Thiết bị đo màu là thiết bị dùng để đo màu của vật thể. Tuỳ theo các trường hợp cụ thể và hình dạng của vật thể là rắn, lỏng hoặc khí mà ta sẽ sử dụng thiết bị đo màu có cấu tạo phù hợp. Nói chung máy đo màu có thể được phân thành hai loại chính đó là đo trực tiếp và đo gián tiếp.
Đo trực tiếp là đo phổ phản xạ hoặc phổ truyền qua của ánh sáng sau khi phản xạ hoặc truyền qua từ mẫu của vật thể và cho ra các giá trị trên màn hình máy đo. Khác với đo trực tiếp, quá trình đo gián tiếp cần phải có quá trình xử lí với các phép thuật toán rồi mới đưa ra các thông số về màu.
Có 3 dụng cụ đo màu cơ bản: máy đo màu quang phổ (spectrophotometer), máy đo màu theo phương pháp kích thích 3 thành phần màu (colorimeter) và máy đo mật độ (densitometer), những thiết bị này có các ứng dụng khác nhau và cung cấp các thông tin khác nhau về dữ liệu màu cần đo.
Người ta có thể phân loại các máy đo màu theo các loại sau ủaõy:
ê Thiết bị cầm tay hoặc thủ cụng: thiết bị này đũi hỏi người sử dụng phải định vị mẫu và thực hiện từng bước trong quá trình đo.
ê Thiết bị tự động và bỏn tự động: thiết bị tự động cho phép thực hiện phép đo với 1 nút bấm, thiết bị đo bán tự động, ứng dụng trong các thiết bị đọc, quét, có thể đo tự động liên tiếp. Các máy đo thường được nối với máy vi tính để thực hiện các bước xử lí tiếp theo.
ê Thiết bị đo trực tiếp: là thết bị cho phộp ta cú thể đọc trực tiếp các thông số cho ta thông tin về màu của vật mà ta đo mà không cần phải thực hiện qua các bước trung gian nào . Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, tuỳ vào từng mục đích cụ thể mà ta sẽ sử dụng loại thiết bị có lợi nhất.
Những thiết bị đo màu ngày nay nhẹ hơn, tự động và dễ sử dụng hơn, với các mẫu mã được thiết kế đa dạng. Với một quy trình sản xuất in tự động khép kín, các kết quả đo màu được gửi đến máy in để điều chỉnh những phím mực và mật độ được điều khiển mà không có sự can thiệp của người vận hành. Sử dụng loại máy này chúng ta có thể tiết kiệm được thời gian, sức lao động và cho ra những kết quả đồng nhất.
5.2.1 Máy đo màu kích thích 3 thành phần
Người ta gọi là máy đo màu kích thích 3 thành phần vì bộ phận thu nhận tín hiệu của máy đo có tác dụng lọc chùm ánh sáng phản xạ chỉ cho 3 màu Red, Green và Blue (là 3 màu cơ bản để tạo ra tất cả các màu mà ta cảm nhận được) đi qua.
Trong thực tế, hình dạng và cấu tạo của một máy đo màu thường có các thành phần như hình minh hoạ dưới đây:
Nguồn sáng
Bức xạ ánh sáng
Maóu ủo
Maét
Tế bào cảm nhận thị giác
Blue Green Red
Kích thích Các giá trị kích thích
3 thành phần
Cảm nhận màu Các toạ độ màu
Bộ phận cảm nhận cường độ sáng
cho từng màu
Các hàm hoà hợp màu theo tiêu chuẩn quan sát Phoồ
phản
xạ Phổ
phản xạ
Thieỏt bũ ủo Người
Hình 5.6:
Nguyên lí hoạt động của máy đo màu kích thích 3 thành phần so với mắt người
Các thiết bị đo theo phương pháp kích thích 3 thành phần có ưu điểm là kích thước nhỏ, tốc độ xử lí nhanh, độ chính xác không cao lắm, giá thành tương đối rẻ và tiện lợi. Chúng được dùng chủ yếu cho việc đo sự khác biệt màu trong lĩnh vực sản xuất và kiểm tra chất lượng sản phẩm in.
5.2.2 Máy đo màu phổ
Để đưa ra các phép đo chính xác về màu, người ta thường dùng máy đo quang phổ, nó sẽ đo phổ phản xạ tại mỗi bước sóng và cho ra các giá trị màu.
Trong máy quang đo màu phổ, ánh sáng thường được chia bằng một lăng kính hoặc bằng cách tự nhiễu xạ trước khi các bước sóng được lựa chọn để đo. Mỗi dải là một vùng hẹp của phổ khả kiến. Máy đo quang phổ hiển thị dữ liệu nó đo được thành một đường cong phổ phản xạ biểu diễn phổ phản xạ tại các bước sóng đã biết của nguồn sáng.
Đối với các dải hẹp, người ta thường dùng bộ lọc màu. Độ phân giải phổ của thiết bị phụ thuộc vào khoảng nhỏ nhất của dải màu mà nó có thể đo được.
Máy quang phổ được dùng trong công nghiệp in đã được chuẩn hoá với nguồn ánh sáng, góc phản xạ và các yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến đường đi của ánh sáng.
Máy đo quang phổ hiện đại là dụng cụ đa năng cho phép người sử dụng có thể chọn chức năng đo thích hợp để đo dựa trên yêu cầu của phép đo màu.
S
x y z
X Y Z
Các giá trị kích thích 3 thành phần
Nguồn sáng
Phổ phản xạ
Đường cong kích thích màu
Đường cong hoà hợp màu
Pheùp tích phaân và chuẩn hoá
Nhân với
Nhân với
Nhân với Baèng
Baèng
Hình 5.7:
Nguyên lí hoạt động của máy đo màu màu phổ
Đo thị nang lượng pho
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150 Đo thị nang lượng pho
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150
Đồ thị năng lượng phổ
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150
Bước sóng (nm) Đồ thị năng lượng phổ
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150
Đồ thị năng lượng phổ
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150
Bước sóng (nm) Đồ thị năng lượng phổ
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150
Đồ thị năng lượng phổ
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150
Bước sóng (nm) Đồ thị năng lượng phổ
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150
Đồ thị năng lượng phổ
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150
Bước sóng (nm) Đồ thị năng lượng phổ
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150
Đồ thị năng lượng phổ
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150
Bước sóng (nm) Đồ thị năng lượng phổ
400 450 500 550 600 650 700
0 50 100 150
Bước sóng (nm) Bước sóng (nm)
Bước sóng (nm)
Bước sóng (nm)
Bước sóng (nm)
Bước sóng (nm)
Bước sóng (nm)
Đối với máy đo quang phổ giá thông thường rất cao, và phép đo thường phức tạp hơn, mất nhiều thời gian hơn. Mặc dù người ta đã phát triển và đưa ra nhiều chủng loại khác nhau để cải tiến những bất lợi này. Máy đo màu kích thích 3 thành phần có hạn chế là cho kết quả có độ chính xác không cao so với máy đo màu bằng quang phổ, chính vì vậy trong thực tế người ta thường sử dụng máy đo màu kích thích 3 thành phần vào việc xác định khoảng sai biệt màu.
5.2.3 Máy đo mật độ
Máy đo mật độ màu đo lượng ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua mẫu đo rồi so sánh với lượng ánh sáng chiếu đến mẫu, tỉ lệ giữa lượng sáng chiếu tới và phản xạ (hoặc truyền qua) cho biết mật độ của màu ở bề mặt mẫu đo. Kết quả của phép đo được tính toán bởi một máy tính riêng biệt và hiển thị trên màn hình. Máy đo mật độ màu thường được dùng trong công nghệ in và đo giá trị mật độ của lớp mực in thông qua các kính lọc.
Có 2 dạng máy đo mật độ màu được sử dụng theo các mục đích khác nhau.
ê Mỏy đo mật độ thấu minh, đo lượng ỏnh sỏng truyền qua vật liệu trong suốt như phim. Dạng máy này chủ yếu dùng để đo độ đen của phim
ê Mỏy đo mật độ phản xạ, đo lượng ỏnh sỏng phản xạ từ bề mặt, ví dụ đo mật độ tông nguyên qua các kính lọc màu thích hợp để biết độ dày lớp mực in và các thông số khác.
Ngược lại, từ giá trị mật độ tông nguyên này người ta có thể biết được giá trị màu.
Trong kỹ thuật đo mật độ phản xạ, lớp mực in sẽ được chiếu sáng bởi một nguồn sáng. Tia sáng đi qua lớp mực trong và được hấp thu một phần. Phần ánh sáng không bị hấp thụ sẽ bị tán xạ trên nền giấy in. Phần ánh sáng còn lại không bị hấp thu sẽ đi đến bộ cảm nhận của máy đo và được chuyển thành tín hiệu điện. Kết quả sẽ được hiển thị dưới dạng đơn vị đo mật độ.
Trong kỹ thuật đo mật độ thấu minh, nguyên lí tương tự nhưng thay vì đo ánh sáng phản xạ người ta đo ánh sáng truyền qua maóu ủo.
Trên nguyên tắc các mật độ kế không thể sử dụng để đo màu.
Các máy đo phổ đo các đặc tính hấp thụ vật lý của một màu còn các máy đo mật độ được sử dụng trong ngành in để kiểm tra độ dày lớp mực trên bản in. Việc kiểm tra mối quan hệ đầy đủ giữa tỉ lệ mật độ và độ dày vật lý của lớp mực là một ứng dụng chủ yếu của máy đo mật độ. Những giá trị độ dày lớp mực không phải là các giá trị màu mà chỉ là bổ sung giá trị tạo ra màu của lớp mực in bởi vì chúng được tạo ra chỉ qua một kính lọc duy nhất.
Hệ thống đo màu dựa trên việc đo mật độ đã được Frank Preucil (GATF) phát triển. Hệ thống này liên hệ đến việc đo một lớp mực in qua mỗi kính lọc màu Red, Green và Blue.
Những giá trị đo này được chuyển thành các giá trị sai lệch tông màu và độ xám bằng cách sử dụng các công thức.
Sai biệt tông màu = (M - L) x 100 / (H - L) Độ xám = (L x 100) / H
Trong đó L là chỉ số mật độ kế thấp nhất, M là chỉ số giữa và H là chỉ số cao nhất.
Giaáy
Kính lọc màu Kính lọc màu Kính lọc màu Kính lọc phân cực Kính lọc phân cực Hệ thống thấu kính
1.55
Hình 5.8:
Nguyeân lí cuûa máy đo mật do
Ma trận mật độ và các toạ độ màu trong hệ thống đo Preucil.
Các giá trị tông màu và độ xám sau đó được định vị trên những biểu đồ màu tương ứng. Chiều độ sáng kéo dài theo hướng thẳng đứng vuông góc với mặt phẳng hai chiều tạo bởi biểu đồ màu.
Biểu đồ này được dùng để tính ra các giá trị màu khi thay đổi độ dày các lớp mực.
Biểu đồ hình tam giác của GAFT thường được dùng để tính không gian màu phục chế của một bộ mực in (ví dụ như mực in của mnột hãng nào đó). Một dạng biểu đồ khác cũng được sử dụng để thể hiện màu của các lớp mực in đó là hình bát giác và hình tròn của GAFT. Các biểu đồ này chỉ biểu diễn các chiều độ sáng và tông màu. Biểu đồ tròn của GAFT thường dùng để biểu diễn các giá trị màu trong các khảo sát. Biểu đồ bát giác thường được sử dụng để so sánh bản in thử với vùng in phủ 100% các màu in hoặc để kiểm tra khả năng truyền mực.
Hình 5.9:
Biểu đồ tam giác GAFT mô tả màu thông qua độ dày của các lớp mực in
Màu Kính lọc Blue
Kính lọc Green
Kính lọc Red
T o â n g màu
Xám
Vàng 1,04 0,06 0,02 3,9 1,9
Magenta 0,45 1,14 0,08 35,0 7,0
Cyan 0,08 0,30 1,02 23,0 7,8
GREEN
CYAN
BLUE RED
MAGENTA
YELLOW
100
0 0
100
0
100 50
50 50
50
50
50 50
Hình 5.10:
Biểu đồ hình tròn thể hiện màu thông qua độ dày của các lớp mực in cuûa GAFT
Hình 5.11:
Biểu đồ lục giác thể hiện màu thông qua độ dày của các lớp mực in GAFT