멀티 스펙트럼 컬러 복사 기술의 응용 연구
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색 재현 평가에는 많은 이론이 있습니다. 그 중에서도 유명한 영국의 컬러 전문가 Hunter는 스펙트럼 색상 재현, 채도 색상 재현, 올바른 색상 재현, 동등한 색상 재현, 해당 색상 재현 및 유사한 색상 재현 등 다양한 요소의 포괄적 인 분석을 통해 색상 재현을 6 가지 유형으로 구분합니다.
전통적인 컬러 복사 방법은 유채색 재현 및 정확한 색 재현을 성공적으로 달성합니다. 그러나, 메타 메리 엄에 기초한 본질적인 특성 때문에, 무조건적인 색 재현, 즉 스펙트럼 색 재현이 실현 될 수 없다. 다중 분광 색 재현 기술은 색 재현의 자유를 증가시킴으로써 색 영역을 증가시키기 위해 다중 기본 색 이미징 방법을 사용합니다. 스펙트럼 매칭 재생 방법은 메타 메리 즘의 문제를 제거함으로써, 무조건적인 색 매칭을 달성한다. 이 기술은 고 충실도 인쇄 기술 개발에 큰 의미가 있으며 인쇄 업계의 향후 발전 방향이 될 것입니다.
첫째, 전통적인 4 색 인쇄의 결함
전통적인 인쇄 방법은 CMYK 네 가지 기본 색상을 사용하여 색상을 재현합니다. 제한으로 인해 4 색 잉크는 원래 색의 모든 스펙트럼 정보를 다룰 수 없습니다. 사실, 전통적인 4 색 인쇄는 색 재현을 달성하기위한 메타 메리 엄 원칙에 기반합니다. 메타 메리즘의 원칙은 인쇄 사본에서 인쇄 된 색상이 원본 색상의 사람 눈과 같으면 두 색상의 스펙트럼 구성이 다르더라도 올바른 색상 재현으로 인식 할 수 있음을 의미합니다. 이 방법은 컬러 복사의 어려움을 크게 줄여 주며 대부분의 경우 색상을 올바르게 재현하여 전통적인 인쇄 방법의 기초를 형성합니다. 그러나, 조명 원 및 관찰자가 크게 변할 때, 복사 효과는 큰 편차를 나타내는 경향이있다. 이 문제는 전통적인 인쇄 업계에서 품질 분쟁의 중요한 원천이기도합니다. 또한 4 색 인쇄로 재생할 수있는 색상은 가시 스펙트럼의 색상 스펙트럼의 약 절반에 지나지 않으며 밝은 색상과 동적 범위의 이미지 재현 효과는 종종 불만족 스럽습니다. 현재의 기술 상태 하에서, 사람들이 복사 중에 정확한 컬러 관리 및 색역 정합을 수행하더라도, 너무 작은 색 변환 및 색 영역의 문제는 근본적으로 해결 될 수 없다.
기존의 인쇄 방법은 원본의 농도를 인쇄 된 색 농도와 일치시키는 데 중점을 둡니다. 그러나 이러한 유형의 매칭은 잉크 사용에 대한 논의에 너무 많은 관심을 기울이며 색상의 색도와 밝기를 일치시키는 문제를 무시합니다. 실제로 4 색 인쇄의 색 영역 제한으로 인해 색 구성 요소와 중성 색 재 구성 요소를 조절할 때 역설적 인 경향이 있습니다. 채도를 높이기 위해 색상 구성 요소의 양을 늘리려면 불가피합니다. 중성 재 성분이 증가하여 밝기가 감소합니다. 즉, 4 색 인쇄는 채도의 재현을 지나치게 강조하는 경향이 있고, 밝기를 희생시키는 방법이 이용되어야한다.
전술 한 전통적인 복사의 결점으로 인해, 복사 효과는 종종 이미지가 색이 무겁고, 입체 효과가 약하고, 층 손실이 더 심각하고, 색상 왜곡의 정도가 상이하기 때문에 불만족 스럽다.
둘째, 멀티 스펙트럼 컬러 재생 기술의 우수성
다중 분광 색 재현 기술은 다중 분광 데이터를 수집, 분석 및 처리하여 색 재현을 가능하게합니다. 이 기술은 색 재현 기준으로서 스펙트럼 매칭을 사용하고, 색 중첩의 자유도를 증가시킴으로써 재생 색 영역의 확대를 달성한다. 분광 반사 곡선의 특이성으로 인해, 광원의 변화 및 관측 조건에 관계없이 재생 효과가 안정적으로 유지 될 수있다. 또한 분광 반사율의 여러 밴드를 샘플링하면 가능한 한 색상 특성을 기록 할 수 있으므로 기존 모드에서 낮은 데이터 정확도 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.
색 재현 분야에서는 디스플레이, 프린터 및 스캐너와 같은 디지털 장치의 색 재현 원리가 사람의 시력과 크게 다릅니다. 자체 제한으로 인해 기존의 4 색 인쇄 모드는 색상 관리 시스템의 도움을 받아 근본적으로 색 편차 문제를 해결할 수 없습니다. 멀티 스펙트럼 복제 기술은 샘플링 채널 수를 늘림으로써 데이터 수집의 무결성을 크게 향상시켜 고품질의 컬러 재현을 달성합니다. 이러한 장점을 고려하여이 기술은 귀중한 미술품 및 온라인 쇼핑의 복사 및 저장 분야에서 성공적으로 사용되었습니다. 동시에이 기술은 미래의 고품질 인쇄 및 크로스 미디어 출판을위한 견고한 토대를 마련했습니다.
셋째, 다중 스펙트럼 복제 기술 프로세스
멀티 스펙트럼 색 재현 기술은 색의 분광 반사율 또는 투과율을 기술함으로써 스펙트럼 데이터의 색 정보를 설명합니다. 구체적인 프로세스 흐름 (그림 1)은 다음 단계로 나눌 수 있습니다.
1. 데이터 수집
원본 또는 사물의 멀티 스펙트럼 이미지 데이터는 멀티 컬러 필터가있는 멀티 스펙트럼 카메라를 사용하여 수집됩니다. 일반적으로 획득 시스템은 멀티 스펙트럼 광원, 컬러 필터 및 멀티 스펙트럼 카메라로 구성됩니다. 이 시스템은 기존의 3 색 기반 이미지 수집 방법과 비교할 때 다음과 같은 장점이 있습니다.
광원은 짧은 시동 과정, 넓은 스펙트럼 및 높은 방사 효율을 갖는다; 컬러 필터는 투과율이 높고 배경 빛의 영향을받지 않습니다. 고해상도 데이터, 다중 데이터 지원 모드 및 높은 이미징 콘트라스트를 수집 할 수 있습니다.
스펙트럼 데이터를 획득 한 후에는 고정밀 스펙트럼 재구성을 달성하기 위해 분석해야합니다. 멀티 스펙트럼 데이터 수집을위한 수학적 모델의 행렬 표현은 다음과 같이 설명됩니다.
멀티 스펙트럼 광원의 스펙트럼 파워 분포를 S 라하고,
대상의 스펙트럼 방사율은 r, r = [r1, r2, ... rn] T입니다. 여기서 n은 샘플링 파장 수를 나타내며 T는 행렬의 순위 랭킹 연산을 나타냅니다. 멀티 스펙트럼 카메라에서, m 컬러 필터의 스펙트럼 투과 특성은 매트릭스 F로 나타낼 수 있습니다.
검출기의 스펙트럼 감도는 행렬 D로 표시됩니다.
상기 매트릭스를 조합하면, 비색 적분 연산 식을 얻을 수 있고, 색의 색치는 t = (DF) TSr이다. 이어서, 색 및 CIELAB의 삼자 극치 XYZ는 대응하는 선형 및 비선형 변환에 의해 얻어 질 수있다. 좌표와 같은 색상 값.
위의 방법 외에도 주성분 분석 (PCA)을 사용하여 최적의 컬러 필터 설계를 선택하고보다 정확한 스펙트럼 재구성을 달성 할 수 있습니다. 이 방법은 사진 기술에서의 집적 밀도와 분석 밀도의 상호 변환에 자주 사용되며 스캐너의 고정밀 장치 속성 파일 설정에도 일반적으로 사용됩니다.
2. 원색 재료 예측 및 최적의 잉크 색상 선택
멀티 스펙트럼 데이터 수집이 완료되면 분석해야합니다. 수집 된 색의 스펙트럼 분포를 예측함으로써, 색 재현을위한 최적의 잉크 색 선택이 결정되고, 색 일치에 대한 메타 메리 엄 효과가 최대한 제거된다. 복사 된 색상과 원본 색상 간의 최상의 일치를 얻으려면 복사 된 색상 스펙트럼 분포 곡선이 원본 색상의 스펙트럼 분포를 최대화해야합니다. 실제로, 스펙트럼 데이터는 보통 주 성분 분석에 의해 분석되고, 최적의 가능한 착색제 선택은 구속 된 회전 변환에 의해 예측된다. 마지막으로, 예측 된 착색제 조합을 데이터베이스에서의 잉크 조합의 비교와 비교함으로써 최종적으로 최상의 잉크 색상 선택 방안이 결정된다.
3. 잉크 중복 인쇄 모델 및 스펙트럼 예측의 확립
색 재현에서 하프 톤 모델의 수립에 관한 많은 이론이 있습니다. 일반적으로 Kubelka-Munk 이론은 Nielsen 개정 Niebel 모델의 기본 색상 반사율을 계산하는 데 사용됩니다. 그중 Nielsen Nielsen 수정 Nygger 모델 (YNSN 모델이라고 함)이 가장 일반적으로 사용되는 반사도 예측 모델이며 하프 톤 인쇄 색상의 분광 반사율과 각 파장에서의 도트 면적 비율 간의 일치를 명확하게합니다. 광 네트워크 포인트의 확장을 고려하면 특정 공식은 다음과 같습니다.
λ = 1 ... 8 (4)
여기서 Rprint, λ는 인쇄 된 색상의 반사율을 나타내며 n은 Jur Nielsen 요소입니다. Rp, λ는 네거티브의 p- 기본 색상의 분광 반사율이며, αp는 기본 색상의 도트 면적 비율입니다.
4. 스펙트럼 데이터를 기반으로 한 색상 분리 및 인쇄
멀티 스펙트럼 데이터를 기반으로 한 색 분리 기술은 다중 스펙트럼 색 재현 기술의 핵심이며 대개 YNSN 모델의 역변환에 의해 구현됩니다. YNSN 방정식을 사용하여 잉크 도트의 분광 값을 결정할 때 적절한 비선형 최적화 반복 방법을 사용하여 각 기본 잉크의 색상 분리 설정을 결정해야합니다. 이 색 분리 기술의 색 룩업 테이블은 4 가지 색상과 동일한 원칙을 기반으로합니다. 차이점은 입력 색상과 일치하는 잉크 색상이 최소한의 공 초점 정도를 유지하고 일치를 향상시킬 수 있도록 색상 공간의 색상 간격을 합리적으로 나누어야한다는 것입니다. 정도. 이 기법은 색상 분리 효과가 원본의 근사를 최대화 할 수 있기 때문에 고 충실도 인쇄에 종종 사용됩니다.
색상 분리가 완료되면 멀티 컬러 프린터 또는 프린터를 사용하여 멀티 컬러 인쇄를 수행 할 수 있습니다. 기존의 인쇄 방법과 비교하여 다중 스펙트럼 복제 기술은 더 넓은 색 영역을 가지며 더 선명한 색상을 복제 할 수 있습니다. 또한 인쇄 레이어는보다 사실적이며 시각적 인 변경 효과는 원래의 스펙트럼에 더 가깝습니다.
넷째, 다중 스펙트럼 색 재현 기술 및 관련 기관의 연구 현황
1. 멀티 스펙트럼 복제 기술 연구 내용
색상 처리의 다른 단계에 따라 다중 스펙트럼 색상 재현은 대략 데이터 수집, 데이터 처리 및 색상 출력의 세 가지 방향으로 나눌 수 있으며 각 방향은 여러 가지 하위 방향으로 세분 될 수 있습니다.
데이터 수집 : 장치 특성화 방법, 컬러 필터 설계, 멀티 스펙트럼 카메라 튜닝 및 데이터 로깅.
데이터 처리 : 색 공간 변환, 색역 일치, 스펙트럼 데이터의 인코딩 및 디코딩.
데이터 출력 : 비교 테이블 설정, 색상 분리 알고리즘 연구, 잉크 색상 선택 등.
2. 관련 기관
현재 세계의 많은 국제기구, 연구소 및 연구 기관에서 멀티 스펙트럼 컬러 재생 기술을 연구하고 있습니다. 더 유명한 곳은 Rochester Institute of Technology의 Munsell Color Science Laboratory, 노스 캐롤라이나 대학, Leeds 대학 및 일본 치바 대학입니다. 또한, 이미징 과학 기술 연구소, IS & T, 국제 광학 학회, SPIE 및 IEEE 전기 전자 기술 연구소의 연구소도이 연구에 크게 기여했습니다.
중국에서는 Wuhan 대학, Beijing Institute of Technology 및 Jiangnan University와 같은 대학에서도이 주제에 대해 다양한 방향으로 연구를 수행했습니다.
3. 현재 연구 단계의 문제점
성숙한 전통적인 인쇄 기술에 비해 스펙트럼 매칭에서 멀티 스펙트럼 색 재현 기술의 장점은 의심의 여지가 없지만이 기술의 완벽 함과 대중화는 여전히 인쇄 업계와 연구원의 공동 노력을 필요로합니다. 이 단계에서이 기술의 높은 비용과 복잡한 작동 기술로 인해 대부분의 사람들은 낙담하게되었습니다. 또한 데이터 샘플링 및 처리의 정확도가 매우 높습니다. 이탈리아 국립 연구소의 멀티미디어 정보 기술 연구소 (Institute of Multimedia Information Technology)가 수행 한 관련 연구에 따르면, 스펙트럼 데이터가 요구되는 정확도를 만족시킬 수 없을 때 멀티 스펙트럼 컬러 재생의 효과가 얻어진다. 매우 만족스럽지 않습니다. 즉, 스펙트럼 매칭이 가장 진보 된 컬러 매칭이라는 결론은 의심의 여지가 없지만, 스펙트럼 매칭의 증가는 색수차 및 인간 시각차의 차이와 직접적인 관련이 없다. 장점은 분명하지만 원리는 분명하지만 구현이 실제로 어렵다는 것을 알 수 있습니다.
V. 결론
전통적인 4 색 인쇄는이 메타 메리 엄의 근본적인 결함을 가지고 있으며 색상 일치는 특정 조건에서만 유지 될 수 있습니다. 이를 위해 점점 더 많은 사람들이 무조건 색 재현을 가능하게하는 다중 스펙트럼 색 재현 기술에 주력하고 있습니다. 이 기술은 초기 단계에 있지만 정확한 색 재현의 장점은 미래의 화제가 될 것이며 고 충실도 인쇄의 실현을위한 견고한 기반을 마련 할 것입니다.