Спосіб розділення кольорів цифрового зображення на дві кольорові і чорну фарби для друкування чотирма та більше фарбами

Реферат: Спосіб розділення кольорів цифрового зображення на дві кольорові та чорну фарби для друкування чотирма і більше фарбами, полягає у тому, що колірні координати цифрового зображення перетворюють в опонентний колірний простір відбитку, в якому всі кольори оригіналу характеризуються ахроматичною координатою IF і двома хроматичними координатами ( CF , SF ) і в якому визначені колірні координати ( In , Cn , Sn ) базових векторів всіх кольорових фарб та колірні координати ( Inm , Cnm , Snm ) базових векторів попарного накладання двох сусідніх n-ої і m-ої кольорових фарб, на хроматичній CaS-діаграмі колірних характеристик N кольорових друкарських фарб. Всі кольори зображення оригіналу, які входять в колірне охоплення друкарських фарб розділяють на N секторів, які відповідають попарному накладанню двох сусідніх n-ої і m-ої кольорових фарб, кожну групу кольорів зображення оригіналу розділяють на дві кольорові фарби, які на хроматичній CaS-діаграмі відповідають вибраному сектору кольорів попарного накладання цих фарб і третьою чорною (К) фарбою та формують для всіх кольорів зображення оригіналу N каналів кольороподілених зображень для кольорових фарб і єдиний спільний канал розділеного зображення для чорної фарби. Кожен піксель цифрового зображення оригіналу в опонентному колірному просторі відбитку розділяють тільки на три фарби - дві сусідні кольорові фарби, які на хроматичній CaS-діаграмі визначаються хроматичними координатами ( CF , SF ) кольору оригіналу і формують в процесі друку колірні характеристики зображення на відбитку при мінімальних кількостях кольорових фарб та третю чорну (К) фарбу, яка визначається ахроматичною координатою IF кольору оригіналу і формує ахроматичну вісь об'ємного колірного тіла зображення на відбитку. UA 105961 C2 (12) UA 105961 C2 UA 105961 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до способів цифрової обробки кольорових зображень для кольороподілу та виготовлення кольоророзділених друкарських форм і може бути використаний для друкування на папері відбитків кольорових цифрових зображень способами поліграфічного друку чотирма і більше друкарськими фарбами. Винахід може також бути використаний для формування каналів даних кольороподілених зображень оригіналу для цифрового друку чотирма і більше фарбами та друку на кольорових принтерах. В технологічних процесах кольороподілу зображення на кольорові та чорну фарби є найбільш складним і відповідальним етапом додрукарської підготовки форм, при якому необхідно максимально враховувати реальні колірні характеристики фарб та технологічні умови процесу друку і забезпечувати високу якість кольоровідтворення на відбитку зображення видавничого оригіналу. Відомі способи поліграфічного та інших способів друку зображення на папері будують на класичному принципі синтезу кольорів зображення трьома кольоровими - голубою (С), пурпурною (М), жовтою (Y) і четвертою чорною (К) фарбами. Цей базовий принцип залишається незмінним уже протягом кількох століть. Використання додаткової чорної фарби є обов'язковим в силу того, що в процесі друку трьома C, M, Y кольоровими фарбами досягти високої якості кольоровідтворення на відбитку практично неможливо. На практиці встановлено, що за рахунок друку чорною фарбою можливо виправити на зображенні відбитка деякі недоліки реальних кольорових фарб. Проте для 4-и фарбового друку СМУК досі невирішена проблема кольороподілу зображення. Всі без виключення сучасні технології кольороподілу зображення оригіналу використовують т.зв. профілі CMYK, побудовані на основі табличних значень кольорів, як правило колірних координат кольору (L*, а*, b*), які синтезують на відбитку різними кількостями друкарських фарб CMYK. В описі до патенту [1] описана система кольорового друку із 6-ти фарб - жовта (Y), оранжева (О), пурпурна (М), голуба (С), зелена (G) і чорна (К), відома в практиці як система PANTONE Hexachrome™. Така система фарб дозволяє розширити колірне охоплення у порівнянні з класичною системою фарб CMYK і, відповідно, підвищити якість кольоровідтворення оригіналу на відбитку. В описі до патенту [2] описана інша система 6-ти фарбового друку, в якій використовують чотири стандартні фарби CMYK для друку кольорового зображення і двох спеціальних фарб оранжевої (О) і синьої (В) або зеленої (G) для друку додаткових елементів зображення оригіналу, наприклад, текст, логотип або колір фону. В описі до патенту [3] описана комп'ютеризована система кольороподілу цифрового зображення для друку 6-ма кольоровими фарбами - голубою (С), пурпурною (М), жовтою (Y), червоною (R"), зеленою (G") і синьою (В"). Вона побудована на основі використання стандартних ІСС профілів перетворення колірних даних RGB оригіналу в базу даних CMYK. Формування даних каналів додаткових фарб R', G', В' здійснюють шляхом об'єднання даних двох каналів основних фарб С, М, Y і частини даних чорної фарби. В результаті в процесі друку чорну (К) фарба вилучають повністю і замінюють на додаткові фарби R', G', В'. В описі до патенту [4] описаний спосіб кольороподілу зображення на 7 друкарських фарб, серед яких 6 кольорових фарб, а саме жовта (Y), оранжева (О), пурпурна (М), фіолетова (V), голуба (С), зелена (G) і додаткова чорна (К). Суть способу кольороподілу полягає в тому, що кожен колір зображення друкують 4-ма фарбами. Хроматичну компонента вибраного кольору друкують 2-ма сусідніми кольоровими фарбами, яку вибирають із хроматичного ряду 6-ти кольорових друкарських фарб. Відповідно, ахроматичну компоненту кольору друкують білою фарбою, що еквівалентно незадрукованій площі білого паперу, та чорною фарбою, яку визначають різницею білого кольору і максимальним значенням одного із трьох базових кольорів R, G, B. Недоліком цього способу є те, що друкування 4-ох фарб необхідно здійснювати в один шар, щоб не перекривати фарби, а це досягнути в друкарському процесі практично неможливо. Більш того, автотипний процес синтезу кольорів на папері двома кольоровими фарбами, одна з яких відповідає адитивним кольорам RGB, а друга - субтрактивним кольорам CMY, при наявності третьої чорної фарби набагато складніший, який не можна пояснити на основі адитивної моделі RGB. Відомий спосіб покращення фотографічного і фотомеханічного кольорового друку [5], який полягає в тому, що кольорове фотографічне зображення, сформоване на плівці трьома кольорами субтрактивного синтезу - жовтим (Y), пурпурним (М) і голубим (С), в процесі кольороподілу за світлофільтрами кожна ділянка (точка) кольорового оригіналу, яка містить сіру компоненту рівну оптичній густині на кольороподілених зображеннях всіх трьох субтрактивних кольорів Y, M, C, замінюють барвником чорного кольору. Оптичну густину чорного кольору 1 UA 105961 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 визначають величиною мінімальної оптичної густини одного із кольорових барвників. В результаті, кожну точку кольорового зображення друкують двома субтрактивним и кольорами і третім чорним кольором, що дозволяє досягнути покращення якості кольорового друку. Відомий спосіб повної заміни однієї із кольорових фарб на чорну фарбу для 4-фарбового друкарського процесу CMYK [6], який полягає в тому, що мінімальна кількість однієї кольорової фарби, яка з такими ж кількостями двох інших кольорових фарб формує сіру компоненту кольору, то таку кількість трьох кольорових фарб CMY вилучають і додають до чорної фарби. Недоліком цих способів є те, що процес фотомеханічного кольороподілу не дозволяє точно визначити величину сірої компоненти кольорів оригіналу, яку буде формувати при друці кольорові фарби. Для повної заміни однієї кольорової фарби на еквівалентну кількість чорної фарби необхідна більш детальна інформація про баланс кольорових і чорної фарб. Автотипний принцип синтезу зображення на відбитку кольоровими фарбами описують автотипними рівняннями, які вперше в 1935 р. запропонував Н. Д. Нюберг (Нюберг Н.Д. Метод расчета цветоделения в автотипной трехцветке. Труды НИИ ОГИЗ. М.: 1935. - вып. II. - С. 173183) і пізніше в 1937 р. Г. Нейгебауер (Neugebauer Н. Е. J. Die theoretischen Grundlagen des Mehrfarbendrucks. Zeitschrift fur wissenschaftliche Photographie, Photophysik und Photochemie. 1937. - Vol. 36, p. 36-73). Аналітичні розв'язки автотипних рівнянь Нюберга-Нейгебауера до цього часу не отримані, тому для прикладних задач кольороподілу використовують профілі CMYK, побудовані виключно на табличних даних. Прототипом винаходу, що заявляють, є спосіб виготовлення пробного друкарського відбитку при використанні більше ніж чотири фарби [7], серед яких є чотири основні фарби - голуба (С), пурпурна (М), жовта (Y) і чорна (К) та три додаткові фарби - червона (R), зелена (G) і синя (В). Суть способу полягає в тому, що для побудови профілів у вигляді багатомірних таблиць відповідності кольорів на відбитку в залежності від різних комбінацій 7-мох друкарських фарб всі фарби розділяють на чотири групи фарб - CMYK, RMYK, CGYK і СМВК, кожна з яких містить три кольорові фарби і четверту чорну (К) фарбу. Розділення всіх друкарських фарб на окремі групи із чотирьох фарб дозволяє суттєво зменшити обсяг табличних даних, необхідних для побудови профілів по вузлових точках кольорів, які синтезують при друці різними комбінаціями 7-мох друкарських фарб, і, відповідно, підвищити швидкодію процесу розділення кольорового зображення оригіналу на відповідні друкарські фарби. Так для побудови профілів друкарських фарб, для кожної фарби необхідно мінімум 16 вузлових точок кольорів. При побудові профілів чотирьох груп фарб - CMYK, RMYK, 4 CGYK і СМВК отримують об'єднаний профіль, який містить 4×16 =4×65536=262144 табличних значень кольорів всіх комбінацій із 4-ох друкарських фарб. Спосіб розділення зображення за прототипом на кольорові і чорну фарби полягає в тому, що кожну точку (піксел) цифрового кольорового зображення на папері друкують лише чотирма друкарськими фарбами - трьома кольоровими і чорною (К), причому необхідну комбінація друкарських фарб розраховують із профілів лише однієї групи фарб - CMYK, RMYK, CGYK, або СМВК. Розділення всіх кольорів оригіналу на відповідні групи фарб для друку - CMYK, RMYK, CGYK, або СМВК досягають на основі використання таких методів: методу GCR (Gray Component Replacement), при якому здійснюють заміну нейтрально-сірої компоненти первинних фарб - голубої (С), пурпурної (М) і жовтої (Y) на еквівалентну величину чорної (К) фарби; методу CCR (Color Component Replacement), при якому здійснюють заміну кольорової компоненти двох первинних фарб на еквівалентну величину однієї додаткової друкарської фарби - червоної (R), зеленої (G) і синьої (В). Спосіб розділення зображення на три кольорові і чорну фарби за прототипом здійснюють наступним чином. Для всіх груп фарб - CMYK, RMYK, CGYK і СМВК для кожної комбінації трьох кольорових і чорної фарб визначають колірні координати кольору (L*, а*, b*) в апаратно-незалежному колірному просторі CIE Lab. На хроматичній а*b*-діаграмі кожен колір на друкарському відбитку *2 *2 1/2 характеризують величиною хроматичності Сr = (а +b ) , яку вибирають за критерій розділення кольорів оригіналу на групи фарб - CMYK, RMYK, CGYK і СМВК, якою саме будуть друкувати цей колір на папері. Схема розділення зображення оригіналу на групи трьох кольорових і чорної фарб полягає в тому, що за базову вибирають групу основних фарб - голубу (С), пурпурну (М), жовту (Y) і чорну (К), які використовують в традиційному 4-и фарбовому друці CMYK. Для групи основних фарб CMYK встановлюють граничні значення величини хроматичності Сr1 і Сr2. Для друкування кольорів оригіналу, які характеризують величиною хроматичності Сr ≤ Сr1 для забезпечення оптимальних технологічних умов друку кольорів оригіналу, близьких до області нейтрально сірих кольорів, використовують метод GCR з постійним коефіцієнтом часткової заміни 2 UA 105961 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 нейтрально-сірої компоненти основних кольорових CMY фарб на чорну К фарбу, який складає порядку 60 %. Для кольорів оригіналу, які характеризують величиною хроматичності Сr1 Сr2, вилучають одну із основних фарб С, М або Y і кольороподіл здійснюють на основі профілів груп чотирьох фарб RMYK, CGYK, або СМВК. Недолік способу розділення зображення за прототипом на кольорові та чорну фарби полягає в тому, що його реалізують на класичному принципі 4-и фарбового друку CMYK незалежно від кількості вибраних додаткових груп фарб. Задача визначення необхідної комбінації трьох кольорових і чорної фарб для синтезу на папері заданого кольору F є багатозначною. У зв'язку з цим метод побудови профілю груп фарб на основі бази табличних даних із 65536 вузлових точок експериментально визначених кольорів, які синтезують різними комбінаціями трьох кольорових і чорної фарб, є недостатньо точний і малоефективний. По-перше, табличний метод побудови профілю CMYK передбачає використання великої кількості вузлових точок експериментальних кольорів, серед яких значна частина є надлишковими даними в силу того, що задача кольороподілу зображення багатозначна. На практиці використовують значно меншу кількість вузлових точок кольорів. По-друге, для використання методу GCR з частковою заміною нейтрально-сірої компоненти трьох кольорових CMY фарб на чорну (К) фарбу в профілі CMYK необхідно максимально враховувати не лише баланс "чистих" кольорових CMY фарб, для яких правило балансу на практиці невірне, а більше всього особливу роль чорної фарби в процесі заміни різних кількостей нейтрально-сірої компоненти кольорових CMY фарб. Другий недолік полягає в тому, що спосіб побудови профілів 7-ми фарбового друку базують на основі табличних даних пробних відбитків, надрукованих 4-ма спеціальними фарбами CMYK з розширеною областю колірного охоплення, шляхом перерахунку колірних характеристик пробних відбитків в апаратно-незалежному колірному просторі СІЕ Lab, не дозволяє в процесі кольороподілу зображення враховувати технологічні умови багатофарбового друку та однозначно встановити необхідних кількостей 4-ох друкарських фарб. В основу винаходу поставлено задачу забезпечити можливість використання мінімуму кольорових друкарських фарб в процесі друку, що дозволить досягти стабільність технологічних умов друку, значну економію матеріальних ресурсів і кольорових фарб, а також забезпечити можливість ефективно управляти процесом кольороподілу зображення і максимально враховувати колірні характеристики кольорових фарб, тип паперу та особливості поліграфічного способу друку чотирма та більше друкарськими фарбами, при використанні мінімальної кількості табличних даних кольорів фарб на пробному відбитку і, відповідно, мінімальної бази даних для кольороподілу цифрового зображення, що суттєво підвищить швидкодію процесу кольороподілу і покращить якість кольоровідтворення зображення оригіналу на тиражному відбитку в умовах виробництва. Поставлена задача вирішується тим, що у способі розділення кольорів цифрового зображення на кольорові та чорну фарби для друкування чотирма і більше фарбами, який полягає у тому, що колірні координати цифрового зображення перетворюють в апаратнонезалежний колірний простір, в якому всі кольори оригіналу розділяють на групи кольорових і чорної фарб, для кожної з яких на основі пробних відбитків встановлюють необхідну кількість кольорових і чорної фарб для відтворення на відбитку кольорів оригіналу, які входять в колірне охоплення друкарських фарб, згідно з винаходом колірні координати цифрового зображення перетворюють в опонентний колірний простір відбитку, в якому всі кольори оригіналу характеризують ахроматичною координатою IF і двома хроматичними координатами (CF, SF) і в якому визначені колірні координати (In, Cn, Sn) базових векторів всіх кольорових фарб та колірні координати (Inm, Cnm, Snm) базових векторів попарного накладання двох сусідніх n-ої і m-ої кольорових фарб, на хроматичній CaS-діаграмі колірних характеристик N кольорових друкарських фарб всі кольори зображення оригіналу, які входять в колірне охоплення друкарських фарб, розділяють на N секторів, які відповідають попарному накладанню двох сусідніх n-ої і m-ої кольорових фарб, кожну групу кольорів зображення оригіналу розділяють на дві кольорові фарби, які на хроматичній CaS-діаграмі відповідають вибраному сектору кольорів попарного накладання цих фарб і третьою чорною (К) фарбою і формують для всіх кольорів зображення оригіналу N каналів кольороподілених зображень для кольорових фарб і єдиний спільний канал розділеного зображення для чорної фарби, при цьому кожен піксел цифрового зображення оригіналу в опонентному колірному просторі відбитку розділяють тільки на три фарби - дві сусідні кольорові фарби, які на хроматичній CaS-діаграмі визначають хроматичними 3 UA 105961 C2 5 10 15 20 25 30 координатами (CF, SF) кольору оригіналу і формують в процесі друку колірні характеристики зображення на відбитку при мінімальних кількостях кольорових фарб та третю чорну (К) фарбу, яку визначають ахроматичною координатою IF кольору оригіналу і формує ахроматичну вісь об'ємного колірного тіла зображення на відбитку. Згідно з винаходом, процес кольороподілу кожного піксела зображення на дві кольорові та чорну фарби здійснюють в опонентному колірному просторі відбитку на основі використання значень колірних координат N базових векторів кольорів друкарських фарб та колірних координат N базових векторів кольорів попарного накладання двох сусідніх кольорових фарб. Числові значення колірних координат N базових векторів кольорів друкарських фарб та колірних координат N базових векторів кольорів попарного накладання двох сусідніх кольорових фарб визначають на основі вимірювання на пробному відбитку колірних координат (L*, a*, b*) мінімальної кількості k(2N+1) полів контрольних шкал кольорових фарб та їх попарного накладання і окремо контрольної шкали чорної фарби з частотою вибірки 100/k процентного збільшення кількостей N кольорових і чорної фарб і розраховують для всіх полів контрольних шкал нові колірні координати (R1, G1, B1) кольорових фарб та їх попарного накладання в колірному просторі RGB оригіналу, на основі яких визначають числові значення коефіцієнтів нелінійності γC, γM, γY кольорових фарб, які характеризує друкарський процес синтезу кольорів на відбитку. Середнє значення коефіцієнта нелінійності визначають γCMY = (γC + γM + γY)/3 друкарського процесу, яке характеризує технологічні умови друку всіма друкарськими фарбами і служить узагальненим параметром нелінійного перетворення колірних координат кольорів оригіналу в опонентний колірний простір відбитка, в якому здійснюють кольороподіл цифрового зображення для реального друкарського процесу. Згідно з винаходом, якщо колір F піксела цифрового зображення на CaS-діаграмі знаходить в секторі кольорів, який обмежений зліва колірним тоном Hn n-ої фарби і справа колірним тоном Hm m-ої сусідньої фарби, то цей колір відтворюють n-ою і m-ою фарбами. Згідно з винаходом визначення необхідних кількостей двох кольорових і третьої чорної (К) фарб для відтворення на папері вибраного кольору F піксела цифрового зображення здійснюють методом аналітичного розв'язку рівнянь автотипного синтезу кольорового зображення в опонентному колірному просторі відбитку. Необхідні кількості  n і m двох кольорових фарб знаходять із аналітичного розв'язку системи двох квадратних автотипних рівнянь: A 0 1  n 1  m   A nn 1  m   A mm 1  n   A nm nm  0  , B0 1  n 1  m   Bmn 1  m   Bmm 1  n   Bnm nm  0 в якій постійні коефіцієнти I A 0  det F CF 35 IW   IF  ; A n  det CW  CF I A m  det F CF Im   IF Inm   ; A nm  det ; Cm  CF Cnm  I B0  det F SF I Bm  det F SF 40 IW   IF  ; Bn  det SW  SF Im   IF  ; Bnm  det Sm  SF In  ; Cn  In  ; Sn  Inm   Snm  задають значеннями визначників матриць 2×2, складених із координат колірного простору ICaS: перший стовпець задають координатами кольору F (індекс F), а другий стовпець задають координатами 4-ох базових векторів: паперу (індекс W), двох кольорових фарб (індекси n і m) та їх взаємного накладання (індекс nm). Необхідну кількість K третьої чорної (К) фарби для відтворення вибраного кольору FICaS розраховують за величиною ахроматичної координати IF кольору оригіналу на основі формули I2   IF K  F 2  , (2) I F 45 в якій враховують величину ахроматичної складової кольору F, яку утворюють двома сусідніми кольоровими фарбами, 2 IF   IW 1  n 1  m   In n 1  m   Im m 1  n   Inm n m . Згідно з винаходом в процесі кольороподілу зображення на дві кольорові і чорну (К) фарби при традиційному 4-ох фарбовому друці CMYK всі кольори оригіналу розділяють на три групи 4 UA 105961 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відповідно до їх розташування по секторах кольорів попарного накладання двох кольорових фарб С+М, M+Y та C+Y відповідно, в першому секторі, який обмежений лініями базових векторів голубої (С) і пурпурної (М) фарб відбирають всі кольори, які утворюють область синіх кольорів зображення оригіналу, цю область кольорів колориметрично точно відтворюють на відбитку трьома - голубою (С), пурпурною (М) і чорною (К) фарбами, в другому секторі, який обмежений лініями базових векторів пурпурної (М) і жовтої (Y) фарб, аналогічно відбирають всі кольори, які утворюють область червоних кольорів зображення оригіналу, цю область кольорів колориметрично точно відтворюють на відбитку трьома - пурпурною (М), жовтою (Y) і чорною (К) фарбами, в третьому секторі, який обмежений лініями базових векторів жовтої (Y) і голубої (С) фарб, відбирають всі кольори, які утворюють область зелених кольорів зображення оригіналу, цю область кольорів колориметрично точно відтворюють на відбитку трьома - жовтою (Y), голубою (С) і чорною (К) фарбами. Якщо кольори червоної області цифрового зображення на CaS-діаграмі знаходять за межами сектора кольорів попарного накладання пурпурної (М) і жовтої (Y) фарб для розширення цього сектора вибирають додаткову оранжеву (О) фарбу і розділяють цю область на два нові сектори кольорів попарного накладання пурпурної (М) і оранжевої (О) фарб і, відповідно, оранжевої (О) і жовтої (Y) фарб і в процесі кольороподілу ця область кольорів зображення в першому новому секторі розділяють на дві кольорові - пурпурну (М), оранжеву (О) і чорну (К) фарби і, а в другому новому секторі розділяють на дві кольорові - оранжеву (О), жовту (Y) і чорну (К) фарби. Якщо кольори зеленої області цифрового зображення на CaS-діаграмі знаходить за межами сектора кольорів попарного накладання жовтої (Y) і голубої (С) фарб для розширення цього сектора вибирають додаткову зелену (G) фарбу і розділяють цю область на два нові сектори кольорів попарного накладання жовтої (Y) і зеленої (G) фарб і, відповідно, зеленої (G) і голубої (С) фарб і в процесі кольороподілу ця область кольорів зображення в першому новому секторі розділяють на дві кольорові - жовту (Y), зелену (G) і чорну (К) фарби і, а в другому новому секторі розділяють на дві кольорові - зелену (G), голубу (С) і чорну (К) фарби. Якщо кольори синьої області цифрового зображення на CaS-діаграмі знаходить за межами сектора кольорів попарного накладання голубої (С) і пурпурної (М) фарб для розширення цього сектора вибирають додаткову синю (В) фарбу і розділяють цю область на два нові сектори кольорів попарного накладання голубої (С) і синьої (В) фарб і, відповідно, синьої (В) і пурпурної (М) фарб і в процесі кольороподілу ця область кольорів зображення в першому новому секторі розділяють на дві кольорові - голубу (Y), синю (В) і чорну (К) фарби і, а в другому новому секторі розділяють на дві кольорові - синю (В), пурпурну (М) і чорну (К) фарби. Згідно з винаходом всі канали кольороподілених зображень для N кольорових фарб формують в результаті кольороподілу кольорів цифрового зображення оригіналу в двох сусідніх секторах кольорів накладання двох кольорових фарб, в яких n-на кольорова фарба входить в ці сектори. Перевагою запропонованого способу кольороподілу є реалізація ефективного методу розширення колірного охоплення основних тріадних фарб CMYK за рахунок використання додаткових фарб - оранжевої (О), зеленої (G) і синьої (В). Такий спосіб кольороподілу дозволить підвищити швидкодію процесу кольороподілу за рахунок використання мінімальної бази даних колірних характеристик друкарських фарб, покращить якість кольоровідтворення на відбитку завдяки можливості друкування кожної точки зображення оригіналу лише трьома фарбами, забезпечить економію матеріальних ресурсів і, головне, значну економію кольорових фарб. На Фіг. 1 показана схема лінійного перетворення координат кольору від колірного простору RGB до колірного простору ICaS. На Фіг. 2 показані площини постійної інтенсивності на хроматичній CaS-діаграмі кольорів колірного простору Adobe RGB (1998). На Фіг. 3 показана схема нелінійного перетворення координат кольору від колірного простору оригіналу до колірного простору відбитку. Фіг. 4 ілюструє граничні випадки застосування методу GCR. На Фіг. 5 представлена CaS-діаграма друкарських фарб CMYK за даними Fogra 39. На Фіг. 6 зображений алгоритм розділення зображення на дві кольорові і чорну (К) фарби при 4-ох фарбовому друці CMYK. На Фіг. 7 представлена CaS-діаграма кольорів системи друкарських фарб PANTONE Hexachrome. На Фіг. 8 зображена блок-схема розділення зображення на дві кольорові і чорну (К) фарби для загального випадку 7-ми фарбового друку. 5 UA 105961 C2 5 10 15 На Фіг. 9 показані приклади розділення зображення на кольорові фарби C+M+O+Y+G (9а) і чорну (К) фарбу (9b) для випадку 6-ми фарбового друку PANTONE Hexachrome. В запропонованому способі закладений принцип відтворення на папері довільного кольору F зображення оригіналу, який входить в область колірного охоплення друкарських кольорових фарб, двома кольоровими і чорною фарбами. Вибір цього принципу дозволяє по-новому вирішити головну задачу кольороподілу - однозначно визначити необхідну мінімальну кількість фарб для відтворення довільного кольору F. Вирішення цієї задачі досягають наступним чином. Цифрове зображення оригіналу містить всю необхідну колірну інформацію: в заданому колірному просторі RGB, в якому здійснюють кольороподіл оригіналу, кожен піксель характеризують числовими значеннями колірних координат R, G, В. Ці координати однозначно зв'язані з Міжнародною системою кольору СІЕ Lab. Для характеристики кольорів зображення оригіналу в процесі розділення на дві кольорові та чорну фарби здійснюють перехід до опонентного колірного простору відбитка на основі використання нового колірного простору, який ми назвали ICaS. Як показано на Фіг. 1, перехід від колірного простору RGB 1 до колірного простору ICaS 3 здійснюють в результаті лінійного перетворення 2 колірних координат зображення оригіналу, яке описують лінійним матричним рівнянням виду 1 1  IF  1  R  1       , (1) CF   1 cas2 / 3 cas4 / 3 G 3 SF    1 cas4 / 3 cas2 / 3 B    20 25 де матрицею переходу є ортогональна, нормована та симетрична матриця Хартлі 3×3, елементи якої визначають функцією cas(x) = cos(x) + sin(x) (перетворення Хартлі описане в книзі - Брейсуэлл Р. Преобразование Хартли. - М.: Мир, 1990. - 175 с). Пряме перетворення (1) колірних даних та відповідне йому обернене перетворення описують тією ж матрицею Хартлі. Принципова перевага використання колірного простору ICaS в тому, що для характеристики та кількісної оцінки кольорів оригіналу використовують три нові координати: ахроматична координата IF та дві хроматичні координати CF і SF. Ахроматична координата IF однозначно і повністю характеризує нейтрально-сірі кольори зображення оригіналу. Для довільно вибраного кольору Fi(Ri, Gi, Bi) хроматичні координати (CF, SF) на площині, яку будемо називати хроматичною CaS-діаграмою кольорів, однозначно і повністю описують його колірні характеристики:   cos i  Ci /  Ci2  Si2  30 35 40 45 50 хроматичність   (Chroma) Cri  Ci2  Si2  1/ 2 і колірний тон Hi  i , 1/ 2  .  На Фіг. 2 показана хроматична CaS-діаграма кольорів постійної інтенсивності Y0=0,299R+0,587G+0,114B=const колірного простору Adobe RGB (1998), що відповідає Міжнародній системі кольорів CIE Lab умові L* = const. На хроматичній CaS-діаграмі основні R, G, B і доповнюючі C, M, Y кольори розміщені у вершинах правильного шестикутника 4 по траєкторії кола радіуса r  2 / 31/ 2  0,8165 . Відповідно, всі кольори зображення довільно вибраного оригіналу розташовані в області цього шестикутника. Це дозволяє відобразити на CaS-діаграмі всі без виключення кольори видавничого оригіналу, які підлягають розділенню на друкарські фарби. На хроматичній CaS-діаграмі лінії різницевих координат (R-Y0) і (B-Y0) повернуті відносно хроматичних осей С і S. Використання CaS-діаграми дає наглядну ілюстрацію щодо пояснення сучасних механізмів розпізнавання кольорів на основі хроматичних координат кольору. Як відомо, на рецепторному рівні світло реєструють червоно-, зеленосиньочутливими приймачами (колбочками), які мають різну спектральну чутливість. Інформацію, що надходить від них, перетворюють в імпульсні розряди, які посилають у вигляді сигналу про яскравість зі всіх трьох типів колбочок до двох типів опонентно-колірних клітин головного мозку. Розпізнавання кольорів в таких клітинах здійснюють саме у вигляді різницевих сигналів червоно-зеленого, та жовто-синього кольорів (детальна інформація про механізм розпізнавання кольорів описана в монографії - Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. - М.: Мир, 1990. 239 с. Відомі на сьогодні різні колірні простори - HSI, YUV, YIQ, YCrCb, YES, Kodak Photo YCC та ін., шляхом лінійних перетворень зводять до канонічної форми колірного простору ICaS. Таким чином, проста і наглядна форма представлення кольорів на хроматичній CaS-діаграмі дозволяє суттєво спростити умови кількісного аналізу кольорів цифрового зображення, що має важливе значення для цифрової обробки кольорових видавничих оригіналів на стадії кольороподілу. В колірному просторі ICaS ахроматична координата І довільного кольору FICaS цифрового зображення відповідає на друкарському відбитку чорній (К) фарбі. Таким чином, незалежно від 6 UA 105961 C2 5 10 15 20 25 кількості N кольорових друкарських фарб, в колірному просторі ICaS досягають повного розділення чорної (К) фарби від решту N кольорових фарб. Можливість повного виділення чорної фарби серед решту N кольорових фарб дає підстави розглядати її в процесі кольороподілу як головний фактор формування ахроматичної компоненти всіх кольорів цифрового зображення. В традиційних способах кольороподілу, навпаки, чорну фарбу розглядають як додатковий фактор, який дозволяє лише розширити діапазон ахроматичних кольорів зображення і частково компенсувати сіру компоненту трьох основних кольорових фарб CMY. Процес кольороподілу цифрового зображення здійснюють таким чином. Весь діапазон нейтрально-сірих кольорів зображення друкують виключно чорною фарбою. Для відтворення на папері всіх кольорів цифрового зображення, які входять в область колірного охоплення N кольорових друкарських фарб, крім чорної фарби достатньо двох сусідніх кольорових фарб. Таким чином, в процесі кольороподілу кожен піксел цифрового зображення розділяють тільки на три фарби - чорну (К) фарбу, яка формує ахроматичну (вертикальну) вісь об'ємного колірного тіла зображення, і двох сусідніх кольорових фарб, за допомогою яких на хроматичній CaS-діаграмі формують колірні характеристики зображення. Визначення необхідних кількостей двох кольорових фарб для відтворення на папері вибраного кольору F піксела цифрового зображення здійснюють аналітичним методом (детально теорія описана в статті - Шовгенюк М.В., Крик М.Р. Аналітичний розв'язок рівнянь автотипного синтезу зображення в колірному просторі ICaS - Доповіді HAH України, 2012, № 11. - C. 81-86). Вибір кольорових фарб здійснюють наступним чином. Якщо колір FICaS пікселя цифрового зображення на хроматичній CaS-діаграмі знаходить в секторі кольорів, який обмежений зліва колірним тоном Нn n-ої фарби і справа колірним тоном Нm m-ої сусідньої фарби, то цей колір однозначно відтворюють n-ою і m-ою фарбами. Необхідні кількості  n і m фарб знаходять із системи двох квадратних автотипних рівнянь: A 0 1  n 1  m   A nn 1  m   A mm 1  n   A nm nm  0   . (2) B0 1  n 1  m   Bmn 1  m   Bmm 1  n   Bnm nm  0 В цій системі рівнянь постійні коефіцієнти I A 0  det F CF Am I  det F CF IW  ; CW  Im  ; Cm  I B0  det F SF IW  ; SW  I  det F SF Im  ; Sm  Bm 30 35 40 I A n  det F CF A nm (2a) Inm  I  det F ; CF Cnm   I Bn  det F SF Bnm In  ; Cn  I  det F SF In  ; Sn  Inm  . Snm  (2b) задають значеннями визначників матриць 2×2, складених із координат опонентного колірного простору ICaS: перший стовпець задають координатами кольору FICaS оригіналу (індекс F), а другий стовпець задають координатами 4-ох базових векторів: паперу (індекс W), двох сусідніх кольорових фарб (індекси n і m) та їх взаємного накладання (індекс nm). Отриманий дійсний розв'язок  n і m системи рівнянь (2) дозволяє визначити величину ахроматичної складової кольору F, яку формують дві сусідні кольорові фарби, 2 IF   IW 1  n 1  m   In n 1  m   Im m 1  n   Inm n m (3) Тоді необхідну кількість K третьої чорної (К) фарби для відтворення вибраного кольору FICaS розраховують за величиною ахроматичної координати IF кольору оригіналу на основі формули: I2   IF K  F 2  . (4) I F 45 Перевага аналітичного методу в тому, що для розв'язку задачі кольороподілу зображення використовують мінімальну кількість базових векторів кольорових фарб: для 3-ох фарб - 6 базових векторів, для 4-ох фарб - 8 базових векторів; для 5-ох фарб - 10 базових векторів і т.д. Таким чином, для вирішення задачі кольороподілу зображення на N кольорових і чорну (К) друкарських фарб достатньо даних 2N+1 базових векторів. 7 UA 105961 C2 5 10 15 20 25 Принцип розділення зображення на дві кольорові та чорну (К) фарби є найбільш оптимальним шляхом вирішення проблеми кольороподілу. По-перше, така постановка задачі кольороподілу має єдиний розв'язок, що дозволяє ефективно використати числові методи визначення необхідних кількостей трьох фарб. У випадку використання традиційного принципу розділення зображення на три кольорові та чорну (К) фарби вирішення задачі кольороподілу суттєво ускладнюється. Система автотипних рівнянь (2) переходить в систему кубічних рівнянь, яка має багато розв'язків. Тому числові методи визначення необхідних кількостей 4-ох фарб стають малоефективними. З цим пов'язана необхідність використання великої кількості табличних значень еталонних кольорів на пробних відбитках, які синтезують різними комбінаціями 4-ох друкарських фарб. По-друге, принцип розділення зображення на дві кольорові та чорну (К) фарби забезпечує використання мінімальної кількості фарб, необхідної для друкування кожного піксела зображення. При цьому досягають оптимальних технологічних умов N-фарбового друку при значній економії використання кольорових друкарських фарб. Для визначення значень базових векторів друкарських фарб друкують пробні відбитки контрольних 2N+1 шкал. На пробних відбитках вимірюють колірні координати (L*, a*, b*) кожного поля контрольних шкал. На основі цих даних розраховують колірні координати (Rn, Gn, Bn) друкарських фарб в робочому колірному просторі RGB, в якому виконують цифрову обробку зображення оригіналу. Отримані колірні координати використовують для визначення коефіцієнтів нелінійності γ друкарських фарб (більш детально метод визначення коефіцієнта нелінійності γ фарб описаний в статті - Шовгенюк М., Занько Н., Писанчин Н. Характеристики відбитків тріадних фарб в кольоровому просторі Adobe RGB - Комп'ютерні технології друкарства, 2008, № 19. - С. 203-222). На основі отриманих значень коефіцієнтів нелінійності кожної кольорової фарби: γC - голубої фарби, γM - пурпурної фарби і γY - жовтої фарби визначають середнє значення коефіцієнта нелінійності γCMY = (γC + γM + γY)/3, яке характеризує технологічні умови друку всіма друкарськими фарбами. В таблиці приведені числові значення коефіцієнтів нелінійності кольорових фарб за даними FOGRA, які відповідають стандартизованим технологічним умовам офсетного друку. Таблиця Дані FOGRA 39 FOGRA 28 FOGRA 29 Профіль ISO Coated ISO Web Coated ISO Uncoated Растр, лін/см 60 60 60 Папір Тип 1, 2 Тип 3 Тип 4 γC γM γY γCMY 1,481 1,602 1,757 1,525 1,672 1,796 1,515 1,636 1,791 1,507 1,637 1,781 30 35 40 45 50 Як видно із приведених даних, коефіцієнт нелінійності залежить від типу паперу. Для крейдованого паперу (тип 1 і 2) величина коефіцієнта γCMY менша, ніж для некрейдованого паперу (тип 4). Величина коефіцієнта γCMY також залежить від лініатури растра, способу растрування (АМ-растрування, чи FM-растрування), типу друкарської форми (негативна, чи позитивна), друкарської машини та інше. Чим менше значення коефіцієнта γСМY, тим кращими будуть технологічні умови друку кольорового зображення. Таким чином, величину коефіцієнта γCMY вибирають як узагальнений параметр, який характеризує якісні показники кольоровідтворення зображення реальних умов друку. Для врахування технологічних умов друку в процесі розділення цифрового зображення на дві кольорові і чорну (К) фарби здійснюють перехід від колірного простору оригіналу 5 до колірного простору друкарського відбитку 7, схема якого представлена на Фіг. 3. Зображення цифрового оригіналу завжди пов'язане із використанням конкретного колірного простору RGB, який характеризується заданою величиною коефіцієнта нелінійності γRGB. Для більшості колірних просторів RGB величина γRGB=2,2. Тоді, нелінійне перетворення 6 колірних координат R, G, B кожного піксела цифрового оригіналу на Фіг. 3 описують степеневою функцією з показником степені γ1=γRGB/γCMY. В результаті отримують нові колірні координати (R1, G1, B1) цифрового зображення в колірному просторі RGB відбитку, який характеризує друкарський процес синтезу кольорів друкарськими фарбами. В результаті статистичної обробки результатів вимірювання на пробних відбитках 140 полів контрольних шкал (Фіг. 4) отримують в колірному просторі відбитку R1G1B1-координати базових векторів всіх друкарських фарб CMYK та R1G1B1-координати базових векторів накладання двох сусідніх кольорових фарб С+М, M+Y і Y+C відповідно. Для отриманих числових значень (R1, G1, B1)-координат базових векторів на основі формули (1) розраховують відповідні їм ICS 8 UA 105961 C2 5 10 координати базових векторів друкарських фарб. Таким чином здійснюють перехід відповідно до схеми на Фіг. 1 до опонентного колірного простору відбитку, в якому визначені базові вектори всіх кольорових фарб. Для прикладу, на Фіг. 4 показаний випадок відтворення кольору F, який в колірному просторі ICaS має колірні координати: IF=0,5885; CF = -0,2841; SF = -0,0702. На основі числового розв'язку автотипних рівнянь Нюберга-Нейгебауера цей колір на папері відтворюють трьома кольоровими фарбами: C  91% ; M  43 % ;  Y  13% . Враховуючи мінімальну величину жовтої фарби  Y , використання методу GCR дозволяє частину нейтрально-сірої компоненти тріадних фарб CMY замінити на чорну (К) фарбу. В залежності від процентної частки заміни цієї частини (Фактор GCR) отримують цілий ряд різних комбінацій фарб: C - крива 8, M - крива 9,  Y - крива 10, K - крива 11, які синтезують один той же колір F. Це дає підстави стверджувати, що вибраний 15 20 25 30 35 40 45 50 55 колір F оригіналу відтворюється колориметрично точно різними комбінаціями фарб CMYK, оскільки його колірні координати (L*, а*, b*) постійні. Характерною особливістю методу GCR є те, що при частковій заміні нейтрально-сірої компоненти тріадних фарб CMY на чорну (К) фарбу здійснюють перехід від 3-и фарбової до більш складної 4-и фарбової моделі синтезу кольору на відбитку. Як видно із приведеного прикладу, перехід до 4-ох фарбової моделі синтезу дає можливість суттєво розширити діапазон можливих комбінацій фарб CMYK для відтворення на папері кольору F, що на практиці прийнято вважати перевагою використання методу GCR, особливо для відтворення області темних кольорів тріадними фарбами CMY. Проте, застосування методу GCR не вирішує головної задачі кольороподілу зображення. Більш того, для вибору оптимального, з точки зору технологічних умов друку, співвідношення фарб CMYK ефективне використання методу GCR в процесі кольороподілу потребує додаткової більш детальної інформації про баланс кольорових фарб CMY на різних рівнях формування нейтрально-сірих кольорів при наявності четвертої чорної (К) фарби. Таким чином, використання методу GCR часткової заміни кольорових CMY фарб на чорну (К) фарбу ускладнює процес кольороподілу зображення. Єдиний шлях до спрощення задачі кольороподілу зображення це повна заміни однієї жовтої (Y) фарби на чорну (К) фарбу (Фіг. 4 справа). Правильність такого шляху підтверджують тим, що при використанні методу GCR чітко видна загальна тенденція: збільшення проценту заміни нейтрально-сірої компоненти тріадних фарб CMY на чорну (К) фарбу, зменшує величину сумарної площі накладання (ТАС - Total Area Coverage) всіх друкарських фарб на відбитку. В граничному випадку повної заміни жовтої (Y) фарби на чорну (К) фарбу мають простішу 3-и фарбову модель синтезу кольору на відбитку і, більше того, досягають колориметрично точного відтворення на папері кольору F мінімальною кількість двох кольорових і третьої чорної фарби: C  85 % ; M  28 % ; K  20 % . У порівнянні з кольоровими фарбами CMY отримують зменшення сумарної площі накладання ТАС трьох фарб СМК на 14 %. Важливо відмітити, що теоретично граничне значення ТАС = 300 % характеризує лише одну точку максимально чорного кольору. На Фіг. 5 представлена CaS-діаграма друкарських фарб CMYK для офсетного друку на крейдованому папері типу 1 і 2 за даними FOGRA 39. Спосіб розділення цифрового зображення на дві кольорові та чорну фарби в опонентному колірному просторі відбитку здійснюють наступним чином. Шляхом сканування цифрового зображення оригіналу і перерахунку його колірних координат в опонентному колірному просторі відбитку всі кольори оригіналу, які входять в колірне охоплення друкарських фарб, на хроматичній CaS-діаграмі розділяють на три сектори. В першому секторі 12, який обмежений лініями базових векторів голубої (С) і пурпурної (М) фарб, відбирають всі кольори, які утворюють область синіх кольорів зображення оригіналу. Цю область кольорів колориметрично точно відтворюється на відбитку трьома - голубою (С), пурпурною (М) і чорною (К) фарбами. Аналогічно, в другому секторі 13, який обмежений лініями базових векторів пурпурної (М) і жовтої (Y) фарб, будуть відібрані всі кольори, які утворюють область червоних кольорів зображення оригіналу. Цю область кольорів колориметрично точно відтворюється на відбитку трьома - пурпурною (М), жовтою (Y) і чорною (К) фарбами. На кінець, в третьому секторі 14, який обмежений лініями базових векторів жовтої (Y) і голубої (С) фарб, будуть відібрані всі кольори, які утворюють область зелених кольорів зображення оригіналу. Цю область кольорів колориметрично точно відтворюється на відбитку трьома - жовтою (Y), голубою (С) і чорною (К) фарбами. Спосіб розділення зображення на дві кольорові і чорну (К) фарби при традиційному 4-и фарбовому друці CMYK описують алгоритмом, який зображений на Фіг. 6. В блок 15 вводять числові значення базових векторів друкарських фарб - С, М, Y, К та попарних накладань 9 UA 105961 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кольорових фарб - С+М, M+Y, Y+C. Блоком 16 позначено формування циклу зчитування колірних координат (R, G, B) кожного піксела цифрового оригіналу. В блоці 17, відповідно до Фіг. 5, здійснюють перехід від колірного простору оригіналу до опонентного колірного простору відбитку. Для колірного простору відбитку будують CaS-діаграму друкарських фарб. Тоді колірні координати і-ого досліджуваного кольору Fi, які зчитуються з кожного піксела зображення оригіналу, відповідають новим координатам (IF, CF, SF) того ж кольору в опонентному колірному просторі відбитку. Для i-ого кольору Fi визначають величину колірного тону Нi. В блоках (18)-(20) здійснюють перевірку величини колірного тону Нi умовам відповідності i-ого кольору Fi до однієї із трьох областей колірного тону на CaS-діаграмі, які показані на Фіг. 5 під номерами 12, 13 та 14 відповідно. Таким чином, в колірному просторі ICaS за критерієм величини колірного тону Hi здійснюють розділеннях всіх кольорів F цифрового зображення оригіналу на три сектори, які відповідають попарному накладанню друкарських фарб С+М, M+Y та C+Y відповідно. Для визначення аналітичним методом необхідної кількості двох кольорових фарб використовують єдину систему двох квадратних автотипних рівнянь (2) з різними постійними коефіцієнтами (2а)-(2b). Для групи кольорів першого сектору 12 в блоці 21 вибирають координати базових векторів голубої (С), пурпурної (М) та їх взаємного накладання; для другого сектора 13 в блоці 22 координати базових векторів пурпурної (М), жовтої (Y) фарб та їх взаємного накладання; для третього сектора 14 в блоці 23 - координати базових векторів жовтої (Y), голубої (С) фарб та їх взаємного накладання. Після отримання розв'язків трьох систем автотипних рівнянь для всіх кольорів цифрового оригіналу формують три канали кольороподілених зображень: канал 24 голубої (С) фарби; канал 25 пурпурної (М) фарби; канал 26 жовтої (Y) фарби. Для кожної пари кольорових фарб на основі формул (4) і (2) формують спільний канал 27 чорної фарби. Описаний метод побудови CaS-діаграми кольорів зображення дозволяє вирішити проблему розділення зображення на дві кольорові та чорну фарби в результаті розширення області колірного охоплення друкарських фарб за рахунок використання додаткових кольорових фарб. Якщо в секторі n-ої і m-ої основних кольорових друкарських фарб, які характеризують колірним тоном Нn і Hm відповідно, то наявність третьої j-ої додаткової кольорової фарби з колірним тоном Нj, який на хроматичній CaS-діаграмі кольорів займає положення між сусідніми n-ою і mою основними фарбами, цей сектор розділяють на два нові сектори - сектор n-ої основної і j-ої додаткової кольорових фарб та сектор j-ої додаткової і m-ої основної кольорових фарб. Таким чином, кожна нова додаткова фарба буде утворювати новий додатковий сектор. В загальному випадку кольороподілу цифрового зображення на N кольорових друкарських фарб отримують N секторів сусідніх кольорових фарб, незалежно від того які фарби вважати основними, а які додатковими. Опишемо більш детально спосіб розділення цифрового зображення на дві кольорові та чорну фарби для загального випадку розширення колірного охоплення основних тріадних фарб CMYK за рахунок використання додаткових фарб - оранжевої (О), зеленої (G) і синьої (В). Для прикладу на Фіг. 7 приведена CaS-діаграми кольорів системи друкарських фарб PANTONE Hexachrome в опонентному колірному просторі відбитка. В секторі 28 знаходять всі кольори F цифрового зображення, які розділяють на голубу (С) і пурпурну (М) фарби. В цьому випадку маємо аналогію з сектором 12 системи тріадних фарб CMYK з тією лише відмінністю, що базові вектори голубої (С) і пурпурної (М) фарб системи PANTONE HEXACHROME є різні. Проте, другий сектор 13 (Фіг. 5) на CaS-діаграмі Фіг. 6 розділяють на два нові сектори. В секторі 29 сусідніми є пурпурна (М) і оранжева (О) кольорові фарби, а в наступному секторі 30 сусідніми є вже наступна пара - оранжева (О) і жовта (Y) кольорові фарби. Таким чином, кольори цифрового зображення із сектора 29 колориметрично точно відтворюються на відбитку пурпурною (М) і оранжевою (О) фарбами, а із сектора 30 - оранжевою (О) і жовтою (Y) фарбами. Аналогічним чином, третій сектор 13 (Фіг. 5) на CaS-діаграмі Фіг. 6 теж розділяють на два нові сектори. В секторі 31 сусідніми є жовта (Y) і зелена (G) кольорові фарби, а в наступному секторі 32 сусідніми є вже наступна пара - зелена (G) і голуба (С) кольорові фарби. Відповідно, кольори цифрового зображення із сектора 31 колориметрично точно відтворюються на відбитку жовтою (Y) і зеленою (G) фарбами, а із сектора 32 - зеленою (G) і голубою (С) фарбами. В результаті завершують послідовність сусідніх кольорових фарб системи PANTONE Hexachrome, яку на CaS-діаграмі кольорів характеризують більшим колірним охопленням, ніж система фарб CMYK. 10 UA 105961 C2 5 10 15 20 25 30 35 Для практичної реалізації заявленого способу кольороподілу цифрового зображення створена спеціальна комп'ютерна програма. Вхідними даними роботи програми є: число N+K, де N кількість кольорових фарб; числові значення 2N базових векторів кольорових фарб і взаємного накладання сусідніх кольорових фарб та числові значення базових векторів чорної (К) фарби та паперу (W); числове значення γColor-Inks, яке характеризує технологічні умови майбутнього друку кольорового зображення на папері. Детально опишемо спосіб комп'ютерного кольороподілу зображення для найбільш поширеного практичного випадку 7-ми фарбового кольорового друку (6 кольорових фарб і чорна (К) фарба), блок-схема якого показана на Фіг. 8. Цифрове кольорове зображення оригіналу, яке підлягає кольороподілу, вводять в комп'ютерну програму і відображають на екрані монітора. В блоці 33 здійснюють сканування зображення оригіналу. Отримані числові значення колірних координат R, G, B кожного піксела зображення оригіналу перераховують із врахуванням величини коефіцієнта нелінійності γColor-Inks в нові колірні координати R1, G1, B1 цифрового зображення в колірному просторі відбитку. В блоці 34 здійснюють розрахунок колірних координат IF, CF, SF зображення оригіналу в колірному просторі ICaS відбитку. Блок 35 містить базу даних CaS-діаграми друкарських кольорових фарб, попередньо сформованих на основі числових значень 2N базових векторів кольорових фарб і взаємного накладання сусідніх кольорових фарб. Тоді на основі отриманих значень хроматичних координат (CF, SF) кожного піксела в блоці 35 здійснюють за критерієм величини колірного тону Нi розділення зображення оригіналу на відповідні сектори двох сусідніх кольорових фарб. Таким чином, в автоматичному режимі досягають розділення всіх кольорів зображення оригіналу на N секторів двох сусідніх кольорових фарб. Для групи кольорів зображення оригіналу в кожному секторі на основі формул (3а)-(3b) аналітичним методом розраховують необхідну кількість  n і m кольорових фарб, якими будуть друкувати на папері. Таким чином, на основі результатів розрахунку в кожному секторі необхідної кількості двох сусідніх кольорових фарб в блоці 36 буде сформовано окремі кольороподілені зображення для всіх 6-ти кольорових фарб. В описаному способі комп'ютерного кольороподілу цифрового зображення більш складнішим алгоритмом реалізують процес формування окремого розділеного зображення чорної (К) фарби, оскільки ця фарба необхідна для всіх без виключення кольорів зображення оригіналу і відповідно присутня у всіх 6-ти секторах кольорів двох сусідніх кольорових фарб як обов'язкова третя фарба. Цей процес в блоці 37 здійснюють в два етапи. Спочатку на основі встановлених кількостей  n і m двох сусідніх кольорових фарб, які приймають участь у відтворенні на папері кожного окремо взятого піксела зображення оригіналу, та значень ахроматичних координат цих фарб та їх взаємного накладання на основі формули (4)  розраховують величину ахроматичної складової IF2  кольору i-того піксела, яка буде сформована двома кольоровими фарбами. З іншої сторони, за рахунок третьої чорної (К) фарби необхідно досягнути величини ахроматичної координати IF кольору i-того піксела оригіналу. Звідси на основі формули (4) визначають необхідна кількість K третьої чорної фарби, яка збалансовує ахроматичну складову I2  2-ох фарбового кольорового зображення до F 40 45 50 55 рівня величини ахроматичної координати IF кольору оригіналу і в результаті в блоці 38 формують зображення чорної фарби, спільне для всіх 6-ти кольороподілених зображення кольорових фарб. На Фіг. 9 приведений результат реалізації способу комп'ютерного кольороподілу цифрового зображення для системи фарб PANTONE HEXACHROME, CaS-діаграма кольорів яких приведена на Фіг. 6. Цифрове зображення оригіналу "Старовинна частина Львова", яке показане на Фіг. 9а, розділене за допомогою комп'ютерної програми і віддруковане на папері 5ма кольоровими фарбами CMOYG. Особливістю кольорового зображення, синтезованого фарбами CMOYG, є те, що кожен піксель зображення оригіналу надрукований лише 2-ма сусідніми кольоровими фарбами - CM, MO, OY, YG, GC. Більш вражаюча особливість кольорового зображення CMOYG в тому, що на друкарському відбитку формують яскраві і максимально насичені кольори зображення оригіналу, які включають широкий спектр колірних відтінків, яких можливо досягнути на папері за рахунок різних кількостей попарного накладання двох сусідніх кольорових фарб. За критерієм яскравостей і насиченості кольорів заявлений спосіб кольороподілу не має аналогу з традиційним способом 3-ох фарбового друку CMY, чи іншими відомими системами фарб, в яких реалізують різні варіанти 3-ох фарбового друку. Одночасно, у порівнянні із зображенням оригіналу кольорове зображення CMOYG суттєво відмінне тим, що його візуально сприймають як "плоске" і нереальне зображення. Це пояснюють тим, що на кольоровому зображенні CMOYG в процесі кольороподілу відібрані лише кольори, 11 UA 105961 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 які знаходяться виключно на поверхні тривимірного колірного тіла зображення оригіналу і характеризують його колірні характеристики. Навпаки, приведене на Фіг. 9b віддруковане зображення оригіналу окремо чорною (К) фарбою є результатом повного розділення зображення чорної фарби від решти 5-ма кольоровими фарбами CMOYG у порівнянні з зображенням оригіналу більш об'ємне і максимально наближене до чорно-білого зображення оригіналу. В процесі друкування на кольоровому зображенні CMOYG зображення чорної (К) фарби виявлено унікальний ефект чорної фарби при наявності кольорових, який неможливо було передбачити, що за рахунок однієї чорної фарби, яка виконує лише функцію перерозподілу по ахроматичній компоненті кольорів кольорових фарб відповідно до ахроматичних координат кольорів оригіналу, досягається неймовірний результат, коли на друкарському відбитку немов "оживають" всі кольори зображення оригіналу. Джерела інформації: 1. Patent US 5734800. Six-color process system // Herbert R., Dibernardo А. Кл.: H04N1/54. Публ. 31.03.1998 p. 2. Патент US 2004114163. Method for printing a colour image // Alderliefste M. Кл.: H04N1/54. Публ. 17.06.2004 p. 3. Патент US 8064112. Color separation and reproduction method to control a printing process// Bemasconi M.J. Кл.: H04N1/04. Публ. 22.11.2011 p. 4. Patent US 4812899. Printing process where each incremental area is divided into a chromatic area and an achromatic area and wherein the achromatic areas are printed in black and white and the chromatic areas are printed in color sub-sections // Kueppers H. Кл.: H04N1/54. Публ. 14.03.1989 p. 5. Patent GB 506581. Improvements in Photographic and Photomechanical Colour Printing // Henry P.S.H. Кл.: G03F3/04. Публ. 30.05.1941 p. 6. Заявка WO8503581. Four Colour Printing Process // Mazuza G., Teske K.E. Кл.: В41М1/18; G03F3/04. Публ. 15.08.1985 p. 7. Patent DE 102004003300. Verfahren zur Herstellung eines Prüfdrucks für einen Druckprozess mit mehr als vier Druckfarben // Bestmann G. Кл.: H04N1/60. Публ. 25.08.2005 p. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення на кольорові та чорну фарби для друкування чотирма і більше фарбами, який полягає у тому, що колірні координати цифрового зображення перетворюють в апаратно-незалежний колірний простір, в якому всі кольори оригіналу розділяють на групи кольорових і чорної фарб, для кожної з яких на основі пробних відбитків встановлюють необхідну кількість кольорових і чорної фарб для відтворення на відбитку кольорів оригіналу, які входять в колірне охоплення друкарських фарб, який відрізняється тим, що колірні координати цифрового зображення перетворюють в опонентний колірний простір відбитку, в якому всі кольори оригіналу характеризуються ахроматичною координатою IF і двома хроматичними координатами ( CF , SF ) і в якому визначені колірні координати ( In , Cn , Sn ) базових векторів всіх кольорових фарб та колірні координати 45 50 55 ( Inm , Cnm , Snm ) базових векторів попарного накладання двох сусідніх n-ої і m-ої кольорових фарб, на хроматичній CaS-діаграмі колірних характеристик N кольорових друкарських фарб всі кольори зображення оригіналу, які входять в колірне охоплення друкарських фарб, розділяють на N секторів, які відповідають попарному накладанню двох сусідніх n-ої і m-ої кольорових фарб, кожну групу кольорів зображення оригіналу розділяють на дві кольорові фарби, які на хроматичній CaS-діаграмі відповідають вибраному сектору кольорів попарного накладання цих фарб і третьою чорною (К) фарбою та формують для всіх кольорів зображення оригіналу N каналів кольороподілених зображень для кольорових фарб і єдиний спільний канал розділеного зображення для чорної фарби, при цьому кожен піксель цифрового зображення оригіналу в опонентному колірному просторі відбитку розділяють тільки на три фарби - дві сусідні кольорові фарби, які на хроматичній CaS-діаграмі визначаються хроматичними координатами ( CF , SF ) кольору оригіналу і формують в процесі друку колірні характеристики зображення на відбитку при мінімальних кількостях кольорових фарб та третю чорну (К) фарбу, яка визначається ахроматичною координатою IF кольору оригіналу і формує ахроматичну вісь об'ємного колірного тіла зображення на відбитку. 2. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення за п. 1, який відрізняється тим, що процес кольороподілу кожного піксела зображення на дві кольорові та чорну фарби здійснюють в опонентному колірному просторі відбитку на основі використання числових значень колірних 12 UA 105961 C2 5 10 15 20 25 30 координат N базових векторів кольорів друкарських фарб та колірних координат N базових векторів кольорів попарного накладання двох сусідніх кольорових фарб. 3. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення за п. 2, який відрізняється тим, що числові значення колірних координат N базових векторів кольорів друкарських фарб та колірних координат N базових векторів кольорів попарного накладання двох сусідніх кольорових фарб визначають на основі вимірювання на пробному відбитку колірних координат ( L* , a * , b * ) мінімальної кількості k2N  1 полів контрольних шкал кольорових фарб та їх попарного накладання і окремо контрольної шкали чорної фарби з частотою вибірки 100 / k процентного збільшення кількостей N кольорових і чорної фарб і розраховують для всіх полів контрольних шкал нові колірні координати ( R1 , G1 , B1 ) кольорових фарб та їх попарного накладання в колірному просторі RGB оригіналу, на основі яких визначають числові значення коефіцієнтів нелінійності  C ,  M ,  Y кольорових фарб, які характеризує друкарський процес синтезу кольорів на відбитку. 4. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення за п. 3, який відрізняється тим, що середнє значення коефіцієнта нелінійності визначають  CMY   C  M   Y  / 3 друкарського процесу, яке характеризує технологічні умови друку всіма друкарськими фарбами і служить узагальненим параметром нелінійного перетворення колірних координат кольорів оригіналу в опонентний колірний простір відбитка, в якому здійснюють кольороподіл цифрового зображення для реального друкарського процесу. 5. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення за п. 1, який відрізняється тим, що якщо колір F піксела цифрового зображення на CaS-діаграмі знаходиться в секторі кольорів, який обмежений зліва колірним тоном Hn n-ої фарби і справа колірним тоном Hm m-ої сусідньої фарби, то цей колір відтворюється n-ою і m-ою фарбами. 6. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення за п. 1, який відрізняється тим, що визначення необхідних кількостей двох кольорових і третьої чорної (К) фарб для відтворення на папері вибраного кольору F піксела цифрового зображення здійснюють методом аналітичного розв'язку рівнянь автотипного синтезу кольорового зображення в опонентному колірному просторі відбитку. 7. Спосіб розділення кольорів цифровогозображення за п. 6, який відрізняється тим, що необхідні кількості n і m двох кольорових фарб знаходяться із аналітичного розв'язку системи двох квадратних автотипних рівнянь: A0 1  n 1  m   Ann 1  m   Amm 1  n   Anm nm  0   B0 1  n 1  m   Bmn 1  m   Bmm 1  n   Bnm nm  0 , в якій постійні коефіцієнти IW  I  IF In  A0  det F  An  det  CF CW   CF Cn  ; ; 35 Im  I  IF Inm  Am  det F  Anm  det  CF Cm   CF Cnm  ; ; IW  I  IF In  B0  det F  Bn  det  SF SW   SF Sn  ; ; Im  I  IF Inm  Bm  det F  Bnm  det  SF Sm   SF Snm  40 45 ; задаються значеннями визначників матриць 2×2, складених із координат колірного простору ICaS: перший стовпець задається координатами кольору F (індекс F ), а другий стовпець задається координатами 4-ох базових векторів: паперу (індекс W), двох кольорових фарб (індекси n і m) та їх взаємного накладання (індекс nm). 8. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення за п. 6, який відрізняється тим, що необхідну кількість  K третьої чорної (К) фарби для відтворення вибраного кольору FICaS розраховують за величиною ахроматичної координати IF кольору оригіналу на основі формули I2   I K  F 2  F IF , в якій враховується величина ахроматичної складової кольору F , яка утворюється двома сусідніми кольоровими фарбами, 13 UA 105961 C2 2 IF   IW 1  n 1  m   Inn 1  m   Imm 1  n   Inm nm 5 10 15 20 25 30 35 40 . 9. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення за п. 1, який відрізняється тим, що в процесі кольороподілу зображення на дві кольорові і чорну (К) фарби при традиційному 4-и фарбовому друці CMYK всі кольори оригіналу розділяють на три групи відповідно до їх розташування по секторах кольорів попарного накладання двох кольорових фарб С+М, M+Y та C+Y відповідно, в першому секторі, який обмежений лініями базових векторів голубої (С) і пурпурної (М) фарб відбирають всі кольори, які утворюють область синіх кольорів зображення оригіналу, ця область кольорів колориметрично точно відтворюється на відбитку трьома голубою (С), пурпурною (М) і чорною (К) фарбами, в другому секторі, який обмежений лініями базових векторів пурпурної (М) і жовтої (Y) фарб, аналогічно відбирають всі кольори, які утворюють область червоних кольорів зображення оригіналу, ця область кольорів колориметрично точно відтворюється на відбитку трьома - пурпурною (М), жовтою (Y) і чорною (К) фарбами, в третьому секторі, який обмежений лініями базових векторів жовтої (Y) і голубої (С) фарб, відбирають всі кольори, які утворюють область зелених кольорів зображення оригіналу, ця область кольорів колориметрично точно відтворюється на відбитку трьома жовтою (Y), голубою (С) і чорною (К) фарбами. 10. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення за п. 9, який відрізняється тим, що, якщо кольори червоної області цифрового зображення на CaS-діаграмі знаходяться за межами сектора кольорів попарного накладання пурпурної (М) і жовтої (Y) фарб, для розширення цього сектора вибирають додаткову оранжеву (О) фарбу і розділяють цю область на два нові сектори кольорів попарного накладання пурпурної (М) і оранжевої (О) фарб і, відповідно, оранжевої (О) і жовтої (Y) фарб, і в процесі кольороподілу цю область кольорів зображення в першому новому секторі розділяють на дві кольорові - пурпурну (М), оранжеву (О) і чорну (К) фарби, а в другому новому секторі розділяють на дві кольорові - оранжеву (О), жовту (Y) і чорну (К) фарби. 11. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення за п. 9, який відрізняється тим, що, якщо кольори зеленої області цифрового зображення на CaS-діаграмі знаходяться за межами сектора кольорів попарного накладання жовтої (Y) і голубої (С) і фарб, для розширення цього сектора вибирають додаткову зелену (G) фарбу і розділяють цю область на два нові сектори кольорів попарного накладання жовтої (Y) і зеленої (G) фарб і, відповідно, зеленої (G) і голубої (С) фарб, і в процесі кольороподілу цю область кольорів зображення в першому новому секторі розділяють на дві кольорові - жовту (Y), зелену (G) і чорну (К) фарби, а в другому новому секторі розділяють на дві кольорові - зелену (G), голубу (С) і чорну (К) фарби. 12. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення за п. 9, який відрізняється тим, що, якщо кольори синьої області цифрового зображення на CaS-діаграмі знаходяться за межами сектора кольорів попарного накладання голубої (С) і пурпурної (М) фарб, для розширення цього сектора вибирають додаткову синю (В) фарбу і розділяють цю область на два нові сектори кольорів попарного накладання голубої (С) і синьої (В) фарб і, відповідно, синьої (В) і пурпурної (М) фарб, і в процесі кольороподілу цю область кольорів зображення в першому новому секторі розділяють на дві кольорові - голубу (Y), синю (В) і чорну (К) фарби і, а в другому новому секторі розділяють на дві кольорові - синю (В), пурпурну (М) і чорну (К) фарби. 13. Спосіб розділення кольорів цифрового зображення за п. 1, який відрізняється тим, що всі канали кольороподілених зображень для N кольорових фарб формують в результаті кольороподілу кольорів цифрового зображення оригіналу в двох сусідніх секторах кольорів накладання двох кольорових фарб, в яких n-та кольорова фарба входить в ці сектори. 14 UA 105961 C2 15 UA 105961 C2 16 UA 105961 C2 17 UA 105961 C2 18 UA 105961 C2 19 UA 105961 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 20