Obrazová stálost ve fotografii

6. Červenec 2008 - Zobrazeno: 8,054 x

cmi-A-predOvládnutí techniky výroby fotografických reprodukcí moderními digitálními systémy není náročnější než ovládnutí jakékoliv techniky výroby fotografie v minulosti. Lze říci, že složitost dnešní techniky je spíše nízká. Fotograf je vždy zpravidla vybaven více buď umem vnést do fotografického záběru svůj záměr, vytvořit osobité dílo, či naopak lépe zvládá proces výroby fotografie.  Článek se zabývá moderním způsobem výroby černobílé i barevné fotografie inkoustovou a sublimační technologií. A vede diskusi nad prvky reprodukčního řetězce, které ovlivňují kvalitu fotografie nejen z hlediska barevné věrnosti, ale také dlouhodobé obrazové stálosti, tedy archivační schopnosti.

Úvod

Žijeme v době informací a nových materiálů. Papírová fotografie tvoří spojovací článek mezi čistými informacemi a průmyslovými předměty [Flusser]. Fotografie je nesmrtelná jako světlo a tma. Vždy tu bude a její papírová varianta si bude vždy žádat pro své naprosto výjimečné postavení o zrození. Techniky výroby fotografie, a to od samého počátku jejího vynálezu, vždy sledovaly aktuální technologické možnosti a trendy.

Úkolem moderního systému pro výrobu fotografií je být tak jednoduchý, aby od správně kompozičně i expozičně zaznamenaného snímku byla cesta k finální fotografii naprosto triviální a přitom vedla k perfektním výsledkům. K výsledku, který překoná všechny starší reprodukční techniky. Faktem ovšem je, že pokud bychom uvedli, že takových systémů je jako šafránu, lhali bychom. Je jich mnohem méně.

Fotografický reprodukční řetězec - cesta z aditivního do subtraktivního světa

Popišme nejdříve fotografický proces z hlediska toku barevné informace. V dnešním digitalizovaném procesu je patrnější snad kdykoli než jindy rozkol mezi snímací (a editační) stranou a stranou reprodukce papírové fotografie.

Zatímco pořízení fotografie aparátem a prvotní editační kroky jsou realizovány výhradně v aditivním světě, reprodukce na papír je samozřejmě dílem světa subtraktivního. Fotografie tedy nutně zažívá přechod ze systému tří základních světel R, G a B do systému tří základních barviv C, M a Y (viz obr. 1). Udržet při takové masivní kolorimetrické transformaci barevnou věrnost obrazu není samozřejmě jednoduché - systém správy barev a kalibrační techniky jsou v neustálém vědeckém výzkumu a existuje jen několik málo komerčních firem, které se erudovaně kolorimetrickými kalibracemi a profilacemi reprodukčních zařízení obrazu zabývají.

Cíl fotografa, designéra, pracovníka DTP studia či pre-press centra, je jednoduchý: Chci vyrobit obraz barevně shodný s předlohou na kalibrovaném monitoru (fotograf a designér) či navíc simulovat jinou reprodukční techniku (DTP studia a pre-press centra). Jestliže cíl je formulovatelný jednoduše, cesta k němu je značně trnitá. Důležité ovšem je toto: Trnitost cesty ani fotografa ani pracovníka DTP studia nemusí zajímat. Pokud se totiž jedná o špičkový reprodukční systém, celé trnité pozadí je navenek přetaveno do několika tlačítek, skrz která je proces výroby jednoduše řiditelný a vede k vynikajícím a opakovatelným výsledkům.

Foto-retezec
Obr. 1: Fotografický reprodukční řetězec

  

Výroba fotografie - dvě technologie

Známe dva hlavní typy subtraktivních zařízení - zaměstnávající polotónové struktury (rastry) a tiskárny pracující se spojitým tónem. Příkladem první skupiny jsou malé domácí i profesionální velkoformátové inkoustové fotografické tiskárny, do druhé skupiny pak patří jak domácí, tak produkční sublimační fototiskárny.

Současný profesionální fotografický trh je saturován následovně. Velkoformátovým zvětšeninám jednoznačně kraluje inkoustová technologie („polotónové tiskárny”), a to již pátým rokem, tedy od nástupu tiskáren Epson Stylus PRO 7600/9600 s inkousty UltraChrome. V tu chvíli totiž byla dohnána a překonána do té doby vrcholná technologie CibaChrome (samozřejmě za použití kvalitního média - papíru), a to jak z pohledu dosažitelného barvového rozsahu, tak i z hlediska dlouhodobé obrazové stálosti.

O principu a popisu inkoustových tiskáren bylo již publikováno mnoho článků, zde jen proto uvedeme nezmiňovaný, avšak základní cíl úspěšného polotónového reprodukčního zařízení obrazu - s minimálním počtem barevných kanálů realizovat co největší a nejspojitější barvový gamut. Tedy domněnka, že tiskárna s více inkoustovými kazetami je nutně lepší, je zkrátka nepravdivá. Na obr. 2 vidíme současný 64” model Epson Stylus PRO 11880 tisknoucí inkousty UltraChrome K3 Vivid Magenta, zařazený do systému STUDIO Professional zaměstnávajícím inkjet média ILFORD.

SP11880
Obr. 2: Epson Stylus PRO 11880

Fotografie od pohlednicového formátu do velikosti A4 jsou dnes vyráběny především sublimačními tiskárnami, které začaly nahrazovat digitální fotolaby, jejichž éra tím skončila. Výroba fotografie produkčními sublimačními tiskárnami je velmi pohodlná a rychlá. Celosvětově největším výrobcem a vývojářem produkčních sublimačních tiskáren je japonská firma Shinko electric (viz obr. 3).

Shinko
Obr. 3: Shinko CHC S1245 (A4 model)

 

Na obr. 4 je schematicky znázorněn proces výroby fotografie sublimační tiskárnou. Jde tedy o tepelnou difůzi barviva z nosiče (fólie) do substrátu (papíru), včetně aplikace ochranné vrstvy. Protože se denzita difundujícího barviva mění spojitě s teplotou, hovoříme o tiskárnách se spojitým barevným tónem.

Prinip sublimačního tisku
Obr. 4: Princip sublimačního tisku

  

Stabilita a barvové gamuty

Srovnejme barvové gamuty (objemy realizovatelných barev) diskutovaných reprodukčních technik. Znázorněna jsou reálná měření (výsledky kalibrací), nejedná se tedy jen o ilustrační grafy.

Zástupcem inkjet technologie je barvový gamut realizovaný systémem STUDIO Professional (Epson Stylus PRO 11880, UltraChrome K3 Vivid Magenta, médium ILFORD OmniJet Gloss 250, rastr typu chybová difůze, rozlišení 1440×720 dpi MultiDot). Gamut sublimační technologie náleží systému mLAB (Shinko CHC S1245, Shinko papír a ribbon) a pro srovnání je také znázorněn gamut digitálního fotolabu.

Z obr. 5 plyne, že inkoustová i sublimační cesta překonávají fotolab jak co do objemu realizovatelných barev (obsahy znázorněných ploch), tak i linearity a tedy opakovatelnosti výsledků (hladkost hraničních křivek). Je nutné si také uvědomit, že barvový gamut nelze přisuzovat tiskárně, nýbrž celému systému, v kterém je dané reprodukční zařízení nasazeno. Záleží totiž na barvivu, médiu, tiskovém módu, včetně rozlišení, a především pak na přesnosti a korektnosti kalibrace a generování ICC profilu. Jinak určité zařízení i v jediném tiskovém módu může podávat velmi rozdílné výsledky, na jeho kolorimetrickém řízení zkrátka dramaticky záleží (generický vs. zákaznický profil, ovladač vs. RIP, přesnost kalibračních sond, vhodnost zvoleného profilačního algoritmu atd.).

 

Gamuty
Obr. 5: Průměty gamutů studovaných technik (bíle – sublimace, červeně – inkjet, žlutě – fotolab) promítnutých do roviny ab kolorimetrického prostoru CIE-Lab (1976); a) L = 30, b) L = 50, c) L = 70;

  

Média, média, média

Právě médium, hmotný nosič obrazové informace, je často neprávem podceňováno a jeho výběru není upřena náležitá pozornost, jakou si zaslouží. Tuto situaci lze přirovnat k chování fotografa se špičkovým DSLR aparátem neinvestujícím do špičkových objektivů.

Oblast inkjet výroby fotografie je dnes, co se variety nabízených médií týče, nejbohatší. Můžeme vybírat z mnoha typů podložek (RC, PVC, polyester, polypropylen, baryt) a především povrchů: lesk, pearl, satin, mat, metalic, akvarel, plátno aj. V oblasti fotolabů a nově sublimačních produkčních tiskáren rozeznáváme dva základní typy, lesk a polomat.

Zaměřme se na fenomén optických zjasňovačů, tak často dnes do emulzí při výrobě médií přidávaných. Co dotace optického zjasňovače způsobuje? Optický zjasňovač v papíru převádí část dopadajícího UV záření na záření s o několik desítek nanometrů vyšší vlnovou délkou, tedy do oblasti modré až azurové barvy. Ve skutečnosti tedy není takový papír přirozeně bílý pasivní odrážeč, ale modrý aktivní zářič. Hlavní problém je v tom, že účinnost zjasňovačů v čase slábne, papír žloutne a tím celá reprodukce degraduje. Trefné přirovnání: Se zjasňovači je to jako se zemědělským hnojivem, také v půdě nevydrží věčně. Jenomže zemědělec přihnojit může, kdežto fotograf situaci nezachrání a může jen litovat výběr média.

Na obr. 6 jsou znázorněny spektrální odrazivosti několika médií (viz popis pod jednotlivými grafy). Přerušovaná čára vyznačuje hranici odrazivosti 100 %, tedy vše, co v daném oboru vlnových délek na médium dopadá, se také odrazí. Médium s vyrovnanou spektrální charakteristikou neobsahuje žádné optické zjasňovače; médium s lokálním maximem v modré oblasti nepřesahujícím hranici 100 % obsahuje přiměřené množství bělidel a zjasňovačů; konečně médium s globálním maximem pokořujícím hranici 100 % je optickými zjasňovači bohatě dotováno a tedy v profesionálních aplikacích a všude tam, kde požadujeme dlouhodobou obrazovou stálost, by nemělo být nasazováno.

 

Gold-Fibre-Silk OmniJet-G250
No-name-Satin Shinko-subl
a) ILFORD Gold Fibre Silk (baryt, nejen bez optických zjasňovačů, ale také bez kyselin) – maximální archivační schopnost
c) No name (RC satin, masivní dotace zjasňovačů) – krátkodobé aplikace (cca do dvou let)		 b) ILFORD OmniJet Gloss 250 (RC lesk, nízká dotace zjasňovačů) – obrazová stabilita desítky let
d) Shinko médium (subl. tisk, bez zjasňovačů) – obrazová stabilita desítky let

Praktický test, který si každý může sám udělat, je velmi jednoduchý. Stačí vytisknout stejný motiv na dva přirozeně bílé papíry a dva zářivě bílé. Fotografie by neměla zabírat celou plochu, abychom mohli studovat i  samotné médium. Po jednom kusu od každého média schováme na temné místo pokud možno s teplotou 15 až 23° C a vlhkostí 40 až 60 % RH, druhé dva kusy ponecháme na místě, kam přes den svítí slunce, typicky parapet okna orientovaného na jih. Po půl roce až roce provedeme srovnání exponovaných a uložených kusů… že je nyní ten na začátku zářivě bílý papír žlutší než papír bez optických zjasňovačů? Už víme proč. Tento test také napoví mnohé o stabilitě použitých inkoustů (barviv). 

Zkoušky dlouhodobé obrazové stálosti

Smyslem těchto metod je predikovat trvanlivost obrazu. Speciální motiv (základní a doplňkové barvy, tzv. paměťové a pleťové odstíny atd.) je podroben zrychlenému testu vlivu přirozeného prostředí tak, že je exponován různými zdroji (UV-A, VIS, IR) a vystaven změnám vlhkosti. K hodnocení degradace obrazu jsou nasazeny metody objektivní i subjektivní. Při subjektivních testech hodnotí deseti až patnáctičlenná skupina pozorovatelů změnu testovaného vzorku oproti originálu a je stanoven moment, kdy je změna právě postřehnutelná (jnd – just noticeable difference). Takový vzorek je pak objektivně testován, tj. stanovují se metriky typu denzitické, kolorimetrické a spektrální odchylky. A především je u daného vzorku (u kterého byl subjektivními testy zjištěn právě postřehnutelný rozdíl od originálu) určeno množství exponované energie a stanoven časový ekvivalent, za který by danou změnou (degradací) obraz prošel v přirozeném prostředí.

V České republice je akreditovaným pracovištěm provádějícím zkoušky dlouhodobé obrazové stálosti Český metrologický institut sídlící v Praze (ČMI). Princip metody spočívá ve sledování degradace měřeného vzorku z hlediska světelné a hydrolytické stálosti. Jedná se o měření potištěného vzorku i samotného média, zkoumá se tedy interakce použitých barviv a média. Na obr. 7 můžeme vidět sken úspěšného a neúspěšného vzorku po zkoušce dlouhodobé obrazové stálosti.

cmi-A-pred cmi-A-po cmi-B-pred cmi-B-po
Obr. 7: Vzorky před a po zkoušce trvanlivosti [ČMI] - zleva:
a) originální obraz z reprodukčního zařízení A,		 b) vzorek A úspěšně absolvující testy trvanlivosti, c) originální obraz z reprodukčního zařízení B, d) neúspěšný vzorek B po testech

Průběh měření čítá pět etap:

                        Etapa A: 18 hodin osvit UV-A zářením při intenzitě 5,25 W/m2
                        Etapa B: 72 hodin zkouška hydrolytické stálosti při 80° C
                        Etapa C: 18 hodin osvit UV-A zářením při intenzitě 5,25 W/m2
                        Etapa D: 72 hodin zkouška hydrolytické stálosti při 80° C
                        Etapa E: 18 hodin osvit UV-A zářením při intenzitě 5,25 W/m2

Parametrem životnosti obrazového záznamu je vizuální hustota (VIS), hustota pod světlem modrým (B), zeleným (G) a červeným (R), konkrétně

  • nejvyšší povolený úbytek tmavé plochy (maximální hustoty) je 30 %,
  • nejvyšší povolený úbytek barevné plochy (maximální hustoty) je 30 %,
  • nejvyšší povolený přírůstek bílé plochy (minimální hustoty) je 0,10 D.

Na obrazovém záznamu nesmí být patrné snížení ostrosti a “roz­mývání” barev.  Kladné výsledky testů zároveň opravňují k výrobě pasové fotografie testovaným obrazovým systémem.

Dvě z výše referovaných médií, inkjet ILFORD OmniJet Gloss 250 (potisk inkousty UltraChrome K3 v systému STUDIO Professional, obr. 6b) a papír Shinko pro sublimační tisk (ribbon Shinko, systém mLAB, obr. 6d), byly ČMI testovány s následujícími výsledky:

ILFORD OmniJet Gloss 250 & UltraChrome K3 [ČMI 1]

  • nárůst v min. hustotě: 0,04D (tj. dané médium je velmi kvalitní)
  • úbytek v max. hustotě: 6,3 % (tj. inkousty a jejich reakce s médiem jsou vynikající)

Shinko photo paper & Shinko CHC S2145 [ČMI 2]

  • nárůst v min. hustotě: 0,02D (tj. dané médium je velmi kvalitní)
  • úbytek v max. hustotě: 13,5 % (tj. difundované barvivo je kvalitně fixováno)

Je zřejmé, že archivační schopnosti obou technik jsou realitou - povolené limity byly v obou případech splněny s masivní rezervou. FOMEI má k dispozici certifikáty všech čtyř tiskáren Shinko uvedených na Evropský trh.

Fomei ověřuje

Kromě sledování dlouhodobé obrazové stálosti reprodukcí, kterou si u ČMI nechává Fomei, a. s., pravidelně měřit, se sledují i další parametry. Tentokráte již však ve spolupráci s katedrou K13137 Elektrotechnické fakulty Českého vysokého učení technického v Praze. Jedná se o tato měření: spektrální a kolorimetrická analýza, krátkodobá obrazová stálost, detailová rozlišovací schopnost a voděodolnost. Kvalita stávajících i nových reprodukčních zařízení je tak kontinuálně sledována a oba v tomto článku již opakovaně zmiňované systémy, mLAB a STUDIO Professional, jsou doslova pod drobnohledem.

Diskuse a závěr

Zpravidla platí, že médium a použitá barviva tvoří základní činitele ovlivňující obrazovou stálost. Je však třeba mít na paměti, že i způsob kolorimetrického řízení archivační možnosti ovlivňuje. Nebudou-li např. správně nastaveny ink limity, nejenom že dojde ke slití stinných partií, ale zároveň se jedná o oblasti, které jsou kandidáty nejrychlejší degradace (úbytek denzity, odlupování). Při výběru fotografického reprodukčního systému je třeba dbát na UV stabilitu barviv (inkoustů) a stejnou, ne-li větší pozornost je záhodno věnovat výběru médií. Ta by neměla obsahovat žádné nebo jen malé množství optických zjasňovačů, v ideálním případě by byla také oproštěna od kyselých přísad. Je také otázkou, do jaké míry mohou několikadenní zrychlené testy predikovat chování fotografického obrazu v řádu desetiletí. Každopádně důležité je srovnávat výsledky testů různých reprodukčních technik prováděné jednou laboratoří (shodná metodika), takové srovnání má vysokou vypovídací hodnotu.

Použité zdroje

  • [Flusser]      Flusser V., Za filosofii fotografie, nakladatelství Hynek, 1994, ISBN 80-85906-04-X        
  • [ČMI 1]        Protokol č. 8018-PT-F096-07, Český metrologický institut, 9.5.2007
  • [ČMI 2]        Protokol č. 8018-PT-F157-07, Český metrologický institut, 6.6.2007

Jan Kaiser

Technické oddělení divize Foto, Fomei, a. s., Machkova 587, 500 11 Hradec Králové

http://www.fomei.com/, Kaiser@fomei.com

(Poznámka: Zkrácená verze článku vyšla v časopisu Svět tisku, č. 05/2008, str. 70 - 71, ISSN 1212-4141, dne 7. 5. 2008)