Grafisk teori

Subtraktiv reproduktion utgår från vitt, där sedan olika våglängdsområden dras ifrån för att få önskad färg. Primärfärger i detta fall är cyan (C), magenta (M) och gult (Y). Dessa färger är komplementfärger till R, G och B, vilka kan erhållas genom att blanda C, M och Y två och två. En mycket enkelt beskrivning för hur subtraktiv färgreproduktion fungerar är att genom att lägga till önskad mängd av C, M och Y till vitt, subtraheras motsvarande mängd R, G och B från en RGB-blandning:

W + Y + C = G
RGB – B – R = G
W + M + C = B
RGB – G – R = B
W + M + Y = R
RGB – G – B = R
W + Y = Y
RGB – B = RG = Y
W + M = M
RGB – G = RB = M
W + C = C
RGB – R = GB = C
W + Y + M + C = K
RGB – B – G – R = 0 = K

W = vitt
K = svart

Det som egentligen sker är att vissa våglängder i det infallande ljuset absorberas av ett färgfilter (primärfärgerna). Denna filtrering kan ske på två sätt. Det första är det sätt som exempelvis diabilder fungerar på. Det kallas transmission, och fungerar så att en ljuskälla belyser färgfiltret från ett håll, och de passerande våglängderna reproducerar färgen på motsatta sidan.

Det andra sättet är reflektion, och bland annat färgfoton och målarfärg fungerar enligt den principen. Ljus belyser en yta, vissa våglängder absorberas och de övriga reflekteras tillbaka.

Följande ekvationer beskriver subtraktiv färgblandning och det är filterfunktionen som bestämmer vilka våglängder som ska absorberas och vilka som får passera färgfiltret obehindrat:

I(l) är den intensitetsfördelning som når ögat.
I0(l) är den vita ljuskällans ursprungliga intensitetsfördelning.
T(l) är filterfunktionen vid transmission.
R(l) är filterfunktionen vid reflektion.

Ska flera primärfärger blandas erhålls blandfärgens filterfunktion genom enkel multiplikation av de ingående färgernas filterfunktioner. Vid reflektion ser det till exempel ut på följande sätt, då cyan och magenta blandas:

Rasterreproduktion är den mest komplicerade metoden av de tre sätten att reproducera färg. Den ger upphov till ett mellanting mellan additiv reproduktion och subtraktiv reproduktion. Rasterreproduktion används då utenheten är begränsad till att bara kunna placera färg eller ej i en punkt, inte bestämma dess tjocklek. Det gäller de flesta tryckmetoder och digitala skrivare. Detta går att läsa mer om under “Rastrering“.

I avdelningen Färglära kan ni bland annat läsa om färgupplevelse, metamerism, CIELAB och färgreproduktion.

Färg existerar egentligen inte. Det är en sinnesförnimmelse som uppstår i hjärnan efter det att ögat träffats av ljus, elektromagnetisk strålning.

Synligt ljus ligger inom våglängdsområdet 380-780 nm. Det upplevs som en regnbåge med alla dess färger. Kortare våglängder än 380 nm kallas för ultraviolett ljus och våglängder längre än 780 nm ger det som kallas infrarött ljus.

Synligt ljus beskrivs som intensitetsfördelningen I(l), där varje l anger I för just den våglängden, och det är just intensitetsfördelningen som av ögat uppfattas som färg. Olika intensitetsfördelningar ger olika färgupplevelser (färgtoner):

• En enda våglängd ger klar och mättad färg.
• Blandning av olika våglängder med samma intensitet ger vitt ljus. Det vill säga standardiserat ljus som till exempel D50.
• Låg intensitet ger mörka färger.
• Hög intensitet ger ljusa färger.
• Vitt ljus med olika grader av intensitet ger olika grader av grått.

Ljus detekteras i ögat av ljuskänsliga receptorer på näthinnan. Det finns två olika typer av receptorer. Dessa kallas tappar och stavar, och det är tapparna som står för färgupplevelser. De är koncentrerade till ögats centrala del, gula fläcken, och finns i tre varianter, L-, M- och S-tappar.

L-tapparna är mest känsliga för långa våglängder (rött), M-tapparna reagerar i huvudsak vid medellånga våglängder (grönt) och de tappar som detekterar korta våglängder (blått) är S-tapparna. Färgseendet är som mest känsligt vid 555 nm. Det är dock viktig att ha i åtanke att alla ögon fungerar olika, även de med ”normalt” färgseende.

Två intensitetsfördelningar som ger samma respons i såväl S-, M- som L-tapparna uppfattas som samma färg, även om våglängdsfördelningarna är olika. Detta fenomen kallas metamerism.

Det sätt ögat ser ljus på kan förenklat beskrivas som en multiplikation mellan den infallande ljusintensiteten och tapparnas tre olika känslighetsfunktioner, våglängd för våglängd. Detta följs sedan av en summering av alla våglängder:

E(l) symboliserar antingen ljuskällan, eller reflektionen: E(l) = R(l)I(l).

Det är dessa tre tal som beskriver färg i hjärnan, och de tre ekvationerna skulle kunna vara användbara till att uttrycka just färg, om konernas exakta känslighetsfunktioner var kända. De har dock, genom experiment och tester, kunnat ersättas med tre andra väldefinierade känslighetsfunktioner, r(l), g(l) och b(l).

Bilden visar att det förkommer negativa värden. Det betyder att de valda grundfärgerna inte kan reproducera alla färger. Genom linjär transformation försvinner dock problemet med negativa värden:

Från dessa funktioner kan någonting som kallas tristimulusvärden räknas fram:

Färg mäts genom att mäta upp X, Y och Z. Antingen direkt med färgfilter, som har samma karaktäristik som känslighetskurvorna x, y och z, eller genom att mäta den spektrala intensitetsfördelningen med en fotospektrometer och sedan beräkna X, Y och Z.

X, Y och Z är normaliserade så att en fullständigt vit yta alltid ger Y = 100. Detta är dock inte det bästa sätt att beskriva färg. Färg beskrivs lättast av ljushet, kulör och mättnad, vilka saknar enkel motsvarighet i X, Y och Z. Dessa koordinater kan därför omformas till enklare mätetal. Ett bra sätt är att använda Y som ett mått på ljusheten och sedan skapa talen x och y från X, Y och Z:

Detta är grunden till färgrymden CIExyY. Om Y hålls konstant går det att illustrera detta i ett tvådimensionellt xy-kromaticitetsdiagram.

Diagrammet visar alla tänkbara färgupplevelser, och dess krökta kontur med siffror anger var olika rena våglängder placeras i xy-koordinater. Blandningar av två olika våglängder hamnar längs räta linjer mellan de ingående våglängderna, och blandningar av flera olika våglängder kommer att finnas innanför den månghörning som bildas då de olika ingående våglängderna används som hörnpunkter.

Mitt i diagrammet ligger vitpunkten, även om Y ökar eller minskar (diagrammet blir ljusare respektive mörkare). Färger på motsatta sidor om vitpunkten kallas komplementfärger.

Ett kromaticitetsdiagram är bland annat användbart för visualisering av olika mediers färgomfång vid färgreproduktion. Som synes är det relativt stor skillnad på en datorskärms färgomfång jämfört med det antal färger som går att få vid tryck. På en datormonitor av bra kvalitet går det att visa 16,7 miljoner färger, av vilka ögat kan uppfatta ca 8 miljoner, och vid tryck går det att reproducera 5000 färger.

Två skilda ljus med olika våglängdsfördelningar kan uppfattas som samma färg. Detta kallas metamerism. Under ett ljusförhållande kan två färger uppfattas som identiska och med ett annat ljus kan de skilja sig kraftigt åt. Därför är det viktigt att ha korrekt ljusförhållanden när bilder skall betraktas och analyseras visuellt:

• Färgtemperatur: 5000 K
• Ra-index (Kulöråtergivningsindex): större än 90
• Ljusstyrka för genomsiktsljus: Luminans 1400 ± 300 candela/m2
• Ljusstyrka för överljus: Illuminans 2000 ± 500 lux
• Förhållandet mellan det svagaste ljuset och det starkaste ljuset får inte överstiga 75%

Finns det inte tillgång eller ekonomi till diverse mätutrustning kan någonting som kallas GATF/RHEM Light Indicator vara ett alternativ för att kontrollera att ljuset är korrekt. Det är ett tryckt färgfält med homogen kulör då ljuset är riktigt. Det ger dessutom en indikation om vilken typ av felaktigt ljus det rör sig om, då standardiserad belysning inte används.