JP4800380B2 - 減法混色の測色値予測方法 - Google Patents

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Description

本発明は、カラー画像形成に関する。特に、本発明は一般に、印刷された色の見え(アピアランス: appearance)を正確に予測すること、特に、完全なスペクトル情報がなくても、重ね刷りされたベタ色(ソリッドカラー: solid color)の見えを正確に予測することに関する。
雑誌の印刷に用いられる紙に場所、ロット、供給者による大きな差があることは珍しくない。同様に、インクにも色特性のばらつきがある。色が重要な要素である業務の場合、印刷物の製作を依頼したクライアントは、紙とインクの色のわずかな違いのために、仕上がりの色の見えを自分の目で確かめ、承認しなければならない。バーチャルプルーフィングには、離れた場所からの「色の承認」を実現する可能性がある。しかしながら、バーチャルプルーフィングに欠けているのは、紙やCMYKインクの中の一色といったひとつのコンポーネントにおける色のシフトが、印刷されるその他のすべての色にどのような影響を与えるかを予測する能力である。
紙やインクが変わった場合、従来の技術では、多数のカラーパッチを測定し、カラープロファイルの計算と再計算を繰り返さなければならない。また、紙やインクが変わると、従来の知識では、カラープロファイルを再計算しなければ色の精度は得られない。さらに、Adobe Illustrator(登録商標)等の多くのグラフィックデザインアプリケーションは、似通った透明色を重ねた場合の色の出力を正確に予測することができない。このような欠点は、従来のグラフィックデザインアプリケーションが色予測を行う際にCIELABデータしか用いないことによる。たとえば、Adobe Illustrator(登録商標)等の製品を用いるグラフィックデザイナーは、Pantone(登録商標)等の特色(スポットカラー: spot color)を使ってロゴやデザインを描く。その際、このグラフィックデザイナーは異なる色の物体を重ね、グラフィックデザインアプリケーションの「透明性」機能を適用するかもしれない。たとえば黄色とシアンのように違いの大きな色を混合した場合、その結果は、図1のように、ディスプレイ上では相応に見えるであろう。これに対し、図2に示すように、2色が同一またはほぼ同一であると(シェイドが若干異なる2種類のシアン)、2つの円の間の重複領域は、予想されるように、より暗く、つまりより飽和して見えるというより、2つの円の各々に類似して見える。図からわかるように、それぞれシアン=100%に近い2色を加えることによって得られるのは、新しい色である「ダークシアン」=100%ではなく、基本的にシアン=100%である。これは、CIELABデータしか利用できないため、より有効な予測を行うための推定ができないからである。
何年も前から、塗料や染料等を混合することによって得られる色を計算するためのアルゴリズムはあるものの、これをグラフィックデザインアプリケーションに当てはめることはできない。一般に、従来のアルゴリズムによる計算はスペクトルに基づくものであり、どのように加えるとどのような結果が得られるかを予測するためには、色材と印刷基板の両方に関する完全なスペクトル情報が必要となる。たとえば、クベルカ・ムンク式(2002年ヤン)は、印刷面となる紙基板の上での複数の色材の反射率を以下のように定義しており、この中で、色材は波長λに関する吸収係数(k(λ))と散乱係数(s(λ))を有する。
Figure 0004800380
ただし、R(λ)は紙基板の反射率、zは色材の厚さ、sはs(λ)の関数と同じ、R(λ)は以下のように計算される、厚さが無限の色材である。
Figure 0004800380
クベルカ・ムンク式のような従来の計算をグラフィックデザインアプリケーションに応用できなかったひとつの理由は、このようなアプリケーションがICCプロファイルを使って色を予測することである。このICCプロファイルはCIELABデータを使っており、一般的には完全なスペクトル情報を含んでいない。このため、上記のような従来の計算は、プロファイルの変更、プロファイルの更新またはICCプロファイルから得られた情報に関する推測的な混色計算の実行に容易に利用することができない。
したがって、当業界においては、完全なスペクトル情報を用いずに混色の見えを効率よく、正確に予測することが求められている。
当業界において、上記の問題は、本発明による減色の測色値を予測するためのシステムと方法によって対処され、技術的ソリューションが実現される。本発明の実施の形態において、一連の基本測定値に関して、ひとつまたは複数の個別の色材の測定可能な色値変化がある場合に、減色の測色値が予測される。本発明は、とりわけ、カラーモデルに合わせて調整するための重要な経験的測定値を必要とせずにカラーモデル構築を改善する画像形成アプリケーションまたはソフトプルーフィング環境に有益である。より具体的には、本発明は、とりわけ、紙、シアン、マゼンタ、黄色または黒のインクにおける変化に基づいて新たなノーゲバウワーの原色を計算し、それによって、最小限の測定データに基づくカラープロファイルの再計算を可能にすることに有益である。さらに、本発明はとりわけ、グラフィックイラストレーションとデザインに用いられるプログラムにおける減色の加算性を推定すること、たとえば、Adobe Illustrator(登録商標)または同様のグラフィックイラストレーションプログラムにおいて有効にされる「透明性」の機能を用いた場合の若干色相が異なる2つの青の円の重複領域を予測すること等に有益である。この技術はソフトウェアで実現でき、この場合、本発明は、実行されたときに本明細書に記載された技術を実行する命令を含むコンピュータアクセス可能なメモリに関する。
ひとつの実施の形態において、本発明は、紙基板と色材群に関する基本データを機器非依存の色空間から機器依存の色空間に変換するステップと、色材群の機器依存の数値を正規化し、色材群から紙基板が測色値に与える影響を除去することによって色材群の透過率ベクトルを生成するステップを含む方法に関する。
別の実施の形態において、本発明は、紙基板、色材群、ひとつまたは複数の色材の組み合わせの重ね刷りデータに関する基本データを機器非依存の色空間から機器依存の色空間に変換するステップと、その色材群の機器依存の数値を正規化して色材群から紙基板が測色値に与える影響を除去することにより、色材群の透過率ベクトルを生成するステップと、透過率ベクトルを使って減法混色を推定するステップを含む方法に関する。
さらに別の実施の形態において、本発明は、実行時にひとつまたは複数のプロセッサに対し、紙基板と色材群に関する基本データを機器非依存の色空間から機器依存の色空間へと変換する動作と、色材群の機器依存の数値を正規化して、色材群から紙基板が測色値に与える影響を除去することによって色材群の透過性ベクトルを生成する動作を行わせる命令を含むコンピュータアクセス可能メモリに関する。
また別の実施の形態において、本発明は、実行時にひとつまたは複数のプロセッサに対し、紙基板、色材群、ひとつまたは複数の色材の組み合わせに関する重ね刷りデータの基本データを機器非依存の色空間から機器依存の色空間に変換する動作と、色材群の機器依存の数値を正規化して、色材群から紙基板が測色値に与える影響を除去することによって色材群の透過率ベクトルを生成する動作を行わせる命令を含むコンピュータアクセス可能メモリに関する。
他の実施の形態において、本発明は、ひとつまたは複数の色材の組み合わせの推定される厚さ調整に基づいて重ね刷りデータのための補正係数を決定するステップと、補正係数を適用して重ね刷りデータを画像にするステップを含む方法に関する。
別の実施の形態において、本発明は、実行時にひとつまたは複数のプロセッサに対し、ひとつまたは複数の色材の組み合わせの推定される厚さ調整に基づいて重ね刷りデータの補正係数を決定する動作と、補正係数を適用して重ね刷りデータを画像にする動作を行わせる命令を含むコンピュータアクセス可能メモリに関する。
本発明は、添付の図面を参照しながら以下の実施の形態に関する詳細な説明を読めば、さらに理解しやすいであろう。
添付の図面は、本発明のコンセプトを表すためのものであり、正しい縮尺となっていない場合もある。
本発明の各種の実施の形態によれば、機器非依存のデータをRGBテータ等の機器依存のデータに変換するためのBierの法則の不連続版とクベルカ・ムンク式の簡易版を使って、基板上の混合された色材のCIELABまたはCIEXYZ値等の測定された機器非依存のデータを合理的に推定する。本発明の実施の形態によれば、たとえば一般的にICCプロファイルの中に見られる情報等、当初の情報の合理的な基本値が想定され、これに紙の色の変化等、基本値からのシフトを示す測定値を組み合わせる。
たとえば、特色のためのLの数値リスト等、異なる色の重複を示す基本情報がない状況において、本願に記載の技術は少なくとも、描画アプリケーションによって現在得られる結果よりはるかに良好に、ベタ色の混合に関する合理的に有効な推定を行うことができる。
さらに、包装分野において、本願に記載の技術によれば、特定の印刷機に関する基本例とともに個々の色材の正確なデータに基づいて、重ね刷りの色を合理的に推定することができる。このような合理的な推定は、包装の製作を依頼する顧客にとって、各依頼品のための色材群がそれぞれ異なることが多いために、その仕上がりの色管理がしばしば困難であることから、有益である。本願で説明する技術は、インクを変える場合の作業ごとのカラープロファイルを、基本特性に基づいて予測するのに役立つ。これは、包装の顧客や、印刷物に非常に正確な色を求めるあらゆる人々にとって非常に有益である。
次に、図3のように、以下に説明する本発明の各種実施の形態には、システム300によって実行される新規なデータ処理技術がかかわる。システム300は、コンピュータシステム301を備え、これは通信可能に接続された1台または複数のコンピュータからなる。後述のようなデータ処理技術を実行するのに必要なデータは、コンピュータシステム301に通信可能に接続された入力源302からコンピュータシステム301に供給される。当業者であれば本発明が特定の入力源302に限定されないことを理解できるであろうが、このような入力源はキーボード、マウス等のひとつまたは複数のユーザインタフェース、他のコンピュータあるいは、内部または表面にデータを記憶させたコンピュータアクセス可能メモリとすることができる。後述のデータ処理技術を実行しやすくするために、コンピュータシステム301はこれに通信可能に接続されたデータ記憶システム304を備えていてもよい。データ記憶システム304は、ひとつまたは複数のコンピュータアクセス可能メモリを備えていてもよい。後述のデータ処理技術を実行することによってコンピュータシステム301により生成される出力は、コンピュータシステム301に通信可能に接続された出力源303に送信される。当業者であれば本発明が特定の出力源303に限定されないことを理解できるであろうが、このような出力源303は、ひとつまたは複数のディスプレイデバイス、他のコンピュータあるいは、内部または表面にデータを記憶させたコンピュータアクセス可能メモリとすることができる。したがって、出力源303は、完全に、あるいは部分的に、データ記憶システム304の中に含めることができる。この点に関して、入力源302もまた、完全に、あるいは部分的にデータ記憶システム304の中に含めることができる。
データ記憶システム304は、複数のコンピュータまたはデバイスを介して通信可能に接続された複数のコンピュータアクセス可能メモリを備える分散型データ記憶システムであってもよい。その一方で、データ記憶システム304は、分散型データ記憶システムである必要はなく、したがって、1台のコンピュータまたはデバイスの中に配置されたひとつまたは複数のコンピュータアクセス可能メモリを備えるものとしてもよい。
「コンピュータアクセス可能メモリ」という用語は、あらゆるコンピュータアクセス可能データ記憶デバイスを含むものであり、揮発性か不揮発性か、電子、磁気、光その他を問わず、たとえば、これらに限定されないが、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、コンパクトディスク、DVD、フラッシュメモリ、ROM、RAM等を指す。
「コンピュータ」という用語は、あらゆるテータ処理デバイスを含むものであり、たとえばデスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、メインフレームコンピュータ、携帯情報端末、ブラックベリーその他、データ処理、データ管理、データ取扱を行うデバイスであり、電気、磁気、光または生物学的コンポーネントその他のいずれを用いて実装されているかを問わない。
「通信可能に接続された」という用語は、デバイスまたはコンピュータまたはプログラムの間の、有線、無線あるいはその両方のいずれかを問わず、データ通信が行われるあらゆる種類の接続を含むものである。さらに、「通信可能に接続された」という用語は、1台のコンピュータ内のデバイスまたはプログラム間の接続、異なるコンピュータに配置されたデバイスまたはプログラム間の接続、コンピュータの中には設置されていないデバイス間の接続を含むものである。この点に関し、データ記憶システム304はコンピュータシステム301と別に示されているが、当業者であれば、データ記憶システム304がコンピュータシステム301内に全部または部分的に記憶されていてもよいことがわかるであろう。
本発明の各種の実施の形態によるデータ処理技術は、散乱が0に近づくことを前提とするクベルカ・ムンク式の簡略版から始まる。これは、一次近似の場合、色材は光だけを吸収することを意味しており、つまり、色材は完全に透明である(つまり、不透明ではない)。この前提は、散乱対吸収の比率k(λ)/s(λ)がほぼ無限であり、以下のように表わされることを意味する(Bierの法則として知られる)。
Figure 0004800380
厚さzの複数の色材を組み合わせると、これは次式のようになる。
Figure 0004800380
ただし、たとえば、iはシアン、マゼンタ、黄色、黒を示す0,1,2,3である。グラフィックアートで用いられているICCベースの規格は一般に、本来的に赤、緑、青(つまりCIEの用語ではρ、β、γ)に基づくCIEシステムに基づいているため、λについて考えられる無限の一連の数値に基づくλ、Rq(λ)の単独の連続関数は、可視スペクトルの赤、緑、青領域に関する反射率を予測する三次元関数に置き換えることができる。
Figure 0004800380
ただし、jはスペクトルの赤、緑、青部分を示す0,1,2である。この反射率の3−Dベクトルは、R(z,z1,z2,...)と表すことができる。本発明のこの実施の形態では機器非依存の座標を可視スペクトルの離散三次元RGB近似に変換しているが、当業者であれば可視スペクトルの他の離散近似を使用できることがわかるであろう。
次に、実際の印刷では複雑な相互作用が起こる。つまり、ひとつの色材が他の色材の上に重ね刷りされると、紙基板の上に印刷されるものより接着力が高いか低い。この現象を散乱等の効果から分離するのは、これらの効果を正確に判断するための実験的データがなければ難しい。
このようなデータが入手できないことを前提として、本発明の実施の形態はあらゆる相互作用の効果を単純な補正係数にまとめることを提案する。この補正係数は、たとえば、元の厚さzと若干異なる色材の有効厚さz’の形態とすることができる。したがって、上記の表現の中の数値zを次式に置き換える。
Figure 0004800380
ただし、前述のように、iは色材、jはスペクトルの赤、緑または青の部分を示す。補正係数は、前述のように、紙基板上に直接付着させた色材と比較した、他の色材の上に付着させた色材の接合の違いに対応するものである。さらに、同じ、または同様の補正係数を使って、色材の不純物に対応することもできる。「紙基板」という用語は、本願において、色材を付着させることのできるあらゆる基板または表面を指す。
上記式3(Eq.3)の指数表現は、この厚さzの関数としての各色材の透過率特性とみなされる。
Figure 0004800380
式4に示す補正を組み合わせることで、下式が得られる。
Figure 0004800380
基本データに紙基板、色材および重ね刷りに関するCIELABデータが含まれると想定すると、上記の表現は、基本となる紙基板の反射率と色材の吸収率の負の指数関数の積を上記のΔzによる補正で修正したものに書き直すことができる。
Figure 0004800380
簡単にするために、色材の特定の組み合わせに関するTij(δi)の補正すべてを、ひとつの補正係数(1+Δj)にまとめてもよい。この補正は、個々の色材のその特定の組み合わせについてのみ有効である。
Figure 0004800380
特定の色材の透過率の数値がいつでも紙とその紙の上に印刷される個々の色材を測定することによって判断されるとすると、上の式はさらに、紙の変化と各色材について経験的に判断された透過率の純粋な関数を、その特定の色材の組み合わせに関するデルタ全体によって補正したものとして簡約できる。
Figure 0004800380
最後の数学的変換は、CIELAB値からRGBを求めるために用いることができる。この変換は単純な行列変換を使って行うことができ、上記のすべての計算が線形RGB空間において行われたため調子曲線は不要であり、行列変換によってXYZから直接変換できる。
Figure 0004800380
Figure 0004800380
Figure 0004800380
XYZとRGBの間の変換に用いる行列は、色材の再現域を含むどのような合理的空間でもよい。つまり、たとえばCMYKインクの場合、AdobeRGBの白色点をD50に設定したものが用いられる。
個々の色材に関するRGB透過率は、CIELABの測定値から次式によって得られる。
Figure 0004800380
ただし、Rgiは上記に従ってRGBに直接変換された紙基板のXYZから変換されたRGBベクトルであり、RjMeasは色材と紙のXYZ測定値から変換されたRGB値である。
同様に、特定の組み合わせて重ね刷りされた色材群に関する色材間のすべての相互作用を複合させたデルタ補正は、次のように得られる。
Figure 0004800380
紙基板と複数の色材の組み合わせである測色値に関して、特定の色材がないと(たとえば、0%であると)、その色材には吸収率kがなく、つまり、その色材“i”についてはTij=1であり、最終的な反射にはまったく影響を与えない。
ijの決定値は各色材を示し、Rgiは紙基板のXYZ値から直接変換された紙の数値を示す。
紙および/または色材の新しい数値が測定され、上記の式14に従って紙についてはR’gi、各色材についてはT’ijに変換されると、R’jMeasの新たな推定値が計算される。
Figure 0004800380
そこで、このような色の予測の手順を次のようにまとめることができる。
1)上記の式11を使い、すべてのCIELAB値をCIEXYZに、またCIEXYZからRGBに変換する。
2)ここで、紙基板のRGBベクトルRを、ステップ1から直接判断できることに注意。
3)残りのiの色材について、式13に示されるように、紙基板のベクトルRの数値を正規化することによって式13から透過率ベクトルTを判断する。
4)上記の式14により、重ね刷りの各組み合わせ(つまり、赤、緑、青、3/色等)に関する重ね刷りデルタ補正Δを判断する。
重ね刷りされた各色に関する数値Δを判断すると、紙と色材のXYZのすべての数値が変わらなければ、計算されたRjMeasの数値も変化しないことがわかる。紙、色材またはその両方にシフトが検出されると、紙のR’giとT’ijの新たな数値が経験的に判断され、各々のベタ色と重ね刷りされた色についてのR’jMeasの新たな数値が計算される。推定されたこれらのR’jMeasの数値は、上記の式10に従って再びXYZに変換される。
紙基板あるいはいずれかの色材の測定データが入手できない場合は、変化がなかったものと仮定される。つまり、紙のR’giと色材のT’ijの数値は、データのないコンポーネントについては変わらない。
このように、ベタ色と重ね刷りされた色の再計算に紙に関するデータしか利用できない場合、最初の紙の反射率の新しい数値が計算され、色材の新しい数値が計算される。これは、青以外のすべての色についての吸収率が低いために紙のシフトと同様の方向と大きさでシフトする傾向のある黄色等の色にとって特に重要である。
Pantone(登録商標)色で描かれるイラストレーション等、もともとの重ね塗りデータが存在しない場合、式16は、Δの数値を0に設定して使用でき、これは2色を完全に重ね刷りした透明な混色であることを示す。透過性機能を使って類似色を重ね刷りした場合、当初の色と比較して、より暗く、より飽和した複合色が得られる。したがって、最初の例におけるシアンの交差部分については実際に、予想されるとおりに、より暗く見えるであろう。
上記のアプローチは、各色材の有効厚さの変化が固定値であると仮定した場合の良好な一次近似である。より現実的な調整を想定すると、つまり、各色材の厚さの割合の変化が厚さの変化の絶対的数値より一定しているとすると、各色材の変化とともに重ね刷りされた色がどのように変化するかを予測するために、以下のように、若干複雑な計算が行われる。
式4は、厚さの絶対的な変化ではなく、厚さの割合の変化を示すように書き直される。
Figure 0004800380
その結果、次式が得られる。
Figure 0004800380
基本データが紙基板、色材、重ね刷りに関するCIELABデータを含んでいるとすると、上記の表現は、基本である紙基板の反射率と色材の吸収率の負の指数関数との積を上記のΔzによる補正で修正したものとして書き直すことができる。
Figure 0004800380
特定の色材の透過率の数値が常に紙とその紙の上に印刷される個々の色材の測定値から判断されると想定すると、上記はさらに、紙の反射率と各色材の経験的に判断される透過率の純粋な関数として簡約し、これを特定の色材の組み合わせに関するデルタ全体で補正したものとすることができる。
Figure 0004800380
Figure 0004800380
この計算は次に、3つの四元一次方程式に変換される。4色の重ね刷りの、濃度が高く、彩度が低いために色にほとんど影響を与えない黒の重ね刷りが無視されると、他のすべての色の重ね刷りの数値は特異的に計算できる。これは、各重ね刷りの4色のうち少なくともひとつが存在しないためであり、存在しないその色材(複数の場合もある)についてT=1,log[T]=0,δi=0に等しい。したがって、ベクトルδiは3つの三元一次方程式の標準的な解から計算できる(2つの色材の重ね刷りつまり、2つの二元方程式と同様)。
Figure 0004800380
ただし、0,1,2はそれぞれ暫定的にシアン、マゼンタ、黄色または黒を示し、重ね刷りされた色の中に存在する4つの色材のうちの3つを表す。4色の重ね刷りは、本明細書で前述したΔの数値を使って近似的に扱われる。αの数値は次式によって得られる。
Figure 0004800380
上記のような、より複雑でより正確なデルタの数値を判断すると、ユーザは、紙と色材のXYZを測定し、RgiとTijを判断するためにこれをRGBに変換することによって紙と色材の新しい数値に関するベクトルRを再計算することができる。Rベクトルが再計算されると、その再変換によってXYZが予測される。
黄色とシアンの網点を重複させたものを示す図である。 従来の色予測技術による類似したシアンの網点を重複させたものを示す図である。 本発明の実施の形態による減法混色の測色値を予測するシステムを示す図である。

Claims (3)

  1. コンピュータで実施される方法であって、
    所定の関数を用いて、紙基板と色材群に関する測定データをXYZの色空間から離散可視スペクトルのRGBの近似値に変換する変換ステップと、
    前記変換ステップによる変換により得られた前記色材群のRGBの近似値を前記変換ステップによる変換により得られた前記紙基板のRGBの近似値で除算して前記色材群のRGB透過率を算出するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. コンピュータアクセス可能メモリであって、実行時にひとつまたは複数のプロセッサに対し、
    所定の関数を用いて、紙基板と色材群に関する測定データをXYZの色空間から離散可視スペクトルのRGBの近似値に変換する変換ステップと、
    前記変換ステップによる変換により得られた前記色材群のRGBの近似値を前記変換ステップによる変換により得られた前記紙基板のRGBの近似値で除算して前記色材群のRGB透過率を算出するステップと、
    を行わせる命令を含むことを特徴とするコンピュータアクセス可能メモリ。
  3. コンピュータにより実施される方法であって、
    第一の色材の色を説明する第一のXYZデータを受信するステップと、
    第二の色材の色を説明する第二のXYZデータを受信するステップと、
    紙基板の色を説明する第三のXYZデータを受信するステップと、
    前記第一のXYZデータ、前記第二のXYZデータ及び前記第三のXYZデータを、色材の透過率及び紙基板の反射率に対応したRGBデータに変換する変換ステップと、
    少なくとも離散可視スペクトルの近似値を利用するBierの法則を使うことにより前記RGBの反射率及び透過率を、前記変換ステップによる変換により得られたRGBデータと組み合わせるステップと、
    所定の関数を用いて、少なくとも前記組合せにより得られたRGBデータを使って、少なくとも前記第一の色材、前記第二の色材及び前記紙基板の各々の前記RGBデータの色の見えの変化を表す色変化データを算出するステップと、
    前記組合せにより得られたRGBデータにおける色変化データを出力するステップと、
    前記組合せにより得られたRGBデータをXYZデータへ変換するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
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