BLIZANCI BOJA U VIZUALNOM I INFRACRVENOM SPEKTRU

Vilko Žiljak^1,2,4 Rajendrakumar Anayath³ Darko Agić1⁴

1HATZ Zagreb,
2Sveučilište u Zagrebu, Grafički fakultet
3The Technological Institute of Textil & Science, Birla Colony, Bhiwani, India
4Tehničko Veleučilište u Zagrebu

Sažetak

Generiranje blizanaca iznimno je važan korak kod CMYKIR tehnologije. Eksperimentalno je razvijen postupak za stvaranje bojila gdje su različiti udjeli procesnih CMYK komponenti, ali se postiže isti ton boje. U vizuelom dijelu 400-700 nm spektrofotometarske krivulje promatranih boja su jednake, dok se u proširenom području bliskog infracrvenog spektra apsorpcije razlikuju. Razlika apsorpcije u NIR dijelu spektra promatra se i verificira instrumentalno namjenskom Z-NIR kamerom. Najveća razlika kod apsorpcije dvojnih boja-blizanaca je kod 850 nm. Područje spektra između 700 i 850 nm naziva se Z1 domena, gdje se iskazuje međusobno razdvajanje. Razlika između Z blizanaca bojila određuje se na 1000nm. Za kontrolirano miješanje bojila sa ciljem postizanja slike nevidljive u vidljivom dijelu spectra razvijeni su namjenski algoritmi. Primjena ovog postupka proširuje metodu sigurnosne grafike i dvojne slike na široku paletu materijala kao što su koža, polipropilen, papir. U radu su prikazani rezultati za zeleno bojilo za najveće zasićenje za ograničenje po CMYKIR metodi. 

Ključne riječi: dvojne boje, cmykir tehnologija, bliski IR spektar, z parameter, sakrivena grafika

TWIN COLORS IN VISUAL AND INFRARED SPECTRUM

Abstract

Twin colors generating is crucial step at CMYKIR technology. Procedure for originating dyes with different portions of process CMYK components, but achieving the same hue, is experimentally developed. Absorption differences in NIR part of the spectrum are observed and instrumentally verified via dedicated Z-NIR camera. The largest absorption difference of twin dyes occurs at 850 nm. Spectral area between 700 and 850 nm is called Z1 domain, where mutual differentiation is rendered. Difference between Z-twins is defined at 1000 nm. For controlled dyes mixing with aim of achieving images non visible in visual spectrum dedicated algorithms are developed. Application of this procedure broadens method of secure graphics and dual images on wide palette of materials such as leather, polypropylene, paper. Work presents results for green dye wit outmost saturation, with abridgement according CMYKIR method. 

Keywords: color twins, visual and near infrared, Z-NIR camera, hidden graphic

Uvod

Tehnologija dvojne slike, podrazumijeva dvije slike , jedne vizuelne i sekundarne zaštićene i sakrivene u bliskom infracrvenom (NIR) dijelu spectra (1). Druga slika, obzirom da je izvan vidljivog dijela spektra može se vizuelizirati u vidljivu instrumentalno pomoću adaptirane kamere osjetljive samo u NIR spektru, označene i opisane kao Z kamera. Dvojne slike su građene na poseban način , tako da se svaki ton, intenzitet i zasićenost neke boje u vizuelnom može prikazati višeznačno. Tu višeznačnost bazično omogućuje način garfičkog generiranja boja te mogućnot da se većina postignutih boja može višeznačno definirati sa ili bez crne, a da se u vizuelnom dijelu spektra ne vidi razlika. Grafička reprodukcija osim primarnih subtraktivnih boja koristi i dodatnu, a po nekima i ključnu četvrtu boju, crnu, koja je u programskim aplikacijama definirana kao četvrti kanal. Isto kao i kod kromatskih boja i crna ima karakteristične krivulje reprodukcije koje se mogu podešavati i kontrolirati. CMYKIR teorija dvojne slike a time i CMYKIR tehnologija manipulira podešavanjem CMY i CMY+K reprodukcijskih kombinacija kako bi se postigla odvojena slika vizuelna (V slika) te sakrivena i osigurana slika (Z slika ) u NIR području za Z (NIR) vizualizaciju (2). Za uspješnost metode dvojnih slika detaljno poznavanje tehničkih i tehnoloških reprodukcijskih paramertara je neophodno, uz poznavanje refleksijskih/apsorpcijskih svojstava boja i bojila kao i ostalih mogućih faktora koji utjeću na vizuelizaciju.

Bojila i podloge koje se koriste

Svako reprodukcijsko okruženje koristi neka određena bojila koja se nanose na željeni substrat. Fizikalno-kemijska svojstva bojila i substrata-podloga za pojedine načine otiskivanja bitno se razlikuju, tako da se za većinu procesa otiskivanja trebaju odrediti namjenskim parametri, koji se neprenosivi za neko drugo okruženje, a osiguravaju vizuelni odziv reprodukcije boja, bliski infracrceni odziv za instrumentalno očitanje ali i tehničke značajke za pojedini način otiskivanja (3). Svaki parameter u procesu otiskivanja može značajno djelovati na konačni (uspješni) ishod reprodukcije primarne i sekundarne slike. Ako se razmotri samo jedna od situacija, otiskivanje suhim tonerom ili tekućim bojilom na podlogu, postaje očito da prenošenje parametara između medija u pravilu neće polučiti uspjeh. Sl 1., shematski prikaz.

Slika 1 suha i tekuća bojila, shematski prikaz

Ako se pretpostavi situacija otiskivanja na papinatu podlogu sa tekućim bojilom (lijevo) i praškastim tonerom razlike su očite. Ovisno o substratu i njegovim reološkim svojstvima, mogućim premazom na površini, svojstvima bojila kao i njihovim nanošenjem, javlja se niz prelaznih faza koje utjeću nan a način prihvaćanja bojila , ali i odziv koji će se postići. Penetracija bojila, dispergiranje na površini, moguće interakcije sa fazama tiskovnog substrata, izgrađivanje rasterskog elementa i niz drugih faktora određuju karakteristično svojstvo refleksije/apsorpcije pojedinog tiskovnog medija, koje u konačnici određuje vizuelni dojam u V ali i u Z području (4).
Osim procesnih (CMY) boja, crna boja (K) je standardna u velikoj većini postupaka grafičke reprodukcije i to najčešće kao karbon crna. Bazićna svojstva kao povećanje raspona, bolje iscrtavanje tamnih tonova, mogućnost akromatske zamjene, ekonomski aspekt, dio su razloga da se osnovno subtraktivno miješanje boja u standardnom grafičkom autotipijskom okruženju proširilo sa četvrtom bojom. Akromatska reprodukcija ugrađena je u većinu programa za obradu slika uz pridružene elemente standardizacije na svjetskoj razini. Crna boja, i to karbon crna, pokazala se je neizbježnom u definiranju dvojnih boja, blizanaca. Programske aplikacije zamjenjuje po prihvaćenim pravilima, ali u iznosu koji nije ujednačen, već ovisi o poziciji slike i sastavu kombinacije pokrivenosti CMY. Iz tog je razloga programski separacijski CMYKIR modul (5) redefiniran da zamjenjuje variabilne vrijednosti koje bi odredio aplikacijski modul, na fiksnu vrijednost koje je eksperimentalno određena kao optimalna. Kao što je potvrđeno, razlikujemo spektralne krivulje u vizuelnom i proširenom (NIR) dijelu korištenih bojila. Crna boja u vizuelnom dijelu spektra iskazuje malu i ujednaenu refleksiju, prikazana kao âk=0.4 (Sl 1). Rasterske vrijednosti crne, u ovisnosti o pokrivenosti obzirom na puni ton âk=1, iskazuju određeno smanjenje apsorpcije, ali sam oblik spektralne krivulje se značajno ne mijenja. Svojstva refleksije (apsorpcije) određuju vizuelne značajke za procesna ili neka druga bojila obzirom na podlogu ili eventualno međusobno. Crna boja u CMY kombinacijama ima ulogu modulatora intenziteta, slično kao i komplementarna boja, bez utjecaja na ton realizirane boje. Takova korigirana vrijednost za crnu (âk=0.4) pokazala se optimalna i prikaz vizuelne slike definiranje dvojnih boja (blizanaca), kao i za razdvajanje sekundarne slike (Z slike) te njenu vizualizaciju Z kamerom (5).
Za duboko poznavanje absorpcijsko/refleksnih svojstava boja ali i stvaranje dvojnih boja kao i dvojnih slika nije dovoljno poznavanje (samo) vizuelnog područja (6) koje daje većina standardnih optičkih mjernih uređaja (uglavnom do 700 nm), pošto ljudski vid doseže do približno 760 nm, selekcijsu sustav takođe djeluje preko700 nm, što upućuje da se cijan djelovanje takođe proširuje preko700 nm

Slika 2 prikaz vizuelnog dijela absorpcije promatrane dvijne boje i crne

Vb i Zb krivulje su absorpcije jedne dvojne boje. Njihove (CMY)V i (CMYK)Z
vrijednosti su podešene da se vizuelno ne razlikuju. K40 označuje samo pokrivenost karbon crne â=0,4 koja se koristi kao komponenta Z blizanca. Daljnje područje od 700 do 1000 nm potrebno je poznavati za zbog diferencijacije i sigurnog očitanja Z kamerom.

Diferencijacija u NIR području te Z vrijednost

Vizuelno, iznad područja valnih duljina od 760 nm percepcija ljudskog oka se gubi, no refleksije/aporpcije objekata, predmeta, materijala teku prema daljnjem valnom području. Iz razloga prikladne diferencijacije interesantno je područje odmah iza vidljivog, pa do 850 nm, što je područje primarne diferencijacije krivulja refleksije blizanaca (Z1 domena). Absorpcija V blizanca se odvaja od absorpcije Z blizanca. Ako se odvajanje ne dogodi u zadovoljavajućem odnosu, kasnije odvajanje i instrumentalna vizualizacija sekundarne slike Z kamerom ne će biti uspješno. Optički uređaji za navedeno određivanje noraju biti namjenski sa mogućnosti prikaza proširenog područja.

Slika 3 prikaz vizuelnog i proširenog spektra dvojnog para i crne

Produženi dio spektra (Z1, od 750-850 nm) u prikazanom primjeru se razdvaja, što omogućuje optimalno instrumentalno očitanje u Z poodručju, te određenje ∆Z. Značajno je i to da krivulja apsorpcije Z blizanca u proširenom području odgovara krivulji apsorpcije K=40, što je bitno za Z očitanje, dok se u vizuelnom, ne razlikuju.

Zaključak

Podešavanje svojstava vizualizacije dvojnog para je kompleksan zadatak. Nije moguće uspješno kontrolirati cijelo područje do 1000 nm samo kroz sustav vizualnog područja. Potrebno je posebno ispitati i utvrditi značajke bojila osim vizuelno i u prožirenom dijelu zbog uspješnog Z očitanja. To upućuje na približnu jednakost para blizanaca u vizuelnom, ali njihovu diferencijaciju u proširenom Z području. Značajke tiskovnog medija i bojila u proširenom području su istražene u malom broju slućajeva, tako da je praktički svaki projekt realizacije dvojne slike jedinstven.
To upućuje na činjenicu da su mogućnosti tehnološke i dizajnerske praktički neograničene (7) (8) te se mogu primijeniti ns nizu primjera, no poznavanje različitih materijala i korištenih boja/bojila na kojima se dvostruka slika može realizirati potrebno je u većini slučajeva posebno istražiti, obzirom da proširena područja iznad (i eventualno ispod) vizuelnog i NIR, u grafičkoj reprodukciji za nestandardne medije još su praktički neistraženo područje.

Reference

1 Žiljak V., Pap K., Žiljak I., CMYKIR Security Graphics Separation in the Infrared Area, Infrared Physics and Technology. 52 (2009), 2-3; p 62-69 dx.doi.org/10.1016/j.infrared.2009.01.001

2 Pap K., Žiljak I., Vujić, Ž.J., Image reproduction for near infrared spectrum and the infraredesign theory, Journal of Imaging Science and Technology, vol. 54, no. 1, p. 10502-1-10502-9(9)2010; dx.doi.org/10.2352/J.Imaging Sci.Technol.2010.54.1.010502

3 Svanholm E., printability and ink coating interactions in ink jet printing, faculty nof technology and science, Karlstads University, studies 2007:2 ISSN 140308099, ISBN 91 7063 104 2

4 Žiljak V., Pap K., Žiljak Stanimirović I: Drvelopement of a prototype for ZRGB infraredesign device; Technical Gasette 18 (2011), 153- 159

5 Agić D., Agić A., Bernašek A: Blizanci bojila za proširenje infra informacijske tehnologije, Polytechnic & design Vol 1 no1, 2013 pp 27-33

6.Žiljak V., Pap K., Žiljak-Vujić J., Žiljak-Stanimirović I., Color Management Expansionon Infrared Spectrum with the INFRAREDESIGN Theory. Engineering Power, Bulletin of the Croatian Academy of Engineering, HATZ
Zagreb, 9 (2010) , 1; p 1-2 , ISSN 1331-7210

7. Vujić Ž. J, Morić B, Rudolf M, Friščić M., Postage stamps with hidden information in security Z values: Technics Technologies Education Management, Vol. 8/4,/2013; p: 1466- 1473; ISSN:1840-1503, e-ISSN 1986-809X;IF0.414; http://www.ttem.ba/ ttem_8_4_web.pdf

8. Vujić, J, Ž, Stanimirović Ž, I., Bjelovučić-Kopilović S, Friščić M., Zaštita prozirne savitljive plastične ambalaže postupkom infraredesign, POLIMERI 34(2013)2-3:42-4 http://www.fsb.unizg.hr/polimeri/116678