Ciało doskonale czarne. Pomiar światła w kontroli barwy.

Barwa ma niebagatelne znaczenie w poligrafii i produkcji opakowań. Niezgodność ze wzorcem lub brak powtarzalności barwy mogą być podstawą reklamacji zlecenia. Aby uniknąć związanych z tym problemów, należy dokonywać wiarygodnej oceny barw. Ważną rolę odgrywa tu… oświetlenie.

Tekst: Jacek Golicz

Ciało doskonale czarne wyprodukowane w instytucie VNIIOFI w Moskwie, które stanowi źródło wzorców do kalibracji sprzętu pomiarowego.

Należałoby zacząć od fundamentalnego pytania: czym właściwie jest barwa? W języku potocznym wyrazy barwa i kolor są używane zamiennie, natomiast w przemyśle – także w poligrafii i produkcji opakowań – stosowane jest wyłącznie pojęcie barwy dla określenia wrażenia wzrokowego, które powstaje w momencie, gdy odbieramy światło widzialne padające na dany przedmiot. Barwa posiada specyficzne dane liczbowe (jest częścią danej przestrzeni barwnej), wskutek czego możemy ją mierzyć i kontrolować (stąd pojęcie zarządzania barwą).

Barwa a światło

Jaki jest związek pomiędzy oświetleniem a barwą? Postrzeganie barwy przez człowieka jest determinowane trzema istotnymi czynnikami: uwarunkowaniami psychofizycznymi obserwatora, otoczeniem oraz jakością oświetlenia towarzyszącego obserwacji. To, jak odbieramy daną barwę, zależy od sprawności naszego zmysłu wzroku, a także – w mniejszym stopniu – od stanu zdrowia i samopoczucia. Obecność innych barw w otoczeniu (np. kolorowych ścian czy elementów dekoracyjnych) także może wpłynąć na postrzeganie barwy analizowanej próbki.

Skupmy się jednak na ostatnim aspekcie, czyli oświetleniu. Bezwzględnym warunkiem zarządzania barwą w poligrafii i produkcji opakowań jest znormalizowanie warunków oświetleniowych w całym procesie produkcyjnym. Począwszy od monitora komputera, na którym projektowane są użytki czy opakowania, poprzez wydruk próbny, skończywszy na druku właściwym. Warto pamiętać o tym, że pomieszczenie, w którym odbywa się kontrola druku, musi być wyposażone w odpowiednie źródła światła. Takie lampy, jak na przykład JUST Color Proof Lights, zapewniają równomierne oświetlenie arkuszy drukarskich.

Niewątpliwie najważniejszym etapem jest wizualna i instrumentalna ocena barw wydruków próbnych (proofing), odbywająca się w specjalnie do tego celu skonstruowanych komorach świetlnych, które zapewniają znormalizowane, stabilne i powtarzalne warunki oświetleniowe. Komory świetlne mogą również posłużyć do symulacji różnych rodzajów oświetlenia. Jest to często wykorzystywane w druku opakowań. Producenci sprawdzają, jak barwa opakowania będzie odbierana w świetle sklepowym, dziennym oraz żarowym (najczęściej stosowanym w domu).

Warunki oświetleniowe konieczne do prowadzenia takiej kontroli barwy są określone przez normę ISO 3664 z 2009 roku. Po pierwsze, światło pochodzące z otoczenia (a więc ze źródeł światła zainstalowanych w pomieszczeniu, w którym odbywa się proofing) musi być przytłumione, tak by nie wpływało na oświetlenie druku w komorze. Po drugie, światło komory musi posiadać odpowiednią jakość. Jak ją zmierzyć?

Pomiar światła

Jedną z najważniejszych technik pomiarowych jest spektrofotometria. Przy użyciu specjalnych przyrządów możemy mierzyć wiele parametrów, kluczowych dla oceny światła emitowanego przez dane źródło. Należą do nich: strumień świetlny, strumień promieniowania, luminacja i natężenie oświetlenia, a także parametry związane z barwą światła, takie jak temperatura barwowa, wskaźnik oddawania barw oraz współrzędne trójchromatyczne x, y, z w przestrzeni barw CIE.

Mianem strumienia świetlnego określamy całkowitą moc światła, które jest emitowane przez dane źródło. Jednostką miary strumienia świetlnego jest lumen (lm). Z kolei strumień promieniowania to energia, którą niesie ze sobą promieniowanie emitowane przez źródło światła i przechodzące przez określoną powierzchnię w określonym czasie. Jednostką strumienia promieniowania jest wat (W). Kolejnym istotnym parametrem jest luminacja, czyli miara natężenia światła padającego w danym kierunku. Luminację określa się za pomocą kandeli na metr kwadratowy (cd/m2). Luminacji nie można mylić z natężeniem oświetlenia, będącym gęstością strumienia świetlnego padającego na powierzchnię. Jest to bowiem jedyny parametr, który nie odnosi się do źródła światła, ale do jasności oświetlenia powierzchni. Jednostką stosowaną przy podawaniu wartości natężenia oświetlenia jest luks (lx). 

Spektralny pomiar światła uwzględnia również parametry związane z barwą danego źródła światła. Potocznie określamy światło jako „ciepłe” lub „chłodne”, ale dzięki odpowiednim urządzeniom pomiarowym jesteśmy w stanie zmierzyć tzw. temperaturę barwową w sposób precyzyjny i obiektywny. Czym jest temperatura barwowa według fotometrii? Krótko mówiąc, jest to rodzaj bieli, jaki wysyła źródło światła. Temperaturę barwową określa się, porównując ją z ciałem doskonale czarnym. Jest to wzorcowe źródło światła, które po podgrzaniu emituje światło o temperaturze barwowej około 3 tys. kelwinów (K).

Kolejnym parametrem uwzględnianym przy spektralnym pomiarze światła jest Colour Rendering Index (w skrócie CRI), czyli wskaźnik oddawania barw. Za pomocą CRI możemy określić, w jakim stopniu postrzegane są barwy przedmiotów, na które skierowane zostało światło emitowane przez dane źródło. Wysoki współczynnik CRI (maksymalnie 100) oznacza, że widziana w danym oświetleniu barwa przedmiotu jest bliska jego barwie właściwej. 

Ważne miejsce w procesie spektralnego pomiaru światła zajmuje położenie barwy światła w przestrzeni barw zwanej CIE XYZ. Została ona opracowana przez Międzynarodową Komisję Oświetleniową (Comission Internationale de l'Eclairage, w skrócie CIE) i bazuje na postrzeganiu barw przez ludzkie oko. W ramach CIE XYZ każda barwa może zostać opisana za pomocą trzech współrzędnych X, Y, Z (tzw. współrzędnych trójchromatycznych), które odpowiadają w przybliżeniu procentowemu udziałowi trzech barw: czerwonej, zielonej i niebieskiej.

Odpowiednie narzędzia

Jak już wspomnieliśmy, do pomiaru światła w kontroli barwy niezbędne są specjalistyczne przyrządy i współpracujące z nimi oprogramowanie, które mierzą oświetlenie zgodnie z normą ISO 3664. Absolutnie niezbędnym urządzeniem jest spektrometr, który zapewnia rzetelny pomiar światła. Na rynku dostępne są poręczne modele – takie jak na przykład GL SPECTIS 1.0 – których można używać natychmiast po podłączeniu do komputera bez konieczności stosowania dodatkowego zasilania. Spektrometr można również uzupełnić o różne przystawki pomiarowe, które pozwalają mierzyć rozmaite źródła światła.

Uzupełnieniem GL SPECTIS 1.0 jest łatwe w obsłudze, prekonfigurowane oprogramowanie, które prowadzi użytkownika przez cały proces pomiarowy, wskazując dokładnie, gdzie należy przystawić spektrometr. Software pozwala w prosty sposób wykonać do dziewięciu pomiarów na określonych obszarach. Funkcja „pass/fail” pokazuje wyraźnie, które ze zmierzonych obszarów są zgodne z normą ISO 3664, a które nie odpowiadają standardom. Podczas przeprowadzania pomiarów wyniki pojawiają się na ekranie w formie wykresu. Po zakończeniu całej operacji program generuje raport, który użytkownik może wydrukować.

Podsumowując

Nie ulega wątpliwości, że odpowiednie oświetlenie jest warunkiem prawidłowej kontroli barwy w druku. Tym większą wagę należy zatem przykładać do kontroli jakości produkowanych źródeł światła i ich optymalizacji pod kątem specyficznych zastosowań. Wszystkie urządzenia oświetleniowe muszą spełniać określone standardy. Zgodność z obowiązującymi normami można osiągnąć wówczas, gdy na etapie produkcji źródeł światła poddaje się je precyzyjnym pomiarom i optymalizacji.