EP0916491A1 - Verfahren zur Ermittlung von Farbwertgradienten - Google Patents

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EP0916491A1
EP0916491A1 EP98118823A EP98118823A EP0916491A1 EP 0916491 A1 EP0916491 A1 EP 0916491A1 EP 98118823 A EP98118823 A EP 98118823A EP 98118823 A EP98118823 A EP 98118823A EP 0916491 A1 EP0916491 A1 EP 0916491A1
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EP
European Patent Office
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color
value
raster
discrete
infrared
Prior art date
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EP98118823A
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English (en)
French (fr)
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EP0916491B1 (de
Inventor
Hans Ott
Kurt Rüegg
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Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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Publication of EP0916491A1 publication Critical patent/EP0916491A1/de
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Publication of EP0916491B1 publication Critical patent/EP0916491B1/de
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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 of a Image element of a printed image with changes in the layer thicknesses of the print involved inks according to the preamble of the independent claim.
  • a typical one Color-distance-controlled control method is described for example in EP-B2-0 228 347 and described in DE 195 15 499 C2.
  • These Color difference vectors are determined by means of color gradient in Layer thickness change vectors converted, and the control of the color guide of Printing machine is due to the converted from the color space vectors Layer thickness change vectors made.
  • the fields are used as test areas used by printed with the actual printed image color control strip.
  • Scanners known as scanners have become known, which allow the entire image content of a sheet in large numbers relatively small picture elements with reasonable effort and in a very short time to measure colorimetrically or spectrophotometrically.
  • These scanners provide the basic metrological conditions for the regulation of Farb Domainhung a printing press to use not only printed test strips, but the color information from all the picture elements of the entire actual Print image for this purpose.
  • a difficulty with this than so-called. Measurement indicated in the picture is by the in the Given four color printing problem of the black component, to which as you know, not only the printing ink black itself, but also the contributing to overprinted bright colors.
  • a reliable determination of the for the calculation of the input variables required for color control Color gradient for all in a printed image occurring, very different pressure situations is not possible by the usual methods.
  • Another difficulty arises from the required enormously high Computing and associated with the unacceptably long for practice Computing times.
  • a printing machine in particular a multi-color offset printing machine, produces Printed sheets 3, which the desired print image and possibly additionally have pressure control elements.
  • the signatures 3 are the taken current printing process and a spectrophotometric Scanning 2 fed. This scans the signatures 3 substantially over the entire surface imagewise.
  • the size of the individual Image elements 4 is typically about 2.5 mm x 2.5 mm, corresponding to about 130,000 Picture elements 4 in a printed sheet 3 of conventional dimensions.
  • the of the Sampler 2 generated samples-typically spectral Remissions uncomfortable- are in a substantially consisting of a computer Evaluation device 5 analyzed and to input variables for one of Printing machine 1 associated control device 9 processed, which in turn the Coloring organs of the printing press 1 according to these input variables controls.
  • the input variables are, at least in the case of an offset printing machine 1, typically around zonal layer thickness changes for the individual inks involved in printing.
  • the determination of said Input variables or layer thickness changes are made by comparing the Samples or derived therefrom sizes, in particular color measurements (Color or color vectors) of a so-called OK sheet 3 with the corresponding sizes of the current printing process taken Sheet 3 in the sense that by the input variables or Layer thickness changes caused changes in the settings of the Farbbuchsorgane the printing press 1 a good approximation of the color impression of the continuously generated sheets 3 to the OK sheet 3 to Episode.
  • OK sheet 3 instead of an OK sheet 3, another Reference be used, for example, about corresponding default values or corresponding values obtained from pre-presses.
  • a first essential aspect of the present invention is the inclusion of the ink black in the determination of the Farbwertgradienten and calculated with their help input variables for the printing press control.
  • the printed sheets 3 are measured not only in the visible spectral range (about 400-700 nm), but also at at least one point in the near infrared, where only the ink black has a significant absorption. This makes it possible to selectively detect the influence of the ink black on the color impression.
  • the remission spectra of the individual picture elements 4 thus consist of remission values in the visible spectral range, typically 16 remission values at intervals of 20 nm each, and a remission value in the near infrared range.
  • color values (color coordinates, color vectors, color loci) with respect to a selected color space are calculated.
  • a sentimentally equidistant color space typically about the so-called L, a, b color space according to CIE (Commission Internationale de l'Eclairage).
  • CIE Commission Internationale de l'Eclairage
  • the calculation of the color values L, a, b from the spectral remission values of the visible spectral range is standardized by CIE and therefore needs no explanation.
  • the remission value in the near infrared is converted into an infrared value I, which qualitatively corresponds to the brightness value L of the color space.
  • I 116 3 ii Iin -16
  • I i mean the infrared remission measured in the relevant pixel 4 and I in the infrared remission measured at an unprinted position of the printed sheet 43.
  • the infrared value I can therefore assume values of 0-100 just like the brightness value L.
  • the calculation of the color values L, a, b and the infrared value I from the spectral reflectance values takes place in the evaluation device 5.
  • the determination of the color values L, a, b also could be done without spectral scanning by means of suitable colorimeters.
  • the color and infrared values L, a, b and I present after scanning a printed sheet 3 for each individual picture element 4 form the starting point for the calculation of the color value gradients and with their help the input variables for the printing machine control device 9. These calculations also take place in the evaluation device 5.
  • the term "color location" in the four-dimensional color space accordingly means a point in the color space whose four coordinates are the four components of the color vector.
  • the color vectors of the picture elements of the OK sheet or another reference are often referred to as desired color vectors.
  • ⁇ (L i - L r ) 2 + (a i - a r ) 2 + (b i - b r ) 2 + (I i - I r ) 2 ⁇ 0.5 wherein the indices i and r again have the meaning given.
  • the computer of the evaluation device 5 calculates the color difference vector ⁇ F for each picture element 4 of the current print sheet 3 from the color vectors F determined at this and the OK sheet 3.
  • the input variables to be determined for the printing machine control device 9, ie the zonal relative layer thickness changes for the individual printing inks involved in the printing, are also shown vectorially for the following and are referred to collectively as the layer thickness change vector ⁇ D: ⁇ D ( ⁇ D c , ⁇ D G , ⁇ D m , ⁇ D s )
  • 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 layer thickness changes for the ink indicated by the index.
  • the relative layer thickness changes ⁇ D of the individual participating inks required for the compensation of a color deviation from the reference can be determined from the color difference vectors ⁇ F determined for a reference (3).
  • S dL DDC there DDC db DDC dI DDC dL DDG there DDG db DDG dI DDG dL DDM there DDM db DDM dI DDM dL DDS there DDS db DDS dI DDS
  • the coefficients of the sensitivity matrix S are commonly referred to as color gradient. In the following explanations, the summary term sensitivity matrix is used for each of these 16 color value gradients.
  • the sensitivity matrix S is a linear substitute model for the relationship between the changes in the layer thicknesses of the printing inks involved in the printing and the resulting changes in the color impression of the image element 4 printed with the changed layer thickness values.
  • the visual color impression (metrologically the color value, color location or color vector) of a pixel 4 is the offset raster printing by the percentage Grid values (area coverage) of the participating inks and, in lesser Mass, determined by the layer thicknesses of the printing inks.
  • the grid values or Area coverage (0-100%) are due to the underlying printing plates fixed and virtually invariable. Influence on the color impression taken and thus regulated under given pressure conditions only over the Layer thicknesses of the involved inks are.
  • the terms "grid value” and "Area Coverage” is used synonymously below.
  • the totality of all possible combinations R of percentage grid values of the participating Printing inks (usually cyan, yellow, magenta, black) is hereafter referred to as Raster space (four-dimensional) called.
  • each Grid value combination R a well-defined color impression or color vector F of the pixel 4 printed with this raster value combination R; it exists a clear assignment of raster value combination R to color location or Color vector F; the grid space can be clearly mapped to the color space, where However, the color space is not fully occupied, as this is not printable Color locus contains. Conversely, there is generally no clear relationship.
  • the to any raster value combination R belonging color vector F can be empirical determined by trial prints or by means of a suitable model, which the Printing process under the given pressure conditions sufficiently accurate describes, be calculated.
  • a suitable model is e.g.
  • the model is set the knowledge of the remission spectra of single color solid tones, some Overprinting full tones and some grids of all at the print involved in the nominal coating thicknesses of the printing inks. These remission spectra can be measured very easily by means of a test print. If the characteristics of the printing press 1 are known, simple enough Measurements on solid tones.
  • the associated grid value combination R is calculated from the color vector F of the respective picture element 4 according to a particularly advantageous calculation method explained below, and the associated sensitivity matrix S is calculated from the predicted value using this grid value combination R Raster color table taken. In this way it is possible without undue computational effort to determine the required sensitivity matrix for each picture element 4 very quickly.
  • a number of, for example, 1296 equidistant discrete grid value combinations R iR (6 discrete grid percentage values A C , A G , A M , A S for the cyan, yellow, magenta, black inks) are determined 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%
  • the quantization of the grid space is preferably carried out in two stages.
  • the first stage for only 256 discrete grid value combinations (corresponding to four discrete grid percentages 0%, 40%, 80%, 100% for each of the cyan, yellow, magenta, black inks), the associated color vectors are determined using the offset-pressure model associated sensitivity matrices calculated.
  • the second stage for the missing halftone percent values 20% and 60%, the associated color vectors and sensitivity matrices are calculated by linear interpolation from the color vectors and sensitivity matrices of the 16 closest discrete grid value combinations. This results in a total of 1296 discrete grid value combinations R iR with 1296 associated discrete color vectors F iR and 1296 associated sensitivity matrices S iR .
  • the grid space could be reduced to a different number of discrete grid co-ordinates, such as about 625 or 2401, but the number 1296 represents an optimal trade-off between accuracy and computational effort.
  • a color vector F determined for a picture element 4 is then assigned the 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.
  • the calculated raster value combination is replaced by R each closest discrete halftone value combination R iR and obtains the assigned to this discrete halftone value combination R iR predicted sensitivity matrix S iR.
  • the raster value combinations (R : r ) and the color value gradients (S : R ) can be determined by interpolation from the raster color table (RFT).
  • the color space (including the infrared value I four-dimensional) is also subjected to quantization, ie divided into a number of subspaces.
  • quantization ie divided into a number of subspaces.
  • a number of discrete color locations F iF are defined in the color space, each with discrete coordinate values.
  • the quantization of the four-dimensional color space can take place such that each dimension L, a, b, I of the color space can assume only 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
  • each color vector F determined for a picture element 4 is replaced by the nearest discrete color locus F iF .
  • the discrete grid value combination R iR assigned to this discrete color locus F iF is then taken from the raster index table RIT and the corresponding sensitivity matrix S iR read from the raster color table RFT and the color vector F and thus the picture element 4 assigned.
  • the sensitivity matrix S can be determined with sufficient accuracy for practice with comparatively low computational effort and accordingly fast for any pixel 4 on the basis of the color vector F determined for it.
  • the (four-dimensional) color space is subdivided into 81 subregions 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 U iT * F
  • A U iT * F
  • A denotes the raster vector with the grid percent values A C , A G , A M , A S of the four participating inks as components
  • U iT a conversion matrix with 16 coefficients representing 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 subareas T iT are known, the associated raster vector A or the associated raster value combination R can thus be calculated for each
  • the problem is therefore reduced to the calculation of the conversion matrices U iT for the individual subregions T iT or more precisely for the color vectors F iT of their midpoints.
  • the calculation of the conversion matrices is carried out by a weighted linear compensation calculation with the values of the raster color table RFT explained above, ie the 1296 discrete raster value combinations R iR and the associated discrete color vectors F iR .
  • the compensation calculation only the inversion of a 4x4 matrix is necessary for each subarea T iT .
  • the weight of the support points, ie the discrete color coordinates F iR of the raster color table, for the compensation calculation is determined by a suitable function with the color difference between the support points and the respective color vector F iT as a parameter.
  • the compensation calculation is linear, ie discontinuities occur at the transitions of the individual subregions T iT , but these are insignificant in practice.

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Abstract

Für die Ermittlung der Farbwertgradienten eines Bildelements eines Druckbilds bei Änderungen der Schichtdicken der am Druck beteiligten Druckfarben wird das Bildelement (4) im sichtbaren Bereich des Spektrums und zusätzlich im nahen Infrarot-Bereich fotoelektrisch abgetastet. Aus den dabei gewonnenen Abtastsignalen werden Farbkoordinaten eines angenähert empfindungsmässig gleichabständigen Farbsystems sowie mindestens ein Infrarot-Wert gebildet. Aus diesen Farbkoordinaten und dem mindestens einen Infrarot-Wert werden dann die Farbwertgradienten berechnet. <IMAGE>

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 Farbfürhung 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.
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 wesentlicher 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: I = 116·3 Ii Iin -16 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: S = dL dDc da dDc db dDc dI dDc dL dDg da dDg db dDg dI dDg dL dDm da dDm db dDm dI dDm dL dDs da dDs db dDs dI dDs 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 Schlichtdicken 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 wesentlichen 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 vorteilhalten 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 (R:r) und die Farbwertgradienten (S:R) 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 vorteilhalten 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 (6)

  1. Verfahren zur Ermittlung der Farbwertgradienten eines Bildelements eines Druckbilds bei Änderungen der Schichtdicken der am Druck beteiligten Druckfarben, wobei das Bildelement im sichtbaren Bereich des Spektrums fotoelektrisch abgetastet wird und aus den dabei gewonnenen Abtastsignalen die Farbwertgradienten abgeleitet werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass aus den Abtastsignalen des sichtbaren Bereichs des Spektrums Farbkoordinaten (L,a,b) eines angenähert empfindungsmässig gleichabständigen Farbsystems gebildet werden, 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.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass den Farbkoordinaten und dem Infrarot-Wert Farbwertgradienten (S) aus einer vorbestimmten Tabelle zugeordnet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Tabelle mit Hilfe eines mathematischen Modells der der Herstellung des Druckbilds zugrundeliegenden Druckmaschine 1 aus Messwerten an mit der Druckmaschine 1 gedruckten Volltonbereichen und unter Mitberücksichtigung der Kennlinien der Druckmaschine 1 berechnet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass 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, dass 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 dass 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.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    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.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rasterwertkombination (RiR) und die Farbwertgradienten (SiR) durch Interpolation aus der Raster-Farb-Tabelle (RFT) bestimmt werden.
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