SEMINARSKI RAD TEMA: Definisanje koordinata boje prikaznih uređaja (monitora) različitim mernim uređajima
Profesor: Dr Sandra Dedijer Asistenti: Ivana Jurič Ivana Tomić
Studenti: Snežana Đurica Gi36/2011 Jelena Pajić f1601 Ivan Jelić Gi117/2011
Novi Sad, 2015.
1
SADRŽAJ 1. UVOD....................................................................................................................3 1.1. Cilj i predmet rada................................................................................................3 1.2. Način rešavanja problema....................................................................................3 2. TEORIJSKI DEO......................................................................................................3 2.1. Emisija svetlosti.....................................................................................................3 2.2. Emisioni uređaji - monitori....................................................................................3 2.3. Način merenja emisije monitora..........................................................................4 2.4. Spektrofotometar.................................................................................................5 2.5. Kolorimetar...........................................................................................................5 2.6. Poređenje Spektrometrije i kolorimetrije.............................................................6 2.7. CIE Lab prostor boja..............................................................................................6 2.7. Ton boje................................................................................................................7 2.8. Svetlina boje..........................................................................................................7 2.9. Hromatičnost boje................................................................................................8 2.10. Apsolutna razlika boja ΔE...................................................................................8 2.11. Srednja vrednost.................................................................................................9 2.12. Standardna devijacija.........................................................................................9 2.13. Koeficijent varijacije............................................................................................9 3. EKSPERIMENTALNI DEO........................................................................................9 3.1. Metod rada...........................................................................................................10 3.2. Korišćeni softveri i uređaji....................................................................................10 3.2.1.Xrite i1 Pro - Spektrofotometar 10 3.2.2. Spyder 3 - Kolorimetar................................................................................11 3.2.3. Monitor Fujitsu E23T-6...............................................................................12 3.3. Prikaz rezultata......................................................................................................13 3.4. Preciznost merenja...............................................................................................15 4. ZAKLJUČAK...........................................................................................................15 LITERATURA..............................................................................................................16
2
1. UVOD 1.1. Cilj i predmet rada Definisanje koordinata boje prikaznih uređaja (monitora) mernim uređajima podrazumeva da analizirajući rezultate dobijene različitim mernim instrumentima na istim prikaznim uređajima, utvrdimo u kom opsegu se analizirane vrednosti boja kreću, isključujući tako ljudski faktor i subjektivne uticaje u utvrđivanju tačne vrednosti koordinata boja na prikaznim uređajima, odnosno utvrđivanju ispravnosti prikaznog uređaja (monitora). Pod pretpostavkom da je prikazni uređaj ispravan, ovakvim pristupom se takođe mogu odrediti odstupanja i ispravnost mernih uređaja, komparacijom dobijenih vrednosti između više mernih uređaja. 1.2. Način rešavanja problema Predmet rada podrazumeva da se korišćenjem više mernih uređaja, (u ovom slučaju dva merna uređaja), dobije niz podataka koji predstavljaju vrednosti izmerene na različitim tačkama prikaznog uređaja, za jednu istu boju. Broj tačaka koji se koristi u ovom postupku dobijanja izmerenih vrednosti je pet, po jedna u svakom uglu, i jedna u sredini prikaznog uređaja. Postupak se ponavlja za pet različitih boja. Analizom dobijenih, odnosno izmerenih vrednosti, dobijaju se srednje vrednosti, standardna devijacija i koeficijent varijacije za svaki uređaj posebno, i to za svetlinu i hromatičnost boje. Komparacijom vrednosti dobijenih merenjem i jednim i drugim uređajem za jedan isti prikazni uređaj, dobijaju se jasni indikatori da li prikazni uređaj celom svojom površinom emituje iste tj. slične vrednosti za svaku boju posebno, odnosno da li je prikazni uređaj ispravan ili postoje odstupanja.
2. TEORIJSKI DEO 2.1. Emisija svetlosti Emisija svetlosti je odavanje elektromagnetnog zračenja na način transformisanja drugih formi energije u svetlosnu. Nastaje na principu otpuštanja absorbovane energije na atomskom nivou tako što pobuđeni atomi materijala otpuštaju energiju koja se opaža kao svetlosna. Ova pojava je prouzrokovana fizičkim i hemijskim procesima (Dedijer, 2015). 2.2. Emisioni uređaji - monitori Svaka boja je rezultat emisije svetlosti određenog svetlosnog izvora, refleksije svetlosti od površine predmeta i prijema reflektovane svetlosti u ljudskom oku. Da bismo videli bilo koju boju, neophodan je izvor svetlosti. Izvori svetla kao što je sunce emituju belu svetlost koja se sastoji od celog spektra boja. Svaka boja je svetlost određene talasne dužine. Ljudsko oko opaža samo mali deo svetlosnog spektra – talasnih dužina od 380 nm do otprilike 780 nm. Postoje dva tipa fotoreceptora u oku, od kojih su jedni zaduženi za raspoznavanje svetline objekata odnosno svetlosti, dok drugi opažaju boju kao crvenu, zelenu i plavu, čijim mešanjem dobijamo ceo vidljivi spektar boja. Isti princip sinteze boja je primenjen kod (CRT) monitora. Tri svetlosna snopa – crveni, zeleni i plavi, usmeravaju se na fosfore ekrana rezultujući slikom određenih boja na monitoru. Mešanjem crvene, zelene i plave boje možemo dobiti bilo koju boju, u zavisnosti od intenziteta pojedinačnih osnovnih boja. Ovo predstavlja aditivnu sintezu boja - dodavanjem pojedinačnih boja odnosno povećanjem njihovog intenziteta dobijamo svetliju boju. Mešanjem crvene, zelene i plave boje istog intenziteta dobijamo belu boju. Svaki uređaj karakteriše određeni spektar – gamut boja koje uređaj može da reprodukuje. Monitore odlikuje prilično velik gamut (veći od gamuta štampe), dok od navedenih uređaja po pravilu najveći gamut imaju skeneri (slika 4). Gamut boja određenog uređaja se obično predstavlja u XYZ, La*b* ili xyY dijagramu koje je ustanovila organizacija CIE (Commision Internationale de l’Eclairage / International Commission on 3
Illumination). Svaki gamut boja određenog uređaja je trodimenzionalan oblik; zbog praktičnosti prikazivanja obično se srećemo sa dvodimenzionalnim prikazima koji predstavljaju samo presek datog gamuta (Potran, 2012). 2.3. Način merenja emisije monitora Najtačniji opis emisije monitora se može dobiti na način određivanja spektralne krive emisije. Intenzitet emitovane svetlosti na svakoj talasnoj dužini čini ukupnu količinu emitovane energije. Najčešća 2 načina merenja stimulusa na monitoru su kolorimetrijski i spektrometrijski. Kolorimetar meri CIE tristimulusnnih vrednosti za određeni stimulus, a spektrofotometar meri spektralnu reflektansu ili transmitansu. Osim ta dva načina merenja hromatinosti u upotrebi su merenja sa skraćenim spektrometrom (merenje optičke osobine na jednoj ili više diskretnih pozicija na spektru), spektrometrom(meri optičku osobinu u funkciji talasne dužine), spektroradiometrom (meri spektralnu emitanciju-zračenje)(Dedijer, 2015). Na slici 1 prikazana su dva načina merenja stimulusa na monitoru.
Spektrometrijski Kolorimetrijski Slika 1. Merenje stimulusa na monitoru spektrometrijski i kolorimetrijski (Dedijer, 2015)
Mjerenje boja je bitno zbog: • potrebe za objektivnim uspoređivanjem boja, • kontrole boja na reprodukciji, • određivanja tolerancija za reprodukciju pojedinih boja na otisku, • kontrole pojedinih faza u reprodukcijskom procesu, • kalibracije ulaznih i izlaznih uređaja, i dr. Da bi se dobila maksimalna veličina gamuta odnosno maksimalan broj boja na nekom uređaju, mora se pravilno podesiti, tj. kalibrisati. Kalibracija predstavlja podešavanje uređaja, tj. promenu njegovog „ponašanja” do određenog željenog stanja uređaja. Kalibracija uređaja je bitna da bi se dobilo najbolje moguće stanje uređaja, u kojem on ima maksimalan gamut boja i konzistentnu – nepromenljivu – reprodukciju boja. Kalibracija predstavlja podešavanje uređaja, tj. promenu njegovog „ponašanja” do određenog željenog stanja uređaja. Kalibracija uređaja je bitna da bi se dobilo najbolje moguće stanje uređaja, u kojem on ima maksimalan gamut boja i konzistentnu, nepromenljivu reprodukciju boja. Kalibracija se vrši pomoću softvera ili kombinacijom softvera i hardvera. Softverska kalibracija je ograničena u pogledu preciznosti jer se njena procena u toku kalibracije vrši isključivo okom, ali je svakako bolje pristupiti i ovakvom tipu kalibracije nego ostaviti monitor nekalibrisan. Popularni program za softversku kalibraciju monitora je Adobe Gamma koji se dobija instalacijom nekog od Adobe-ovih paketa. Relativno jednostavan sofver koji pruža i kalibraciju monitora je i Chromix ColorThink. Za preciznu kalibraciju uređaja koriste se uređaji koji se nazivaju spektrofotometri i kolorimetri. Razlika između ova dva tipa je u tome što spektrofotometri mere intenzitet svetlosti na određenoj talasnoj dužini, dok kolorimetri sva merenja pretvaraju u RGB vrednosti. Spektrofotometri su po pravilu precizniji od kolorimetara i osim kalibracije monitora (emisija svetlosti) mogu da kalibrišu i štampače, odnosno registruju svetlost koja se reflektovala od papira ili neke druge podloge. Popularni proizvođači spektrofotometara i kolorimetara su X-rite, ColorVision, Pantone itd. Svaka kalibracija rezultuje pravljenjem ICC profila uređaja. ICC profil je skup podataka o datom uređaju i on opisuje kako taj uređaj „vidi” odnosno reprodukuje boje (Potran, 4
2012). ICC profil obuhvata karakteristike uređaja u smislu njegovih: gamuta – tonova boja i svetlina njegovih osnovnih koloranata (osnovnih boja), dinamičkog opsega – bele tačke i krivih reprodukcije tonova boja. 2.4. Spektrofotometar Spektrofotometar je uređaj koji meri promene u refleksiji, transmisiji ili zračenju, u intervalima, duž talasnih dužina vidljivog dela spektra. Kao rezultat merenja faktora refleksije ili transmisije u pojedinim talasnim područjima (intervalima) dobija se spektrofotometrijska kriva. (U grafičkoj industriji najčešće se koriste spektrofotometrijske krive u području od 350 nm do 750 nm.) Rad uređaja temelji se na rastavljanju belog svetla na pojedinačne talasne dužine pomoću monohromatora (prizma ili optička rešetka). Njima se osvetljava ispitivani uzorak boje i beli standard (najčešće magnezijum-oksid). Postupak se izvodi redom s monohromatskim svetlima duž čitavog spektra. Reflektirano svetlo dolazi do fotoćelije, koja ih pretvara u električne impulse. Impulsi se dalje preračunavaju tako da se na skali mogu očitati faktor refleksije ili transmisije, pri određenoj talasnoj dužini, u odnosu na beli standard. Kao grafički prikaz merenja dobije se spektrofotometrijska kriva. Na slici 2 je prikazana opšta šema spektrofotometra.
Slika 2. Opšta šema spektrofotometra (Dedijer, 2015)
Savremeni spektrofotometri sadrže informacije o CIE standardnom posmatraču, krivama spektralne emisije za mnoge standardne izvore svetla i mikroračunar za izračunavanje CIE tristimulusnih vrednosti. Na osnovu CIE koordinata koje se mogu izračunati za boje pod različitim izvorima svetla, može se predvideti koji će izvori svetla dovesti do pojave metamerizma (Kurečić, 2007). refleksiju sa uzorka u celoj vidljivoj oblasti, sa korakom koji može biti od 1 do 20 nm. Za spektrofotometre koje koristimo u kolor menadžmentu tipičan je korak od 10 nm. Na osnovu ovako precizno utvrđene spektralne karakteristike svetlosti reflektovane sa objekta, može se dobiti najširi skup kolorimetrijskih i denzitometrijskih veličina (Živković, 2012). Tri načina (geometrije) merenja: 1. sferna - svetlost je jednolično raspršena (difuzna) unutar sfere (unutrašnjost je obojena belom bojom, barijev sulfat). Pri merenju može uzeti u obzir sjajnost. Izbor kad je uzorak sa teksturom,hrapav ili sjajan. 2. 0/45 ili 45/0 - svetlost na uzorak dolazi samo sa jedne strane. Meri boju na način na koji bi je videlo (doživjelo) ljudsko oko. U merenju zanemaruje sjaj. 3. multi-angle - najnoviji način koji se koristi za merenje specijalnih boja (auto industrija). 2.5. Kolorimetar Kolorimetar je uređaj koji meri tristimulusne vrednosti boja (na način sličan ljudskom doživljaju boja), u pravilu podešenom prema krivoj standardnog promatrača. Merenje boja kolorimetrom temelji se na upoređivanju ispitivane boje s bojom nastalom u kolorimetru mešanjem osnovnih boja aditivne sinteze, prema Grassmanovim zakonima. Kolorimetri direktno mere CIE kolorimetrijske koordinate. Prijem svetla preko tri sistema koji imaju spektralnu osetljivost koja odgovara funkcijama usaglašenog stimulusa boja CIE stadardnog posmatrača. Izvor svetla simulira D65 ili C.Merna geometrija najčešće 45/0. Jedna od najvažnijih prednosti kolorimetra 5
je da omogućava izračunavanje ΔE razlike boja, na temelju razlika u svetlini, tonu i hromatičnosti. Dozvoljena odstupanja su standardizovana za različite vrste proizvoda. Glavni nedostatak kolorimetra je nemogućnost registrovanja metamernih boja. Oni su ograničeni na standardnog promatrača i na samo jedan standardni izvor svjetla (A ili D65), pa ne mogu provjeriti da li se dva različita uzorka boja vizuelno poklapaju pod različitim izvorima svetla (Kurečić, 2007). Na slici 3 je prikazana opšta šema kolorimetara.
Slika 3. Opšta šema kolorimetara (Dedijer, 2015)
2.6. Poređenje Spektrometrije i kolorimetrije Ljudsko oko može videti svetlost u vidljivom spektru, iako “svetlost” nije jednaka “boji”. Svetlo je definisano kao “energija elektromagnetskog zračenja koja stimulira mrežnjaču na oku i omogućuje vid”. Stimulacija oka se prenosi mozgu, i tu se stvara koncept “boje” po prvi put, kao odgovor mozga na informacije poslate od strane oka. Princip po kom kolorimetar vidi boje je sličan ljudskom. Metoda korištena u kolorimetru se zove tristimulusna metoda; kolorimetri koji koriste ovu metodu su dizajnirani da mjere svetlost na način jednak onome kako ljudsko oko doživljava svetlost. Tristimulusni kolorimetar ima značajne karakteristike kao što su niska cena, kompaktna veličina, vrhunska mobilnost i jednostavan rad. Kolorimetri mogu jednostavno određivati tristimulusnu vrednost. Kolorimetar nije primeren za kompleksne analize boja kao što je metamerizam. Druga metoda za merenje boja koristi spektrofotometar; instrument za merenje boje koristi metodu merenja spektralnih karakteristika svjetla i onda računa tristimulusne vrednosti bazirane na jednačini za CIE Standard Observer funkcije. Spektrofotometar ima visoku preciznost i povećanu prilagodljivost. To je pogodno za kompleksnije analize boja zato što može odrediti spektralnu refleksiju na svakojtalasnoj dužini. Spektrofotometar može biti puno skuplji nego kolorimetar. Kolorimetar se uglavnom koristi u proizvodnji za merenja razlike boje. Spektrofotometar se koristi za analize visoke preciznosti i za upravljanje bojama uglavnom u laboratorijima te istraživanje i razvoj aplikacija. Kod merenja sa spektrofotometrom dobijamo pun opis stimulusa, širok opseg i spektralni raspon, a jedina mana je merni otvor koji ima mali prečnik, i dolazi do šuma na signalu prilikom merenja (Kurečić, 2007). 2.7. CIE Lab prostor boja Skraćenica Lab se odnosi na tri vrednosti koje ovaj sistem koristi da bi opisao boju. L je novo svetlinedok a i b vrednosti predstavljaju hromatičnost boje, odnosno obojenost iz sledećih odnosa: zeleno u odnosu na crveno (a) i plavo u odnosu na žuto (b). Ove vrednosti se izračunavaju iz XYZ numeričkih podataka. CIE Lab obezbeđuje sistem definisanja boje pomoću postojećih standarda za kolorimetriju umesto vezivanja za određene uređaje. Zbog toga se ovaj sistem naziva često univerzalim. Na slici 4 dat je CIE Lab sistem predstavljanja boja (Novaković et al, 2009). CIELAB je trodimenzionalni prostor boja nezavisan od uređaja baziran na percepciji boje standardnog pomatrača definisanog od Međunarodne komisije za osvetljenje. Numeričke vrednosti u 6
CIELAB modela opisuju sve boje koje zdravo ljudsko oko može razlikovati. Boje se opisuju putem tri komponente: svetlina L (luminanca) i a (crvena i zelena) i b (plava i žuta). Svetlina je ahromatska komponenta, dok su a i b hromatske komponente. Svetlina se meri od 0 do 100 po vertikalnoj osi, gde je 0 vrednost za crnu, a 100 za belu (Kurečić, 2007).
2.7. Ton boje
Slika 4. CIE Lab prostor boja (Colorbrate,2013)
Ton boje se može definisati kao osobina vizuelnog opažaja prema kome se površina koja se posmatra doživljava kao neka od boja: crvena, žuta, zelena ili plava, ili kao kombinacija od te dve boje. Definicija akcenat stavlja na osnovne tonove koji prate teoriju oponentnih boja i činjenicu da se neki tonovi nikad ne doživljavaju zajedno (crveno-zeleno ili žuto-plavo). Prema tonu boje razlikujemo ahromatske i hromatske boje. Hromatske boje definišu se kao one koje poseduju ton (koji im je i jedno od glavnih obeležja). Ahromatske boje su one koje nemaju ton. Razlika u tonu boje ΔH računa se prema jednačini (1) (Dedijer, 2015).
(1)
gde je: ΔH - Razlika u tonu boje ΔE - Apsolutna razlika boja ΔC - Razlika u hromatičnosti 2.8. Svetlina boje Kada se govori o svetlini, razlikuje se pojam relativne svetline i pojam apsolutne svetline. Apsolutna svetlina se može definisati kao osobina vizuelnog opažaja prema kojoj se površina koja se posmatra doživljava kao da emituje više ili manje svetla. Relativna svetlina se definiše kao svetlina površine ocenjena u odnosu na svetlinu slično osvetljenog objekta koji se doživljava kao beo ili visoko refleksan. Relativnom svetlinom se odlikuju samo odnosne (pripadajuće) boje. Zaključuje se da za definisanje relativne svetline je neophodno postojanje referentnog objekta koji je slično osvetljen i izgleda beo u odnosu na čiju svetlinu se i relativna svetlina definiše. Relativna svetlina predstavlja apsolutnu svetlinu normalizovanu na promene u osvetljenju i uslovima posmatranja. Ukoliko raste jačina osvetljenja apsolutna svetlina će se menjati, dok će relativna ostati konstantna (Dedijer, 2015). Razlika u svetlini boje se računa preko jednačine (2). ΔL= L1 - L2
(2)
gde je: ΔL - razlika u svetlini L1 - Izmerena svetlina na prvom uređaju L2- Izmerena svetlina na drugom uređajuu
7
2.9. Hromatičnost boje Hromatičnost se definiše kao intenzitet boje površine posmatran u odnosu na svetlinu slično osvetljene površine koja se doživljava kao bela ili visoko refleksna. Važno je primetiti da, govoreći opet o odnosnim (pripadajućim) bojama, za date uslove posmatranja i za nivo svetline u opsegu fotopskog viđenja, stimulus boje date hromatičnosti i datog faktora svetline, ima približno konstantnu hromu (hromatičnost) za sve nivoe svetline (izuzevši slučaj visoke svetline). Drugačije rečeno, sa povećanjem svetline povećava se i intenzitet boje ali hromatičnost boje ostaje nepromenjena jer se povećava i svetlina referentnog stimulusa koji se doživljava kao beo, odnosno, u skladu sa definicijom, intenzitet boje površine posmatran u odnosu na svetlinu slično osvetljene površine koja se doživljava kao bela, ostaje konstantan. Sa druge strane, hromatičnost boje će se povećati ako se faktor svetline , tj. odnos svetline posmatrane površine sa određene pozicije i osvetljene na određeni način, i svetline difuzne bele površine posmatrane pod istim uslovima povećava. Hromatičnosti se računa prema formuli (3) (Dedijer, 2015). (3) gde je: a- razlika na crveno - zelenoj osi b - razlika na žuto - plavoj osi 2.10. Apsolutna razlika boja ΔE Razlika između dve boje jekorisna u određivanjju korektnosti reprodukcije boja i definisanje granica tolerancije za reprodukciju boja. Dobijene razike ΔL, Δa i Δb predstavljaju totalnu razliku ili rastojanje na CIELab dijagramu i mogu se predstaviti jednačinom koja je poznata kao apsolutna razlika boja ΔE, jednačina (4) (Karlović, 2014). gde je: ΔE - Apsolutna razlika boja Δa = a1 - a2 Δb = b1 - b2 ΔL = L1 - L2
(4)
ISO standardi iz serije 12647 propisuju Lab koordinate punih tonova osnovnih boja (c, m, y i k) u raznim tehnikama štampanja na različitim podlogama. Osim toga, date su i preporučene vrednosti Lab koordinata dvobojnih kombinacija punih tonova odštampanih jedna preko drugog. Kada se u jednačinu za ΔE ubace referentne Lab vrednosti iz standarda i izmerene vrednosti sa otiska, dobija se odstupanje u boji (Živković, 2012). Razlike boja se mogu jednostavno definisati prema kriterijumu vrednosti ΔE (Schläpfer, 2002) i prikazane su u tabeli 1. ΔE< 0,2
razlika u boji nije vidljiva
ΔE<0,5
preciznost instrumenta, zanemariva razlika
ΔE 0,2-1,0
razlika u boji je zametljiva, vrlo mala razlika
ΔE 1,0-3,0
razlika u boji je vidljiva, mala razlika
ΔE 3,0-6,0
razlika u boji je dobro vidljiva, očita razlika
ΔE 6,0-12,0
razlika u boji je vrlo dobro vidljiva, iznimno velika razlika
8
2.11. Srednja vrednost Sednja vrednost ili aritmetička seredina se računa za neki skup brojeva i dobijamo je kada zbir svih članova skupa podelimo sa brojem članova skupa, ili matematički prikazano u jednačini (5).
(5)
gde je: x - aritmetička sredina n - broj članova skupa xi - ito merenje 2.12. Standardna devijacija Je niz niz brojeva koji nam govore koliko su pojedinačna merenja tipično udaljena od sredine uzorka što je prikazano u jedačini (6).
gde je: s - standardna devijacija xi - ito merenje x - aritmetička sredina n - broj merenja
(6)
2.13. Koeficijent varijacije Koeficijent varijacije se računa prema jednačini (7) i predstavlja odos između standardne devijacije i srednje (aritmetičke) vredosti. KV= SD / SV *100%
(7)
KV- Koeficijent varijacije SD - Standardna devijacija SV - Srednja vrednost
3. EKSPERIMENTALNI DEO U ovom delu rada dat je opis ispitivanja razlike u svetlini, hromatičnosti i boji za svaku merenu boju na monitoru uz korišćenje dva različita uređaja, spektrofotometra i kolorimetra. Na osnovu dobijenih vrednosti prikazuje se razlika na a i b osi. Na osnovu standardne devijacije i koeficijenta varijacije čije su formule prikazane u teorijskom delu procenjujemo preciznost i tačnost merenja, odnosno koliko su merenja stabilna i ponovljiva. Takođe, za dobijene podatke za svaku boju računamo apsolutnu razliku boja, razliku u svetlini i razliku u hromatičnosti između srednjih vrednosti dobijenih merenjem. Podaci dobijeni merenjem su upoređivani međusobno i sa standardnim vrednostima.
9
3.1. Metod rada Cilj rada je da se preko izmerenih stimulusa na monitoru odredi koja je razlika u svetlini, hromatičnosti i boji za svaku boju (crvena, zelena, plava, bela i crna) uz upotrebu dva različita merna uređaja. Stimulusi su mereni spektrofotometrijski i kolorimetrijski, odnosno korišćeni uređaju su Xrite (spektrofotometar) i Spyder 3 (kolorimetar). Radni tok eksperimenta je sveden na sledeće korake: 1. Pravljenje test karte u Photoshop-u 2. Merenje stimulusa sa mernim uređajima 3. Računanje srednje vrednosti (SV), standardne devijacije (SD) i koeficijenta varijacije (SV) 4. Računanje apsolutne razlike boja (∆E), razlike u hromatičnosti (∆C) i razlike u svetlini (∆L) 5. Grafički prikaz rezultata Kao referentne vrednosti je pravljena test karta u Photoshop-u za svaku boju. Veličina merenih polja je 10x10 cm i podešavanje na Monitor Colors. Vrednosti koje se unose za boje su: crvena (255,0,0), plava (0,0,255), zelena (0,255,0), bela (255,255,255) i crna (0,0,0). Zatim se mere CIE Lab vrednosti svake boje pet puta, prvo sa jednim pa sa drugim uređajem. Prilikom povezivanja uređaja sa računarom neophodno je instalirati odgovarajuće softvere i proveriti detekciju. Prilikom merenja sa spektrofotometrom potrebno je izabrati mod u kome se radi, a to je u ovom slučaju Spectral Tools. Neophodno je da za ovaj uređaj izvrši kalibracija prvo na beloj pločici, pa na beloj pozadini na monitoru. Prilikom merenja boje na monitoru dodaje se još jedan uređaj koji ne dozvoljava oštećenje i sprečava ulazak ambijentalnog svetla u merni otvor prilikom merenja. Uređaj se postavi na monitor, i pritisne bilo koji taster na računaru nakon čega se pojavljuje Graph/Get Sample, prilikom potvrde dobija se informacija o luminansi, temperaturi boje, krivaspektralne raspodele energije i Lab koordinate koje su ovde bitne. Prilikom rukovanja sa kolorimetrom nema potrebe za pripremom mernog uređaja ni kalibracijom prilikom merenja. Uređaj je manji, postavi se merna glava na boju zatim potvrdni klik na Take Reading pri čemu se prikazuju vrednosti na monitoru za fluks, vrednosti u XYZ prostoru boja i Lab koordinate. Zadatak je bio poređenje Lab koordinata kolorimetra sa kordinatama dobijenim na spektrofotometru. 3.2. Korišćeni softveri i uređaji 3.2.1.Xrite i1 Pro - Spektrofotometar Industrijski standardni i1Pro spektrofotometar omogućava super brza merenja i tačno prepoznavanje polja za oba profilisanja, kako emitivna (monitori) tako i refleksivna (štampa). Novi i1Profiler softver koji kombinuje najbolje osobine svojih prethodnika i1Match, ProfileMaker i MonacoProfiler softvera, biranjem između “osnovnog”, koristeći čarobnjak interfejs ili “naprednog” interfejsa baziranog na potrebama korisnika, moguće je kreiranje veoma kvalitetnih, preciznih i prilagodljivih color monitor profila. Sa i1Profilerom se mogu brzo i lako kreirati prilagođeni profili za monitore koji osiguravaju da su boje koje se uočavaju istinite. Ne samo za monitore nego i za projektore,skenere,CMYK i RGB štampače. Moguće je usaglašavanje svih monitora u radnom okruženju sa referentnim profilima.Spektar svetlosti pada na niz dioda koji meri količinu svetla na svakoj od talasnih dužina. Xrite i1 Pro je spektrofotometar koji obuhvata raspon talasnih dužina od 380 nm do 730 nm u koracima od 10 nm. Geometrija merenja je 45°/0°, odnosno usmerena direktna koja isključuje spekularnu komponentu i na ovaj način daje samo informacije o izvoru svetla. Spektralni podaci izmereni spektrofotometrom su očitani pomoću softverskog paketa Babel Color CT&A koji omogućava povezivanje računara sa mernim uređajem i eksportovanje merenih podataka u željenom oblikui1Pro spektrofotometar snima ambijentalne uslove osvetljenja,kao i spot boje na doslovno svakoj površini,i to omogućava da se stvore optimalnih profila,posebno kod gledanja kritičnih boja za rad. Na slici 5 je dat izgled uređaja Xrite i1-Pro (TftCentral,2012). Jedino ograničenje ovog spektrofotometra se ogleda u merno opsežnoj mogućnosti koja nije velika,može precizno da izmeri do 0.2 cd/m2, što je mana u odnosu na neke druge uredjaje koji pri merenju idu i do 0,02 cd/m2. U tabeli 2 su prikazane tehničke specifikacije ovog uređaja. 10
Tabela 2. Specifikacije uređaja Xrite i1 - Pro Analiza spektra
Holografska difrakcija, rešetka sa 128pixela.
Optička rezolucija
10nm
Fizički interval uzorkovanja
3.5nm
Spektralni podaci
Opseg: 380-730nm, u koracima od po 10nm.
Merni otvor
Prečnik: 4.5mm.
Geometrija uređaja
45/0
Izvor svetlosti
Volframske sijalice (Tipa A).
Formatni podaci
Spektralno zračenje (mW/nm/ m2/sr); SvetlinaY(cd/m2)
Tip
Kosinusno ispravljena glava za merenje difuzne svetlosti.
Prečnik
6.0mm
Slika 5. Izgled uređaja uređaja Xrite i1 - Pro (Wordpress,2010)
Opseg merenja
0,2-300cd/m2
Dimenzije
Dužina 151mm, širina 66mm, visina 67mm (6x2.6x2.6 inča)
Težina uređaja
185g (6.5oz)
Dodatna oprema
Kalibraciona ploča, USB kabl, držač monitora, pozicioner mete, skenirajući lenjir, glava za merenje svetlosti.
Filtri
Bez UV filtra (filtri nisu promenjivi)
Formatni podaci
Upijajuće spektralno zračenje (mw/nm/m2); Osvetljenje Y (lux).
Napajanje
Uređaj snabden USBom,bez upotrebe dodatne baterije ili punjača
Slika 6.Izgled kolorimetra Spyder 3 (Steves, 2014)
3.2.2. Spyder 3 - Kolorimetar Spider 3 poseduje senzor punog spektra 7-boja koji karakteriše varijabilnost širokog opsega boja i opsega monitora. Treća generacija filtera poseduje dvostruko oklopljene filtere što omogućava duži i bolji učinak. U proseku tačnost i preciznost poboljšani su za 26% i 19%, respektivno. Osvetljenje u radnom prostoru može da utiče na kontrast i izgled slike. Spyder 3 poseduje dodatni senzor koji detektuje promene na okolnu svetlost i u skladu sa tim prilagođava osvetljenje monitra.Prvo se instalira softver (koji se dobija uz uređaj) Spyder 3.01 i priključi se kolor senzor za USB ulaz. Senzor meri niz boja na ekranu i stvara “profil” koji postavlja ekran na referentni nivo. Prikaz uređaja prikazan na slici iznad, slika 6 (Steves, 2014). Filteri kolorimetra su prilagođeni CIE standardnom posmatraču. Postoje kolorimetri sa tri filtra i softverskom emulacijom pika na krivoj za osetljivost na crveno u plavoj oblasti, i kolorimetri sa četiri filtra. Generalno, bolje je rešenje sačetiri filtra.Kolorimetri mogu da budu dovoljno precizni ali im obično nedostaje TAČNOST. Korisni su za poređenje boja pri inspekciji uzoraka boje u proizvodnji, inspekciji i kontroli kvaliteta boje, ali nisu primenjivi ako se karakteristike boje uzorka moraju uporediti sa vrednostima standardizovanim za dati skup uslova (Živković 2012). Tehničke specifikacije ovog uređaja prikazane su u tabeli 3. 11
Tabela 3. Tehbničke specifikacije kolorimetra Spyder 3 Uređaj za merenje
Spyder 3
Broj filtera
7
Tačnost (x,y, tipično)
0.0025
Spektralni podaci
Opseg: 380-730nm,
Otvor blende uređaja
Prečnik 27 mm
Geometrija uređaja
45/0.
Početno vreme kalibracije Štiti za ambijentalno svetlo
5 min
Montaža
Vakuum i protiv teg
Dimenzije
1.5 in.(D) x 3.5 in.(W) x 4 in.(L)
Konekcija sa računarom
USB
2 inča
3.2.3. Monitor Fujitsu E23T-6 Savršen kvalitet slike na Fujistu display e23t-6 LED monitoru je idealno rešenje za ekstremno zahtevajucu grafiku i CAD. Zbog svoje izuzetne ergonomije, upotreba ovog monitora omogucava i ustedu energije. LED pozadinsko osvetljenje i visoka preciznost u reprodukciji boja. Vise od 50% ustede energije zbog nove IPS tehnologije,unikatno 0% postrosnje u pasivnom rezimu (sa DVI i VGA inputom) ABC-(Auto Brightness Control) system podesavanja isijavanja ekrana,i dealno za rad preko dana .Optimizovan svojim dizajnom da omoguci prijatan rad u svakoj poziciji i menjanje ugla gledanja do cak 178 stepeni. Ovi razlozi su jedni od mnogobrojnih koji krase ovaj monitor i koji treba da se nadje na stolu svakog dizajnera ili stampara. Na slici 7 dat je izgled monitora, a u tabeli 4 njegove tehničke specifikacije (Computeruniverse, n.d.). Tabela 4. Tehničke specifikacije monitra Fujitsu E23T-6
Slika 7. Monitor Fujitsu E23T-6(ComputerUniverse, 2010)
Dimenzije
55.1 cm x 20.2 cm x 39.3 cm
Tip monitora
LED- LCD
Boja
16.7 miliona
Vreme odaziva
5 ms
Format
16:9
Rezolucija
1920 x 1080
Pikseli
0.265 mm
Svetlosna moc
250 cd/m2
Kontrast
1000:1 / 2000000:1 (dinamicki opsek)
Ulazni signali
DVI-D, VGA
Pozicija displeja
Tilt 12
3.3. Prikaz rezultata Izračunate vrednosti za srednju vrednost (SV), standardnu devijaciju (SD) i koeficijent varijacije (KV) prikazani su u tabeli 5 za spektrofotometar, a u tabeli 6 za kolorimetar. Tabela 5. Srednja vrednost, standardna devijacija i koeficijent varijacije za spektrofotometar Boja
L
a
Tabela 6. Srednja vrednost, standardna devijacija i koeficijent varijacije za kolorimetar Boja
b
L
a
b
Crvena
Crvena SV
48.584
69.532
60.218
SV
59.3954
75.6714
70.599
SD
0.826
0.945
1.241
SD
1.215
1.113
2.383
KV
1.70%
1.36%
2.06%
KV
2.05%
1.47%
3.38%
104.7378
108.353
99.5924
Zelena
Zelena SV
87.694
-83.924
92.778
SV
SD
1.450
1.443
1.375
SD
1.452
1.151
1.867
1.48%
KV
1.39%
1.06%
1.88%
KV
1.65%
1.72%
Plava
Plava SV
28.288
112
-144.58
SV
32.9522
129.6402
165.3564
SD
0.376
1.292
0.903
SD
0.543
1.728
1.878
KV
1.33%
1.15%
0.63%
KV
1.65%
1.33%
1.14%
120.9358
10.0332
31.1868
Bela
Bela SV
98.778
-1.668
27.838
SV
SD
2.006
0.169
0.831
SD
13.122
0.588
0.843
2.99%
KV
10.85%
5.87%
2.71%
KV
2.03%
10.19%
Crna
Crna SV
0.882
0.52
3.056
SV
2.0198
2.8548
6.555
SD
0.216
0.169
0.200
SD
0.067
0.100
0.263
KV
24.51%
32.52%
6.55%
KV
3.35%
3.52%
4.02%
Na slici 8 je dat prikaz rezultata svetline između dva uređaja. Možemo primetiti da postoji razlika u izmerenim vrednostima L koordinata kada se koriste različiti uređaji. Sa grafika možemo uočiti da je najveća razlika za belu boju, a najmanja za crnu. Spekrofotometar daje manju vrednost svetline od kolorimetra. Na slici 9 dat je prikaz rezultata za crveno-zelenu osu merenih pomoću dva uređaja. Najveća razlika kao što se vidi na grafiku je za zelenu boju, zelena treba da je otišla u minus, a spyder pokazuje vrednost u plusu, što znači da je boja narandžasta, a ne zelena. Takođe postoji problem kod bele i crne boje. Kolorimetar daje mnogo nestabilnije rezultate u odnosu na spektrofotometar. 140
150
120 100
100
80 L
50
60 a
40 20 0
0
Red
Green
Blue
White
Black
-50
Red
Green
Blue
White
Black
Boja Xrite i1
Spyder 3
Slika 8. Prikaz rezultata svetline između Xrite i1 i Spyder3
-100
Boja Xrite i1
Spyder3
Slika 9. Prikaz rezultata na crveno-zelenoj osi između dva merna uređaja Xrite i1 i Spyder3
13
Na slici 10, na grafiku je dat prikaz razlike na žuto-plavoj osi uz pomoć rezultata dobijenih merenjem sa dva uređaja . Uočavamo da je najveća razlika za plavu, a najmanja za belu boju. Slični su rezultati dobijeni za zelenu i cvenu. Prema dobijenim rezultatima primećujemo da je Spyder mnogo nestabilniji od Xrite i1, jer rezultati dobijeni za plavu boju nisu validni, plava boja izmjerena sa Spyderom je više žuta nego plava. Na slici 11 prikazana je razlika u svetlini za oba merna uređaja. Najmanja razllika je za crnu boju,a najveća za belu. Za ostale boje nema slabe razlike i sve je jasno uočljivo.
200
ΔL(Razlika u 25 svjetlini) 20
150 100 50 b
0 -50
15 Red
Green
Blue
White
Black
10
-100
5
-150 -200
0
Boja Xrite i1
Spyder 3
Red
Green
Blue
White
Black
Boja
Slika 10. Prikaz rezultata na žuto-plavoj osi između dva merna uređaja Xrite i1 i Spyder3
Slika 11. Prikaz razlike svetline između dva merna uređaja Xrite i1 i Spyder3
Na slici 12 je prikazana apsolutna razlika boja koja se izračunava kao srednja vrijednost razlika između L, a i b vrijednosti, odnosno to je razdaljina između dvije lokacije tih boja. ΔE uzima u obzir svetlinu i hromatičnost. Najveća apsolutna razlika je za plavu boju, zatim za zelenu jer postoji problem sa rezultatima dobijenim na kolorimetru. Najmanja razlika je za crnu boju. Uočavamo da su veće hromatične koordinate nego razlika u svetlini. Na slici 13 na grafiku je prikaz razlike u hromatičnosti. Najveće razlika je kod zelene i plave boje jer postoji problem sa filterima kod kolorimetra. Kod bele i crne se očekuje da je hromatičnost nula, ali ona se kreće oko nule čas je pozitivna, a čas negativna. ΔE(Apsolutna 350 razlika boja) 300
ΔC
(Razlika u hromatičnosti)
250
100 80
200
60
150
40
100
20
50 0
120
Red
Green
Blue
White
Black
Boja
Slika 12. Prikaz apsolutne razlike između dva merna uređaja Xrite i1 i Spyder3
0
Red
Green
Blue
White
Black
Boja
Slika 13. Prikaz razlike u hromatičnosti između dva merna uređaja Xrite i1 i Spyder3
14
3.4. Preciznost merenja Preciznost merenja je sposobnost merila da daje odzive bliske pravoj vrednosti. Deli se na stabilnost i ponovljivost. Stabilnost: Blizina dogovora između rezultata niza merenja istog testnog uzorka ili testnih uzoraka uzetih nasumično iz homogene celine, izvršene u jednoj laboratoriji, istom metodom merenja, rukovaocem i instrumentom tokom određenog perioda vremena. Ponovljivost: Blizina dogovora između rezultata niza merenja istog testnog uzorka, ili uzoraka uzetih nasumično iz homogene celine, ali sa promenjivim uslovima kao što je rukovalac instrumenta, laboratorija, merni instrument. Promene se moraju naznačiti. Stabilnost je varijabilnost tokom višestrukog merenja boja a ponovljivost je usaglašenost između dva instrumenta ili laboratorije (Dedijer, 2015). Kod dobijenih mernih rezultata uočavamo da su se podaci menjali do 20%. Kod Spydera postoji sličnost rezultata, što znači da su merenja stabilna. Kod Xrite i1 uređaja se javlja varijabilnost merenja kod crne i bele, vrednosti su čas pozitivne čas negativne. Za spektrofotometar stabilost je loša, jer se merenja razlikuju.
4. ZAKLJUČAK Nakon izvođenja neophodnih merenja, njihove obrade odgovarajućim matematičkim formulama, i analizom dobijenih rezultata primećuju se jasni obrasci i razlike u karakteristikama mernih uređaja, ali i pojava anomalija pri merenjima. Ove anomalije ukazuju na nestabilnost ili prikaznog uređaja ili mernih uređaja. Ispitavanjem anomalija i komparacijom rezultata merenja iz različitih postupaka dolazi se do zaključka da je merni uređaj nestabilan, odnosno da kolorimetar daje mnogo nestabilnije rezultate nego sprektrofotometar. S druge strane, spektrofotometar daje manju vrednost svetline od kolorimetra. Na osnovu svega navedenog, zaključujemo da se u postupcima merenja i obrade rezultata tih merenja moraju uzeti u obzir mogućnost da su merni uređaji potencijalni nepouzdani i moraju biti provereni i propisno kalibrirani. Takođe, u postupcima merenja, moraju se pratiti uputstva a postupak i korake koje sledimo u njegovom toku moramo ponavljati istim redosledom pri svakom merenju radi pouzdane komparacije dobijenih rezultata sa određenih tačaka na prikaznom uređaju.
.
15
LITERATURA Computeruniverse (n.d.) Fujitsu Monitor E23T-6 LED schwarz. [Online] Available from: http://www.computeruniverse.net/en/products/90440652/fujitsu-e23t-6-led.asp, [Accessed 11.06. 2015]. Dedijer, S. (2015) Sistem čula vida/ Materijal za pripremu ispita nauka o boji. [Online] Available from: http://www.grid.uns.ac.rs/ storage/download.php?fajl=466accbac9a66b805ba50e42ad715740l, [Accessed 11.06. 2015]. Dedijer, S. (2014) Merenje emisije svetlosti i ambijentalnog osvetljenja/ Materijal za pripremu ispita nauka o boji. [Online] Available from: http://www.grid.uns.ac.rs/storage/download.php?fajl=be1df9a5d08724971f64a511e24fc904, [Accessed 11.06. 2015]. Dedijer, S. (2015) Instrumentalno merenje hromatske komponente refleksije/ Materijal za pripremu ispita nauka o boji. [Online] Available from: http://www.grid.uns.ac.rs/storage/download.php?fajl=57bafb2c2dfeefba931bb03a835b1fa9, [Accessed 11.06. 2015]. Grbavac Jakobović A. (2013) Sustav boja i kolorimetrija/Seminarski rad. Online] Available from: https://www.scribd.com/ doc/184829396/Sustavi-Boje-i-Kolorimetrija-Seminarski-Rad,[Accessed 19.06. 2015]. Karlović, I. (2015) CIE kolorimetrija/Materijal za pripremu ispita reprodukciona tehnika. [Online] Available from: http://www.grid. uns.ac.rs/storage/download.php?fajl=9185f3ec501c674c7c788464a36e7fb3, [Accessed 11.06. 2015]. Karlović, I. (2015) CIE kolorimetrija/Materijal za pripremu ispita reprodukciona tehnika. [Online] Available from: http://www.grid. uns.ac.rs/storage/download.php?fajl=9185f3ec501c674c7c788464a36e7fb3, [Accessed 11.06. 2015]. Karlović, I. (2015) Merenje boja: Kolorimetrija i spektrofotometrija/Materijal za pripremu ispita reprodukciona tehnika. [Online] Available from: http://www.grid.uns.ac.rs/storage/download.php?fajl=3937230de3c8041e4da6ac3246a888e8, [Accessed 11.06. 2015]. Novaković, D., Pavlović ,Ž., Karlović, I., Pešterac, Č. (2009) Reprodukciona tehnika/priručnik za vežbe. Drugo dopunjeno i izmenjeno izdanje. Novi sad, Fakultet tehničkih nauka. Potran, M. (2012) Upravljanje bojama: Kako doći do bolje i preciznije reprodukcije boja kod ulaznih/izlaznih uređaja računara. [Online] Available from: http://www.sk.rs/2007/11/skse01.html, [Accessed 11.06. 2015]. Steves (2014) Spyder 3 Elite: Display Calibration Device. [Online] Available from: http://www.steves-digicams.com/accessories/ color-correction/spyder-3-elite-display-calibration-device.html, [Accessed 11.06. 2015]. Strgar Kurečić, M. (2007) Osnove o boji, Kontrola boja - od percepcije do mjerenja. [Online] Available from: https://www.google.rs/ url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CB0QFjAA&url=http://repro.grf.unizg.hr/media/download_gallery/OSNOVE%20O%20BOJI%203.dio.pdf&ei=eVyEVcbWF4T7ywOV6bOgDQ&usg=AFQjCNEwimiQgaEzRVgSMe0KZS2WJ8bDGA&sig2=kHEGVmN9YdQ0kXAT432i6Q [Accessed 19.06. 2015]. TftCentral (2012) X-Rite i1 Pro. [Online] Available from: http://www.tftcentral.co.uk/reviews/i1_pro.htm, [Accessed 18.06. 2015]. Vladić, G. (2013) Karakterizacija uticajnih faktora na percepciju boje štampanih i bojenih ambalažnih proizvoda/Doktorska disertacija. [Online] Available from: http://www.grid.uns.ac.rs/data/biblioteka/disertacije/vladic_disertacija.pdf, Accessed 18.06. 2015]. Živković, P. (2012) Merenja u grafičkoj industriji kao preduslov za standardizaciju. [Online] Available from: https://www.scribd. com/doc/83094516/Merenja-u-Grafickoj-Industriji-Kao-Preduslov-Za-Standardizaciju, [Accessed 18.06. 2015].
16
SLIKE Slika 1. Dedijer, S. 2015 Merenje stimulusa na monitoru spektrometrijski i kolorimetrijski, šematski prikaz, digitalna slika,Merenje emisije svetlosti i ambijentalnog osvetljenja/ Materijal za pripremu ispita nauka o boji, [Online] Dostupno na: http://www.grid.uns.ac.rs/storage/download.php?fajl=be1df9a5d08724971f64a511e24fc904, [Pristupljeno 11.06. 2015]. Slika 2. Dedijer, S. 2015 Opšta šema spektrofotometra, šematski prikaz, digitalna slika, Merenje emisije svetlosti i ambijentalnog osvetljenja/ Materijal za pripremu ispita nauka o boji, [Online] Dostupno na: http://www.grid.uns.ac.rs/storage/download. php?fajl=be1df9a5d08724971f64a511e24fc904, [Pristupljeno 11.06. 2015]. Slika 3. Dedijer, S. 2015 Opšta šema kolorimetara, šematski prikaz, digitalna slika, Instrumentalno merenje hromatske komponente refleksije/ Materijal za pripremu ispita nauka o boji, [Online] Dostupno na: http://www.grid.uns.ac.rs/storage/download. php?fajl=57bafb2c2dfeefba931bb03a835b1fa9, [Pristupljeno 11.06. 2015]. Slika 4. Colorbrate 2013 CIE Lab prostor boja, šematski prikaz, digitalna slika, Colorbrate, [Online] Dostupno na: http://colorbrate. co.za/?page_id=8 , [Pristupljeno 11.06. 2015]. Slika 5. Colorcritical 2010 Izgled uređaja uređaja Xrite i1 – Pro, digitalna slika,Colorcritical, [Online] Dostupno na: https://colorcritical.wordpress.com/category/x-rite/, [Pristupljeno 11.06. 2015]. Slika 6. Steve’s 2013 Izgled kolorimetra Spyder 3, digitalna slika, Steve’s Digicam’s, [Online] Dostupno na: http://www.steves-digicams.com/accessories/color-correction/spyder-3-elite-display-calibration-device.html#b, [Pristupljeno 11.06. 2015]. Slika 7. ComputerUniverse 2010 Monitor Fujitsu E23T-6, digitalna slika, Computeruniverse, [Online] Dostupno na: http://www. computeruniverse.net/en/products/90440652/fujitsu-e23t-6-led.asp, [Pristupljeno 11.06. 2015].
17
