Lonigo, 8-9 Giugno 2007
“Come creare il profilo
di una stampante ink-jet”
Enrico Cinalli
www.photoactivity.com
Cenno sulle coordinate colorimetriche
• Le coordinate RGB e CMYK sono di tipo “Device dependent",
ovvero relative al dispositivo che stiamo utilizzando, ma non
possono definire in modo preciso un determinato colore.
• Se inviamo lo stesse coordinate CMYK a due stampanti,
anche dello stesso modello, possiamo ottenere risultati anche
molto diversi, perché quelle coordinate non definiscono un
colore bensì una certa emissione di inchiostro.
• Abbiamo dunque la necessità di utilizzare un sistema di
riferimento assoluto per determinare i colori della stampante
in modo univoco.
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2° Riunione nazionale del
"Gruppo colore_digitale"
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Cenno sulle coordinate colorimetriche
•
•
•
Il modello di coordinate assolute in genere utilizzato è il CIELAB, il quale, fissate
certe ipotesi (solo riflessione, tipo illuminante,ecc.), definisce i colori in modo
univoco.
L* è detta "chiarezza" e assume valori da 0 a 100
(0 = nero, 100=bianco “perfetto” di riferimento)
a* e b* sono le componenti cromatiche, ed assumono valori da -128 a +127.
Per a* e *b = 0 si ha l’asse del grigio, ovvero tutte le sfumature neutre dal bianco
al nero.
L’asse a* è chiamato asse del rosso/verde mentre l’asse b* viene chiamato del
giallo/blu.
Il “Color Picker” di
Photoshop
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Cenno sui profili ICC
• I profili ICC realizzano una corrispondenza fra le coordinate
relative (Device dependent) e le coordinate assolute Lab.
• Un profilo ICC si può realizzare a tabella (esplicitando in una
tabella le corrispondenze) oppure, in modo più compatto, a
matrice (una funzione matematica).
I profili a matrice non si possono realizzare per dispositivi di
output, come le stampanti e i film recorder, per cui d’ora in poi
ci riferiremo sempre a profili a tabella (o LUT, look-up table)
• Lo spazio di connessione di un profilo ICC può essere il
CIEXYZ o il CIELAB, per comodità ci riferiremo sempre al
CIELAB.
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I profili ICC di stampa
• Le moderne stampanti ink-jet fotografiche hanno sempre più
dei 4 inchiostri della quadricromia classica (CMYK), per cui ci
possono essere vantaggi a pilotarle direttamente in RGB.
• In questo tutorial tratteremo soprattutto della stampa
mediante drivers originali, che lavorano in RGB e si occupano
internamente della gestione del set di inchiostri della
stampante.
RGB
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Driver originale
di stampa
Raw-Print
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I profili ICC di stampa
• Nel nostro caso un profilo ICC di stampa contiene dunque una tabella
di corrispondenza RGB-LabD50 (in realtà le tabelle sono di più,
vedremo più tardi)
• Nella tabella non sono riportate le corrispondenze per tutti i colori
riproducibili, bensì una certa quantità di riferimenti scelti
opportunamente, mentre gli altri saranno ottenuti per interpolazione
matematica dal motore di conversione.
• Il concetto basilare del sistema ICC sta nell'utilizzo di almeno due
profili: sorgente e destinazione.
• Quando si stampa una fotografia il profilo sorgente è quello dello
spazio di lavoro della nostra immagine (sRGB, AdobeRGB,
Prophoto), mentre il profilo destinazione è quello della
stampante/carta.
• Ciò che serve è una CONVERSIONE tra i due profili: il motore di
conversione modificherà le coordinate relative (RGB) per mantenere
il più possibile invariate le coordinate assolute (Lab) e quindi i colori .
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I profili ICC di stampa
• Di fatto il profilo ICC è la "carta di identità" della stampante, e ci
informa anche dell'insieme di tutti i colori riproducibili (Gamut)
Plot 3D del Gamut di
una stampante ink-jet
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Gli intenti di rendering
Comparazione del profilo di un
monitor medio (sRGB) e del
profilo di una stampante ink-jet
media.
Diagramma a*b* nello spazio Lab
D50 di connessione, con L=50.
- I due Gamut (insieme di colori
riproducibili) sono molto diversi.
- Solo i colori nella zona di
sovrapposizione possono essere
riprodotti da entrambi i dispositivi.
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Gli intenti di rendering
• Come si risolve il problema?
• Lo standard ICC mette a disposizione quattro "intenti di
rendering" e lascia a noi la decisione su quale utilizzare.
• Analizziamo i due intenti più utilizzati in fase di
conversione per la stampa: colorimetrico relativo e
percettivo.
Il pannello di scelta
dell’intento di rendering
in Photoshop
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Gli intenti di rendering
•
Colorimetrico relativo + compensazione del punto del nero:
•
il bianco del profilo sorgente viene portato sul bianco di quello destinazione; il nero del profilo
sorgente viene portato sul valore L* deciso da un algoritmo proprietario di Adobe Systems
(generalmente non il tono più scuro riproducibile dal driver).
A meno che il bianco sorgente e il bianco destinazione non coincidano, tutti i colori vengono
un po’ modificati perché cambiano le condizioni di adattamento visivo.
I colori fuori gamut vengono trasformati nel colore più vicino sul bordo del Gamut destinazione
(fenomeno detto clipping).
•
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Gli intenti di rendering
Intento percettivo
• Dato che l'occhio è più sensibile ai rapporti cromatici fra i colori,
piuttosto che ai valori assoluti, è stato creato un intento apposito
per comprimere tutta la gamma dinamica, anche nei colori.
• Vengono modificati un po' tutti i colori, compresi quelli che
rientrano nel gamut di destinazione, al fine di mantenere tutte le
sfumature, e non solo quelli fuori dal gamut (come nel colorimetrico
relativo)
• Il bianco del profilo sorgente viene portato sul bianco di quello
destinazione; generalmente il nero sorgente viene portato sul
valore RGB 0,0,0 del profilo di destinazione, al quale corrisponderà
il valore L* più basso riproducibile (se il driver calibrato
correttamente).
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Gli intenti di rendering
Intento percettivo
Per la creazione della tabella dell’intento percettivo è di fondamentale
importanza la validità della strategia di "gamut mapping" utilizzata dal
software di profilazione. Lo standard ICC non impone regole in merito alla
strategia.
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Massima corrispondenza possibile
tra visualizzazione a monitor e stampa
Limiti fisici:
• diversi metodi di riproduzione del colore (RGB in emissione
per il monitor, inchiostri stampati osservati in riflessione)
• Gamut diversi
• diverse condizioni di illuminazione della stampa (sia di
intensità che spettrali). I profili ICC non tengono conto
dell’intensità della sorgente in visione.
 Importanza dei parametri di calibrazione del monitor (intensità
e cromaticità del bianco) per ridurre le diversità con la stampa.
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Calibrazione della stampante
• La condizione fondamentale per creare un
profilo ICC consiste nel disporre di una
condizione conosciuta e stabile.
• Nel caso della stampante occorre fissare tutte le
variabili, come il tipo di carta, gli inchiostri e la
loro gestione
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Calibrazione della stampante
• Utilizzo dei driver di stampa originali: le varie calibrazioni,
normalmente disponibili solo per i supporti originali, sono
cristallizzate dentro il driver stesso e non sono modificabili
se non in misura limitata.
• Esistono sia software di aggiornamento delle calibrazioni dei
driver, come ad esempio Epson Color Base, sia sistemi
automatici di autocalibrazione, come nel caso delle recenti
stampanti HP e Canon dotate di densitometro/
spettrofotometro incorporato.
• Utilizzo di un RIP di stampa: fornisce gli strumenti necessari
per una calibrazione totale della stampante, in modo da
adattarla a qualsiasi supporto. Vantaggio: ottimizzazione su
qualunque supporto, possibilità di gestire la generazione
dell’asse del grigio. I RIP sono generalmente molto costosi e
non di facile utilizzo, per cui tratteremo solo il caso dei
drivers.
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Calibrazione della stampante
• Impostazione del driver HP nel nostro caso:
tipo carta, qualità di stampa e disattivazione degli algoritmi di
gestione del colore interni al driver.
• Queste sono le condizioni con le quali realizzeremo il profilo
ICC e stamperemo successivamente le immagini:
l’impostazione di parametri diversi invaliderà il profilo ICC.
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Realizzazione del profilo
Il processo di creazione del profilo ICC si articola
nelle seguenti fasi:
• scelta del tipo di target
• stampa del target nelle condizioni di calibrazione decise
• completa asciugatura della stampa
• misura e salvataggio su disco dei dati spettrali del target
(caratterizzazione)
• calcolo del profilo ICC
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Realizzazione del profilo
Esempio pratico di esecuzione di un profilo con il software Profile Maker
•
Profile Maker è uno strumento professionale ma abbastanza costoso: si è
scelto di utilizzarlo per la completezza delle possibilità che offre.
•
la scelta del target cade, per motivi di tempo disponibile, sul target i1.5 da
288 patches. Per realizzare profili più accurati esistono target con un
numero maggiore di patches: in genere un buono stato di calibrazione
rende più facile il compito del profilatore.
 (invio in stampa del target)
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Realizzazione del profilo
• Lo strumento di lettura del target: lo spettrofotometro.
•
E’ il miglior tipo strumento utilizzabile, perché è capace di leggere la
distribuzione spettrale del visibile, suddividendola in 36 bande di 10nm
ciascuna (380-730nm).
•
Si effettua cioè una analisi approfondita delle singole patch, in modo da
poter calcolare anche il colore delle stesse anche sotto illuminanti diversi
•
Viene letta anche la riflessione del vicino UV, in modo da rilevare la
presenza di sbiancanti ottici nel coating della carta.
Spettro visibile
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Realizzazione del profilo
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Realizzazione del profilo
Dopo un tempo sufficiente di asciugatura della stampa,
si misura del target con “Measure Tool”
e
si salvano su disco i dati di caratterizzazione
(corrispondenze tra valori RGB inviati al driver di stampa e
dati spettrali delle patch generate)
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Realizzazione del profilo
Utilizzando i dati di caratterizzazione appena misurati,
si crea il profilo ICC.
Con i software più evoluti è possibile effettuare alcune scelte:
• Dimensione del profilo: cambia la dimensione della tabella
Standard  24x3 campi Grande  32x3 campi
• Resa dell’asse del grigio (carta o neutro): influisce sull’asse del grigio
nella zona delle alte luci. Nel primo caso i grigi medi seguono il colore
della carta, nel secondo caso si riproducono con a*=b*=0 fino alle
patch più chiare, dopo di che si arriva bruscamente al colore della
carta. Questa scelta influisce solo sull’intento percettivo.
• Gamut Mapping: si può scegliere fa tre “Logo”, che in pratica sono tre
differenti strategie di calcolo dell’intento percettivo.
• Scelta dell'illuminante in visione: generalmente si utilizza l’illuminante
daylight a 5000K (D50), ma è possibile utilizzare altre sorgenti
predefinite oppure misurate sul luogo dove le immagini saranno
esposte. Questa scelta influisce su tutti gli intenti (ovviamente escluso
l’Assoluto).
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Stampa da Windows XP
• I profili generati sono nella cartella di sistema:
\Windows\system32\spool\drivers\color
• Windows XP mette a disposizione i profili ed un motore di
conversione (ICM), ma non esegue la compensazione a
monitor
• L’unico modo per gestire il colore con la tecnologia ICC è
utilizzare software che gestisca internamente le conversioni,
come ad esempio Photoshop
 Esempio di stampa da Photoshop CS2
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Stampa da Mac OSX
• I profili generati, per essere utilizzabili da parte di tutti gli
utenti, possono essere scritti nella cartella di sistema:
/Libreria/Colorsync/Profiles
• MacOSX dispone di un motore colore (Apple CMM), che
mette a disposizione delle applicazioni per eseguire la
compensazione a monitor. Per questa operazione Photoshop
utilizza invece un proprio algoritmo.
 Esempio di stampa da MacOSX
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Ecco il nostro profilo !
Visualizzazione 3D del Gamut ottenuto, nello spazio Lab.
(a sinistra il confronto con lo spazio sRGB)
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Considerazioni sulle stampe - 1) Gamut
•
•
•
•
L’estensione del Gamut dipende dai materiali utilizzati (carta, inchiostri) e dalla
bontà della calibrazione effettuata.
In particolare, le carte glossy e semiglossy consentono di ottenere Gamut più ampi
rispetto alle carte matte
Il Gamut non deve essere valutato solo nella gamma media di L*, ma è importante
che sia ben distribuito rispetto all’asse del grigio anche nelle alte luci e nelle ombre.
Il Gamut nelle ombre è determinato soprattutto dalla cromaticità dell’inchiostro nero
e dalla qualità della calibrazione.
Gamut ottenuti con HP9180 ed una EpsonR300 (ink dye-based, no grigi) sulla stessa carta lucida
L* = 15
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L* = 50
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L* = 85
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Considerazioni sulle stampe - 2) Metamerismo
Si cambia illuminante per visionare la nostra stampa:
brutte sorprese?
Il difetto di metamerismo
-
Il fenomeno del metamerismo si presenta quando due stimoli di
diversa composizione spettrale danno luogo ad eguaglianza
percettiva.
Ad esempio il giallo della radiazione di 580 nm è metamerico a quello
di una miscela di 540 e 620 nm, con opportune intensità relative.
-
Nelle stampe si parla di “difetto di metamerismo” quando due aree
danno luogo ad eguaglianza percettiva sotto un certo illuminante, ma
ci appaiono diverse sotto un illuminante diverso.
-
In particolare, ciò che salta all'occhio in modo evidente sono quelle
zone della stampa che in una condizione di illuminazione appaiono
neutre, mentre in un'altra appaiono affette da dominanti di colore.
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Considerazioni sulle stampe - 2) Metamerismo
•
In pratica, fissate determinate ipotesi, il colore percepito è frutto della
combinazione tra la distribuzione spettrale della sorgente luminosa e la
riflettanza spettrale del nostro soggetto.
•
Ecco gli spettri di emissione di due illuminanti molto comuni: D50 (daylight
5000°K) e A (lampada ad incandescenza 2850°K)
D50
A
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28
Considerazioni sulle stampe - 2) Metamerismo
•
•
Nell’esempio due patches hanno riflettanze spettrali completamente diverse (una è
inventata), ma vengono entrambe percepite come “grigio neutro” sotto l’illuminante
D50 (Lab=50,0,0)
Utilizzando invece un illuminante di tipo A lo spettro piatto continua ad apparire
come “grigio neutro”, mentre quello irregolare appare addirittura verde, con un
DeltaE =20 rispetto alla percezione sotto il D50.
0.2
Delta E rilevati
1.5
19.1
Bianco carta
Grigio HP9180
Grigio di
Sintesi
Measure tool – “Comparazione” – “Cambia stabilità”
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Considerazioni sulle stampe - 2) Metamerismo
•
•
Il grigio generato dalla Canon6600, a parità di valori Lab D50, ha un andamento spettrale
molto più irregolare dei grigi generati dalla HP9180. Questo è un limite dovuto in larga
parte all’assenza di inchiostri grigi a pigmenti, per cui il grigio viene realizzato utilizzando
gli inchiostri colorati CMY.
Questo andamento determina una percezione diversa dell’asse del grigio utilizzando
illuminanti diversi, come ad esempio D50 ed A. Il valore DeltaE di oltre 6 è da
considerarsi scarso:
Delta E rilevati
0.2
1.5
1.2
6.4
Bianco carta
Grigio HP9180
Grigio HP9180
(RGB)
(ink grigi)
Grigio
Canon6600
Measure tool – “Comparazione” – “Cambia stabilità”
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30
La particolarità della stampa ink-jet in Bianco e Nero
-
Da quanto esposto, risulta evidente che la stampa in B/N deve essere
effettuata con stampanti che dispongano di almeno un inchiostro grigio,
oltre ovviamente al nero (come nel caso della nostra HP9180)
-
La presenza di un secondo inchiostro grigio chiaro rende ancora migliore
la stampa B/N, perché si annulla la visibilità del punto di stampa nella
zone più chiare.
-
I migliori risultati si ottengono con inchiostri ai pigmenti di carbone, perché
hanno una risposta spettrale piatta, perfetta per scongiurare il difetto di
metamerismo.
Anche le stampe a colori si avvantaggiano della loro presenza, perché si
riduce molto il metamerismo sulle tinte vicino all’asse del grigio.
-
I migliori risultati si ottengono con l’uso di RIP di stampa, che permettono il
controllo dei singoli inchiostri della stampante: è così possibile regolare
con precisione la tinta, la linearizzazione, ed adattare la calibrazione al
particolare tipo di supporto utilizzato.
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Considerazioni sulle stampe - 3) Lucidezza
-
E’ un parametro sul quale il profilo non ha alcun effetto, dipende dalla
fisica dell’inchiostro utilizzato. Ha molta importanza per l’effetto finale
che conferiscono alle stampe su carta lucida e semilucida.
-
La principale differenza fra gli inchiostri delle stampanti ink-jet provate,
sta nel fatto che la HP utilizza inchiostri a pigmenti (pigment based)
mentre la Canon e la Epson utilizzano inchiostri a base di colorante
(dye based).
-
I coloranti si distinguono dai pigmenti per il fatto che, se posti in
opportuni solventi, non creano diffusione della luce mentre i pigmenti
sono sempre diffusori.
-
Le ultime generazioni di inchiostri pigmentati hanno parzialmente
risolto il problema, grazie alla all’incapsulamento dei pigmenti in
sostanze a base di resine.
-
L’ottimo effetto dei dye-based sulle carte lucide resta tuttavia
ineguagliato.
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Considerazioni sulle stampe - 3) Lucidezza
Test di specchiatura di una fonte di illuminazione sulle stampe (carta Lucida)
Inchiostro a pigmenti
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Inchiostro a coloranti
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Considerazioni sulle stampe - 4) Differenziale di lucidezza
-
Dato che i pigmenti si depositano a formare una patina più opaca
della carta, nelle zone non coperte dall'inchiostro nasce il
fastidioso effetto chiamato “differenziale di lucidezza” o “bronzing”.
-
L’effetto è visibile con luce molto angolata rispetto all’angolo di
visione, ed è particolarmente fastidioso quando i neri specchiano
la luce diventando addirittura più chiari del bianco carta.
Viceversa, in certe situazioni il bianco carta appare più scuro delle
zone adiacenti coperte dall’inchiostro.
-
In alcune moderne stampati a pigmenti il bronzing viene
ottimamente risolto con la stesura sulle parti bianche dell’immagine
di una sostanza chiamata “gloss-optimizer”, che uniforma la
lucidezza del bianco carta a quella dei pigmenti. La nostra HP non
ne è provvista.
-
Gli inchiostri coloranti sono totalmente esenti da questo difetto.
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Considerazioni sulle stampe - 4) Differenziale di lucidezza
Osservazione di una stampa con illuminazione radente (carta Lucida)
Inchiostro a pigmenti (no Glop)
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Inchiostro a coloranti
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Conclusioni
-
-
La realizzazione di un profilo ICC per ciascuna carta utilizzata è un
passaggio fondamentale per gestire correttamente il colore in fase di
stampa.
Per le applicazioni fotografiche è spesso consigliabile l’utilizzo dell’intento
percettivo, perché si scongiura il clipping e perché di norma si ottiene un
nero di stampa più profondo.
La scelta dell’intento da utilizzare andrebbe comunque effettuata immagine
per immagine, aiutandosi con la soft-proof.
Il risultato finale, in termini di accuratezza della riproduzione, non può
tuttavia prescindere dalle scelte fatte a monte della profilazione:
a) Tipo di inchiostro utilizzato dalla stampante (pigmento o colorante)
b) Composizione del set di inchiostri, con particolare riferimento alla presenza
di uno o più inchiostri grigi “stabili”
c) Accuratezza della calibrazione effettuata sul particolare tipo di supporto in
uso.
Con i driver si utilizzando calibrazioni “cristallizzate”, relative
esclusivamente ai supporti scelti dal produttore della stampante, mentre
con i RIP è possibile ottimizzare la calibrazione e realizzare calibrazioni ad
hoc per qualsiasi supporto.
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