2.5.3.1 Cân bằng xám
Trước đây khi nhắc đến khái niệm cân bằng xám thì ta chỉ hiểu đơn giản là tạo ra sự cân bằng giữa ba màu mực in CMY tại các vùng trung lập của hình phục chế sao cho sự thể hiện là các màu xám trung tính, tức là không ngã về bất kỳ màu nào thì là đạt. Nhưng ta luôn tự đặt ra câu hỏi “Làm sao biết được đây là màu xám?”. Để trả lời câu hỏi này CIE đã định nghĩa “xám trung tính” là màu có giá trị a*= b* = 0 và màu xám sẽ hiển thị đúng khi kết hợp với “điểm trắng” của điều kiện nhìn màu xung quanh. Các giá trị a*, b* không phải lúc nào cũng cho cảm nhận đúng màu xám và thông thường chúng ta luôn mong muốn màu xám tương thích với chất liệu in nhưng không phải chất liệu nào cũng trung tính bởi giấy không bao giờ có giá trị a*= b*= 0.
Cân bằng xám luôn được sử dụng trong mọi phương pháp in bởi tầm quan trọng của nó là dùng để đo lường kiểm soát chất lượng trong nhiều dự án nghiên cứu. Trong cuốn “Principles of Color Photography, Evans, Hanson and Brewer stated II, 1953” đã chỉ ra rằng một trong những yêu cầu cơ bản mà một quá trình phục chế màu sắc phải đáp ứng đó là tái tạo lại một thang màu trung tính. Từ đó để đáp ứng yêu cầu này các nhà in đã sử dụng thang xám và cân bằng xám cho kiểm soát chất lượng. Ngoài ra, trong bất kỳ hệ thống tái tạo màu sắc nào, màu xám luôn là màu quan trọng nhất vì nó là màu đáng nhớ nhất và là tiêu chí để đánh giá thị giác của con người. Màu xám đặc biệt không có sắc độ và độ bão hòa nhưng nó rất quan trọng đối với việc tái tạo chính xác các thành phần trung tính có trong ảnh mà còn cân bằng sắc độ tổng thể của cả bức ảnh.
Hình 2.21: Thể hiện sự đạt được độ cân bằng xám
Theo phương pháp cân chỉnh truyền thống TVI định nghĩa cân bằng xám là tổng hòa của sự tối ưu mật độ màu tông nguyên và giá trị TVI. Có nghĩa là màu xám được định nghĩa theo tỷ lệ phần trăm cần thiết của ba màu CMY phù hợp với 50% màu tông đen. Việc kiểm soát cân bằng xám được thực hiện từ chế bản nhưng mức độ ưu tiên có sự khác nhau giữa các tiêu chuẩn, ví dụ ISO cân bằng xám theo thứ tự “màu tông nguyên - TVI - cân bằng xám”, trong khi đó G7 thì ngược lại “cân bằng xám - mật độ tông nguyên - TVI”. Định nghĩa cân bằng xám theo G7 được xác định theo thuật ngữ màu CIELab và công thức sinh ra phụ thuộc vào độ trắng giấy, có nghĩa là tông màu xám CMYK sẽ chuyển sang cân bằng xám theo màu giấy. Cân bằng xám G7 được đánh giá bằng trọng số “ΔCh”.
2.5.3.2 Nguyên lý, hiệu ứng và công thức cân bằng xám trong G7
Nguyên lý, hiệu ứng cân bằng xám G7
Cân bằng xám trong G7 được xây dựng dựa trên nguyên tắc khả năng thích ứng màu sắc hoặc màu sắc không đổi trong nhiều điều kiện ánh sáng khác nhau bởi mắt người có cơ chế tự cân bằng trắng. Bình thường mắt người khá nhạy cảm với sự thay đổi nhỏ đối với màu xám, đặc biệt là trong phạm vi 50%. Quá trình thích ứng màu sắc tự nhiên cho phép tầm nhìn của con người nhận ra rằng vật thể có cùng màu như khi một quả táo đỏ luôn xuất hiện với màu đỏ dù nhìn vào ban đêm hay ban ngày. Hệ thống não bộ điều khiển mắt người cố gắng thích ứng với sự thay đổi màu sắc gây ra bởi việc thay đổi nguồn sáng. Cũng giống như việc khi nhìn liên tục vào một tờ giấy sau một thời gian, nó sẽ xuất hiện một màu trắng dưới bất kỳ ánh sáng nào miễn là không có sử dụng đối tượng tham khảo nào khác.
Hình 2.22: Mô phỏng khả năng thích ứng màu của mắt người
Thực tế cho thấy khả năng thích ứng màu sắc của mắt người rất kỳ diệu, báo được in trên giấy có màu trắng vàng trông rất nhạt và khi nhìn ta thấy không có bị nhiễm màu, đến nỗi ta không cảm thấy rằng tờ báo bị nhiễm vàng bởi mắt ta đã thích nghi với điểm trắng vàng của giấy. Nhưng có một nhược điểm lớn là khi đặt tờ giấy trắng khác bên cạnh tờ báo thì sẽ nhìn thấy sự khác biệt. Quá trình này tương tự máy ảnh, nó có cơ chế cân bằng trắng cho phép bạn chụp ảnh trong nhà dưới ánh sáng đèn sợi đốt hoặc ngoài trời dưới ánh sáng ban ngày mà không bị lem màu trong ảnh. Cũng chính vì dựa theo cơ chế thích ứng màu sắc nên việc cân bằng xám theo G7 luôn thích ứng cho nhiều loại giấy khác màu, màu xám G7 trông luôn xám trung tính đối với mắt người nhưng giá trị CIE a*, b* sẽ khác nhau. Và màu xám có thể khác nhau trên các chất liệu in khác màu khi ở cạnh nhau. Ngoài ra, việc chọn loại giấy, nguồn sáng tham chiếu phải phụ thuộc vào tiêu chuẩn muốn hướng đến.
Công thức cân bằng xám trong G7
Để có được tờ in cân bằng xám trên nhiều loại giấy thì chuẩn kỹ thuật G7 phải giải quyết vấn đề bằng cách xác định cân bằng xám là một hàm của màu giấy được biểu thị bằng CIE, trong đó các giá trị a* và b* lý tưởng cho mỗi mức thang xám được giảm về đến 0 khi đó thang xám đạt ở mức tối nhất. Vì thế để đạt được các giá trị a* và b* mong muốn cho bất kỳ bước nào trong thang xám CMY bằng cách nhân giá trị a*/ b* của giấy với tỉ lệ nghịch phần trăm màu Cyan của bước đó (tức là giá trị phần trăm trên ô thang xám). Trong đó màu Cyan là chỉ số gần đúng của giá trị độ tối thang xám.
Công thức tính cân bằng xám theo G7:
a*G7 = a*giấy x (1-
100 %
b*G7 = b*giấy x (1-
100 %
C )
Công thức trên còn được biểu thị bằng đồ họa dưới dạng hai đường thẳng, một cho a* (đường màu hồng) và b* (màu xanh) với % Cyan. Khi Cyan bằng 0% cả hai đường thẳng đều bắt đầu ở giá trị a* và b* của giấy và khi Cyan bằng 100% thì cả hai đường thẳng đều kết thúc tại a* = b* = 0.
Hình 2.23: Đồ thị thể hiện giá trị a* và b* mong muốn cho thang xám lý tưởng
được in trên giấy với điểm trắng không chuẩn (a*= 2; b*= -4)
Trong hình 2.23 cho thấy màu giấy giảm cho đến khi không còn màu ở mức density cao nhất. Để dễ hiểu hơn ta làm một ví dụ sau đây: Hãy tìm giá trị a*G7 và b*G7 cho các ô CMY 25%, 50% và 75% trên thang xám. Được biết giấy có giá trị a* = 2 và b*= -6. Bảng 2.8: Tính giá trị a*G7 và b*G7 Ô thang xám (%) 1- 100 % C a*G7 b*G7 25 0.75 +1.5 -4.5 50 0.5 +1.0 -3.0 75 0.25 +0.5 -1.5
2.5.3.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng xám
Cân bằng xám là một trong những yếu tố chính trong quá trình tách màu để đạt được màu sắc trên hình ảnh phục chế tương tự như bài mẫu. Có rất nhiều yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến quá trình này điển hình như:
Thuộc tính màu mực
Mực là một trong những yếu tố ảnh hưởng quan trọng nhất đến cân bằng xám bởi trên thực tế là mực in không tinh khiết và làm nhiễm bẩn đến mực màu khác. Không giống như những gì lý thuyết nói khi trộn ba màu mực Cyan, Magenta và Yellow với tỷ lệ bằng nhau thì kết quả nhận được sẽ là màu xám trung tính. Nhưng
khi áp dụng vào thực tiễn cũng với tỷ lệ tương tự thì lại nhận được một màu xám hơi ngã đỏ. Do đó để khắc phục tình trạng này ta sử dụng một lượng mực khác nhau của mỗi màu để bù trừ cho sự nhiễm bẩn trên mực in. Mặt khác khối lượng mực cũng ảnh hưởng đến đến phần trăm điểm trame trên bản in, vì vậy để kiểm soát lượng mực, mật độ màu tông nguyên phải được giải quyết trước.
Giấy in
Yếu tố có sự khác biệt nhất trên giấy in là bề mặt, bề mặt giấy in cơ bản được chia làm hai loại là không có tráng phủ và tráng phủ. Tính chất này làm bề mặt của giấy có sự khác biệt rất lớn trong quá trình phục chế và tỷ lệ các hạt trame sẽ khác nhau khi truyền từ bản in đến vật liệu. Thông thường gia tăng tầng thứ xảy ra trong quá trình sản xuất (từ chế bản đến in), trong đó tỷ lệ phần trăm các điểm trame C, M, Y là giá trị bắt buộc để tái tạo màu xám trung tính. Việc gia tăng tầng thứ xảy ra trên giấy là do các yếu tố như: sự hấp thụ mực từ giấy, sự phản xạ bề mặt từ giấy, độ sáng - độ trắng của giấy và sự phản xạ của giấy. Do đó, kiểm soát tái tạo điểm trame trên vật liệu là rất quan trọng để có được sự cân bằng xám.
Màu mực tông nguyên
Mật độ (Density) màu tông nguyên có nghĩa là mật độ tối đa được in trên giấy và đo bằng máy đo mật độ có sử dụng các bộ lọc Red, Green, Blue để đo giá trị mật độ của bốn màu CMYK tương ứng. Giá trị mật độ tỉ lệ thuận với giá trị gia tăng tầng thứ và tỉ lệ nghịch với độ tương phản in điều này dẫn đến chất lượng hình ảnh sẽ kém. Hiệu suất của mực in ảnh hưởng đến việc tái tạo tông màu trên vật liệu, quá nhiều mực trên vật liệu sẽ làm ánh sáng không thể đi qua từ đó hình ảnh nhìn trông sẽ tối hơn. Nếu giá trị mật độ màu tông nguyên của bốn màu CMYK không được kiểm soát theo tiêu chuẩn thì bất kỳ sự khác biệt nào giữa chúng sẽ dẫn đến cân bằng màu kém đi và chất lượng hình ảnh cũng giảm. Chính vì vậy mà kiểm soát mật độ màu tông nguyên có thể dẫn đến màu xám trung tính.
Dot gain
Yếu tố ảnh hưởng tiếp theo là “dot gain” (gia tăng tầng thứ), để dẫn đến việc gia tăng dot gain thì có rất nhiều nguyên nhân nhưng phải kể đến kích thước hạt trame. Kích thước hạt trame giữa các màu khác nhau ảnh hưởng đến màu sắc và cân bằng xám. Nguyên nhân làm tăng kích thước hạt trame trong đó có hình dạng trame, chồng màu không chính xác trên phim/ bản kẽm, độ phân giải trame, lựa chọn bản kẽm và tấm cao su hoặc cách chọn giấy.
Màu in chồng (Overprint)
Bốn màu chồng CMYK sẽ không tái tạo ra màu xám trung tính phù hợp và mức độ tương phản sẽ bị giảm mà bốn màu CMYK chồng chỉ có thể tăng cường
mật độ vùng tối của hình ảnh. Ngoài ra, phương pháp loại bỏ ba thành phần màu CMY thay bằng màu đen - GCR (Gray Component Replacement) có thể được sử dụng để cân bằng xám có thể đạt được và sẽ giảm được tiền chi phí mực in. Hơn nữa công thức pha mực cũng ảnh hưởng đến giá trị cân bằng xám.
Độ phân giải trame
Độ phân giải trame (Lpi) là khái niệm dùng để chỉ mật độ trame trên một đơn vị diện tích, thông thường người ta dùng đơn vị số lượng đường trên một đơn vị chiều dài (cm hay inch). Trong thực tế độ phân giải trame càng lớn thì mức độ xám giảm đi và ngược lại vì thế mà chất lượng in tốt không có nghĩa là sử dụng độ phân giải trame cao. Vì thế mà người ta cố gắng duy trì mức độ xám là 256 và chỉ thay đổi độ phân giải ghi cho từng độ phân giải trame khác nhau. Hơn nữa kết quả tái tạo màu sắc cũng rất khác so với từng độ phân giải trame khác nhau nên nó cũng được xét là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng xám.
Công thức quan hệ hệ giữa mức độ xám và độ phân giải trame:
2.5.4 Tông màu trong G7
2.5.4.1 Khái niệm, nguồn gốc về NPDC
NPDC có tên gốc là “Neutral Print Density Curve”- Đường cong mật độ xám và nó là một khái niệm hoàn toàn mới trong phương pháp cân chỉnh bằng G7. Điều quan trọng nhất trong đường cong mật độ xám là “tông màu”, đây là từ ngữ sử dụng trong ngành nhiếp ảnh để mô tả độ tối nhất, sáng nhất và độ tương phản của một hình ảnh.
NPDC ra đời sau 9 lần nghiên cứu phát triển bản GRACoL mới. Kết quả nghiên cứu này lấy trung bình từ nhiều kết quả thử nghiệm trên giấy và mực theo chuẩn ISO. Để xác định các đường cong theo toán học, dữ liệu đo sẽ được lấy trung bình và được làm trơn tru để loại bỏ các lỗi đo khác thường. G7 kiểm soát trên hai đường cong mật độ xám, một là cho màu đen (K), hai là ba màu CMY kết hợp và dựa trên giấy được sử dụng.
2.5.4.2 Đường cong mật độ xám (NPDC)
NPDC được chia làm hai đường cong, một là NPDC cho CMY và hai là NPDC cho màu đen (K). NPDC thay thế cho những đường cong TVI CMY riêng biệt. NPDC của G7 có mối quan hệ giữa mật độ xám trung tính đo được với tỉ lệ phần trăm ban đầu màu vùng trame của thang xám được in. Nghiên cứu của IDEAlliance cho thấy việc hiệu chỉnh theo thang xám trung tính giúp ổn định trực
quan hình ảnh tốt hơn so với điều chỉnh bằng các đường cong TVI riêng biệt. Trong đó NPDC G7 không phải là một đường cong đơn lẻ mà là nhiều đường cong có thể được xác định bởi một hàm phi tuyến tính thích nghi với phạm vi mật độ của bất kỳ quá trình nào.
Hình 2.24: Mô tả đường cong mật độ xám NPDC của CMY và màu K (đường màu
xanh lá là giá trị mong muốn, màu đỏ là giá trị đo)
2.5.5 Bộ thông số HR, HC và SC
HR (Highlight Range), SC (Shadow Contrast) và HC (Highlight Contrast) là bộ ba biến mới trong G7, chúng cho phép đường cong mật độ xám (NPDC) của quy trình hiệu chỉnh G7 được kiểm tra một cách nhanh chóng mà không cần phải đo hoàn chỉnh cân bằng xám. Hơn hết để tạo sự thuận tiện thì bộ ba HR, SC và HC được biểu thị bằng mật độ xám ND (Neutral density), trong đó ND được biết là giá trị mật độ được đo lần đầu tiên trên thang xám của tờ gốc (Specification) mà không can thiệp bù trừ. ND được tính toán từ giá trị CIEXYZ_Y bằng công thức sau đây:
Neutral density (ND) = Log10(100/Y); (nơi có Y > 0 < 100)
(Chú thích: Y là độ chói)
Để hiểu rõ hơn về bộ ba biến số này, ta nhìn vào bảng 2.9 hiển thị giá trị ND không tính giá trị mật độ của giấy. Bảng giá trị này dành cho in sản lượng và in thử theo chuẩn ISO với giấy có L*= 95 (GRACoL).
Bảng 2.9: Giá trị mật độ tham chiếu của bộ ba HR, SC và HC
(không quan tâm mật độ giấy theo chuẩn)
Thành phần ND_CMY ND_K
25% (HC) 0.25 0.22
50% (HR) 0.54 0.50
Bảng 2.10: Giá trị mật độ tham chiếu của bộ ba HR, SC và HC
(có quan tâm mật độ giấy theo chuẩn)
Thành phần ND_CMY ND_K
25% (HC) 0.31 0.28
50% (HR) 0.59 0.55
75% (SC) 0.96 0.96
Highlight Range (HR)
HR biểu thị cho vùng trung gian (ô 50%) trên NPDC, nó chính là phép đo duy nhất kiểm tra nhanh mật độ ở vùng trung gian của thiết bị được hiệu chỉnh G7 trong quá trình sản xuất. Người ta xác định vùng tầng thứ 50% thay đổi rất rõ ràng trên đồ thị vì tại đây GTTT gần như đạt giá trị lớn nhất. HR thay thế cho các giá trị TVI riêng lẻ để làm phép đo chính cho độ tối và cân bằng xám, vùng trung gian G7 được tính toán đo hai lần. Một lần cho ba màu chồng CMY (HR_cmy) và cái còn lại là cho màu đen (HR_k). Giá trị HR_cmy được tính bằng cách đo mật độ xám (ND) của ba màu kết hợp CMY (trong đó gồm 50% Cyan, 40% Magenta và 40% Yellow) và trừ đi mật độ xám của giấy. Còn đối với HR_k cách tính toán tương tự HR_cmy chỉ khác là nó tính toán trên 50% màu đen. Dưới đây là công thức tính toán vùng trung gian HR_cmy và k:
HR_cmy = ND (50c, 40m, 40y) - ND (giấy) HR_k = ND (50k) - ND (giấy)
Dung sai ND đề nghị cho HR là ±0.02 và HR_cmy là a* = ±1.0; b* = ±1.5. Vùng trung gian HR cho ra giá trị có độ tin cậy cao hơn về độ sáng/ độ tối và độ