 nanometer, d.w.z. alleen groen licht. De derde soort kegeltjes is gevoelig voor rood licht, dat in het golflengtegebied van 600-700 nanometer ligt. Doordat het menselijk oog op deze wijze is opgebouwd, met staafjes en drie verschillende soorten kegeltjes, is het zo gevoelig dat we vele miljoenen kleuren kunnen waarnemen en onderscheiden. 1.3 Kleuren mengen 1.3.1 Additieve kleurmenging Bij de additieve kleurmenging wordt licht van verschillende kleuren over elkaar heen geprojecteerd. Als alle kleuren van het spectrum over elkaar heen worden geprojecteerd, ontstaat de kleur wit. De additieve basiskleuren zijn rood, groen en blauw. Het zijn zogenoemde eenderde-kleuren, omdat ze steeds één derde van het zichtbare spectrum vertegenwoordigen. Het principe van de additieve kleurmenging kan goed worden duidelijk gemaakt met behulp van drie diaprojectors. Daarbij wordt door elk van de projectors een lichtbundel in een van de drie additieve basiskleuren op een scherm geprojecteerd. 8
Groen + Rood = Geel Groen + Blauw = Cyaan Blauw + Rood = Magenta Blauw + Rood + Groen = Wit geen licht = Zwart Waar de drie lichtpunten elkaar overlappen, ontstaan de volgende mengkleuren De additieve kleurmenging wordt toegepast bij kleurentelevisie en bijvoorbeeld in het theater om alle kleuren van het zichtbare spectrum te produceren. 1.3.2 Subtractieve kleurmenging Bij de subtractieve kleurmenging wordt een deel van het spectrum aan het witte licht onttrokken. Als alle kleurbestanddelen worden weggenomen, ontstaat zwart. De subtractieve basiskleuren zijn cyaan, magenta en geel. Dit zijn tweederde-kleuren, omdat ze elk twee derden van het zichtbare spectrum vertegenwoordigen. Ze kunnen worden geproduceerd door aan wit licht een additieve basiskleur te ontnemen (bijvoorbeeld met een filter) of door licht in twee additieve basiskleuren over elkaar heen te projecteren. Drukinkten zijn transparante substanties die als kleurfilters werken. Welke kleur ontstaat er nu als een blauw absorberende substantie op wit papier wordt afgedrukt? Uit het witte licht wordt het blauw verwijderd; de andere kleurbestanddelen (groen en rood) worden gereflecteerd. Bij de additieve menging van deze beide kleuren ontstaat geel. Dat is de kleur die we zien. Papier 9
De drukinkt heeft dus aan het witte licht (bestaande uit rood, groen en blauw) één derde (blauw) onttrokken. Laten we nu eens aannemen dat er twee transparante substanties over elkaar heen worden gedrukt. Bijvoorbeeld drukinkt in de kleuren geel en cyaan. De beide substanties filteren achtereenvolgens de rode en de blauwe bestanddelen uit het witte licht. Als resultaat zien we groen. De beide kleuren hebben samen twee derden van het spectrum aan het witte licht onttrokken. Papier Bij het over elkaar heen drukken van cyaan, magenta en geel wordt al het opvallende licht geabsorbeerd (er is dus geen reflectie). Het resultaat is dan zwart. Papier 10
Cyaan + Geel = Groen Geel + Magenta = Rood Magenta + Cyaan = Blauw Cyaan + Magenta + Geel = Zwart geen kleur = Wit Bij de subtractieve kleurmenging ontstaan bij het over elkaar heen drukken van cyaan, magenta en geel de volgende mengkleuren 1.3.3 Autotypische kleurmenging Afbeeldingen in kleur worden gedrukt met de vier drukinktkleuren cyaan, magenta, geel en zwart. De zwarte drukinkt verbetert de scherpte en de dieptewerking van de afbeeldingen. Het uit cyaan, magenta en geel subtractief gemengde zwart is namelijk vanwege de pigmenteigenschappen van de kleuren nooit werkelijk diep zwart. In de offsetdruk zijn de rasterpunten verschillend van grootte, afhankelijk van de gewenste kleurschakering. Bij vierkleurendruk zullen de rasterpunten van de verschillende kleuren op sommige plaatsen naast elkaar staan en op andere plaatsen geheel of gedeeltelijk over elkaar heen vallen. Als we die punten met de loep bekijken (zie afbeelding) zien we kleuren die met uitzondering van het papierwit door subtractieve kleurmenging ontstaan. Zonder loep en op normale kijkafstand kan ons oog bij een gedrukte afbeelding geen afzonderlijke punten meer onderscheiden. In dat geval worden de aanwezige kleuren additief gemengd. Dit samenspel van additieve en subtractieve kleurmenging wordt autotypische kleurmenging genoemd. 11
1.4 Kleursystemen Ieder mens neemt kleuren anders waar. Als men bepaalde kleurschakeringen door verschillende mensen laat beschrijven, zal dit een zeer gevarieerd resultaat opleveren. Grafici hebben voor het beschrijven van hun kleuren echter behoefte aan uniforme criteria. Voor dit doel zijn verschillende beoordelingssystemen ontwikkeld. Sommige inktfabrikanten werken met monsterboeken en geven de kleuren namen als Novavit 4F 434. Andere gebruiken kleurenwaaiers, zoals HKS en Pantone. Een ander hulpmiddel is de kleurencirkel, die uit 6, 12, 24 of meer delen kan zijn opgebouwd. Al deze systemen laten voorbeelden zien van de verschillende kleurtonen en geven deze namen. Dergelijke kleurensystemen zijn overigens nooit volledig en meestal niet geschikt als basis voor berekeningen. Zoals we hebben gezien hangt onze kleurindruk af van de mate waarin de voor rood, groen en blauw gevoelige ontvangers in ons netvlies geprikkeld worden. Voor een duidelijke beschrijving van alle mogelijke kleuren zijn daarom drie getalswaarden noodzakelijk. Met een dergelijk systeem zou groen bijvoorbeeld als volgt kunnen worden gedefinieerd: groen = 0 x rood + 1 x groen + 0 x blauw of nog korter als: G = 0 x R + 1 x G + 0 x B. Als men zich de basiskleuren voorstelt als de assen van een coördinatenstelsel en deze in een grafiek uitzet, ontstaat een kleurenspecificatiesysteem. Vele deskundigen hebben zich met de kleurensystematiek bezig gehouden en uiteenlopende ideeën ontwikkeld over de manier waarop een kleurensysteem zou moeten worden opgebouwd. Alle door hen gedefinieerde kleurensystemen hebben zo hun 12
Y voor- en nadelen. De belangrijkste kleurensystemen zijn internationaal genormaliseerd. Ze worden in zeer 100 uiteenlopende takken van industrie gebruikt, 80 bijvoorbeeld in de inkt- en lakindustrie, de textielindustrie, de voedingsmiddelenindustrie en bijvoorbeeld ook in de y 0.8 60 40 geneeskunde. Als standaard heeft het CIEkleurensysteem overal ter wereld ingang 0.6 gevonden. (De afkorting CIE staat voor Commission Internationale de l Éclairage.) 0.4 0.2 20 E 0 0.2 0.0 0.0 0.4 0.6 0.8 x Dit systeem maakt voor de kleurbestanddelen gebruik van de benamingen X, Y en Z in plaats van R, G en B. Om praktische redenen worden daaruit meestal de kleuraandelen x en y (de kleurcoördinaten) en de helderheidswaarde Y (op de helderheidsas) berekend. Aan de hand van deze drie coördinaten kan de locatie van elke kleur nauwkeurig worden gedefinieerd. Kleuren met dezelfde helderheidswaarde Y kunnen tweedimensionaal in één vlak worden weergegeven. Een dwarsdoorsnede van het driedimensionale CIE-kleurensysteem op het betreffende helderheidsniveau levert een CIE-kleurendriehoek ( schoenzool ) op, zoals afgebeeld op de volgende pagina. Spectrale kleuren zijn de kleuren met de hoogste verzadigingsgraad die in de afzonderlijke kleurtonen (golflengten) kunnen worden gereproduceerd. Ze liggen aan de buitenkant van de CIE-kleurendriehoek. In de afbeelding zijn bij de hoefijzervormige spectrale begrenzingslijn de bijbehorende golflengten in nanometers vermeld. De rechte verbindingslijn tussen de golflengten 380 en 780 nanometer wordt de purperlijn genoemd. Binnen het gebied dat door de spectraalcurve en de purperlijn wordt omsloten liggen alle kleurvalenties die door additieve menging van de spectrale kleuren kunnen worden samengesteld. De middelpuntvalentie (het witpunt) heeft de coördinaten x = 0,333 en y = 0,333 en wordt aangegeven met een E. 13
De visueel waarneembare kleuren op één helderheidsniveau van het CIEkleurensysteem (CIE-kleurendriehoek). y 0,8 520 530 540 0,7 550 0,6 560 570 0,5 580 0,4 0,3 490 E 590 600 610 620 650 0,2 700 780 0,1 480 470 0,0 450 400 380 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 x De kleuren op de Y-as hebben geen kleuraandeel en worden on-bonte kleuren (achromaten) genoemd. De verzadiging neemt vanuit het witpunt naar de buitenkant toe. In de Europa-schaal DIN 16 539 is de locatie van de standaarddrukkleuren cyaan, magenta en geel voor de drieen vierkleurendruk nauwkeurig gedefinieerd. Ook de locatie van de subtractieve secundaire kleuren rood, groen en blauw is vastgelegd. In de kleurendriehoek op de volgende pagina is de ligging van de kleuren en de bereikbare kleuromvang in de druk volgens DIN 16 539 ingetekend. Deze verdeling ziet er voor alle helderheidsniveaus vrijwel identiek uit. Alle kleuren die binnen de zeshoek liggen kunnen in vierkleurendruk met drukinkten volgens de Europa-schaal worden gereproduceerd. De kleuren die buiten dit gebied liggen kunnen alleen met behulp van extra kleuren worden weergegeven. 14
y 0,8 520 530 540 Reproduceerbare kleuromvang volgens de Europa-schaal DIN 16 539. 0,7 550 0,6 0,5 Y+C 560 Y 570 580 0,4 0,3 490 E 590 600 610 620 650 Y+M 0,2 C M 700 780 0,1 480 M+C 470 0,0 450 400 380 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 x In de Europa-schaal DIN 16 539 zijn voor kunstdrukpapier bij gedefinieerde druk- en meetomstandigheden de volgende waarden vastgelegd: Basis- en Standaard- Helderheidsmengkleuren kleuraandelen waarde x y Y Geel 0,437 0,494 77,8 Magenta 0,464 0,232 17,1 Cyaan 0,153 0,196 21,9 Geel-Magenta 0,613 0,324 16,3 Geel-Cyaan 0,194 0,526 16,5 Magenta-Cyaan 0,179 0,101 2,8 De waarden voor x, y en Y worden met behulp van spectrofotometers bepaald. Hiervoor kan gebruik worden gemaakt van handmeters, maar ook van een centraal meetstation met online-kleurregeling (zoals bij de Heidelberg CPC 21). 15
1.5 Kleurmanagementsystemen Drumscanner RGB CCD-scanner RGB Photo-CD YCC Camera RGB CIE-Lab Monitor RGB Europaschaal CMYK Kleurenprinter CMY(K) Dagblad CMYK Om de voorspelbaarheid en beheersing van kleuren in het reproductie- en drukproces te verbeteren zijn kleurmanagementsystemen nodig. Ze zijn bij voorkeur gebaseerd op het gebruik van een apparatuuronafhankelijke kleurruimte als CIE-Lab en maken gebruik van zogenaamde ICC-profielen. Bij een dergelijk systeem worden de te reproduceren modellen met een digitale camera of scanner gesepareerd in drie Lab-signalen. De gecalibreerde scanner wordt daartoe voorzien van een karakterisatie -profiel of scannertransformatiesoftware waardoor alle kleuren van het model exact en in numerieke waarden worden vastgelegd. Elke kleur is dan bekend in de Lab-waarden en kan in dat formaat aan elk ander systeem, dat ook op Lab-waarden is gebaseerd, doorgegeven worden. In het laatste deel van deze publicatiereeks gaan we daar in detail op in. Om de afbeeldingsinformatie in Lab te transformeren naar het voor het drukproces gehanteerde CMYK gebruiken we wederom transformatietabellen. Deze tabellen worden vervaardigd met behulp van een spectrofotometer die alle te drukken kleuren van een testvorm in Lab meet. Deze waarden geven de mogelijkheden en beperkingen van het gebruikte drukproces weer. Aan de hand van deze testvorm worden profielen vervaardigd waarmee de separaties voor CMYK worden vervaardigd. In de oude werkwijze separeerde de lithograaf de afbeelding meteen in CMYK en sloeg de informatie ook op in dat formaat. Dit heeft voor- en nadelen. In de nieuwe werkwijze wordt alle beeldinformatie opgeslagen in CIE-Lab en van daaruit worden beeldschermafbeeldingen, proefafdrukken en films of platen gemaakt. Vooral voor cross-media -producten biedt het gebruik van een generiek beeldformaat grote voordelen. Het elektronische model heeft nog alle mogelijkheden voor beeldmanipulatie in zich omdat de beperkingen van het gekozen drukprocédé pas op het laatste moment, voor schermweergave, proef of druk aangebracht worden. 16
1.5.1 ICC profieltechnologie Het International Color Consortium, onder leiding van het Duitse Fogra Instituut, heeft de standaards voor de vervaardiging van de profielen vastgelegd. Er zijn profielen voor scanners en digitale camera s om beeld in te voeren en in een generiek en uitwisselbaar formaat op te slaan. Daarnaast zijn er beeldschermprofielen om de beeldinformatie optimaal op monitoren weer te geven. Voor filmrecorders, plaatbelichters, digitale proofers, printers en digitale persen zijn er uitvoerprofielen of separatieprofielen waardoor een optimale drukkwaliteit mogelijk is. Het profiel is gebaseerd op een fingerprint van het gehele drukproces inclusief de rasterpunt- en contrastvariaties die in de voorbereiding optreden. Om de beperkingen van het drukproces vooraf zichtbaar te maken op de digitale proef worden de profielen van de proofer en de profielen van de drukpers aan elkaar gekoppeld. Deze techniek noemt men Device Link Profiles en garandeert dat de proofer, binnen haar mogelijkheden, aangeeft wat op de pers gerealiseerd kan worden. Op dezelfde manier kan men de profielen van een goede gecalibreerde monitor combineren met de profielen van de drukpers. Op deze manier kan men vooraf op het beeldscherm simuleren hoe het gedrukte resultaat eruit zal gaan zien. Een aanvullend voordeel van het gebruik van een op CIE-Lab gebaseerd kleurmanagementsysteem is dat men vooraf kan zien of een speciale kleur in de vier drukkleuren weergegeven kan worden. Met speciale software kan men vooraf de waarden van het model vastleggen en vergelijken met de realiseerbare waarden van een gekozen combinatie papier, inkt, rasters en drukprocédé. Daardoor vergemakkelijkt de communicatie over kleur en kleurreproductie aanzienlijk. Diverse leveranciers van beeldbewerkingssoftware hanteren het CIE-lab model voor interne opslag en uitwisseling. ColorSync 2.0 17