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Die
Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik
und betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Prüfdrucks
für einen
Druckprozess mit mehr als vier Druckfarben. Prüfdrucke haben die Aufgabe,
vor dem Beginn des Auflagendrucks eine Kontrolle des Inhalts und
der farblichen Wiedergabe eines Druckbogen oder von Teilen eines
Druckbogens durchzuführen.
Ein Prüfdruck
muss bezüglich
der Farben mit den später
im Druck zu erreichenden Farben möglichst exakt übereinstimmen,
so dass er als farbverbindliche Vorlage für den Drucker dienen kann.
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In
der Reproduktionstechnik werden Druckvorlagen für Druckseiten erzeugt, die
alle zu druckenden Elemente wie Texte, Grafiken und Bilder enthalten.
Für den
farbigen Druck wird für
jede Druckfarbe eine separate Druckvorlage erzeugt, die alle Elemente
enthält,
die in der jeweiligen Farbe gedruckt werden. Beim Vier- farbendruck
sind das die Druckfarben Cyan (C), Magenta (M), Gelb (Y) und Schwarz
(K). Die nach Druckfarben separierten Druckvorlagen werden auch
Farbauszüge
genannt. Die Druckvorlagen werden in der Regel gerastert und mit
einem Belichter auf Filme belichtet, mit denen dann Druckplatten
für das
Drucken hoher Auflagen hergestellt werden. Alternativ können die
Druckvorlagen in speziellen Belichtungsgeräten auch gleich auf Druckplatten
belichtet werden oder sie werden direkt als digitale Daten an eine
digitale Druckmaschine übergeben.
Dort werden die Druckvorlagendaten dann beispielsweise mit einer
in die Druckmaschine integrierten Belichtungseinheit auf Druckplatten
belichtet, bevor unmittelbar anschließend der Auflagendruck beginnt.
Es gibt auch digitale Druckmaschinen, die keine Druckplatten benötigen, weil
sie z.B. nach dem elektrofotografischen Druckprinzip oder mit Tintenstrahldruck
arbeiten.
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Nach
dem heutigen Stand der Technik werden die Druckvorlagen elektronisch
reproduziert. Dabei werden Bilder in einem Farbscanner gescannt
und in Form von digitalen Daten gespeichert. Texte werden mit Textverarbeitungsprogrammen
erzeugt und Grafiken mit Zeichenprogrammen. Mit einem Layoutprogramm werden
die Bild-, Text- und Grafik-Elemente zu einer Druckseite zusammengestellt.
Die Daten mehrerer Druckseiten werden mit den Daten weiterer Elemente,
wie Passkreuzen, Schnittmarken und Falzmarken sowie Druckkontrollfeldern,
zu Druckvorlagen für
einen Druckbogen zusammengefasst. Als Datenformate zur Beschreibung
der Druckvorlagen werden heute weitgehend die Seitenbeschreibungssprachen
PostScript und PDF (Portable Document Format) verwendet. Die PostScript-
bzw. PDF-Daten werden vor der Aufzeichnung der Druckvorlagen in
einem Raster-Image-Prozessor (RIP) in Farbauszugswerte für die Farbauszüge C, M,
Y und K umgerechnet. Dabei entstehen für jeden Bildpunkt vier Farbauszugswerte
als Tonwerte im Wertebereich von 0 bis 100%. Die Farbauszugswerte
sind ein Maß für die Farbdichten,
mit denen die vier Druckfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz auf
dem Bedruckstoff gedruckt werden. In Sonderfällen, in denen mit mehr als vier
Druckfarben gedruckt wird, ist jeder Bildpunkt durch so viele Farbauszugswerte
beschrieben, wie es Druckfarben gibt. Die Farbauszugswerte können z.B.
mit 8 bit je Bildpunkt und Druckfarbe als Da- tenwert gespeichert
sein, womit der Wertebereich von 0 % bis 100% in 256 Tonwertstufen
unterteilt ist.
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An
verschiedenen Stationen des Arbeitsablaufs für eine Reproduktion wird ein
Prüfdruck
hergestellt oder ein sogenannter Softproof auf einem Bildschirm
dargestellt. Wenn der Prüfdruck
einen ganzen Druckbogen umfasst, wobei er alle zu druckenden Elemente
wie Bilder, Texte, Grafiken, Passkreuze, Falz- und Schnittmarken,
usw. enthält,
dient er vor allem der Prüfung,
ob alle Elemente des Druckbogens richtig angeordnet sind und ob
sie vollständig
vorhanden sind. Üblich
ist auch die Erzeugung eines Prüfdrucks
für einzelne
Bilder oder Druckseiten, der bezüglich
der Farben mit den später
im Druck zu erreichenden Farben möglichst exakt übereinstimmt,
so dass er als farbverbindliche Vorlage für den Drucker dienen kann.
Oft ist ein farbverbindlicher Prüfdruck
auch ein Vertragsbe standteil für
einen Druckauftrag. Ein solcher Prüfdruck hat eine hohe wirtschaftliche
Bedeutung, da die Wiederholung eines Druckauftrags wegen mangelnder Übereinstimmung
mit dem Prüfdruck
mit hohen Kosten verbunden ist.
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Die
Farben der Elemente einer Druckseite sind üblicherweise nicht gleich im
CMYK-Farbsystem der Druckfarben definiert, sondern in der Regel
in einem anderen Farbsystem. So werden die Bilder in einem Scanner
durch Farbfilter in die Farbkomponenten Rot, Grün und Blau (RGB) zerlegt, also
in die Komponenten eines dreidimensionalen Farbraums. Die Bilddaten
müssen
daher vor der Aufzeichnung der Druckvorlagen auf Farbauszugsfilme
oder auf Druckplatten vom RGB-Farbraum des Scanners in den CMYK-Farbraum
des zu verwendenden Druckprozesses transformiert werden.
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Solche
Farbraumtransformationen werden in der Reproduktionstechnik benötigt, weil
die verwendeten Geräte
und Prozesse bestimmte Einschränkungen
und Besonderheiten bei der Darstellung und Wiedergabe der Farben
haben und diese Eigenschaften bei allen Geräten und Prozessen verschieden
sind. Deshalb gibt es für
verschiedene Geräte
und Prozesse wie Scanner, Monitore, Proofausgabegeräte, Druckprozesse
usw. unterschiedliche Farbräume,
die die Farbeigenschaften des Geräts bzw. Prozesses jeweils optimal
beschreiben und die als geräteabhängige Farbräume (englisch:
device dependent color space) bezeichnet werden. Neben den geräteabhängigen Farbräumen gibt
es noch geräteunabhängige Farbräume (englisch:
device independent color space), die auf den menschlichen Seheigenschaften
eines sogenannten Normalbeobachters basieren. Solche Farbräume sind
beispielsweise der von der Standardisierungskommission CIE (Commission
Internationale d'Éclairage)
definierte XYZ-Farbraum oder der daraus abgeleitete Lab-Farbraum,
wobei sich der Lab-Farbraum in der Technik stärker durchgesetzt hat. Will
man wissen, ob zwei Farben vom menschlichen Auge als gleich oder
verschieden empfunden werden, so genügt dazu die Messung der XYZ-
bzw. Lab-Farbkomponenten. Die Lab-Farbkomponenten bilden einen dreidimensionalen
Farbraum mit einer Helligkeitsachse (L) und zwei Farbachsen (a,
b), die man sich in der Ebene eines Farbkreises vorstellen kann, durch
dessen Mittelpunkt die Helligkeitsachse verläuft. Die Lab-Farbkomponenten
stehen mit den XYZ-Farbkomponenten über nichtlineare Umrechnungsgleichungen
in Beziehung.
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Ein
Gerät bzw.
farbverarbeitender Prozess kann bezüglich seiner Farbeigenschaften
charakterisiert werden, indem allen möglichen Wertekombinationen
des zugehörigen
geräteabhängigen Farbraums
die Lab-Farbkomponenten zugeordnet werden, die ein Mensch bei der
mit diesen Wertekombinationen erzeugten Farben sieht. Für einen
Druckprozess erzeugen die verschiedenen CMYK-Wertekombinationen jeweils eine andere
gedruckte Farbe. Mit einem Farbmessgerät kann man die Lab-Komponenten
der gedruckten Farben ermitteln und den CMYK-Wertekombinationen
zuordnen. Eine solche Zuordnung, die die mit einem Gerät bzw. Prozess
erzeugten geräteabhängigen Farben
zu einem geräteunabhängigen Farbraum
(XYZ oder Lab) in Beziehung setzt, wird auch als Farbprofil bezeichnet,
im Fall eines Druckprozesses als Ausgabe-Farbprofil. Die Definition
und Datenformate für
Farbprofile sind vom ICC standardisiert worden (International Color
Consortium – Specification
ICC.1:2003-09). In einem ICC-Farbprofil ist die Zuordnung der Farbräume in beiden
Richtungen gespeichert, z.B. die Zuordnung Lab = f1 (CMYK) und die
invertierte Zuordnung CMYK = f2 (Lab). Die mit einem Farbprofil
festgelegte Zuordnung kann mit Hilfe eines Tabellenspeichers realisiert
werden. Wenn z.B. den CMYK-Farbkomponenten eines Druckprozesses
die Lab-Farbkomponenten zugeordnet werden sollen, muss der Tabellenspeicher
für jede
mögliche
Wertekombination der CMYK-Farbkomponenten einen Speicherplatz haben,
in dem die zugeordneten Lab-Farbkomponenten gespeichert sind. Dieses
einfache Zuordnungsverfahren hat jedoch den Nachteil, dass der Tabellenspeicher
sehr groß werden
kann. Wenn jede der CMYK-Farbkomponenten 256 Tonwertstufen hat,
gibt es 256 4 = 4.294.967.296 mögliche Wertekombinationen der
CMYK-Farbkomponenten. Der Tabellenspeicher muss also 4.294.967.296
Speicherzellen mit 6 Byte Wortlänge
(je zwei Byte für
L, a, b) haben. Um die Größe des Tabellenspeichers
zu reduzieren, wird deshalb eine Kombination von Tabellenspeicher
und Interpolationsverfahren zur Beschreibung eines Farbprofils und
zur Realisierung einer entsprechenden Farbraumtransfor mation eingesetzt.
In dem Tabellenspeicher sind nur die zugeordneten Lab-Komponenten für ein gröberes, regelmäßiges Gitter
von Stützstellen
im CMYK-Farbraum
gespeichert. Für
CMYK-Wertekombinationen, die zwischen den Gitterpunkten liegen,
werden die zuzuordnenden Lab-Farbwerte aus den gespeicherten Lab-Farbwerten
der benachbarten Stützstellen
interpoliert.
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Um
die RGB-Farbwerte eines gescannten Bildes in die CMYK-Farbwerte
des Druckprozesses zu transformieren, werden die Zuordnungstabellen
eines Scanner-Farbprofils und eines Druckprozess-Farbprofils nacheinander
angewendet. Zunächst
werden die RGB-Farbwerte mittels des Scanner-Farbprofils in die
geräteunabhängigen Lab-Farbwerte
umgesetzt. Diese werden dann mittels des Druckprozess-Farbprofils
in die CMYK-Farbwerte des Druckprozesses umgesetzt. Alternativ können die
beiden Farbprofile auch vorher zu einem Umsetzungs-Farbprofil verknüpft werden,
dessen Tabellen die direkte Zuordnung der RGB-Farbwerte zu den CMYK-Farbwerten
enthält.
Da über
den geräteunabhängigen Lab-Zwischenfarbraum
jeweils die RGB-Farbwerte und die CMYKFarbwerte einander zugeordnet
werden, die die gleichen Lab-Farbwerte ergeben werden die zugeordneten
Farben als visuell gleich empfunden. Allerdings ist diese Zuordnung
nur innerhalb des eingeschränkten
Farbraumumfangs möglich,
der mit den CYMK-Druckfarben gedruckt werden kann. Wenn der Farbraumumfang
der RGB-Farbwerte eines gescannten Bildes größer ist, wie es beispielsweise
für Farbdiapositive
der Fall ist, können
nicht alle Farben des Bildes mit den CMYK-Druckfarben exakt wiedergegeben werden.
Dann wird in die Zuordnung der Lab-Farbwerte zu den CMYK-Farbwerten des
Druckprozess-Farbprofils eine Farbraumumfangsanpassung (englisch:
gamut mapping) eingerechnet, die die Farben auf den druckbaren Farbraumumfang
komprimiert. Dabei werden insbesondere die nicht druckbaren hellen und
gesättigten
Farben in ähnliche
Farben im Randbereich des Farbraumumfangs der druckbaren Farben
umgewandelt, so dass ein insgesamt harmonischer Farbeindruck ohne
subjektiv empfundene Farbverfälschungen
entsteht. Diese Einschränkungen
können
reduziert werden, wenn man statt der Standard-Druckfarben für CMY und
K besondere CMYK-Druckfarben
verwendet, die eine höhere
Buntheit bzw. Schwärze
haben. Eine andere Lösung
ist das Drucken mit weiteren bunten Druckfarben zusätzlich zu
den CMYK-Druckfarben, beispielsweise mit drei weiteren Druckfarben
R, G und B, die den druckbaren Farbraumumfang im Bereich der Bunttöne Rot,
Grün und
Blau erweitern.
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Die
in den Farbprofilen gegebenen Zuordnungen zwischen geräteabhängigen Farbräumen und
einem geräteunabhängigen Farbraum
(z.B. Lab) werden nach dem Stand der Technik auch für die Farbraumtransformation
bei der Herstellung eines Prüfdrucks
genutzt. Für
die farbrichtige Wiedergabe des Prüfdrucks ist eine Farbraumtransformation
notwendig, weil die verwendeten Druckprozesse und Geräte unterschiedliche
Farbeigenschaften haben. Der Auflagendruck wird beispielsweise auf
einer Offsetdruckmaschine durchgeführt, der Prüfdruck beispielsweise mit einem
elektrofotografischen Druckverfahren auf der Basis von farbigen
Tonern, die in das Papier eingeschmolzen werden, oder mit einem
Tintenstrahldruckverfahren. Mit den in den Farbprofilen gegebenen
Zuordnungen zwischen jeweils einem geräteabhängigen Farbraum und einem geräteunabhängigen Farbraum
werden die Farbwerte [C, M, Y, K] des Auflagendruckprozesses so
in die Farbwerte [CP, MP, YP, KP] des Prüfdruckprozesses transformiert,
dass der Prüfdruck
nach dem visuellen Eindruck die gleichen Farben hat wie der Auflagendruck
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1 zeigt
eine einfache Farbraumtransformation für eine solche Druckprozessanpassung
nach dem Stand der Technik in einem Blockdiagramm. Eine erste Farbraumtransformation
1 von den Farbwerten [C, M, Y, K] des Auflagendruckprozesses in
Lab-Farbwerte und eine zweite Farbraumtransformation 2 von den Lab-Farbwerten
in die Farbwerte [CP, MP, YP, KP] des Prüfdruckprozesses werden nacheinander
ausgeführt. Die
beiden Farbraumtransformationen 1 und 2 können auch zu einer äquivalenten
dritten Farbraumtransformation 3 kombiniert werden, die direkt die
Farbwerte [C, M, Y, K] und die Farbwerte [CP, MP, YP, KP] einander zuordnet.
Da über
den geräteunabhängigen Lab-Zwischenfarbraum
jeweils die Farbwerte [C, M, Y, K] und [CP, MP, YP, KP] einander
zugeordnet werden, die die gleichen Lab-Farbwerte ergeben, werden
die zugeordneten Druck farben in den beiden Druckprozessen innerhalb
des Druckfarbraumumfangs als visuell gleich empfunden.
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Wegen
der Einschränkung
des Farbraumumfangs der CMYK-Druckfarben werden in einem Druckprozess
häufig
auch mehr als vier Druckfarben verwendet, wobei mit weiteren bunten
Druckfarben der druckbare Farbraumumfang in bestimmten Bunttonbereichen
erweitert wird. Nachfolgend werden zur klaren Unterscheidung die
CMYK-Druckfarben als "Primärdruckfarben" bezeichnet und die
weiteren bunten Druckfarben als "Sekundäcdruckfarben". Mit einem solchen
Druckprozess, der zusätzlich
zu den Primärdruckfarben
C, M, Y und K noch die Sekundärdruckfarben
Rot, Grün,
Blau (R, G und B) verwendet, wobei deren Pigmente deutlich bunter
als die entsprechenden Mischfarben der Primärdruckfarben sind, kann man
die Farben eines Bildoriginals, beispielsweise eines Diapositivs,
brillanter und mit geringeren Einschränkungen reproduzieren. Auch kann
eine bessere Reproduktion von Sonderfarben (Schmuckfarben) und zugleich
eine verbesserte Prozessstabilität
im Druck erreicht werden. 2 zeigt
in einem xy-Farbartdiagramm zum Vergleich den Farbraumumfang 4 der
Primärdruckfarben
und den erweiterten Farbraumumfang 5 des Siebenfarben-Druckprozesses
aus den Primärdruckfarben
und den Sekundärdruckfarben.
Anstelle der drei Sekundärdruckfarben
können
auch nur eine oder zwei verwendet werden, d.h. mit insgesamt fünf bzw.
sechs Druckfarben gedruckt werden, wenn der druckbare Farbraumumfang
nur in einem bzw. zwei Bunttonbereichen erweitert werden soll.
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Zur
Herstellung eines Prüfdrucks
für einen
Auflagendruckprozess, der mehr als vier Druckfarben verwendet, kann
auch im Prüfdruckprozess
mit der gleichen Anzahl von Prüfdruckfarben
gedruckt werden, insbesondere mit speziellen bunten Prüfdruckfarben
in den Bunttonbereichen Rot, Grün
und Blau, die exakt den Sekundärdruckfarben
des Auflagendrucks entsprechen. Eine solche Lösung ist jedoch aufwändig und
sehr teuer. Außerdem
ist sie nicht flexibel genug einsetzbar, da das Prüfdrucksystem
auf einen ganz bestimmten Satz von Auflagendruckfarben abgestimmt
sein muss. Deshalb arbeiten Prüfdrucksysteme
im all gemeinen mit vier Prüfdruckfarben
Cyan-P (CP), Magenta-P (MP), Gelb-P (YP) und Schwarz-P (KP), die
nicht den Primärdruckfarben
C, M, Y und K entsprechen sondern einen größeren druckbaren Farbraumumfang
aufweisen. 3 zeigt in einem xy-Farbartdiagramm
zum Vergleich den Farbraumumfang 6 der Prüfdruckfarben CP, MP, YP, KP
und den Farbraumumfang 5 des Siebenfarben-Druckprozesses des Auflagendrucks. Es
wird deutlich, dass der Farbraumumfang 6 der Prüfdruckfarben erheblich größer ist
als der Farbraumumfang 4 von Standard-Primärdruckfarben C, M, Y, K (2)
und den erweiterten Farbraumumfang 5 des Siebenfarbendrucks fast
ganz abdeckt.
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4 zeigt
in einem Blockdiagramm eine Verknüpfung von zwei Farbraumtransformationen,
mit denen die Farbwerte [C, M, Y, K, R, G, B] des Auflagendrucks
zunächst
in geräteunabhängige Lab-Farbwerte
und dann weiter in die äquivalenten
Farbwerte [CP, MP, YP, KP] des Prüfdrucks umgerechnet werden.
Wie bereits beschrieben enthalten die Zuordnungstabellen der Farbprofile
nicht für
alle überhaupt
möglichen
Wertekombinationen der Eingangsfarbwerte die zugeordneten Ausgangsfarbwerte
sondern nur für
ein gröberes,
regelmäßiges Gitter
von Stützstellen.
Für Wertekombinationen,
die zwischen den Gitterpunkten liegen, werden die zuzuordnenden
Ausgangsfarbwerte aus den gespeicherten Ausgangsfarbwerten der benachbarten
Stützstellen interpoliert.
Um eine ausreichen. de Genauigkeit der Farbraumtransformationen
zu gewährleisten,
werden mindestens 16 Stützstellen
je Farbkomponente benötigt.
Für den
konventionellen Vierfarbendruck enthält die vierdimensionale Tabelle,
die den CMYK-Eingangsfarbwerten die Lab-Ausgangsfarbwerte zuordnet,
also 16 4 = 65.536 Stützstellen. Da für jede Stützstelle
drei Ausgangsfarbwerte zu je 2 Byte gespeichert sind, hat die Tabelle
eine Größe von 393.216
Byte. Für
den Siebenfarbendruck müsste
die entsprechende siebendimensionale Tabelle, die die erste Farbraumtransformation
in 4 beschreibt, jedoch 16 7 =
268.435.456 Stützstellen
enthalten. Sie hätte
dann eine Speichergröße von 1.610.612.736
Byte. Für
die Zuordnungstabelle der zweiten Farbraumtransformation in 4 werden üblicherweise
33 Stützstellen
je Farbkomponente verwendet. Da die Tabelle den Lab-Eingangsfarbwerten jeweils
vier Ausgangsfarbwerte zuordnet, hat sie 33 3 =
35.937 Stützstellen
und eine Größe von 287.496
Byte. Die beiden Farbraumtransformationen, von [C, M, Y, K, R, G,
B] nach [Lab] und von [Lab] nach [CP, MP, YP, KP], können auch
wieder zu einer Farbraumtransformation zusammengefasst werden, die
die Farbwerte des Siebenfarbendrucks in einem Schritt in die Farbwerte
des Prüfdrucks transformiert.
Die zusammengefasste Farbraumtransformation wird dann auch durch
eine siebendimensionale Zuordnungstabelle beschrieben, in der für jede Stützstelle
jeweils vier Ausgangsfarbwerte eingetragen sind.
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Die
extreme Größe der siebendimensionalen
Zuordnungstabellen stellt bei der Realisierung der Farbraumtransformationen,
die für
die Herstellung des Prüfdrucks
für den
Siebenfarben-Auflagendruck benötigt werden,
ein großes
Problem dar. So große
Tabellen verbrauchen einen großen
Teil des in einem Computer verfügbaren
Speicherplatzes. Hinzu kommt noch, dass in einem ICC-Farbprofil
in der Regel drei solche Zuordnungstabellen enthalten sind, die
auf verschiedene Ausgabeziele (englisch: rendering intent) ausgerichtet sind.
Außerdem
werden die Rechenvorgänge
durch zu große
Tabellen extrem verlangsamt, da sie wegen ihrer Größe nicht
mehr vollständig
in den Arbeitspeicher des Computers passen und zum größten Teil
auf einen Plattenspeicher ausgelagert werden müssen. Wenn dann während der
Ausführung
der Farbraumtransformation Stützstellen
der Tabelle gebraucht werden, die sich gerade nicht im Arbeitsspeicher
befinden müssen
sie erst vom Plattenspeicher in den Arbeitsspeicher geladen werden.
Um die siebendimensionale Tabelle in eine vernünftige Größenordnung zu bringen, müsste die
Zahl der Stützstellen
je Farbkomponente sehr stark reduziert werden, etwa auf 5 Stützstellen
(5 7 = 78.125). Bei einer so geringen Zahl
der Stützstellen
ist aber die Qualität
der Farbraumtransformation so schlecht, dass sie in dieser Form
nicht zur Herstellung eines farbverbindlichen Prüfdrucks geeignet ist.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Problem der
zu großen
Zuordnungstabellen in den Farbprofilen zu lösen und ein Verfahren zur Herstellung
eines Prüfdrucks
für einen
Druckprozess mit mehr als vier Druckfarben anzugeben, mit dem der
Prüfdruck
mit einer für
die Anforderungen an die Farbver bindlichkeit ausreichend hohen Qualität reproduziert
werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren
löst die Aufgabe
durch die Aufteilung der Farbprofiltabellen mit mehr als vier Dimensionen
in mehrere vierdimensionale Farbprofiltabellen, die jeweils eine
ausreichend hohe Zahl der Stützstellen
haben und somit eine genaue Farbwiedergabe durch die Farbraumtransformation
ermöglichen.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die bekannten Methoden
zur Erstellung und Anwendung von ICC-Farbprofilen nur geringfügig geändert werden
müssen,
so dass weitgehend die gleichen Programmstrukturen Verwendung finden
können,
die für
die Erstellung und Anwendung von ICC-Farbprofilen bereits vorhanden
sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm für
eine Farbraumtransformation eines Vierfarben-Druckprozesses in einen Prüfdruckprozess,
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2 den
Farbraumumfang eines Vierfarben-Druckprozesses und eines Siebenfarben-Druckprozesses,
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3 den
Farbraumumfang eines Prüfdruckprozesses
und eines Siebenfarben-Druckprozesses,
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4 ein
Blockdiagramm für
eine Farbraumtransformation eines SiebenfarbenDruckprozesses in
einen Prüfdruckprozess,
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5 das
Lab-Farbsystem,
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6 einen
Farbkörper
im Lab-Farbsystem,
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7 die
Farbraumumfänge
verschiedener Druckfarbenkombinationen,
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8 ein
Blockdiagramm für
die Farbseparation eines Siebenfarben-Druckprozesses,
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9 ein
Beispiel für
Gray Component Replacement (GCR),
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10 ein
Beispiel für
Color Component Replacement (CCR),
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11 den
Verlauf des GCR-Faktors und des CCR-Faktors,
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12 eine
Farbraumtransformation eines Siebenfarben-Druckprozesses in einen
Prüfdruckprozess gemäß der Erfindung,
und
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13 eine
alternative Ausführungsform
der Farbraumtransformation eines Siebenfarben-Druckprozesses in
einen Prüfdruckprozess.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird am Beispiel eines Druckprozesses erläutert, der zusätzlich zu den
Primärdruckfarben
CMYK noch die Sekundärdruckfarben
Rot, Grün,
Blau (RGB) verwendet. Vorzugsweise haben die Pigmente der Sekundärdruckfarben
eine deutlich höhere
Buntheit als die entsprechenden Mischfarben der Primärdruckfarben.
Beispielsweise ist die Volltondichte (100% Tonwert) der Sekundärdruckfarbe Rot
bunter als der Übereinanderdruck
der Volltondichten der Primärdruckfarben
Gelb und Magenta. Die Buntheit (englisch: chroma) ist als Radius
in der ab-Ebene des Lab-Farbsystems definiert:
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Der
Buntton (englisch: hue) ist als Winkel in der ab-Ebene des Lab-Farbsystems
definiert:
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5 zeigt
im Lab-Farbsystem für
eine Farbe F mit den Komponenten LF, aF, bF die Parameter
Buntheit cF und Buntton hF.
Die Lab-Farbkomponenten bilden einen dreidimensionalen Farbraum
mit einer Helligkeitsachse (L) und zwei Buntheitsachsen (a, b),
die man sich in der Ebene eines Farbkreises vorstellen kann, durch
dessen Mittelpunkt die Helligkeitsachse verläuft.
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Durch
die höhere
Buntheit der Sekundärdruckfarbe
Rot erreicht man im Bereich der roten Bunttöne einen größeren gedruckten Farbraumumfang
als er mit den Primärdruckfarben
allein möglich
wäre. 6 veranschaulicht
das in einer perspektivischen Ansicht eines Farbkörpers 7 im
Lab-Farbsystem, der in verschiedenen Helligkeitsebenen den druckbaren
Farbraumumfang zeigt, wenn zusätzlich
zu den Primärdruckfarben CMYK
auch mit der Sekundärdruckfarbe
Rot gedruckt wird. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit ist nur ein Teil
der Helligkeitsebenen gezeigt. Die Begrenzungslinien 8 beschreiben
den Farbraumumfang, der mit den Primärdruckfarben CMYK gedruckt
werden kann. Die Begrenzungslinien 9 beschreiben im Bereich
der roten Bunttöne
den erweiterten Farbraumumfang, der sich mit der Sekundärdruckfarbe
Rot ergibt. Es wird auch deutlich, dass der Farbkörper 7 eine
komplexe Form hat, da die Lage und Ausdehnung der Begrenzungslinien 8 bzw. 9,
die den Farbraumumfang bezüglich
der ab-Ebene kennzeichnen, stark vom Helligkeitswert L abhängig sind.
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Mit
den Sekundärdruckfarben
Grün und
Blau kann man in entsprechender Weise in den Bereichen der grünen bzw.
blauen Bunttöne
den Farbraumumfang erweitern. 7 zeigt
in einer Projektion auf die ab-Ebene des Lab-Farbsystems den druckbaren
Farbraumumfang 10 der Primärdruckfarben CMYK, den Sektor 11 der mit
der Druckfarbenkombination RMYK druckbaren Farben, den Sektor 12 der
mit der Druckfarbenkombination CGYK druckbaren Farben und den Sektor 13 der
mit der Druckfarbenkombination CMBK druckbaren Farben. Die Sektoren 11, 12 und 13 beschreiben
jeweils den druckbaren Farbraumumfang, der mit der entsprechenden Sekundärdruckfarbe
und drei Primärdruckfarben
erreicht werden kann. Die druckbaren Farbraumumfänge variieren in Form und Größe in Abhängigkeit
vom Helligkeitswert L (6), was in 7 zur
Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt ist. Die Farbraumumfänge der
Sektoren 11, 12 und 13 überlappen
sich im Bereich der Farben mit geringer und mittlerer Buntheit mit
dem Farbraumumfang der Primärdruckfarben
CMYK, d.h. ein roter Buntton im Überlappungsbereich
könnte
sowohl mit den Primärdruckfarben
CMYK als auch mit der Druckfarbenkombination RMYK gedruckt werden.
Nur für
die Farben mit hoher Buntheit muss eine der Sekundärdruckfarben
verwendet werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
nutzt die Tatsache, dass auch in einem Siebenfarbendruck üblicherweise
nicht mehr als 4 Farben an einer Stelle des Druckbogens übereinander
gedruckt werden. Zum einen muss die Einhaltung der maximalen Flächendeckung
beachtet werden, d.h. die Summe der Tonwerte der übereinander
gedruckten Druckfarben darf einen Maximalwert nicht überschreiten,
der beim Offsetdruck von der verwendeten Papiersorte abhängig ist.
Die maximale Flächendeckung
beträgt
beispielsweise 340% für
gestrichene Offsetpapiere und 280% für ungestrichene Papiere. Zum
anderen führen
zu viele Druckfarben an derselben Stelle zu einer Vergrauung und
damit zu einem verschlechterten Druckbild. Wesentlich ist aber,
das es auch nicht notwendig ist, mehr als 4 Farben übereinander
zu drucken, um eine farblich hochwertige Wiedergabe zu erreichen.
Als Voraussetzung für
die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Farbraumtransformation für
die Herstellung des Prüfdrucks
wird bereits bei der Erstellung der Farbseparationstabellen für den Siebenfarbendruck
dafür gesorgt,
dass an keiner Stelle des Druckbogens mehr als vier Druckfarben übereinander
gedruckt werden.
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8 veranschaulicht
die Farbseparation, die für
jede Bildquelle aus der sequentiellen Anwendung jeweils zweier Farbraumtransformationen
mittels der entsprechenden Farbprofile besteht. Die Inhalte eines Druckbogens
kommen aus verschiedenen Bildquellen, die jeweils eigene charakteristische
Farbeigenschaften haben. Ein Scanner liefert beispielsweise Bilddaten
in einem Farbraum mit dem Komponenten R1, G1, B1 und eine digitale
Kamera liefert Bilddaten in einem anderen Farbraum R2, G2, B2. Zusätzlich werden
noch Sonderfarben gedruckt, deren Farben direkt durch die Angabe
ihrer Lab-Farbwerte definiert sind. Sonderfarben, auch Schmuckfarben
genannt (englisch: spot colors), werden in der Reproduktions- und
Drucktechnik eingesetzt, um produktspezifische Farben oder firmenspezifische
Farben in Druckerzeugnissen zu reproduzieren. Beispiele für Sonderfarben
sind das spezielle Blau auf den Produkten der Marke "Nivea" oder das Blau der Bildmarke "HEIDELBERG" im Firmenlogo der
Heidelberger Druckmaschinen AG. Auf der Basis jeweils individueller
Farbprofile werden die geräte spezifischen
Farbwerte der Bildquellen in Lab-Farbwerte umgesetzt. Den Lab-Farbwerten werden
dann mit der eigentlichen Separationstabelle, die im Ausgabe-Farbprofil
des Druckprozesses enthalten ist, die entsprechenden Farbwerte der
sieben Druckfarben zugeordnet. Diese Separationstabelle enthält für jede Lab-Stützstelle
sieben Farbwerte, wobei maximal vier dieser Farbwerte einen von Null
verschiedenen Wert haben. Dies wird durch die Anwendung von Verfahren
wie Gray Component Replacement (GCR) und Color Component Replacement
(CCR) bei der Erstellung der Separationstabelle erreicht.
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Aus
der 7 ist ersichtlich, dass Farben, die im inneren
Bereich des Farbraumumfangs 10 der Primärdruckfarben CMYK liegen, sowohl
mit den Primärdruckfarben
allein als auch mit einer Kombination aus einer Sekundärdruckfarbe
und drei Primärdruckfarben
ausreichend genau reproduziert werden können. Hier muss entschieden
werden, ob der Einsatz einer Sekundärdruckfarbe für solche
Farben Sinn macht. Eine bevorzugte Strategie ist, Farben mit einer
Buntheit bis zu einem vorgegebenen Schwellwert nur mit den Primärdruckfarben
zu drucken, d.h. solche Farben werden nur mit maximal vier der sieben
verfügbaren
Druckfarben gedruckt. Erst für
Farben, deren Buntheit oberhalb des Schwellwerts liegen, kommt eine
der Sekundärdruckfarben
zum Einsatz. Diese Strategie ist sinnvoll, da die Sekundärdruckfarben
die Aufgabe haben, in den Bunttonbereichen Rot, Grün oder Blau
speziell die Farben mit großer
Buntheit brillanter und klarer zu reproduzieren, als es durch den Übereinanderdruck
der Primärdruckfarben
möglich
ist.
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Aus
der Reproduktionstechnik ist bekannt, dass das System der Primärdruckfarben überbestimmt
ist, d.h. eine Farbe mit gegebenen Lab-Farbwerten kann mit verschiedenen
Kombinationen der Anteile von CMYK erzeugt werden. Beispielsweise
können
graue Farben und dunkle Farben mit einem höheren Anteil der Primärdruckfarbe
K und entsprechend geringeren Anteilen der Primärdruckfarben CMY oder auch
mit einem geringeren Anteil K und entsprechend höheren Anteilen CMY gedruckt
werden. Diese Entscheidung bestimmt den sogenannten Schwarzaufbau
der Farben und wird beispielsweise mit dem GCR-Verfahren ge troffen.
Dies wird an einem einfachen Beispiel erläutert, das in der 9 dargestellt
ist. Beim GCR-Verfahren werden die vergrauenden Anteile der bunten
Druckfarben CMY durch die Druckfarbe Schwarz ersetzt. Bei einer
Kombination von 40% C, 30% M, 60% Y und 10% K ist der vergrauende
Anteil das Minimum der Werte der bunten Druckfarben, hier also 30%
(9a). Dieser Betrag wird von den bunten
Druckfarben subtrahiert und in den Schwarz-Auszug addiert. Man erhält für ein vollständiges GCR
(GCR-Faktor von 100%) also die neuen Farbanteile 10% C, 0% M, 30%
Y und 40% K (9b). Bei einem GCR-Faktor
von 100% werden theoretisch an jeder Stelle des Druckbogens nur
3 Farben gedruckt (im Vierfarbendruck). In der Praxis arbeitet man
aus drucktechnischen Gründen
mit geringeren GCR-Faktoren von z.B. 70%. Im obigen Beispiel bedeutet
dies, dass nur 70% von den maximal möglichen 30% des gemeinsamen
Anteils der bunten Druckfarben, das heißt 21%, von den bunten Druckfarben
abgezogen werden und zum Schwarz-Auszug addiert werden. Damit ergeben
sich die Werte 19% C, 9% M, 39% Y und 31 % K (9c).
Dieses Beispiel ist eine starke Vereinfachung zur Darstellung des
Prinzips der im Detail sehr komplexen Berechnungen von Farbseparationen.
Bei farblich korrekter Anwendung des GCR ergeben sich aufgrund der
nichtlinearen Verhältnisse
andere Werte, die auch nicht nur mit einfachen Subtraktionen und
Additionen gewonnen werden können
-
Der
Einsatz der Sekundärdruckfarben
R, G oder B führt
zu einer Ersetzung von Mischfarben aus den bunten Primärdruckfarben.
Beispielsweise ergibt der Übereinanderdruck
der Primärdruckfarben
Cyan und Gelb eine grüne
Mischfarbe, so dass diese Primärdruckfarben
teilweise durch die Sekundärdruckfarbe
Grün ersetzt
werden können.
Die Ersetzung kann nach dem Color Component Replacement (CCR) Verfahren
erfolgen. 10 stellt ein einfaches Beispiel
dazu dar. Um beim Einsatz einer der Sekundärdruckfarben nicht mehr als
4 Farben an einem Ort zu drucken, muss die zur Sekundärdruckfarbe
komplementäre
Primärdruckfarbe entfernt
werden. Dies wird durch ein GCR mit dem Faktor 100% der Primärdruckfarben
C,M,Y,K erreicht. Dies ist auch deshalb sinnvoll, da die komplementäre Druckfarbe
nur zu einer Vergrauung bzw. Abdunklung führen würde, die mit der Primärdruckfarbe
Schwarz besser zu erreichen ist. Im dem Beispiel wird von einem
GCR mit dem Faktor 100% einer Farbe mit den Anteilen 40% C, 30%
M, 60% Y und 10% K ausgegangen, d.h. die Ausgangsfarbe für das CCR
hat die Anteile 10% C, 0% M, 30% Y und 40% K (9b, 10a). Der gemeinsame Anteil von Cyan und
Gelb beträgt
hier 10%. Bei einem CCR mit dem Faktor 100% wird dieser Betrag von den
beiden Primärdruckfarben
subtrahiert und in die Sekundärdruckfarbe
Grün addiert.
Dies ergibt die Anteile 0% C, 0% M, 20% Y, 40% K und 10% G (10b). Bei einem CCR mit dem Faktor 100%
werden theoretisch an jeder Stelle des Druckbogens ebenfalls nur
3 Farben gedruckt, eine der bunten Primärdruckfarben, Schwarz und eine
der Sekundärdruckfarben.
In der Praxis arbeitet man mit geringeren CCR-Faktoren und steigert
den CCR-Faktor,
je größer die
Buntheit einer zu druckenden Farbe ist. Bei einem CCR-Faktor von 60% ergibt
sich für
das Beispiel, dass nur 60% von den maximal möglichen 10% des gemeinsamen
Anteils der Druckfarben Cyan und Gelb, das heißt 6%, von diesen Druckfarben
abgezogen werden und zum Grün-Auszug addiert
werden. Damit ergeben sich die Anteile 4% C, 0% M, 24% Y, 40% K
und 6% G (10c).
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Wie
bereits beschrieben wird die Farbseparation so durchgeführt, dass
Farben, die im inneren Bereich des Farbraumumfangs 10 der
Primärdruckfarben
CMYK liegen, nur mit den Primärdruckfarben
gedruckt werden. Wenn die Farben sich in der Nähe der Grauachse befinden,
d.h. eine geringe Buntheit bis zu einem ersten Schwellwert T1 haben,
werden sie einem moderaten GCR unterworfen, beispielsweise mit einem
GCR-Faktor von 60%. In diesem Bereich würde ein zu großer GCR-Faktor
zu drucktechnischen Problemen führe,
beispielsweise würde
der Glanz der gedruckten Farbe beeinträchtigt, wenn der Schwarzanteil
zu hoch wäre.
Für Farben,
deren Buntheit oberhalb des Schwellwerts T1 liegt, wird der GCR-Faktor
kontinuierlich erhöht,
bis er bei einem zweiten Schwellwert T2 den Faktor 100% erreicht. 11 zeigt
den Verlauf des GCR-Faktors in Abhängigkeit von der Buntheit c.
Bis zum Schwellwert T2 enthalten die gedruckten Farben also nur
Anteile aller vier Primärdruckfarben
CMYK. Oberhalb des Schwellwerts T2 bei einem GCR-Faktor von 100%
ist eine der bunten Primärdruckfarben
C, M oder Y in der gedruckten Farbe nicht mehr enthalten. Erst für solche
Farben, de ren Buntheit oberhalb des Schwellwerts T2 liegt, kommt
eine der Sekundärdruckfarben
R, G oder B zum Einsatz, d.h. zu den drei Primärdruckfarben, aus denen diese
Farben zusammengesetzt sind, kommt eine Sekundärdruckfarbe hinzu. Die gedruckten
Farben in diesem Buntheitsbereich haben eine der möglichen
Zusammensetzungen RMYK, CGYK oder CMBK, bestehen also ebenfalls
nur aus vier Druckfarben. In diesem Bereich wird dann der CCR-Faktor
kontinuierlich gesteigert, bis er bei Farben mit sehr großer Buntheit
den Faktor 100% erreicht. Durch die Übergangsbereiche, in denen
der GCR-Faktor und der CCR-Faktor kontinuierlich gesteigert werden,
werden abrupte Veränderungen
in der Zusammensetzung ähnlicher
Farben vermieden, so dass insbesondere sogenannte Abrisse in Farbverläufen nicht
auftreten.
-
Durch
die Farbseparation mit einem GCR- und CCR-Verlauf nach 11 wird
erreicht, dass an jeder Stelle des Druckbogens nicht mehr als vier
Druckfarben übereinander
gedruckt werden, entweder die vier Primärdruckfarben CMYK im Bereich
geringer Buntheit oder eine der Druckfarbenkombinationen RMYK, CGYK oder
CMBK im Bereich höherer
Buntheit. Das erfindungsgemäße Verfahren
nutzt diese Tatsache, um die zu große siebendimensionale Zuordnungstabelle
des für
den Prüfdruck
benötigten
Farbprofils, die den sieben Druckfarbenkomponenten jeweils Lab-Farbwerte
zuordnet (4), in vier vierdimensionale
Zuordnungstabellen aufzuteilen, die jeweils eine genügend hohe
Zahl der Stützstellen
haben und somit eine genaue Farbwiedergabe im Prüfdruck ermöglichen. Die so abgewandelte
Farbraumtransformation für
den Prüfdruck
ist in 12 gezeigt. Die sieben Druckfarbenkomponenten
CMYKRGB werden mit einem ersten Farbprofil in geräteunabhängige Lab-Farbwerte
umgerechnet. Das erste Farbprofil enthält vier Zuordnungstabellen,
die jeweils einer Kombination von vier Eingangsfarbkomponenten,
den Kombinationen CMYK, RMYK, CGYK und CMBK, die Ausgangswerte Lab
zuordnen. Mit der oben beschriebenen Farbseparation des Siebenfarbendrucks
kann jede gedruckte Farbe auch nur aus einer dieser vier-Kombinationen der
Druckfarben bestehen. Bei der Anwendung des ersten Farbprofils wird
geprüft,
aus welcher der vier Kombinationen eine gedruckte Farbe besteht,
d.h. welche Anteile der sieben Druckfarben von Null verschieden
sind, und dann werden die zugehörigen Lab-Farbwerte
in der zugehörigen
Zuordnungstabelle aus den Stützwerten
interpoliert. Die Zuordnungstabellen der vier Druckfarbenkombinationen
haben 16 Stützstellen
je Farbkomponente, d.h. 16 4 = 65.536 Stützstellen.
Mit drei Ausgangsfarbwerten zu je 2 Byte, die für jede Stützstelle gespeichert sind,
hat jede Tabelle eine Größe von 393.216
Byte. Zusammen haben die vier Tabellen also einen Speicherbedarf
von 1.572.864 Byte. Im Vergleich zu den für die siebendimensionale Zuordnungstabelle
benötigten
1.610.612.736 Byte ist das eine Reduzierung des Speicherbedarfs
um den Faktor 1024. Wenn für
das erste Farbprofil ein ICC-Farbprofil verwendet wird, können die
vier Zuordnungstabellen, die jeweils den Kombinationen CMYK, RMYK,
CGYK und CMBK die Ausgangswerte Lab zuordnen, als sogenannte private
Einträge
in das Profil aufgenommen werden. Eine Transformationssoftware,
mit der die Druckfarbenanteile für
den Prüfdruck
berechnet werden, erkennt die privaten Einträge und schaltet in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung einer gedruckten Farbe bei der Umsetzung
in die Lab-Farbwerte zwischen den vier Zuordnungstabellen um.
-
Nach
der Umrechnung der sieben Druckfarben in die Lab-Farbwerte mittels
der vier Zuordnungstabellen des ersten Farbprofils werden die Lab-Farbwerte
mittels eines zweiten Farbprofils in die Farbkomponenten CP, MP,
YP und KP des Prüfdrucks
umgesetzt (12). Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
veränderte
erste Farbprofil und das zweite Farbprofil können in einer alternativen
Ausführungsform
auch zu einer Farbraumtransformation zusammengefasst werden, die
die Transformation in einem Schritt durchführt. Das ist in 13 dargestellt.
-
Aus
der Hintereinanderschaltung jeder Tabelle des ersten Farbprofils
und der Tabelle des zweiten Farbprofils (12) wird
jeweils eine neue Zuordnungstabelle berechnet, die den vier Druckfarbenkomponenten
CMYK oder RMYK oder CGYK oder CMBK direkt die vier Komponenten CP,
MP, YP, KP des Prüfdrucks zuordnet.
Durch Nachschlagen in einer dieser Tabellen, je nachdem welche Anteile
der sieben Druckfarben von Null verschieden sind, können direkt
die Komponenten des Prüfdrucks
interpoliert werden. Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel eines
Siebenfarben-Druckprozesses erläutert
wurde, kann es ebenso für
den Fall angewendet werden, dass neben den vier Primärdruckfarben
mit nur einer oder zwei der Sekundärdruckfarben gedruckt wird.
Das erste Farbprofil (12) enthält dann zwei vierdimensionale
Zuordnungstabellen (Fünffarbendruck)
bzw. drei vierdimensionale Zuordnungstabellen (Sechsfarbendruck).
-
- 1
- erste
Farbraumtransformation
- 2
- zweite
Farbraumtransformation
- 3
- dritte
Farbraumtransformation
- 4
- Farbraumumfang
der Primärdruckfarben
- 5
- Farbraumumfang
des Siebenfarbendrucks
- 6
- Farbraumumfang
der Prüfdruckfarben
- 7
- Farbkörper
- 8
- Begrenzungslinien
- 9
- Begrenzungslinien
- 10
- Farbraumumfang
der Primärdruckfarben
CMYK
- 11
- Farbraumumfang
der Druckfarben RMYK
- 12
- Farbraumumfang
der Druckfarben CGYK
- 13
- Farbraumumfang
der Druckfarben CMBK