Tìm hiểu về cách dự đoán màu theo lý thuyết của schuster kubelka munk ứng dụng lý thuyết trong việc dự đoán pha 2 màu

Giới hạn đề tài và đối tượng nghiên cứu Do thời gian nghiên cứu có hạn cũng như các khó khăn xảy ra trong quá trình nghiên cứu như: giáo trình, tài liệu hoàn toàn bằng tiếng anh và ở trì

Trang 1

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ IN

TÌM HIỂU VỀ CÁCH DỰ ĐOÁN MÀU THEO LÝ THUYẾT

CỦA SCHUSTER - KUBELKA - MUNK

&

ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TRONG VIỆC

DỰ ĐOÁN PHA 2 MÀU

S K L 0 0 5 3 9 6

GVHD: NGUYỄN LONG GIANG SVTH : TỪ GIA BẢO

MSSV: 113148079

Trang 2

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

GVHD: ThS NGUYỄN LONG GIANG

TÌM HIỂU VỀ CÁCH DỰ ĐOÁN MÀU THEO LÝ THUYẾT CỦA SCHUSTER - KUBELKA - MUNK

&

ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TRONG VIỆC

DỰ ĐOÁN PHA 2 MÀU

Trang 3

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: TỪ GIA BẢO MSSV: 13148079Ngành: Công nghệ in Lớp: 13148CLC Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN LONG GIANG ĐT: 0903678610

Ngày nhận đề tài: 22/03/2017 Ngày nộp đề tài: 12/08/2017

1 Tên đề tài: Tìm hiểu về cách dự đoán màu theo lý thuyết của Schuster -

Kubelka - Munk & ứng dụng lý thuyết trong việc dự đoán 2 màu

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Tài liệu về lý thuyết màu Schuster

- Tài liệu về công thức dự đoán màu Kubelka - Munk

- Bảng số liệu tham khảo

3 Nội dung thực hiện đề tài

- Tìm hiểu lý thuyết màu Schuster

- Tìm hiểu công thức dự đoán màu Kubelka - Munk

- Lấy số liệu về màu

- Tạo quy trình dự đoán màu

- Lập bảng tính

- Dự đoán màu

4 Sản phẩm

- Bảng tính giá trị tán xạ của màu từ 400 nm đến 700 nm

- Bảng tính và giá trị quang phổ dùng để dự đoán màu

TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017⃰⃰⃰ ⃰ ⃰ ⃰ ⃰ ⃰ ⃰

www.fhq.hcmute.edu.vn

CHẤT LƯỢNG CAO

Trang 4

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: TỪ GIA BẢO MSSV: 13148079

Ngành: Công nghệ in

Tên đề tài:

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: THS NGUYỄN LONG GIANG

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện

2 Ưu điểm

3 Khuyết điểm

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

CỦA SCHUSTER - KUBELKA - MUNK & ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TRONG VIỆC DỰ ĐOÁN PHA 2 MÀU

Trang 5

6 Điểm: (Bằng chữ):

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trang 6

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên sinh viên: TỪ GIA BẢO MSSV: 13148079

Ngành: Công nghệ in

Tên đề tài:

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN LONG GIANG

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện

2 Ưu điểm

3 Khuyết điểm

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

CỦA SCHUSTER - KUBELKA - MUNK & ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TRONG VIỆC DỰ ĐOÁN PHA 2 MÀU

Trang 7

6 Điểm: (Bằng chữ):

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trang 8

Em xin chân thành cảm ơn Thầy ThS Nguyễn Long Giang, ban Giám Đốc và các anh chị ở công ty Dy Khang Printing Inks đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này.

Em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao và Quý Thầy Cô Khoa In và Truyền Thông trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

TP Hồ Chí Minh về những kiến thức quý bàu được các Thầy Cô truyền đạt trong suốt quá trình học tập tại trường, những kiến thức đã giúp em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Em cũng xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã giúp đỡ động viên và tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

Bằng những kiến những kiến thức đã được truyền đạt trong thời gian qua, em

đã cố gắng hoàn thành đề tài một cách tốt nhất trong khả năng cho phép Song, không tránh khỏi những thiếu sót Do đó, em kính mong nhận được sự cảm thông và những ý kiến đóng góp của Quý Thầy Cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Trang 9

Ngày nay, việc phục chế màu tại các nhà in là một điều không hề xa lạ và càng ngày càng trở nên cấp thiết Sự cấp thiết này xuất phát từ thực tế sản xuất đó là thay vì mua mực pha mới cho một sản phẩm, ta sẽ phục chế màu đó dựa trên các màu thành phần theo lý thuyết màu.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu quyết định tìm hiểu lý thuyết về dự đoán màu của Schuster - Kubelka - Munk, nhằm nâng cao tính chính xác, giảm thời gian của việc phục chế màu

Các hướng tiếp cận đề tài là nghiên cứu lý thuyết, xử lý thông tin dưới sự giúp

đỡ của giảng viên hướng dẫn, đồng thời tham khảo việc phục chế màu tại nơi làm thực nghiệm, công ty Dy Khang Printing Ink

Với khoảng thời gian cho phép, nhóm nghiên cứu đã hoàn thành những mục tiêu đã đề ra của đồ án Kết quả cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu được

lý thuyết dự đoán màu Schuster - Kubelka - Munk, các công thức tính toán cho dữ liệu và dự đoán màu Cuối cùng là thực nghiệm và đánh giá kết quả dự đoán màu

Trang 10

Nowadays, not only the art of mixing individual colour to create new one is no longer a strange thing but also become more and more necessary The demand start at the base of production, where instead of getting new ink for every new spot colour, we can use a matching function to archive that colour.

Therefore, the theory of colour-match prediction for pigmented materials also know at the Schuster - Kubelka - Munk theory was chose to study, as for the result, it will reduce time lost and increase the accuracy of the color matching.The methods of study involves understanding of the theory, data processing with the help from my lecturer, Mr Nguyen Long Giang, MA At the same time, consulting colour-matching method at Dy Khang Printing Ink Inc

With the provided time, the goal of the essay have been reached The end result include understanding of the Schuster - Kubelka - Munk theory, the calculation step of the database and matching-function Finally, testing the theory by trial and make evaluation of the colour-matching function

Trang 11

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT

TÓM TẮT BẰNG TIẾNG ANH

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH

DANH MỤC CÁC CÔNG THỨC

Chương 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

1.3 Giới hạn đề tài và đối tương nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

Chương 2: CỞ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Màu sắc và quang phổ màu 3

2.1.1 Lý thuyết về màu sắc 3

2.1.2 Sự cảm nhận màu 5

2.2 Lý thuyết dự đoán màu 7

2.2.1 Lý thuyết tán xạ của Schuster.- Kubelka - Munk 8

2.2.1.1 Hệ số tán xạ của bề mặt không trong suốt - opaque layer 8

2.2.1.2 Hệ số tán xạ của bề mặt bán trong suốt - semitransparent layers 9

2.2.1.3 Tán xạ từng phần tại tiếp xúc giữa không khí và lớp mực 13

viii ix xii xiii xiv xvi

i ii iv vii vi

Trang 12

2.2.2.1 Xác định giá trị K và S 15

2.2.2.1 Phân tích K và S bằng phương pháp bình phương tối thiểu 15

2.2.3 Lập cơ sở dữ liệu cho bề mặt bán trong suốt - semitransparent layers 24

2.2.3.1 Xác định R∞ 24

2.2.3.2 Sự phụ thuộc tỷ lệ màu của giá trị K và S 26

2.2.4 Phép tính dự đoán màu 27

2.2.4.1 Phép tính hệ số tán xạ 27

2.2.4.2 Dự đoán đường quang phổ 28

2.2.4.3 Dự đoán màu theo XYZ 32

2.2.4.4 Dự đoán màu với hai thành phần 34

Chương 3: QUY TRÌNH DỰ ĐOÁN 36

3.1 Quy trình dự đoán màu 36

3.1.1 Lập bảng dữ liệu từng màu 36

3.1.2 Xác định hệ số tán xạ 37

3.1.3 Sự phụ thuộc của K và S vào tỷ lệ màu 38

3.1.4 Xác định các biến số cho dự đoán màu 38

3.2 Quy trình dự đoán màu từ hai màu 40

3.2.1 Quy trình lập cơ sở dữ liệu một màu 40

3.2.2 Quy trình lập cơ sở dữ liệu cho hai màu 40

3.2.3 Quy trình dự đoán màu từ hai màu thành phần 40

Chương 4: THỰC NGHIỆM 44

4.1 Lấy mẫu mực 44

4.1.1 Thiết bị lấy mẫu 45

4.1.2 Nguyên vật liệu 47

Trang 13

4.2 Bảng dữ liệu cho một màu 49

4.3 Kết quả dự đoán màu từ hai màu thành phần 54

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ THỰC NGHIỆM 67

5.1 Kết quả đạt được 67

5.2 Hướng phát triển 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 1: MẪU MÀU THỰC NGHIỆM 1

PHỤ LỤC 2: THÔNG SỐ KỸ THUẬT THIẾT BỊ VÀ NGUYÊN VẬT LIỆU 1

PHỤ LỤC 3: NHẬP DỮ LIỆU TỪ X-RITE EXACT 1

PHỤ LỤC 4: BẢNG TÍNH GIÁ TRỊ MÀU 1

Trang 14

STT Các từ viết tắt Từ viết đầy đủ

1 RGB Red - Green - Blue

2 CMYK Cyan - Magenta - Yellow - Black

5 T Năng lượng truyền

15 S; SM; SA; SW;

Sj,W; ŜW; ΔS

Giá trị tán xạ; của hỗn hợp; của màu A; của màu trắng; của màu trên giá trị tán xạ SW; theo tỷ màu trắng trên độ dày lớp mực; sai số giá trị tán xạ

16 C; CA; CW; ΔC Tỷ lệ màu; của màu A; của màu trắng; sai sô tỷ lệ

Trang 15

Bảng 2.1 Bảng tổng hợp màu cộng

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp màu trừ

Bảng 2.3 Bảng tỷ lệ màu dùng cho phương pháp

bình phương tối thiểu

Bảng 2.4 Tỷ lệ pha giữa màu và chất làm loãng và

màu nên của từng tỷ lệ

Bảng 4.1 Khối lượng màu theo tỷ lệ

Bảng 4.2 Độ nhớt của mực

Bảng 4.3 Hệ số tán xạ đo màu R126 dạng tỷ lệ

Bảng 4.4 Hệ số tán xạ đo màu R126 dạng phần trăm

Bảng 4.5 Hệ số tán xạ đo màu B301 dạng tỷ lệ

Bảng 4.6 Hệ số tán xạ đo màu B301 dạng phần trăm

Bảng 4.7 Hệ số tán xạ thật của hỗn hợp Bảng 4.8 Tỷ số ∂F/∂C màu R126 Bảng 4.9 Tỷ số ∂F/∂C màu B301 Bảng 4.10 Hệ số nhiễu ɛ Bảng 4.11 Tỷ trọng W Bảng 4.12 Kết quả ΔC với tỷ trọng W =1 và W theo Công thức 2.53

Bảng 4.13 ΔC với W =1 Bảng 4.14 ΔC với W Công thức 2.53

4 5 20

26 49 50 52 52 53 53 58 58 59 59 60 56 60 61

Trang 16

Hình 2.1 Thí nghiệm của Newton

Hình 2.2 Quang phổ khả kính

Hình 2.3 Tổng hợp màu cộng

Hình 2.4 Tổng hợp màu trừ

Hình 2.5 Sự hấp thụ - tán xạ của vật thể

Hình 2.6 Quang phổ Red - màu đỏ cờ

Hình 2.7 Quang phổ Green - màu xanh lá

Hình 2.8 Quang phổ Blue - màu xanh tím

Hình 2.9 Biểu đồ biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số tán xạ R∞

Hình 2.15 Sự phụ thuộc của giá trị hấp thụ với tỷ lệ màu đỏ trong hỗn

hợp của màu đỏ với màu trắng

Hình 2.16 Giá trị hấp thụ K phụ thuộc theo tỷ lệ màu của màu vàng trên giấy tráng phủ với độ dày lớp mực 0.4 cm3m-2

Hình 3.1 Quy trình lập dữ liệu một màu

Hình 3.2 Quy trình lập cơ sở dữ liệu từ hai màu

Hình 3.3 Quy trình dự đoán màu

Hình 4.1 Cân bốn số (1/1000) Mettler Toledo MS 304S/02

Hình 4.2 Cốc Zahn 3# của Rigo

Hình 4.3 Máy in thử Caibang CB100-E gravure proofing machine

Hình 4.4 Máy đo màu X-rite eXact

Hình 4.5 Dự đoán màu xanh lá chuẩn bằng hỗn hợp bốn màu trắng

CBJ, đen BLNS, vàng 4G và xanh tím 2GLS

Hình 4.6 Biểu đồ hệ số tán xạ ρ của mẫu

334566778111212

141519

274142434546465461

Trang 17

Công thức 2.53

Hình 4.9 Biểu đồ so sánh hệ số tán xạ thât R của mẫu với giá trị dự

đoán của hai thành phần màu khi tỷ trọng W = 1 và W theo

Công thức 2.53

Hình 4.10 Biểu đồ hệ số tán đo ρ theo tỷ lệ 90% Red + 10% Blue

62

62636364646565666657

Trang 18

Công thức 2.1 Hệ số tán xạ R∞

Công thức 2.2 Mối liên hệ giữa K/S và R

Công thức 2.3 Hệ số tán xạ R0

Công thức 2.4 Năng lượng truyền T

Công thức 2.5 Năng lượng hấp thụ A

Công thức 2.6 Độ dày của lớp mực

Công thức 2.18 Tỷ số K/S hỗn hợp màu A và màu trắng

Công thức 2.19 Tỷ số K/S hỗn hợp màu A và màu trắng rút gọn

Công thức 2.20 Đặt tên tỷ số ω = K/S

Công thức 2.21 Viết lại Công thức 2.19

Công thức 2.22 Tỷ số giá trị tán xạ màu A và giá trị tán xạ màu trắng

Công thức 2.23 Tỷ số giá trị hấp thụ màu A và giá trị tán xạ màu trắng

Công thức 2.24 Tỷ số giá trị hấp thụ màu A và giá trị tán xạ màu trắng

Công thức 2.30 Tỷ số K/S của hỗn hợp màu A, màu trắng và màu đen

Công thức 2.31 Sự phụ thuộc tuyến tính của K và S theo tỷ lệ màu

Công thức 2.32 Tỷ số K/S của hôn hợp màu, ωM

Công thức 2.33 Dạng thẳng của Công thức 2.32

889999101010101011111114141516161616171717

171818181820202121

Trang 19

Công thức 2.38 Giá trị cân bằng của hệ số nhiễu, W

Công thức 2.39 Tính chuỗi hàm E từ hệ số nhiễu và giá trị cân bằng

Công thức 2.40 Giải phương trình chuỗi

Công thức 2.44 Biến số phụ thuộc V

Công thức 2.45 Giá trị đại diện của ʄ

Công thức 2.46 Giá trị đại diện của a

Công thức 2.47 Hệ số nhiễu ɛ

Công thức 2.48 Sai số của giá trị hấp thụ K và giá trị tán xạ S

Công thức 2.49 Viết lại hệ số nhiễu ɛ

Công thức 2.50 Tính sai số của K và S

Công thức 2.51 Tính sai số của K và S

Công thức 2.52 Viết lại Công thức 2.48

Công thức 2.53 Tính giá trị cân bằng W

Công thức 2.54 Tính tích hệ số nhiễu và giá trị cân bằng, Wɛ

Công thức 2.60 K phụ thuộc tỷ lệ màu C

Công thức 2.61 Tỷ trọng W của bề mặt không trong suốt

Công thức 2.62 Tỷ số K/S của hỗn hợp màu

Công thức 2.63 Tỷ số K/S theo ωM

Công thức 2.64 Tính tỷ số K trên giá trị tán xạ S của màu trắng

theo tỷ lệ màu và tỷ số S theo ω

Công thức 2.65 Tính hệ số tán xạ hỗn hợp RM từ ωM

Công thức 2.66 Tính hệ số tán xạ đo ρN theo RM

Công thức 2.67 Dạng thẳng của Công thức 2.63

Công thức 2.68 Thay ωM thành ω

Công thức 2.69 Tính hệ số nhiễu ɛ theo V và F

Công thức 2.70 Tính hệ số nhiễu theo tỷ lệ màu

Công thức 2.73 Đặt giá trị cho tỷ lệ màu

22222222222223232323232323232324242525252525262627272828282828292929293030

Trang 20

Công thức 2.76 Chuỗi theo hệ số nhiễu

Công thức 2.77 Chuỗi theo hệ số nhiễu và giá trị cân bằng W

Công thức 2.78 Ma trận dự đoán màu

Công thức 2.79 Giá trị của ma trận ΔC và Wɛ

Công thức 2.80 Giá trị của ma trận Wʄ

Công thức 2.81 Tính sai số tỷ lệ màu ΔC bằng ma trận

Công thức 2.82 Phương trình tính tỷ lệ cho từng màu

Công thức 2.83 Phương trình tính tỷ lệ cho từng màu

Công thức 2.84 Tính hệ số phụ thuộc V

Công thức 2.85 Xác định tỷ lệ màu

Công thức 2.88 Giá trị tọa độ ΧΥΖ

Công thức 2.89 Hệ số nhiễu của tỷ lệ màu

Công thức 2.90 Hệ số nhiễu tọa độ ΧΥΖ

Công thức 2.91 Tính hệ số nhiễu tọa độ ΧΥΖ

Công thức 2.92 Tính hệ số nhiễu của tỷ lệ màu

Công thức 2.93 Ma trận tọa độ ΧΥΖ

Công thức 2.94 Giá trị ma trận của hệ số nhiễu và tỷ lệ màu

Công thức 2.95 Giá trị ma trận tọa độ ΧΥΖ

Công thức 2.96 Tính ma trận tọa độ ΧΥΖ

Công thức 2.100 Đặt giá trị cho tỷ lệ màu

Công thức 2.101 Bình phương tối thiểu của hệ số nhiễu

Công thức 2.102 Ma trận tọa độ XYZ

Công thức 2.103 Giá trị ma trận của hệ số nhiễu và tỷ lệ màu

Công thức 2.104 Giá trị ma trận tọa độ XYZ

Công thức 2.105 Tính ma trận tọa độ XYZ

303030303131313131313232323233333333333434343434343435353535

Trang 21

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong các sản phẩm in ấn hiện nay, màu sắc có một sự ảnh hưởng quan trọng tới cái nhìn toàn diện, cũng như tạo ấn tượng ngay từ cái nhìn đầu tiên Đối với các sản phẩm có cùng loại được trưng bày chung với nhau trong một dãy trưng bày thì việc lựa chọn một tùy thuộc vào nhiều yếu tố và một trong những yếu tố quan trọng nhất đó

là màu sắc

Với sự phát triển liên tục của khoa học kỹ thuật, số lượng màu sắc

sử dụng trong ngành in cũng thay đổi nhanh chóng và đến năm 2016

số lượng màu pha hay Spot Color theo tiêu chuẩn của Pantone đã đạt đến con số 1,867 (Nguồn Pantone Inc.)

Cùng với sự phát triển đó là sự đi lên của các công ty sản xuất mực in trong nước nhằm đáp ứng nhu sử dụng đang ngày một tăng Điển hình đó là mức tăng bình quân hằng năm từ 8 - 10%/năm và đạt tổng giá trị trên 1,6 tỷ USD trong năm 2016 (Nguồn Hiệp hội Sơn và Mực in Việt Nam) Từ thực tế này, việc nâng cao chất lượng sản xuất bằng cách áp dụng các nghiên cứu khoa học để phục vụ quá trình sản xuất là cực kỳ cần thiết Sự cần thiết này được thể hiện ở việc pha màu cơ bản để tạo thành màu pha thay cho việc sử dụng chỉ một màu pha duy nhất cho một loại hay dòng sản phẩm Ở các công ty sản xuất mực hay nhà in, việc pha màu từ các màu cơ bản đa phần dựa vào kinh nghiệm nhìn màu, điều này dễ dẫn đến sự sai biệt do cảm quan cá nhân cũng như tốn nhiều thời gian và công sức cho việc xử

lý sự cố Chính vì lý do đó nhóm quyết định nghiên cứu đề tài “Tìm

hiểu về cách dự đoán màu theo lý thuyết của Schuster - Kubelka

- Munk & ứng dụng lý thuyết trong việc dự đoán pha 2 màu”.

Trang 22

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết màu của Schuster và cơ sở dự đoán màu của Kubelka - Munk

- Đưa ra các công thức dùng cho việc dự đoán màu

- Lập quy trình lấy mẫu và dự đoán màu

- Tìm hiểu các khó khăn và các yếu tố ảnh hưởng trong việc lấy mẫu

- Dự đoán màu có với hai thành phần xanh da trời và hồng cánh sen

1.3 Giới hạn đề tài và đối tượng nghiên cứu

Do thời gian nghiên cứu có hạn cũng như các khó khăn xảy ra trong quá trình nghiên cứu như: giáo trình, tài liệu hoàn toàn bằng tiếng anh và ở trình độ chuyên môn cao vì thế khó năm bắt được trong thời gian ngắn cũng như bản thân người thực hiện đề tài chưa

có kinh nghiệm trong việc thực nghiệm lấy mẫu cho nên đề tài chỉ giới hạn trong các vấn đề:

- Tìm hiểu, giải thích lý thuyết màu của Schuster và lý thuyết dự đoán màu của Kubelka - Munk

- Đưa các công thức tính để dự đoán cho hai màu

- Lập quy trình dự đoán

- Lấy mẫu và dự đoán màu

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong đề tài:

- Phân tích lý thuyết của Schuster - Kubelka - Munk, tổng hợp các công thức cần cho việc tính toán và dự đoán cho hai màu

- Lập quy trình lấy mẫu và bảng tính

- Thực nghiệm

Trang 23

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Màu sắc và quang phổ màu

2.1.1 Lý thuyết về màu sắc

♦ Màu sắc là gì?

Màu sắc chúng ta nhìn thấy được là sự tán xạ của ánh sáng chiếu tới vật thể bị hấp thụ một phần và phần còn lại được tiếp nhận bởi mắt người Sự hiểu biết về màu sắc bắt đầu từ năm 1666 bởi Isaac Newton, với thí nghiệm chiếu ánh sáng trắng tới lăng kính, kết quả đạt được là cầu vồng ở đâu bên kia của lăng kính

Ánh sáng có hai tính tính chất cơ bản là sóng và hạt, với mỗi bước sóng khác nhau có những tính chất khác nhau Tổng hợp của tất cả các bước sóng ngoại trừ tia cực tím có bước sóng 380 nm và tia hồng ngoại có bước sóng 780 nm được gọi là quang phổ khả kính với bước sóng từ 400 - 700 nm

Hình 2.1 Thí nghiệm của Newton

Hình 2.2 Quang phổ khả kính

Trang 24

♦ Tổng hợp màu cộng

Để có thể phân biệt màu sắc thì mắt người cần có cơ quan cảm thụ

để tiếp nhận thông tin về màu tới mắt, cơ quan đó được gọi là các tế bào cảm nhận Các tế bào này cảm nhận được ba màu sơ cấp là Red (đỏ cờ), Green (xanh lục), Blue (xanh tím), bằng cách kết hợp ba màu sơ cấp theo từng cặp lại với nhau theo tỷ lệ nhất định sẽ xuất hiện các màu thứ cấp trong quang phổ khả kính Sự kết hợp này gọi là tổng hợp màu cộng,

Tổng hợp màu cộng có nhiều ứng dụng như dùng làm màn hình tivi, màn hình máy tính,

♦ Tổng hợp màu trừ.

Ngược lại với tổng hợp màu cộng, khi cả ba màu trộn với nhau sẽ tạo ra màu trắng thì đối với tổng hợp màu trừ, khi trộn cả ba màu với nhau sẽ cho ra màu đen Tương tự, ba màu sơ cấp ở tổng hợp màu

Hình 2.3 Tổng hợp màu cộng

Blue + Green Cyan - xanh da trờiBlue + Red Magenta - hồng cánh senRed + Green Yellow - vàngRed + Green + BLue White - trắng

Bảng 2.1 Bảng tổng hợp màu cộng

Trang 25

thành màu sơ cấp Từ kết quả của hai nguyên lý tổng hợp, ta có thể thấy được một sự đối lập giữa các màu như Cyan (xanh da trời) đối Red (đỏ cờ), Magenta (hồng cánh sen) đối Green (xanh lá), Yellow (vàng) đối Blue (xanh tím).

2.1.2 Sự cảm nhận màu

Trong quá trình ánh sáng tới vật thể, có hai hiện tượng vật lý xảy

ra, đầu tiên là sự hấp thụ ánh sáng của vật thể, tiếp theo là sự tán xạ ánh sáng bởi chính vật thể đó

Hình 2.4 Tổng hợp màu trừ

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp màu trừ

Magenta + Yellow Red Cyan + Yellow GreenMagenta + Cyan BlueCyan + Magenta + Yellow Black

Trang 26

Hình 2.5 Sự hấp thụ - tán xạ của vật thểMột điều cần lưu ý: màu sắc của vật thể không phụ thuộc vào màu sắc của chính nó mà phụ thuộc vào ánh sáng tới, nếu như vật có màu

đỏ nhưng dùng ánh sáng có màu xanh chiếu tới thì màu ta cảm nhận được đó là màu vàng

Để đo giá trị quang phổ ánh sáng của một vật thể ta cần dùng thiết

bị đo là quang phổ kế (Spectrophotometer)

Hình 2.6 Quang phổ Red - màu đỏ cờ

Trang 27

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.2 Lý thuyết dự đoán màu

Nhà vật lý học người Đức Arthur Schuster đã đưa ra lý thuyết cùng với miêu tả về việc ánh sáng chiếu tới bề mặt vật thể, bị hấp thụ một phần và tán xạ phần còn lại Dựa trên tiền đề này lý thuyết của Kubelka - Munk ra đời bởi Paul Kubelka và Franz Munk

Có hai hướng áp dụng của lý thuyết Kubelka - Munk đó là cho

bề mặt không trong suốt hay bề mặt chỉ có một màu - opaque layer,

từ các công thức cho bề mặt một màu, ta có thể tính cho bề mặt bán trong suốt - semitransparent layer, đây là bề mặt in với nhiều màu chồng lên nhau với vật liệu nền là một màu có thể là trắng và được tính từ công thức cho bề mặt một màu - opaque layer

Hình 2.7 Quang phổ Green - màu xanh lá

Hình 2.8 Quang phổ Blue - màu xanh tím

Trang 28

2.2.1 Lý thuyết tán xạ của Shuster - Kubelka - Munk

2.2.1.1 Hệ số tán xạ của bề mặt không trong suốt - opaque layer

Theo lý thuyết Schuster - Kubelka - Munk thì K là giá trị hấp thụ,

S là giá trị tán xạ của ánh sáng tới, R∞ là hệ số tán xạ dùng chung cho

cả bề mặt không trong suốt và bề mặt bán trong suốt, và được xác định bởi Công thức 2.1

Công thức 2.2 còn có tên gọi là hệ số Kubelka - Munk biểu diễn mối liên hệ giữa R∞ và K/S và tất cả các công thức đều dựa trên mối liên hệ này Ngoài ra, nếu dùng hệ số này cho bề mặt không trong suốt là giấy trắng có thể cho ta thấy sự khó khăn trong việc đạt độ trắng tuyệt đối vì chỉ cần một sự hấp thụ nhỏ cũng làm giảm hệ số hấp thụ một cách rõ rệt, điều này được biểu diễn ở Hình 2.9

2.2K/S = (1 − R∞ )2

2R∞

2.1

R∞ = Nguồn sáng tán xạ bởi mặt trên cùngNguồn sáng tới mặt trên cùng

Hình 2.9 Biểu đồ biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số tán xạ R∞ đối với K/S

K/S

Trang 29

2.2.1.2 Hệ số tán xạ của bề mặt bán trong suốt - semitransparent layers

Như ta đã biết, việc phục chế một hình ảnh bao gồm việc tách màu theo hệ màu CMYK, đây là bốn chữ cái đầu tiên của các màu C đại diện cho Cyan - xanh da trời, M đại diện cho Magenta - hồng cánh sen, Y đại diện cho Yellow - vàng, K là viết tắt của Key đại diện cho màu Black, lý do màu Black dùng chữ K đại diện vì nó là màu tạo nên độ tương phản và các chi tiết trên ảnh Khi in một hình ảnh, các màu CMYK sẽ chồng lên nhau tạo thành bề mặt in tạo nên hiệu ứng chồng màu, hiệu ứng xảy ra do các lớp màu bán trong suốt chồng lên nhau và tạo thành màu theo ý muốn

Để tính được hệ số tán xạ của bề mặt bán trong suốt là một vấn đề nan giải hơn hệ số tán xạ cho bề mặt không trong suốt, tuy nhiên lý thuyết Kubelka - Munk đã đưa ra giải pháp Trước tiên, ta phải tính được giá trị quang của từng lớp màu riêng biệt, sau đó xác định hiệu ứng khi đặt lớp vật liệu nền bên dưới lớp màu

Giá trị quang của lớp màu có thể được biểu diễn bởi hệ số tán xạ

Ro, năng lượng truyền T và năng lượng hấp thụ A, Công thức 2.3 - 2.5

Từ giá trị của lớp nền được tính từ Công thức 2.1 của bề mặt

không trong suốt, ta được giá trị hấp thụ K, giá trị tán xạ S, hệ số tán

xạ R∞ Để tính được Ro và T, ta cần phải biết được độ dày lớp mực bằng Công thức 2.6 với D là độ dày vật lý của lớp mực và Z là độ dày quang của lớp mực

Trang 30

Sau khi đã có giá trị độ dày, ta có thể tính được Ro, T bằng Công thức 2.7 - 2.8.

Sau khi tính các giá trị D, Z, Ro, T, ta biết được tính chất quang của lớp mực, tiếp theo ta cần phải tính được hệ số tán xạ của lớp nền

Rg và hệ số tán xạ của toàn bộ lớp mực cùng với lớp nền R Hai giá trị được định nghĩa bởi Công thức 2.9 - 2.10

Trong các giá trị dùng để tính hệ số tán xạ của lớp mực và lớp nền

R, chỉ có giá trị độ dày vật lý D và hệ số tán xạ lớp nền Rg đạt được bằng cách đo bởi thiết bị phù hợp Sau khi đã có đủ các yếu tố cần thiết, ta có thể tính hệ số tán xạ của lớp mực cùng với lớp nền bằng Công thức 2.11

Hệ số tán xạ R có thể được biểu diễn dưới dạng đơn giản hơn bằng Công thức 2.12, với giá trị α và β được định nghĩa bằng Công thức 2.13 - 2.14, với α là hệ số giữa R∞ và Rg, và β là hệ số của K, S và D thông qua Z

Tính chính xác của công thức được biểu diễn bằng cách tính toán

và vẽ biểu đồ nhằm thể hiện mối liên hệ giữa hệ số tán xạ R0, năng

Rg = Nguồn sáng tán xạ bởi lớp nềnNguồn sáng tới lớp nền 2.9

R= Nguồn sáng tán xạ bởi lớp mực và nềnNguồn sáng tới lớp mực và nền 2.10

2.11

Trang 31

khả năng hấp thụ ánh sáng của chất liệu nền

Ở hình 2.10, ta có thể thấy đầu tiên nặng lượng truyền T bắt đầu ở 100% và giảm dần khi độ dày tăng dần Hệ số tán xạ của chất liệu nền Rg thay đổi dần về giá trị của hệ số tán xạ của bề măt không trong suốt R∞, tương tự hệ số tán xạ của lớp mực R0 cũng tăng dần về

R∞ khi độ dày tăng, Hình 2.11 - 2.12

2.122.132.14

Hình 2.10 Sự phụ thuộc của hệ số tán xạ R0 và năng lượng truyền T vào độ

Hệ số tán xạ kết hợp, R

Trang 32

Hình 2.12 Sự phụ thuộc của hệ số tán xạ R0 và năng lượng truyền T vào độ

Trang 33

Ở ba hình trên đều có xu hướng giống nhau, tuy nhiên độ dày lớp mực ở thời điểm lớp mực trở nên không trong suốt (R ≈ R∞) sẽ phụ thuộc vào giá trị hấp thụ K Đối với chất nền có độ hấp thụ cao, bề mặt lớp mực sẽ trở nên không trong suốt khi độ dày đạt 0.45, đối với chất nền có độ hấp thụ thấp, bề mặt lớp mực sẽ trở nên không trong suốt khi độ dày đạt 1.9, gấp bốn lần so với chất nền có độ hấp thụ cao.

2.2.1.3 TÁN XẠ TỪNG PHẦN TẠI TIẾP XÚC GIỮA KHÔNG KHÍ VÀ

LỚP MỰC

Trong vật lý, khi ánh sáng chiếu tới một vật liệu có tính chất rắn hay lỏng, tốc độ của ánh sáng sẽ bị giảm đi cùng với bị thay đổi góc chiếu tới bề mặt tiếp xúc, hiện tượng này do sự khác nhau về kết cấu của chất liệu ánh sáng truyền qua, sự sai biệt này được gọi là hệ số khúc xạ

Đối với bề mặt của tờ in, khi ánh sáng chiếu tới bề mặt có góc nhỏ hơn 45 độ sẽ xuyên qua bề mặt tiếp xúc nhưng do lớp phủ bán trong suốt có hệ số khúc xạ lớn hơn không khí, tia sáng tới sẽ bị thay đổi góc nhỏ hơn góc tới ban đầu Sau khi xuyên qua bề mặt vật liệu, ánh sáng sẽ chạm tới chất liệu nền và tán xạ trở lại bề mặt tiếp xúc, tương

tự nếu ánh sáng tán xạ từ chất liệu nền có góc tới nhỏ hơn 45 độ sẽ

Hình 2.13 Ánh sáng truyền và tán xạ; (a) Tại mặt tiếp xúc giữa không khí và

lớp mực, (b) Ánh sáng tán xạ từ chất liệu nền ở góc nhỏ hơn và lớn hơn 45 độ

Trang 34

xuyên qua bề mặt tiếp xúc và trở ra ngoài không khí, nếu lớn hơn 45

độ sẽ bị tán xạ ngược trở lại bên trong vật liệu

Lý thuyết Shuster - Kubelka - Munk không tính đến việc ánh sáng

bị tán xạ từng phần cũng như hệ số khúc xạ của hai chất liệu Để giải quyết vấn đề này, Công thức 2.15 dựa trên hệ số khúc xạ được đưa ra với ρ là hệ số tán xạ đo được của bề măt in, hệ số khúc xạ của không khí là 1, hệ số khúc xạ của vật liệu polyme dùng cho mực in là 1.5, ta

có các giá trị sau ᴦe = 0.040, ᴦi = 0.600, te = 0.960, ti = 0.400

Đây là công thức bù trừ giữa hệ số tán xạ đo ρ và hệ số tán xạ thật

R Dựa trên công thức này ta có thể biết được sự tán xạ từng phần có ảnh hưởng như thế nào đối với hệ số tán xạ đo ρ

Công thức 2.15 còn được biết là công thức Sauderson Bằng cách đạo ngược công thức này thành Công thức 2.16 ta có thể tính được hệ

số tán xạ thật từ hệ số tán xạ đo Hệ số tán xạ thật chính là hệ số được dùng trong hầu hết các phép tính liên quan đến lý thuyết Schuster - Kubelka - Munk

Mối quan hệ giữa hệ số tán xạ thật và hệ số tán xạ đo có thể được biểu diễn ở Hình 2.14 Đường biểu diễn cho thấy sự tán xạ từng phần

có tác động không nhỏ đối với giá trị tán xạ đo, sai biệt rõ nhất khi hệ

số tán xạ đo ở 40% nhưng hệ số tán xạ thật sau khi bù trừ là 60%

2.15

2.16

Trang 35

2.2.2 Lập cơ sở dữ liệu cho bề mặt không trong suốt - opaque layer 2.2.2.1 Xác định giá trị K và S

Như ta đã biết hệ số tán xạ của bề mặt không trong suốt phụ thuộc vào tỷ số K/S, tuy nhiên việc tính toán trực tiếp tỷ số này từ hệ số tán xạ đo ρ và hệ số tán xạ thật R không có độ chính xác cao Vì thế

ta có thể đơn giản hóa bằng cách trộn màu A với màu trắng với tỷ lệ nhất định, tương ứng với các chữ viết tắt CA và CW Đo mẫu màu pha,

ta có được hệ số tán xạ theo quang phổ tức là hệ số tán xạ của màu

từ 400 - 700 nm Hệ số tán xạ đo ρ của từng bước sóng được chuyển thành hệ số tán xạ thật R thông qua công thức bù trừ Saunderson

Tỷ số K/S sau đó được xác dịnh bằng Công thức 2.17

Vì tỷ số này lấy từ hỗn hợp màu A và màu trắng, ta có thể viết tỷ

số này theo Công thức 2.18

Trang 36

Màu trắng trong hỗn hợp màu đóng vai trò là một giá trị chuẩn,

dùng trong việc đơn giản hóa các biểu thức tính, bằng cách đó Công

thức 2.18 có thể được viết thành Công thức 2.19

Lúc này, để có thể nhìn một cách dễ dàng, ta đặt tên cho từng tỷ số

K/S, Công thức 2.20

Chú ý:

Công thức 2.19 giờ đây có thể được viết thành Công thức 2.21

Giờ đây ta có thể tính được giá trị hấp thụ và tán xạ của màu KA và

SA thông qua giá trị hấp thụ của màu trắng SW đã dùng ở Công thức

2.19 Tỷ số KA/SW là mối liên hệ giữa giá trị hấp thụ màu và giá trị

tán xạ của màu trắng, S /S là mối liên hệ giữa giá trị tán xạ màu và

2.19

2.20

2.21

2.232.222.18

Trang 37

Màu trắng trong hỗn hợp màu đóng vai trò là một giá trị chuẩn,

dùng trong việc đơn giản hóa các biểu thức tính, bằng cách đó Công

thức 2.18 có thể được viết thành Công thức 2.19

Lúc này, để có thể nhìn một cách dễ dàng, ta đặt tên cho từng tỷ số

K/S, Công thức 2.20

Chú ý:

Công thức 2.19 giờ đây có thể được viết thành Công thức 2.21

Giờ đây ta có thể tính được giá trị hấp thụ và tán xạ của màu KA và

SA thông qua giá trị hấp thụ của màu trắng SW đã dùng ở Công thức

2.19 Tỷ số KA/SW là mối liên hệ giữa giá trị hấp thụ màu và giá trị

tán xạ của màu trắng, SA/SW là mối liên hệ giữa giá trị tán xạ màu và

giá trị tán xạ của màu trắng, Công thức 2.22 - 2.23

2.19

2.20

2.21

2.232.22

Trong các giá trị để tính tỷ số ở Công thức 2.22 - 2.23, chỉ có ωM tính trực tiếp Hai giá trị không biết đó là ωA và ωW, hai giá trị đại diện cho tỷ số K/S của riêng màu A và màu trắng Cho rằng tỷ số K/S

là một giá trị thì giá trị của tỷ số sẽ giống nhau dù cho chúng là một phần trong hỗn hợp màu hay đứng tách biệt Giá trị ωA có thể được xác định từ hệ số tán xạ của chỉ một màu A và ωW từ hệ số tán xạ của màu trắng

Mặt khác, giá trị SW trong hỗn hợpphụ thuộc vào khối lượng màu trắng có trong hỗn hợp Nếu tính chất của màu trắng đạt chuẩn thì SW

sẽ là một hệ tuyến tính của tỷ lệ màu trắng có trong hỗn hợp Nhưng

để có thể biết được giá trị hấp thụ và tán xạ của hỗn hợp sẽ thay đổi như thế nào khi giá trị SW không phải là một hằng số, ta định nghĩa giá trị ŜW là giá trị tán xạ theo tỷ lệ màu trắng trên độ dày lớp mực, Công thức 2.23 thành Công thức 2.24

Với CW là tỷ lệ mực của màu trắng có trong hỗn hợp, ta đặt tên cặp

tỷ số bên trái của Công thức 2.24 theo Công thức 2.25 Với K̂A là giá trị hấp thụ theo tỷ lệ của màu A trên độ dày lớp mực

2.24

2.25

Trang 38

Sắp xếp lại các giá trị ta được Công thức 2.26 - 2.27.

Một cơ sở dữ liệu dự đoán màu phải xác định giá trị hấp thụ và tán

xạ của từng màu dưới mọi tỷ lệ Sự phụ thuộc tỷ lệ được xác định bằng cách sử dụng hỗn hợp màu pha giữa màu A và màu trắng chuẩn Nếu màu đạt được chính xác thì giá trị KAW tính được sẽ là một hệ tuyến tính của tỷ lệ màu CA, Công thức 2.28

Hằng số hấp thụ tuyến tính của màu A, KAW là giá trị đại diện mức

độ hấp thụ của đơn vị màu A so với mức độ tán xạ của đơn vị màu trắng, được tính bằng Công thức 2.28 Hằng số tán xạ tuyến tính của màu A, SAW là giá trị đại diện mức độ tán xạ của đơn vị màu A so với mức độ tán xạ của đơn vị màu trắng, được tính bằng Công thức 2.29

Mối liên hệ giữa tỷ lệ mực với KAW được biểu diễn bằng đường tuyến tính tăng dần theo từng bước sóng, Hình 2.15

2.26

2.27

2.28

2.29

Trang 39

2.2.2.2 Phân tích K và S bằng phương pháp bình phương tối thiểu

Mức độ hấp thụ của đơn vị màu A so với mức độ tán xạ của đơn

vị màu trắng, KAW, được xác định thông qua bảng giá trị của một màu không trong suốt Tuy nhiên, việc đạt độ không trong suốt cho màu còn tùy thuộc vào màu mà ta muốn sử dụng, đối với những màu sáng

có hầu như không hấp thụ ở một vài bước sóng như màu vàng thì giá trị chỉ đạt được ở mức của màu bán trong suốt Điều này tạo ra lỗi trong việc tính tỷ số KA/SA cũng như là các tỷ số tương tự KAW và SAW

Để giải quyết lỗi này, trong hỗn hợp ban đầu gồm màu A và màu trắng, ta thêm vào màu đen Đồng thời giải phương trình mới bằng phương pháp bình phương tối thiểu, cách giải này vẫn cần tất cả các giá trị đã có được từ những phần trước Phương pháp giải coi KA và

SA là những giá trị độc lập và được điều chỉnh để có thể phù hợp với hỗn hợp màu mới, Bảng 2.3

Hình 2.15 Sự phụ thuộc của giá trị hấp thụ với tỷ lệ màu đỏ trong hỗn hợp

của màu đỏ với màu trắng

Trang 40

Tương tự như giá trị giữa màu A và màu trắng, tỷ số K/S của hỗn hợp này cũng gồm ba giá trị màu A, màu trắng W và màu đen B, Công thức 2.30.

Tiếp theo ta cần phải đưa các giá trị này thành dạng tuyến tính của giá trị tán xạ của màu trắng SW bằng Công thức 2.31 Đại lượng đặc trưng cho các giá trị trong bảng tính này là K̂jW đại diện cho tỷ số K̂j/

ŜW với “j” là ký hiệu màu và ωj đại diện cho Kj/Sj

Thay các giá trị vừa đật tên vào Công thức 2.30, Công thức 2.32

Tỷ lệ tối đa của các màu

Định dạng
Số trang	126
Dung lượng	3,46 MB