2.3.2.1.Phép đo mật độ
Phép đo mật độ (Density) là phép đo lượng ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua mẫu đo rồi so sánh với lượng ánh sáng chiếu đến mẫu, tỉ lệ giữa lượng ánh sáng chiếu tới và phản xạ (hoặc truyền qua) cho biết mật độ của màu ở bề mặt mẫu đo.
Có 2 loại máy đo mật độ:
- Máy đo mật độ thấu minh: đo lượng ánh sáng truyền qua vật liệu trong suốt như phim (chủ yếu dùng đểđo độđen của phim).
- Máy đo mật độ phản xạ: đo lượng ánh sáng phản xạ từ bề mặt (hình ảnh in).
Nguyên lý đo mật độphản xạ
Đầu tiên, lớp mực in sẽđược chiếu sáng bởi một nguồn sáng. Tia sáng đi qua lớp mực không trong suốt hoàn toàn và được hấp thụ lại một phần. Phần ánh sáng không được hấp thụ sẽ bị tán xạ trên nền giấy in (hoặc các vật liệu khác) và được phản xạ. Phần ánh sáng này lại đi qua lớp mực một lần nữa và lại bị hấp thụ. Phần ánh sáng còn lại không bị hấp thụ sẽđi đến bộ cảm nhận của máy in và được chuyển thành tín hiệu điện. Kết quả sẽđược hiển thịdưới dạng đơn bịđo mật độ.
Trong quá trình đo, các hệ thống thấu kính được dùng để tập trung ánh sáng. Các kính lọc phân cực dùng để tránh sự khác biệt giữa các giá trịđược đo từ bề mặt mực in còn ướt và đã khô. Các kính lọc màu thích hợp phải được dùng cho các màu đo.
37
Hình 2.11.Nguyên lý máy đo mật độ
Kính lọc sửdụng trong đo mật độ
Kính lọc màu
Các kính lọc màu trong một máy đo mật độđược dùng phù hợp với hiệu quả hấp thụ của các màu Cyan, Magenta và Yellow.
Các kính lọc màu phải luôn được chọn lựa sao cho màu của nó là màu bù của màu mực được đo. Màu đen được đo với kính lọc màu trung tính.
Bảng 2.13. Các kính lọc màu tương ứng với từng màu mực
Mực in Màu kính lọc
Cyan Red
Magenta Green
Yellow Blue
Kính lọc phân cực
Công nghệ sử dụng kính lọc phân cực đo mật độ cả nền mực khô và mực ướt (nếu không sử dụng kính lọc phân cực thì giá trị mật độđo được của lớp mực ướt lớn hơn so với lớp mực khô), khi sử dụng kính lọc phân cực hiệu ứng bóng trên nền mực ướt sẽđược giảm tối thiểu.
Như chúng ta đã biết, ánh sáng phát ra từ các nguồn sáng chuẩn trong thiết bị đo là không phân cực. Kính lọc phân cực ánh sáng có đặc điểm chỉ cho phép ánh sáng đi qua khi ánh sáng có phương dao động trùng với phương của quang trục.
38
Hình 2.12.Ảnh hưởng của các kính lọc phân cực nhằm tránh sự phản xạ gương lên cấu trúc bề mặt nhẵn khi đo mật độ
Các giá trịđo trong phép đo mật độ
Giá trị mật độ mực được tính toán theo công thức sau:
D = lg1 β
Hệ số phản xạ β: là tỷ số giữa ánh sáng phản xạ từ một mẫu đo (mực in) và từ một điểm trắng (giá trị tham chiếu).
Độ dày lớp mực và mật độ mực có một mối tương quan chặt chẽ. Việc đo mật độ sẽ gián tiếp cho biết độ dày lớp mực in. Tại cùng vùng đo của tờ in và bài mẫu, nếu Density tương tự nhau thì màu sắc sẽổn định.
Hình 2.13.Đồ thị thể hiện mối tương quan
39
Đo mật độ
Trước khi bắt đầu đo, các máy đo mật độ phải được định chuẩn về zero trên nền trắng của giấy (nền trắng tham chiếu) để loại trừ các ảnh hưởng về màu sắc và đặc tính bề mặt của giấy lên việc xác định độ dày lớp mực in. Vì mục đích này, mật độ của giấy trắng liên hệđến “nền trắng tuyệt đối”, được đo và sốđo này được xác lập là zero (D= 0.00)
Mật độ tông nguyên
Sốđo trên một vùng tông nguyên (tông 100% hay tông in nền) được coi như mật độtông nguyên (DV). Nó được đo trên dải kiểm tra quá trình in và được bố trí trên tờin đặt thẳng góc với hướng in. Ngoài các phần tử kiểm tra khác, dải kiểm tra in còn các ô tông nguyên cho cả4 màu cơ bản và nếu cần thiết còn có các màu bổ sung. Mật độ tông nguyên cho phép kiểm tra và duy trì độ dày lớp mực đều đặn (trong khoảng duy trì dung sai nhất định) trên toàn bộ tờ in và quá trình in.
Mật độ tầng thứ
Mật độ tầng thứđược đo trên các ô tầng thứ của dải kiểm tra in. Trong vùng đo có chiều rộng khoảng 3 đến 4 mm có sự phối hợp giữa các điểm tram và nền trắng của giấy. Giá trị đo được là mật độ mực in tại vùng có tầng thứ (% diện tích điểm tram). Tỷ lệ giữa diện tích của các điểm tram và tổng diện tích bề mặt tại vùng được đo càng lớn thì độ dày lớp mực càng cao và giá trị mật độ tầng thứ càng lớn.
Giới hạn của phép đo mật độ
Phép đo mật độ không cho biết các thông số về màu sắc
Việc đo mật độ gặp khó khăn khi các bài mẫu được phối trộn nhiều hơn 4 màu cơ bản, điều này là do hạn chế của các kính lọc màu Red, Green, Blue (không có kính lọc màu nào thích hợp cho các màu bổ sung). Vì vậy, các máy đo mật độ rất hữu ích khi theo dõi quá trình in của một máy in 4 màu.
2.3.2.2.Phép đo màu
Có hai phép đo màu cơ bản:
40
Phương pháp này dựa trên nguyên lý giống như cảm nhận của mắt người. Khi đo, mực (mẫu đo) được chiếu sáng bởi một nguồn sáng phát xạ. Một phần ánh sáng chiếu tới bị mẫu đo hấp thụ và phần còn lại phản xạ. Ánh sáng phản xạ được mắt người thu nhận. Khi ánh sáng chiếu tới mắt, các tế bào hình nón nhạy với các màu Red, Green, Blue bịkích thích và được các tế bào thần kinh thị giác chuyển tín hiệu kích thích tới não bộ cho phép cảm nhận màu.
Tiến tình cảm nhận màu tự nhiên này được mô phỏng lại trong các thiết bị đo. Trong quá trình đo, ánh sáng được chiếu tới mẫu đo. Ánh sáng phản xạđi qua một hệ thống ống kính và tới bộ cảm biến, bộ cảm biến này dùng để đo cường độ ánh sáng của mỗi màu và chuyển tín hiệu cảm nhận được cho một máy tính. Tại đó, các tín hiệu này được đối chiếu với giá trị cảm nhận tương ứng của 3 loại tế bào hình nón trong mắt người được xác định theo chuẩn quan sát của CIE. Kết quả nhận được là các giá trị kích thích X,Y và Z. Sau cùng, các giá trịnày được chuyển đổi thành độ màu hay các tọa độ của các không gian màu khác (ví dụnhư CIELAB hay CIELUV).
Đo phổmàu
Nguyên lý đo phổmàu là đo phổ phản xạ tại từng bước sóng hay từng khoảng bước sóng. Trong tiến trình đo, các phổ màu thầy được từ380nm đến 780nm đều đo được. Ánh sáng phản xạ từ lớp mực in được tách thành các thành phần phổ bằng một thiết bị nhiễu xạvà đo bằng các cảm biến. Mẫu được đo theo từng khoảng 1nm, 5nm, 10nm kết quả nhận được là các giá trị X, Y, Z. Bộ vi xử lý tính toán các giá trị đó thành các đường cong phối hợp màu, các đường cong này được mô phỏng bởi kính lọc nên có độ chính xác rất cao.
Khoảng sai biệt màu ΔE
Khoảng sai biệt màu là phép đo khoảng cách giữa hai vị trí màu trong không gian màu (ví dụnhư giữa màu trên bài mẫu và trên tờ in).
Không gian màu CIE có một nhược điểm đó là: không phải tất cảcác màu được cảm nhận bởi mắt người tại các vị trí khác nhau đều có độ khác biệt tương ứng với việc cảm nhận. Để việc tính toán khoảng sai biệt màu đáng tin cậy hơn, cần phải có một không gian màu, trong đó những sự khác biệt vềmàu được cảm nhận như nhau
41
đều có cùng một trị sốnhư nhau. CIE LAB và CIE LUV là hai không gian màu sử dụng thông dụng nhất trong ngành in được tiêu chuẩn hóa quốc tế. Trong đó, không gian màu CIE LUV thường được dùng cho việc đánh giá màu trên màn hình, còn không gian màu CIE LAB được sử dụng nhiều nhất cho việc đo mực in.
Công thức tính sự sai biệt màu như sau: ΔL* = Lđ∗ - L𝑡𝑡𝑡𝑡∗ Δa* = ađ∗ - a𝑡𝑡𝑡𝑡∗ Δb* = bđ∗ - b𝑡𝑡𝑡𝑡∗
ΔE = √ΔL∗2 + Δa∗2 + Δb∗2
Bảng 2.14. Phân loại sự khác biệt về vị trí màu ΔE nằm giữa 0 và 1 Không thể cảm nhận được
ΔE nằm giữa 1 và 1.5 Gần như không thể cảm nhận được ΔE nằm giữa 1.5 và 2 Khác biệt rất nhỏ, chỉ cảm nhận được
bởi người có kinh nghiệm
ΔE nằm giữa 2 và 3.5 Khác biệt tương đối, có thể cảm nhận được bởi người không có kinh nghiệm. ΔE nằm giữa 3.5 và 5 Khác biệt lớn
ΔE lớn hơn 5 Khác biệt rất lớn
2.3.2.3.Thiết bị đo màu
Trong quá trình in và kiểm tra chất lượng về sản phẩm in, máy đo màu là thiết bị không thể thiếu bởi vì chỉ với mắt thường, chúng ta không thể đánh giá chính xác màu sắc của sản phẩm được.
Có 2 cách đo màu là trực tiếp và đo gián tiếp:
- Đo trực tiếp là đo phổ phản xạ/ phổ truyền qua của ánh sáng sau khi phản xạ/ truyền qua từ mẫu của vật thể và hiển thị các giá trị trên màn hình của máy.
- Đo gián tiếp: các thông số về màu sẽđược đưa ra sau khi trải qua quá trình xử lý với các phép thuật toán.
42
Phân loại thiết bịđo màu
Thiết bịđo màu có thể phân loại như sau:
- Thiết bị cầm tay hoặc thủcông: loại máy này yêu cầu người sử dụng phải định vị mẫu và thực hiện từng bước trong quá trình đo.
- Thiết bị tựđộng và bán tựđộng: phép đo màu được thực hiện chỉ với một nút bấm. Đây là loại máy đo được dùng nhiều trong các thiết bị đọc, quét và có thểđo tự động liên tiếp, thường được kết nối với máy tính để thực hiện các bước xử lý tiếp theo.
- Thiết bị đo trực tiếp: cho phép đọc trực tiếp các thông số và cung cấp thông tin về màu của vật đo mà không cần phải thực hiện qua bất kỳbước trung gian nào.
Hiện nay có 3 loại máy đo màu cơ bản:
- Máy đo màu quang phổ (spectrophotometer): sử dụng để đo giá trị màu của lớp mực được in lên vật liệu, sau đó so sánh với giá trị CIELAB tham chiếu.
- Máy đo màu theo phương pháp kích thích3 thành phần màu (colorimeter) - Máy đo mật độ(densitometer): dùng đểđo giá trị mật độ Density.
Với mỗi loại thiết bị đo lại có ứng dụng và cung cấp các thông tin khác nhau về dữ liệu màu cần đo. Trong một quy trình sản xuất in tựđộng khép kín, các kết quảđo màu sẽđược gửi vềmáy in đểđiều chỉnh những phím mực và mật độđược điều khiển mà không cần người vận hành can thiệp. Nhờđó mà con người có thể tiết kiệm được thời gian, sức lao động và sản phẩm tạo ra có màu đồng nhất.
2.3.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo
Điều kiện ánh sáng
Không có ánh sáng – không có màu sắc, tức là ánh sáng ảnh hưởng đến việc cảm nhận màu của chúng ta. Màu của ánh sáng được xác định bởi thành phần quang phổ của nó. Trong tự nhiên, ánh sáng mặt trời, tùy theo thời tiết cũng như mùa và từng thời điểm trong ngày đều có ảnh hưởng đến thành phần quang phổ ánh sáng. Sự phản xạ và cảm nhận màu thay đổi tùy thuộc vào điều kiện chiếu sáng.
Việc đo màu CIE đã xác định các đặc tính phổ của các nguồn chiếu sáng khác nhau. Các nguồn sáng đã thiết lập sẵn trong thiết bị đo màu. Nguồn sáng này có thể
43 hoặc không thể phù hợp với bất kỳ nguồn chiếu sáng nào theo định nghĩa của CIE. Các thiết bị đo quyết định các thông số cho việc đo theo điều kiện chiếu sáng của thiết bị và dữ liệu phân bố quang phổ chiếu sáng được lưu trong máy.
Góc quan sát
Việc cảm nhận màu mang tính chất chủ quan của người quan sát, tức là góc độ quan sát khác nhau cũng làm cho cảm nhận thị giác bị biến đổi. Do vậy, để loại bỏ yếu tố chủquan trong đo màu, cần phải định nghĩa một góc quan sát chuẩn.
Góc quan sát trong bối cảnh tiêu chuẩn của phép đo màu là góc nhìn chính xác vào một vùng màu đang được quan sát. Sau các cuộc thử nghiệm, kết quả là có 2 góc quan sát chuẩn là góc 20 và góc 100.
CIE đề nghị góc 20 khi quan sát mẫu đo có diện tích nhỏvà góc 100đối với mẫu đo có diện tích lớn.
Hình 2.14. Góc quan sát ở 20và 100
Góc chiếu sáng hình học
Khi chiếu ánh sáng thẳng góc lên mẫu đo hoặc chiếu lên đó ánh sáng từ nhiều hướng thì ta sẽ nhận được các giá trị khác. Do đó, việc sử dụng góc đo hình học phù hợp đóng vai trò quan trọng trong đo màu. Có 2 dạng hình học là:
- Hệ thống chiếu sáng một chiều 45/0, 0/45: chiếu sáng đến đối tượng theo một hướng, một góc và loại bỏ ánh sáng phản xạ của các hướng khác. Các thiết bị có dạng hình học này thích hợp để sử dụng đo sản phẩm có bề mặt bằng phẳng như giấy.
44 - Hệ thống tích hợp chiếu sáng khuếch tán: tích hợp các khối cầu chiếu sáng đối tượng theo một cách từ mọi hước hoặc mọi góc độ. Dạng hình học thích hợp cho những sản phẩm có bề mặt không bằng phẳng, cấu trúc hình dạng đặc biệt.
Hình 2.15. Các dạng góc chiếu sáng hình học
Bềmặt mẫu đo
Để kết quảđo được chính xác, khi chuẩn bị mẫu đo cần đáp ứng một số yêu cầu: - Kích thước mẫu đo phải lớn hơn kích thước khẩu độđo của thiết bị.
- Mẫu đo phải gấp thành nhiều lớp đểđảm bảo ánh sáng không xuyên qua. - Bề mặt mẫu đo phải thẳng.
2.3.2.5. Chiến lược đo
Nếu việc kiểm soát chỉ dựa trên những phép đo thì việc lựa chọn ô kiểm tra để đo và tiêu chí đánh giá là yếu tố quan trọng vì chúng ta không còn điều chỉnh dựa trên sự cảm nhận thị giác. Vì độ dày lớp mực là yếu tố duy nhất mà chúng ta có thể điều chỉnh trực tiếp và sựđiều chỉnh này luôn được tiến hành thông qua việc đo giá trị mật độtông nguyên. Chúng ta cũng biết rằng các thuộc tính khác của các đặc trưng in, đặc biệt là sựgia tăng tầng thứ rất quan trọng. Việc duy trì mật độ tông nguyên ổn định không có nghĩa là có được các mật độ tầng thứổn định.
Vì lẽđó chúng ta phải áp dụng chiến lược đo và điều tiết tùy thuộc vào bản chất của công việc. Bảng dưới đây sẽ chỉ ra các chiến lược đo và kiểm tra cho từng loại công việc in.
45
Bảng 2.15. Chiến lược đo và kiểm tra cho từng loại công việc in
Loại hình ảnh Cách đo Kiểm soát
Hình ảnh gồm các đường nét và tông nguyên
Đo mật độ tông nguyên
Đo các ô màu tông nguyên
Quan sát và duy trì mật độ tông nguyên trong quá trình in.
Đo màu và duy trì khoảng sai biệt màu ΔE trong quá trình in.
Hình ảnh có các thang màu tông nguyên và các thang màu có tầng thứ
Đo mật độ tông nguyên và sựgia tăng tầng thứở phần tông trung gian
Đo mật độ tông nguyên và mật độtông 75%.
Quan sát và canh chỉnh để duy trì mật độ tông nguyên trong khi vẫn đảm bảo sự gia tăng tầng thứ trong giới hạn cho phép.
Quan sát và duy trì mật độtông 75% trong khi vẫn giữ mật độ tông nguyên nằm trong khoảng dung sai cho phép. Hình ảnh thông
thường
Đo mật độ tông nguyên và sựgia tăng tầng thứở