Kolorimetrie

20. 05. 2016
Kolorimetrie

Kolorimetrie je nauka o měření barev. Kolorimetrie umožňuje objektivizaci smyslového vjemu barev a jeho zachycení čísly.

Pod pojmem barva (lépe barevný odstín) rozumíme smyslový (psychofyzikální) vjem, přijímaný okem, který je vedený dále ve formě nervových proudů do mozku. Jako všechny další smyslové vjemy (sluch, hmat, čich ap.) je i tento vjem subjektivní, poměrně značně se liší u různých lidí a závisí na různých faktorech, jako je nálada, únava, ale také věk a stav smyslových orgánů. Kolorimetrie umožňuje díky standardizovaným zdrojům světla a geometrií osvětlení (pozorovací úhel) a střední citlivostí oka pozorovatele tento vjem objektivizovat. Vzhledem ke složitosti (nebo spíše velkému množství) kolorimetrických výpočtů se kolorimetrie v praxi rozvinula až s rozšířením počítačů.

 

Na procesu vidění a posouzení odstínu barvy se podílí tři složky – zdroj světla, pozorovaný barevný předmět a lidské oko, které vnímané informace dále předává mozku. Člověkem vnímaný barevný dojem nezáleží tedy pouze na pozorovaném předmětu, ale také na druhu osvětlení a na vlastnostech našeho oka. Když se změní i pouze jediná z těchto tří složek, změní se také vnímání barevného odstínu.

 

Má-li být měřen (tedy zachycen čísly) barevný odstín, je třeba zachytit číselně všechny tři složky, které se na procesu vidění podílí. Spektrálním fotometrem měříme pouze fyzikální vlastnost podkladu. Informace o zdroji světla, pozorovacím úhlu a lidské citlivosti oka vůči světlu různé vlnové délky, jsou normalizovány a uloženy jako software.

 

Dopadá-li světlo na barevný podklad, je možné pozorovat následující procesy:

– Malý podíl se vzhledem k rozdílné optické hustotě materiál/vzduch odráží již od povrchu. Tento podíl se označuje jako povrchová remise nebo také zbytková remise.

– Hlavní podíl světla vniká do vnější vrstvy materiálu a tam se difusně odráží od jednotlivých vláken nebo zrnek pigmentu, odráží se do všech stran a opět se vrací zpět a znovu vystupuje z vrchní vrstvy materiálu. Nejsou-li vlákna nebo pigment obarveny, má vystupující světlo prakticky stejnou barvu jako světlo vstupující. Při osvětlení bílým zdrojem světla (jako např. denní světlo) se tedy jeví nebarvené materiály jako více nebo méně bílé. Jsou-li vlákna nebo zrnka pigmentu obarvená, je část vstupujícího světla absorbována molekulami barviva, to znamená pohlcena a přeměněna na teplo. Protože každé barvivo absorbuje jen v určitém rozsahu vlnových délek, je složení odráženého, vystupujícího světla závislé na druhu a množství použitého barviva. Jsou-li aplikována pouze malá množství barviva, je absorbováno pouze málo světla a tím mnoho světla odráženo. Potom hovoříme o světlém zabarvení, nebo o zabarvení malé sytosti (denzity). Při větších množstvích barviva je absorbováno více světla a méně odráženo a předmět vidíme tmavší (sytější). Spektrálními fotometry, které se používají v kolorimetrických zařízeních, může být množství světla, odráženého předmětem, měřeno v poměru k vyzářenému množství světla pro všechny vlnové délky. Pro fotometrické účely postačuje, měříme-li ve viditelné oblasti spektra mezi 400 – 700 nm. Naměřené hodnoty nazýváme spektrálními činiteli odrazu (stupněm remise).

 Činitel odrazu (remise) můžeme udávat percentuálně mezi 0 a 100 % nebo jako poměrové číslo mezi 0 a 1. Vyneseme-li činitel odrazu, naměřený pro určitou vlnovou délku jako křivku, vznikne pro tuto vlnovou délku, tím tedy koloritu (zabarvení) charakteristická křivka, kterou označujeme jako křivku spektrálního odrazu (remisní křivku) této kolority. Pokud by nějaký vzorek odrážel všechno dopadající světlo, byla by odpovídající křivkou přímka při 100 % a vzorek by mohl být označen jako ideální bílá. Na druhé straně by vznikla ideální černá při hodnotě 0%, protože by při všech vlnových délkách vzorek absorboval všechno světlo. Remisní křivka tedy vypovídá, jaké percentuální množství světla dopadajícího na barevný předmět je odráženo. Tím je možné přesně a jednoznačně popsat optické vlastnosti tohoto předmětu. Chceme-li stanovit množství odráženého světla při určité vlnové délce, musíme navíc ještě vědět, kolik světla té které vlnové délky dopadá na předmět, musí tedy být známa spektrální skladba zdroje světla. Musíme tedy pracovat se známým zdrojem světla.

 

Třetí složkou, která se podílí na procesu vidění je lidské oko. Speciálními přístroji na mísení spektrálních barev byly již koncem 20 let provedeny souborné výzkumy u velkého počtu testovaných osob. Ty vedly v roce 1931 k definici kolorimetricky normálního pozorovatele, normovaného CIE. Dalším důležitým prvkem je normalizovaný zorný úhel, který byl stanoven na 2o (normální pozorovatel 2o CIE-1931).  Na základě nových výzkumů, které byly později provedeny pro větší zorný úhel 10 o, normovala CIE v roce 1964 normálního pozorovatele, který se dnes používá ve většině kolorimetrických programů (normální pozorovatel 10o CIE-1964). Větší zorné pole 10o odpovídá lépe podmínkám praxe při vzorování barev.

 

Tento úvod vysvětluje, čím se liší barva na monitoru, barva v kelímku a barva natištěná na podkladu. Současně ozřejmuje, proč je při uvádění kolorimetrických měřených hodnot důležité uvést podmínky měření (druh světla, úhel pozorování).

 

 CIELAB barevný prostor 1976

CIELAB

K L*a*b*  patří vždy údaje o geometrii měření spektrofotometru, typu světla a pozorovateli!

Výpočet hodnoty odchylky nového odstínu oproti předloze DE* hodnota (DE76, DE *, DEab)

DL*  =  L* vzorek –  L* standard

Da*  =  a* vzorek  –  a* standard

Db*  =  b* vzorek  –  b* standard

DE* = √∆a² + b² + 

 

Vzorníky barev

d00228_marabu_390000016

 

Pro tiskovou i grafickou praxi jsou často využívány různé vzorníky barev.

V sítotisku a tamponovém tisku jsou používány převážně následující barevné předlohy:

PANTONE® Formula Guide (celosvětově)
RAL   (Evropa)
HKS®   (Německo)
NCS Natural Color System  (Evropa)

 

 HKS 3000 plus


3520 odstínů na lesklém papíru nebo na přírodním papíru (matný)

 

Výhodou je, že se jedná o známý barevný systém, který obsahuje také brilantní barvy a je k dispozici i v digitální formě

Nevýhodou je, že barevné odstíny jsou určeny primárně pro ofset, obsahují tedy jiné pigmenty a tisky mají malou tloušťku vrstvy, jsou použité lazurní barvy bez bílé, proto jsou částečně obtížněji reprodukovatelné sítotiskem nebo tamponovým tiskem.

RAL Classic

Barevný systém, který existuje již od roku 1927, nyní obsahuje asi 213 klasických barev. Existuje: rejstřík RAL 840-HR pro matné odstíny, rejstřík RAL 841-GL pro lesklé odstíny, vzorník RAL K5 v polomatu nebo lesku. Rejstřík obsahuje jednotlivé karty barevných odstínů, zatímco vzorník má formu vějíře.

Výhodou je, že se jedná o známý barevný systém, který obsahuje krycí barvy, používá se v mnoha odvětvích. Barvy jsou obvykle jednoduše namíchatelné,   systém je k dispozici v digitální formě

Určitou nevýhodou tohoto systému je, že se vesměs jedná o barvy pastelové, vzorník neobsahuje mnoho brilantních odstínů a také celkově relativně malé množství odstínů – „jen“ 213 odstínů.

K dispozici jsou však další RAL vzorníky: RAL E2 efektový vzorník, který obsahuje 420 univerzálních barev a 70 efektových barev a RAL D2 designový vzorník se1625 odstíny.

PANTONE® Formula Guide

na natíraném papíru „Coated“ (lesklý)
na nenatíraném papíru „Uncoated“ (matný)

Základní odstíny:

Formula guid

Do roku 2010 obsahoval 1114 odstínů, V roce 2014 již o 644 více, tedy celkem 1761.

Výhodou je, že se jedná o celosvětově známý barevný systém, který obsahuje velké množství odstínů a brilantní barvy, systém je k dispozici i v digitální formě.

Nevýhodou je, že barevné odstíny jsou určeny primárně pro ofset, tisky mají malou tloušťku vrstvy, jsou použité lazurní barvy bez bílé, pigmenty ve vzorníku PANTONE® nemají vysokou světlostálost. Důležité je uvědomit si, že PANTONE®není žádná norma, ale pouze barevný komunikační systém.

Další vzorníky PANTONE ®:

PANTONE ® Metallic formula guide obsahuje301 metalických odstínů. Odstíny mají čísla 800, popřípadě 8000.

Pantone® PREMIUM METALLICS The PLUS Series. Obsahuje 300 nových, otěruvzdorných metalíz. Obsahuje velký výběr odstínů pro uspokojení rostoucí poptávky. Odstíny jsou vysoce brilantní, speciálně s přelakováním. Označení odstínu např. PANTONE                 10223 C.

Pantone® PASTELS & NEONS The PLUS Series. Obsahuje154 pastelových odstínů a 56 neonových barev. Pastelové barvy mají čísla 9000. Neonové barvy mají čísla 801 C– 814 C a 901C – 942 C a 801 U– 814 U a 901U – 942 U.

NCS Natural Color System.  Obsahuje cca 1700 odstínů, vznikl ve Švédsku. Používá se hlavně ve
stavebním průmyslu, na omítky, v architektuře i pro vnitřní vybavení a nábytek.

Existují i zcela specifické individuální vzorníky např. v potravinářství na posuzování barvy pečiva, rajčat, oliv apod.

 

Míchání barevných odstínů barev MARABU

Pro míchání specifických barevných odstínů nabízí MARABU dvě možnosti:

Software Marabu-ColorManager MCM2:

Jedná se o Software pro správu receptur. Obsahuje více než 100 000 receptur. Umožňuje hledání a prohlížení receptur, vypočítání receptur na požadované množství, vypočítání spotřeby barev, uložení vlastních receptur, navážení receptur přes připojenou váhu.

Stažení plné verze nebo internetová verze jsou zdarma na adrese: www.marabu-druckfarben.de
à Downloads à  Marabu-ColorManager.

Další pomůckou pro míchání barev je

Marabu-ColorFormulátor MCF

Jedná se o systém sestávající ze spektrofotometru, počítače a software, který umožňuje vytvoření receptury barvy a kontrola kvality. Systém umožňuje změření barevné předlohy, vypočítání receptury. Po nátisku opravu receptur, kontrolu a dokumentaci odstínu, případně zapracování zbytků barev.

Parametry, které mohou změnit odstín barvy

Sítotisk

  • Typ stroje
  • Rychlost tisku
  • Jemnost sítoviny / tloušťka vrstvy
  • Nová nebo použitá sítovina
  • Napnutí síta
  • Typ těrkové gumy
  • Tlak těrky
  • Podklad
  • Stupeň naředění
  • Tiskař

Tamponový tisk

  • Typ a forma tamponů
  • Podíl ředidla / zpomalovače
  • Podklad
  • Přenos barvy z tamponu
  • Hloubka klišé
  • Tiskař

 

Závěrem několik doporučení pro míchání barev:

Základní odstíny dobře promíchat

  • Používat jen čisté obaly a špachtle
  • Nejprve namíchat pouze malý zkušební vzorek
  • Začít základním odstínem, který má v receptuře největší podíl
  • Díly přesně navážit, je žádoucí váha s 1 popřípadě 2 desetinnými místy
  • Ředidlo, zpomalovač, tužidlo, je-li potřeba, odvážit a přidat ke směsi, směs dobře promíchat
  • Barvu natisknout. Nátisk musí být čistý a opakovatelný
  • V případě opakovaných zakázek, zachovat všechny parametry popř. využít vzorek z předchozí zakázky
  • U opakovaných zakázek paralelním tiskem natisknout společně zbytkový vzorek s nově namíchaným vzorkem na zkušební kartu krytí. Výhoda paralelního tisku: Zbytkový vzorek a nová směs je tištěna při stejných parametrech
    Ovlivňující faktory jako potištěná látka, sítovina, těrka atd. jsou eliminovány, protože obě směsi jsou stejné. Výhoda zkušební karty krytí: Vedle odstínu může být vyhodnocena i kryvost směsi.

 

Alena Popelková

Autor článku: