Tajemniczy Multispectral Imaging


artykuł dla Świata Druku


Z pomiarem barwy kojarzą się raczej wyspecjalizowane urządzenia, jak radiometry, spektrofotometry czy po prostu kolorymetry. Jednak powiedziałbym: wyspecjalizowane, ale tylko z nazwy. I nagle wkracza nowe, choć znane: matryca światłoczuła, sensor, czyli tak naprawdę aparat fotograficzny. Co to zmienia? Otóż… wszystko.

Zacząć należy od największych ograniczeń, czyli źródła światła i wyboru przestrzeni barwnej. Jedną z podstaw zachodzenia zjawiska powstawania barwy jest światło. Utarło się w naszej mowie, że światło może być lepsze lub gorsze. Otóż każde jest ważne, jednak jeśli mamy skupić się wyłącznie na jednym, to w istocie, im bliższe tzw. dziennemu, tym lepiej. Chodzi o równomierność rozkładu widma w zakresie widzialnym, czyli między 420 a 700 nm. Jednak wciąż pojawiają się problemy, bo tak zmierzona barwa odpowiada dokładnie temu, co to światło ukazywało. Jeśli chcemy zasymulować, co stanie się z naszą barwą przy innym źródle oświetlenia, to często musimy… właśnie symulować. Oczywiście, matematyka jest silnym orężem, jednak na pewnym etapie brak konkretnych danych będzie potężnym problemem. Bardzo istotnym elementem przy źródle światła jest zakres promieniowania UV, jego występowanie oraz ilość. Obecnie szeroko wykorzystywane są wybielacze optyczne, zaś przy produkcji farb wykraczających znacząco poza klasyczny gamut CMYK mogą pojawić się dodatki farb fluorescencyjnych. Te zaś, aby pokazały swój potencjał, potrzebują domieszki UV, która to zresztą znajduje się w świetle dziennym. Duża część zabawy z nowym iluminantem M1 jest właśnie związana z ustandaryzowaniem ilości UV w świetle. Hmm… a gdyby tak po prostu użyć światła UV jako elementu pomiarowego? Takiego dodatkowego. No, ale przecież nawet X-Rite i1Pro2 (rev e) to ma, więc wydaje się, że to rynkowy standard. Zatem bez wychodzenia przed szereg i po kolei.
Drugim ograniczeniem w całym zjawisku zarządzania barwą i jej pomiaru jest konwersja przestrzeni barwnych. Jednak ten problem poruszymy za chwilę.
Oko ludzkie postrzega barwę w przestrzeni RGB. Aby być bardziej precyzyjnym to całkowite jego funkcjonowanie bliższe jest L*a*b, a dokładniej hybrydzie obu, gdyż zdolność do rozróżniania barw zachodzi wyłącznie przy określonym zakresie jasności. Ale my tu o barwie, zatem gdybyśmy zastosowali trzy filtry odpowiadające właśnie czerwonemu, niebieskiemu i zielonemu, to w teorii uzyskamy kompletny i kolorowy obraz wielotonalny zgodny z tym, co widzi nasze oko. Czym się różni teoria od praktyki? Teoretycznie niczym. I od tego trzeba było zacząć konstruowanie wysokiej jakości systemu do rejestracji obrazu. Jeśli wykorzystamy światło monochromatyczne, czyli o bardzo wąskim spektrum, uzyskamy odpowiedź barwną dokładnie dla tego światła. W przypadku Multispectral Imaging jest to 25 nm dla wiązki. Obraz rejestrowany był przez średnioformatową matrycę CCD, która w połączeniu z obiektywem ma zdolność przenoszenia dla fali w zakresie 350–1000 nm. Jednak szybko okazało się, że dokładność była niewystarczająca. Dołożono kolejne wiązki, uzyskując znaczącą poprawę. Koniec końców stanęło na – bagatela – 18 źródłach światła o długości fali od 365 do 940 nm, z możliwością dołożenia kolejnych zgodnych z wymaganiami zamawiającego system. Dokładność? Cóż, jest najwyższa, jeśli odnosimy się do precyzji mierzonej barwy, ale wciąż nie to jest cała magia systemu. Surowym wynikiem są czyste dane matematyczne stanowiące odpowiedzi – po zsumowaniu wszystkich obrazów – spektralne dla wybranego zakresu widma.
Czy pamiętacie, że odnosiłem się cały czas do terminologii fotograficznej, przywołując choćby „obraz”? Nie próbka, odczyt czy kolorant, ale obraz. W końcu korzystamy z matrycy światłoczułej stosowanej w aparatach fotograficznych. Możemy zmierzyć barwę prawie dowolnego obiektu refleksyjnego poprzez skupienie się na określonej liczbie pikseli z obrazu reprezentującego dany obiekt. Ale jeśli rozszerzymy nasz kadr, to mamy tak naprawdę zdjęcie, a to oznacza, że dysponujemy doskonałym przyrządem do reprodukcji barwnej… wszystkiego. Od rzeźby przez deski, obrazy po wydruki czy wykładzinę. Teraz najważniejsza część tego rozwiązania dla branży poligraficznej: przestrzenie barwne.

Gdy tworzymy materiały pod systemy druku, najczęstszym wynikiem jest CMYK. Oczywiste. Gdy realizujemy konwersje do docelowego profilu barwnego, musimy wykonać przejście przez L*a*b, świadomie czy też nie. Czyli wyobraźmy sobie teraz moduł pracy: zrobiliśmy zdjęcie aparatem fotograficznym i jest ono zapisane w RGB. Ta przestrzeń jest po prostu silnie ograniczona, przykładowo nie znajdziemy w niej żółtego. O cieniach nie będę się rozwodził, ale jeśli fotografujemy przestrzeń refleksyjną (nasz CMYK) i robimy to za pośrednictwem RGB, to na tym etapie już tracimy. Kolejnym krokiem jest konwersja z RGB do CMYK. Super, jeśli od razu docelowego, ale jeśli oddajemy pracę przykładowo w standardzie Fogra 39, a następnie drukarnia narzuca swój profil, to mamy kolejną konwersję. Jest piękne słowo opisujące to zjawisko: patologia. Ale jakże powszechnie stosowana!
Przełomem w systemie Multispectral Imaging jest zachowywanie obrazu bez przestrzeni barwnej, a po podaniu żądanego iluminantu, czyli przykładowo D50, następuje eksport obrazu do przestrzeni L*a*b. Z niej zaś robimy bezpośrednią konwersję do docelowego CMYK. Zatem ile konwersji wykonujemy? Tak naprawdę żadnej, gdyż wydrukujemy 100% z tego, co maszyna może, i to zawsze zestaw maszyna + papier będzie najsłabszym ogniwem. Twórcą tego rozwiązania jest Ken Boydston i już teraz chcę Was zaprosić na spotkanie o szerokim spektrum barwnym: od rejstracji, przez obróbkę aż po sam druk, które odbędzie się 25 marca tego roku. Szczegóły wydarzenia zostaną opublikowane w mediach społecznościowych.

Czasami wielkie rozwiązania tworzone są po cichu, a o ich dalszym sukcesie decyduje wyłącznie komercjalizacja. Warto choćby wspomnieć legendarny „pojedynek” Edisona z Teslą. W niniejszym artykule odsłoniłem raptem niewielką część zalet opisanego systemu rejestrowania obrazu, gdyż wykroczenie poza widzialne widmo światła daje kolosalne możliwości przy odzyskiwaniu utraconych elementów, jak wyblakły tusz, czy choćby w laboratorium kryminalistycznym. Ale to już wykracza poza procesy poligraficzne… Choć może przyjdzie mi o tym opowiedzieć kiedyś w kuluarach wydarzeń drukarskich?