ISO 13655:2009 entmystifiziert

Im Anhang C der ISO 13655:2009 heißt es:

„Wenn jedoch die Erfassung und/oder Bestrahlung auf einen einzigen Azimutwinkel beschränkt ist, werden Richtungs- und Textureffekte betont. Diese Geometrien werden in ISO 5-4 und damit in dieser internationalen Norm nicht mehr verwendet. Sie sind bekannt als „45 Grad Richtung: normal“ und „normal: 45 Grad Richtung“.

Mit anderen Worten, wenn Instrumente mit einer Richtungsgeometrie verwendet werden, sind die Ergebnisse stark vom Messwinkel abhängig. Wenn das Spektralphotometer um einige Grad gedreht wird, liefert dieselbe Probe unterschiedliche Messwerte. Dieser Effekt wird mit zunehmender Textur stärker und auf unbeschichtetem Papier kann ein Farbunterschied von mehr als dE*ab = 3 auftreten.

F: Wie können Benutzer herausfinden, ob ein bestimmtes Instrument den Geometrieanforderungen der ISO 13655 entspricht?

A: Im Datenblatt eines Instruments ist normalerweise die Geometrie angegeben. Wenn diese nicht „45°a:0°“ oder „45°c:0°“ (oder umgekehrt), sondern nur 45:0 lautet, sind die Anforderungen höchstwahrscheinlich nicht erfüllt. Auch die Angabe einer Konformität mit DIN 5033 bedeutet nicht, dass das Instrument ISO 13655 entspricht. DIN 5033 beschreibt lediglich alle vorhandenen Messgeometrien.

Ein Instrument, das ISO 13655:2009 entspricht, kann, wenn es die Voraussetzungen der Messgeometrie erfüllt, 4 verschiedene Messmodi erfüllen. Diese Modi wurden aufgrund unterschiedlicher Anforderungen und Anwendungen entwickelt. Sie werden M0, M1, M2 und M3 genannt..

M0: „Der Legacy-Modus“

Aus rein technischer Sicht ist M0 ein veralteter Messmodus. In der Vergangenheit verwendeten Instrumente in der grafischen Industrie keine Lichtquelle mit definiertem und/oder stabilem UV-Gehalt. M0 als Standard drückt aus, dass die meisten Instrumente eine gasgefüllte Wolframlampe anstelle von D50 verwenden, um die Proben zu beleuchten, und daher akzeptieren Benutzer eine bekannte Schwäche.

Das Problem mit instabilem und undefiniertem UV-Gehalt besteht darin, dass beim Messen fluoreszierender Proben wie Papier mit optischen Aufhellern die Messreaktion nicht mit der Betrachtungsumgebung korreliert, in der das gedruckte Produkt verwendet wird. Obwohl viele Benutzer es ignoriert haben, ändert sich auch der UV-Gehalt einer gasgefüllten Wolframlampe im Laufe der Zeit, was bedeutet, dass die Messungen unzuverlässig sind.

Aus Gründen der Absicherung und zum Vergleichen von Messungen mit vorhandenen Instrumenten bieten die Spektraldensitometer der Konica Minolta FD-Serie die Wahl des Messmodus M0. Hier wird die spektrale Leistungsverteilung der CIE-Lichtart A (die in ISO 13655:2009 für M0 empfohlen wird) zur Beleuchtung der Probe verwendet. Aufgrund des stabilen UV-Gehalts in den Konica Minolta-Instrumenten können sich Benutzer zumindest auf stabile Messungen verlassen, wenn sie aus Gründen der Kompatibilität M0 verwenden müssen.

Fazit: M0 = undefinierte Lichtquelle. Wenn Sie Proben mit optischen Aufhellern messen, sollten Sie sich der Nachteile bewusst sein. In den folgenden Abschnitten werden M2 und M3 erläutert, bevor Einzelheiten zu M1 folgen, die einer weiteren Erklärung bedürfen.

M2: „UV-Schnitt“

Der Messmodus M2 wurde standardisiert, um Betrachtungsbedingungen ohne UV-Anteil wie in einem Museum widerzuspiegeln. Daher wird er oft als „UV-Cut“ bezeichnet. In der Vergangenheit wurden Spektralphotometer mit einem UV-Cut-Filter verwendet, um den Effekt optischer Aufheller zu ignorieren. Man ging davon aus, dass dies die Berechnung von ICC-Profilen erleichtern würde, da durch UV-Strahlung verursachte Metamerie die Messungen nicht beeinflusste. Der Irrglaube, dass optische Aufheller Farbmessungen stören, ist bei Anwendern (und in gewissem Maße auch bei Verkäufern) immer noch vorhanden. Tatsächlich werden viele Digitaldruckmaschinen immer noch mit UV-gefilterten Instrumenten ausgeliefert.

Optische Aufheller leuchten bläulich, je nach UV-Gehalt in der Betrachtungsumgebung (und der Lichtquelle des Messgeräts). Wenn ein UV-gefiltertes Instrument zu besseren Ergebnissen führt als ein Instrument mit Wolframlampe, liegt der UV-Gehalt der Betrachtungsumgebung einfach näher am UV-Cut als am UV-Gehalt einer gasgefüllten Wolframlampe. Aber höchstwahrscheinlich ist es nicht UV-frei (es sei denn, Sie arbeiten neben der Mona Lisa). Daher ist M2 für die meisten Anwendungen nicht die geeignete Lösung und nur standardisiert, um UV-freie Betrachtungsbedingungen widerzuspiegeln. Die Spektraldensitometer der FD-Serie von Konica Minolta bieten die Wahl des Messmodus M2. Hier wird die Definition eines UV-Cut-Filters aus ISO 13655:2009 erfüllt.

Fazit: M2 = UV-Schutz. Dies ist nur für UV-freie Umgebungen geeignet.

M3: „Der Modus der Offsetdrucker“

Die Herausforderung für Offsetdruckereien besteht darin, dass sie während der Produktion nasse Blätter kontrollieren müssen, der Kunde jedoch für das Endprodukt bezahlt, das trocken ist. Der größte Unterschied zwischen nassen und trockenen Blättern ist der Glanz. Der Messmodus M3 bietet die Möglichkeit, die Dichte eines getrockneten Blatts aus einer Messung eines nassen Blatts vorherzusagen. Dies wird durch die Verwendung von zwei Polarisationsfiltern erreicht, die den Unterschied im Glanz minimieren. Die Spektraldensitometer der FD-Serie von Konica Minolta bieten die Wahl des Messmodus M3 durch Anbringen eines Polarisationsfilterglases.

Fazit:
M3 = Pol-Filter. Wird für Offsetdrucker benötigt. Einige Tintenhersteller verwenden M3 auch für CCM.

M1: „Der allzeit begehrte Modus“

Die grafische Industrie verwendet standardisierte Betrachtungsbedingungen, um Probleme bei der Farbkommunikation zu minimieren. Der relevante Standard ist ISO 3664, der die CIE-Lichtart D50 spezifiziert. Seit 2009 muss der UV-Gehalt von D50 innerhalb engerer Toleranzen eingehalten werden als zuvor. Um sicherzustellen, dass optische Aufheller bei einer Farbmessung unter Beleuchtung in ähnlichem Maße „leuchten“ wie in einer D50-Betrachtungsumgebung, führt ISO 13655 den Messmodus M1 ein. Die Einhaltung von M1 kann auf zwei Arten erreicht werden.

Methode 1: Leuchtmittel-Match

M1 kann durch Verwendung einer Lichtquelle erreicht werden, die die Anforderungen von ISO 3664:2009 erfüllt. Das bedeutet einfach, dass, wenn Sie ein Normlicht in das Spektrometer einbauen, es M1 entspricht (denken Sie jedoch an die geometrische Voraussetzung). Das klingt einfach, kann aber in der Praxis nicht erreicht werden.

Die naheliegende Wahl, dieselbe Lichtquelle zu verwenden, die in den meisten Betrachtungskabinen verwendet wird, kann nicht realisiert werden, da es sich dabei meist um Leuchtstofflampen handelt, die nicht in ein Spektralphotometer eingebaut werden können. Darüber hinaus entsprechen sie nicht perfekt der CIE-Lichtart D50 (Annäherung innerhalb definierter Toleranzen).

Eine andere Möglichkeit, D50 zu erreichen, besteht darin, eine Kombination verschiedener LEDs zu verwenden, die ein D50-Spektrum erzeugen. In der Praxis tritt ein Problem auf, wenn versucht wird, den UV-Gehalt von D50 nachzuahmen, da aktuelle LEDs nicht in der Lage sind, den UV-Gehalt von D50 perfekt zu reproduzieren.

Die letzte vorgestellte technische Lösung zum Erreichen von D50 als physikalische Beleuchtung besteht darin, gefilterte Lichtquellen zu verwenden, um die spektrale Leistungsverteilung von D50 nachzuahmen. Der Vorteil ist, dass mit dieser Technik eine enge Übereinstimmung mit D50 erreicht werden kann.

Dies sollte auch korrekte Messungen für Proben liefern, die eine im sichtbaren Wellenlängenbereich aktive Fluoreszenz zeigen (einige Tinten und Toner zeigen dieses Verhalten in gewissem Maße). Der Nachteil ist, dass die Lichtquelle in Bezug auf ihren UV-Gehalt möglicherweise nicht stabil ist und daher die Zuverlässigkeit über die Zeit in Frage gestellt werden muss.

Darüber hinaus müssen wir uns fragen, ob perfekte D50 wirklich die beste Lösung für die Verwendung in einem Messgerät ist. Normalerweise haben wir keine perfekten D50 als Betrachtungsbedingung, sondern nur eine Simulation innerhalb der Toleranz. Die theoretischen Vorteile können also kaum auf die praktische Anwendung übertragen werden. Wie dieses Problem überwunden wird, wird später in diesem Dokument erläutert.

Methode 2: UV-Berechnung

Die zweite Möglichkeit, Konformität mit Messmodus M1 zu erreichen, hängt mit der Natur optischer Aufheller zusammen. Optische Aufheller absorbieren UV-Energie und emittieren blaues sichtbares Licht. Um die Wirkung eines optischen Aufhellers zu messen, ist es vollkommen ausreichend, eine Korrelation zwischen der Aufhelleranregung während der Messung und in der gewünschten Betrachtungsumgebung sicherzustellen. Dies wird in ISO 13655:2009 durch das Verhältnis zwischen UV-Gehalt und sichtbarem Gehalt beschrieben.

Mit anderen Worten: Stellen Sie sicher, dass der Aufheller während der Messung genauso bläulich leuchtet wie in Ihrer gewünschten Betrachtungsumgebung.

Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden. In der verfügbaren Literatur werden einige Methoden beschrieben. Zwei davon werden im Folgenden erläutert.

Wie bereits erwähnt, absorbiert ein optischer Aufheller UV-Energie und emittiert diese Energie als blaues Licht. Wenn wir die Emissionsmenge für ein bestimmtes Referenzlichtmittel messen möchten, müssen wir sicherstellen, dass die Lichtquelle im Messgerät genügend Energie in dem Wellenlängenbereich hat, in dem der optische Aufheller aktiv ist.

Wenn Sie zwei Messungen durchführen könnten, eine nur mit UV-Energie, um reine Fluoreszenz zu erhalten, und die andere ohne UV-Energie, um reine Reflexion zu erhalten, wäre es möglich, den resultierenden Gesamtstrahlungsfaktor zu berechnen (oft als Reflexionsfaktor bezeichnet, obwohl es sich um die Kombination aus Reflexion und Fluoreszenz handelt).

Das Problem besteht darin, dass die Methode auf der Existenz einer reinen UV-Lichtquelle beruht. Die heute verfügbaren UV-LEDs haben eine unterschiedliche spektrale Leistungsverteilung und strahlen auch sichtbares Licht aus. Daher wird nicht nur die Fluoreszenz, sondern auch die Reflexion (verursacht durch das von der UV-LED ausgestrahlte sichtbare Licht) gemessen, was Fehler in das zugrunde liegende Modell einbringt. Reale Instrumente, die diese Methode verwenden, würden unter einem unterschiedlichen Messfehler leiden.

Konica Minolta Virtual Fluorescence Standard

Die zweite Methode funktioniert ähnlich, beruht aber nicht auf der Existenz einer reinen UV-Lichtquelle. Bei Verwendung des Konica Minolta Virtual Fluorescence Standard wird das UV-Element einer Probe nacheinander von zwei Lichtquellen mit sehr unterschiedlicher UV-Energie aktiviert (innerhalb von Millisekunden und für den Benutzer nicht sichtbar). Sollte die Probe Fluoreszenz zeigen, unterscheiden sich die resultierenden Strahlungsfaktoren (das „Messergebnis“). Mit dieser Methode ist es einfach, Fluoreszenz von Reflexion zu unterscheiden. Durch Berücksichtigung des UV-Gehalts der endgültigen Betrachtungsumgebung ist es möglich, den korrekten Gesamtstrahlungsfaktor zu berechnen.

Der klare Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sie nicht auf unpraktische oder nicht vorhandene (nur UV-)Lichtquellen angewiesen ist. Die Konica Minolta FD-Serie misst und stabilisiert die in ihr verwendeten Lichtquellen und eine stabile Basis für die Berechnung gewährleistet stabile und wiederholbare Messungen, selbst wenn die physikalischen Lichtquellen verschiedener Instrumente unterschiedlich sind.

Ein weiterer Vorteil der Konica Minolta FD-Serie betrifft die verwendeten Betrachtungsumgebungen. Selbst wenn standardisierte Lichtquellen verwendet werden, liegen handelsübliche Betrachtungskabinen innerhalb der Toleranz von ISO 3664:2009, strahlen aber kein perfektes D50 ab. Mit dem Konica Minolta VFS ist es einfach, spektrale Eigenschaften zu quantifizieren und die Betrachtungskabine als Messlichtquelle zu verwenden. Mithilfe des FD-7 können Benutzer objektiv Farbwerte bestimmen, die perfekt mit dem visuellen Eindruck korrelieren. Die User-Illuminant-Funktion eliminiert das Problem von Abweichungen im angenäherten D50, die durch Betrachtungskabinen verursacht werden. Dies ist natürlich nicht auf D50-Simulatoren beschränkt, sondern ist auch nützlich, um Farbabstimmungen für Lichtverhältnisse „vor Ort“ oder auf Messen zu erhalten.

Beide Methoden basieren auf der Annahme, dass die Anregungswellenlänge und die Emissionswellenlänge der in Papieren verwendeten optischen Aufheller nicht variieren. Diese Annahme ist gültig, aber nur Konica Minolta hat kommerziell erhältliche Messgeräte gebaut, um die genauen Eigenschaften dieser Klasse von Aufhellern zu bestimmen (CM 3800d).

Da die UV-Kalibrierung der FDs nicht auf D50 festgelegt ist (z. B. kann auch D65 verwendet werden), korrelieren die mit einem FD gemessenen Werte sehr gut mit in der Papierindustrie verwendeten Instrumenten, obwohl die Instrumentengeometrie unterschiedlich ist.

Fazit

Der virtuelle Fluoreszenzstandard von Konica Minolta hat gegenüber anderen in diesem Dokument beschriebenen und in der Praxis umgesetzten Methoden erhebliche Vorteile. Kurz gesagt sind dies:

• Stabile Messungen
• Möglichkeit, reale Lichtquellen als Referenzlichtquelle zu verwenden
• Rückverfolgbarkeit auf ein bispektrales Messgerät (CM3800d)
• Möglichkeit, Werte zu erhalten, die mit in der Papierindustrie verwendeten Instrumenten korrelieren