BOUTILLIER Johanna CARDON Cyril FISCHER Gilles SUPLY Clément THIEBAUD Célia. Encadrant : MEYRUEIS Patrick. Maire Benoit

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1 BOUTILLIER Johanna CARDON Cyril FISCHER Gilles SUPLY Clément THIEBAUD Célia Encadrant : MEYRUEIS Patrick Contact : Lataste Pierre Maire Benoit Edition n 1 04/04/2012

2 Remerciements... 3 Résumé et Abstract... 4 I - Présentation du projet Présentation du sujet... 8 (a) Fonctionnement global du logiciel... 8 (b) Problématique du sujet... 9 (c) Besoin du client Livrable (a) Contenu (b) Cahier des charges (c) Critères de satisfaction II Réalisation et Résultats Modèles (a) Modèle simple (b) Modèle hybride Architecture technique Résultats III - Organisation du projet Budget Business case Plan qualité Planning IV Critiques Conclusion Annexes /04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 2 sur 31

3 Tout le Lycée Gutenberg pour leur coopération lors des impressions de la «Forme Test», ainsi que de la rapidité et qualité de leur réponse. Nous souhaitons également remercier M. Pierre Lataste et M. Benoit Maire de nous avoir épaulés dans notre implémentation des modèles, ainsi que pour leur considération envers notre travail. Nous remercions également M. Patrick Meyrueis, notre encadrant, pilotage qui nous permettent de gérer au mieux notre projet. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 3 sur 31

4 Lors client» design un produit il désire obtenir la prévisualisation écran la plus La gestion de la couleur utilise des théories et des mesures afin de prévoir le rendu colorimétrique d'une impression et de s'assurer d'une reproduction fiable et prévisible. Le projet qui nous a été confié est mené en deux parties : La première consiste à étudier deux modèles fournis par DALIM Software et à les implémenter dans le logiciel déjà existant. Ces deux modèles utilisent les algorithmes de Kubelka- Munk couplés aux algorithmes de s un des modèles utilise la gestion de profils ICC regroupant les v valeurs caractérisant une couleur) réduite. La deuxième partie consiste à vérifier les modèles et si nécessaire, à apporter des modifications à ceux- ci afin de les améliorer. Les vérifications sont faites à un document appelé «Forme Test», imprimé par le Lycée Gutenberg. Deux types de vérifications sont effectués : - une vérification visuelle qui se déroule dans des conditions normalisées par la FOGRA (Institut de recherche dans les arts graphiques), c - à- dire éclairage normalisé et couleur des murs neutres. - une vérification via mesures spectrales pendant laquelle nous comparons les valeurs Lab des patchs de mélanges de couleur présents sur la «Forme Test» aux résultats obtenus avec nos modèles. A terme nous pouvons donc caractériser les limites, les fonctionnalités et la précision de chacun de nos modèles. Toutes ces informations sont recueillies dans un rapport. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 4 sur 31

5 When a designer creates a product, he wants to obtain the most faithful screen preview of the document that will be printed. The color management uses theories and measures to predict the color rendering of a future printing and to ensure a reliable and predictable reproduction. The project is conducted in two parts: The first one is the study of two models provided by DALIM Software and their implementation in the existing software in order to improve it. Both models use the Kubelka- Munk algorithms coupled with the Neugebauer algorithms to predict the color rendering of an image area. Also one of the models includes the management of an ICC profile which contains Lab values of inks mixtures (three values which characterize a color). With this management the error of the preview is reduced. The second part is the qualification of the models. The verifications are done with a document called "Test Form" printed by the. Two different verifications are carried out: - a visual one done under the Graphic Arts Institute of Research (FOGRA) standardized conditions. - a verification based on spectral measures. We compare Lab values patches available on the "Test Form" to the results obtained with our models. Finally we characterize the limits, functionalities and accuracy of each model. All those information are collected in a report. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 5 sur 31

6 I Présentation du projet 1. composée de cinq membres, chacun ayant un poste spécifique : Notre client, l'entreprise DALIM Software, est représentée par Pierre LATASTE et Benoit MAIRE. Notre encadrant au sein de TPS (anciennement ENSPS) est Patrick MEYRUEIS. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 6 sur 31

7 2. Nom de l'entreprise : DALIM Software DALIM Software est une entreprise de conception et de développement de solutions logicielles pour les industries graphiques. Cette société, ouverte à l'international, a conquis les marchés américain s annuel moyen de 5 Créée en 1985, elle siège à Kehl, en Allemagne, à la frontière française près de Strasbourg. Leurs packaging, de la communication mais également aux secteurs de la création, du design et de la photographie. Après avoir connu une situation de faillite en 1998, DALIM Software a pris un nouveau départ en 1999 en se consacrant pleinement à une activité de conception, de développement et de R&D. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 7 sur 31

8 3. Présentation du sujet a. Fonctionnement global du logiciel DALIM Software vend des logiciels de conception graphique dont DALIM Dialogue, un logiciel de prévisualis document avant impression. de ce logiciel est de réduire grandement le temps des cycles de validation dans le domaine de l'imprimerie industrielle, c'est- à- dire le temps entre l'envoi d'un document à un imprimeur et le feu vert du client pour une impression à grande échelle. Figure 1 Logiciel DALIM dialogue 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 8 sur 31

9 b. Problématique du sujet L'imprimerie traditionnelle n'utilise que quatre encres : cyan, magenta, jaune et noir (CMJN). Le CMJN suit un principe de synthèse soustractive, ce qui permet d'imprimer tous les documents en quatre étapes (une par couleur) et simplifie le processus d'impression. De plus, via un mélange des quatre teintes de bases, on obtient une partie des couleurs visibles. Figure 2 - L'aspect soustractif du modèle CMJN Pour simuler un mélange on a recours au procédé de tramage. Le principe est simple : il consiste donnée. Ainsi on donne l'illusion d'une nouvelle couleur alors que seules les quatre encres d'origine sont présentes. Par exemple pour obtenir un rose clair on dépose sur la zone souhaitée des points magenta sur 57% de la surface, du jaune sur 38% de la surface et du noir sur 1% de la surface. Il existe différents types de tramage mais nous nous préoccuperons uniquement du tramage «stochastique». Dans ce modèle les points sont de taille fixe (de 10 à 35 micromètres) et seule leur fréquence varie même couleur. l y a de façon inévitable un chevauchement de points nts qui crée des couleurs parasites. Figure 3 - Phénomène de chevauchement 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 9 sur 31

10 Dans le cadre de la prévisualisation sur ordinateur du rendu du document imprimé qu'effectue le logiciel de DALIM Software, il est essentiel de calculer quelle couleur associer à chaque écran élémentaire et ainsi d'anticiper le rendu visuel. De ce fait chaque zone écran doit représenter le rendu de milliers. Problématique : Le logiciel DALIM Dialogue traite très bien ce problème dans le cadre du CMJN. Le pourcentage de présence de chaque encre pour une zone est connu. Les valeurs Lab de toutes les couleurs susceptibles d'être obtenues à partir du CMJN sont connues car mesurées pour chaque presses Il suffit donc de lire dans ce profil le rendu colorimétrique à associer à chaque zone. Or dans le domaine du Packaging, les quatre encres CMJN ne sont pas suffisantes pour des raisons de rentabilité et de plage de couleurs accessibles (Gamut). Les imprimeurs utilisent donc des encres de type «Pantone». La figure suivante illustre le fait que le Gamut du Pantone est plus vaste que celui du CMJN. Figure 4 - Gamut Cependant, les résultats obtenus avec le logiciel de DALIM Software dans ce cadre- là ne sont pas satisfaisants. Les valeurs Lab des mélanges Pantone obtenus par tramage ne sont pas connues. Le logiciel effectue donc une approximation en CMJN qui entraîne une erreur importante entre la prévisualisation et le document imprimé. création de profil ICC via mesures. Il faudrait imprimer des gabarits et les mesurer pour chaque projet ce qui serait aussi long et coûteux que économiquement pas viable. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 10 sur 31

11 Objectif : Il faut pouvoir prédire informatiquement tous types de gabarits. Rappel : c. Besoin du client Le projet se situe dans le contexte des industries graphiques et plus précisément dans le cadre de la production de produits imprimés utilisant des encres autres que les encres Cyan, Magenta, Jaune et Noir. vent être visualisés à des couleurs fidèle de leur produit lors des cycles de validation. iciel déjà existant afin qu il affiche les documents utilisés pour ce type de production de la manière la plus fidèle possible. Pour cela, il existe des modèles théoriques de prévision de mélange de couleurs qui permettraient une prévisualisation des documents imprimés avec n encres. Cependant ces Nous devons donc les implémenter et tester leur validité. Public Visé : mps et en argent. - Munk à un flux. Pour les autres, - Munk à deux flux. Celui- ci nécessite la mesure de gabarits sur fond noir. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 11 sur 31

12 4. Le livrable a. Contenu Le livrable que nous avons à fournir à notre client est constitué : de couleurs. Ce prototype comprend deux modèles : Un modèle simple utilisant les algorithmes de Neugebauer et Kubelka- Munk (un et deux flux). Un modèle hybride combinant gestion de profils ICC dans le cas où des encres CMJN sont utilisées. ors de tests de validité, dans le but Ces tests de validité se f Forme Test» imprimée par le Lycée Gutenberg dans b. Cahier des charges Langage imposé Conditions de validité C++ Protocole de tests visuels de la FOGRA (cf Annexe n 1) c. Critères de satisfaction est effectuée avec une «Forme Test» et nous permet de déterminer Cette «Forme Test» est la suivante : Figure 5 «Forme Test» sur fond blanc Elle des encres choisies pour imprimer le document et des dégradés de mélanges de ces encres. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 12 sur 31

13 Cette «Forme Test» est : - Un jeu de quatre encres Pantones : Green, Warm Red, Jaune 012 et Purple. - Un jeu de deux encres CMJN : Noir et Magenta, ainsi que deux encres Pantones : Orange 021 et Process Blue. Ces deux jeux ent de valider nos deux modèles : le premier pour le modèle simple, le second pour le modèle hybride. La vérification des modèles en deux temps : Dans un premier temps, nous effectuons une vérification par mesure spectrale Pour cela, nous mesurons les spectres de réflectance de ces patchs avec le spectrophotomètre fourni par DALIM Software, puis nous les convertissons en valeur Lab afin de les comparer numériquement aux valeurs prévues par nos algorithmes. Dans un deuxième temps, nous procédons à une étape de vérification visuelle qui consiste à comparer le rendu visuel de notre «Forme Test» avec son rendu imprimé. sont réalisés dans les conditions de normalisation de la FOGRA. (Cf Annexe n 1) Vérification par mesures spectrales La phase de vérification par mesures spectrales se réalise - Munk à un flux, nous mesurons les spectres des patchs de la «Forme Test» - Munk à deux flux, nous complétons nos mesures avec les patchs des «Formes Tests» imprimées sur fond noir (Cf Annexe n 2). Figure 6 - Forme Test sur fond blanc (Green/Warm Red/Jaune012/Purple) Vérification visuelle chez notre client DALIM Software doit comparer visuellement les images des «Formes Tests» avec celles affichées à 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 13 sur 31

14 II- Réalisation et Résultats 1 Modèles Nous avons étudié des algorithmes proposant une approche spectrale de la types de modèles. a) Modèle simple Le modèle simple utilise les algorithmes de Neugebauer et de Kubelka- Munk dans le but de créer un profil ICC n- canaux afin de permettre une prévisualisation d document fonctionnement de ce modèle est expliqué dans la partie 2 Architecture technique. b) Modèle hybride Le modèle hybride fonctionne sur le même principe que le modèle simple mais ajoute la modèle simple. Son fonctionnement est expliqué dans la partie 2 Architecture technique. 2 Architecture technique Soit un : Figure 7 Zone papier 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 14 sur 31

15 La zone papier est composée bleu). Le tramage stochastique engendre des superpositions de points et donc la formation de couleurs dites «parasites». Le but des modèles qui vont suivre est de calculer le rendu colorimétrique de cette zone papier prenant en compte ce phénomène prévisualisation correcte de celle- ci. vers spectre de réflectance doit être effectuée. En effet sur le marché les encres sont caractérisées par des valeurs Lab. Pour utiliser les algorithmes des deux modèles transformation. Schéma des deux modèles : Modèle Simple - Moyenne des spectres pondérée par leurs surfaces relatives 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 15 sur 31

16 Modèle Hybride Moyenne des spectres pondérée par leurs surfaces relatives - 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 16 sur 31

17 Démarche : 3 Résultats Après une première implémentation des algorithmes nous avons simulé des vérifications analytiques et visuelles fournie par DALIM Software. Ci- dessous les résultats pour un dégradé monochromatique de cyan : Figure 8 Dégradé monochromatique de cyan Nous avons calculé une erreur de prévisualisation E égale à 8. Nous avons donc décidé de tester la correction de Yule- Ci- dessous les résultats pour un dégradé monochromatique de cyan : Figure 9 Dégradé monochromatique de cyan avec le facteur correction de Yule- Nielsen Nous avons calculé une erreur de prévisualisation E égale à 1,2. Il apparait que la correction de Yule- Nielsen a un réel impact quant à la fidélité de la prévisualisation. Nous avons précisément cet impact dans le cas général. Ci- dessous la figure illustrant le pourcentage de points aberrants (points situés au- moyenne en fonction de différents facteurs n pour un cas précis. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 17 sur 31

18 Figure 10 Pourcentage de points aberrant et E moyen en fonction du coefficient de correction n proportion de points aberrants. Cependant nos expériences ont prouvés que le choix du facteur n dépend de chaque projet Modèle simple avec l algorithme de Kubelka- Munk à un flux: Vérification via mesures spectrales : 1 ère impression du premier valeurs Lab Green : Red : Yellow : Purple : Nombre de E calculé = 421 Coefficient de correction n retenu= 0.95 E moyen = Pourcentage de valeurs aberrantes (qui ont un E > 10) = % 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 18 sur 31

19 2 ème impression du premier avec leurs valeurs Lab Green : Red : Yellow : Purple : Nombre de E calculé = 420 Coefficient de correction n retenu = 0.97 E moyen = Pourcentage de valeurs aberrantes (qui ont un E > 10) = % Vérification visuelle : Nos tests visuels commençant le 14 Avril nous ne pouvons inclure les résultats dans ce rapport. Modèle hybride avec l algorithme de Kubelka- Munk à un flux : Le Lycée Gutenberg n a pas effectué les mesures nécessaires à la création du profil ICC lors de l impression de la «Forme Test» avec le deuxième jeu Cependant il s avère que la partie CMJN de ce profil est indispensable pour effectuer un test pertinent du modèle hybride. Nous sommes donc contraints de créer un profil ICC CMJN via nos modèles or cet artifice ne permettra jamais de refléter la réalité. Nota : Un profil ICC CMJN créé via mesures a une erreur E~0,2 tandis que ceux générés par nos modèles ont un E 6. Nous sommes actuellement en recherche d une solution alternative au problème. Il se pourrait que DALIM Software soit en mesure de nous fournir un document et un profil ICC adéquat pour nos tests. Kubelka- Munk à deux flux : Les tests de vérifications des modèles avec l algorithme de Kubelka- Munk à deux flux commencent le 7 Avril. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 19 sur 31

20 III- Organisation du projet 1 Budget PROJET ENSPS N 9 BUDGET TOTAL Quantité Initial Fictif Actualisé Fictif Réel Réalisé Fictif Frais de personnel Ingénieurs heures Encadrant heures Consultant heures Total salaires Frais de fonctionnement Loyer Locaux Total frais de fonctionnement Transport et déplacements Déplacements à Kehl Total transports Fournitures industrielles (Matériels et Logiciels) Logiciel DALIM Dialogue Total fournitures Dotations aux amortissements 5 ordinateurs (/3 ans) mois 500 / 3ans Total dotation aux amortissements Sous- traitance Implémentation des algorithmes 6 semaines Total sous- traitance Frais divers Fournitures de bureau Total frais de bureau DEPENSES TOTALES /04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 20 sur 31

21 - - 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 21 sur 31

22 2 Business Case 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 22 sur 31

23 3 Plan qualité /04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 23 sur 31

24 4 - Planning Voici le planning final étalé sur les deux ans. Notre planning a dû être actualisé courant mars pour s «Forme Test», nous dépendions des disponibilités du Lycée Gutenberg. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 24 sur 31

25 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 25 sur 31

26 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 26 sur 31

27 IV- Critiques mais également de proposer des solutions ou des perspectives de projets futurs. Nous allons énumérer ci- dessous les différentes remarques portant sur chaque algorithme employé : Interpolation Lab vers spectre :. Cette erreur provient probablement de la pauvreté de la base de données contenant les mesures se situe dans la manière de traiter cette base de données. Algorithme de Kubelka- Munk : Le modèle mis en place par Kubelka- Munk néglige un grand nombre de phénomènes physiques tels que : Les effets optiques de perception humaine de la couleur (théorie de Saunderson) De plus une solution permettant de supprimer les mesures de gabarits pour Kubelka- Munk deux flux peut être proposée. Il faudrait mettre en place une base de données de spectre sur support noir des spectres. Algorithme de Neugebauer : cteur de correction de Yule- Nielsen. actuelle comment sans passer par des impressions et des mesures. Or ceci est contraire au but initial du projet. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 27 sur 31

28 Domaine Lab non linéaire : Tous les algorithmes et les modèles utilisés dans notre prototype logiciel se basent sur ce fait, tous nos calculs présentent une erreur de prévisualisation non constante induite par cette courbure. Conclusion : Les remarques ci- ondies de notre prototype logiciel pourrait aboutir à un nouveau projet ingénieur. La démarche à mettre en place et le contenu scientifique à aborder semble correspondre à la philosophie des projets ingénieurs de Télécom Physique Strasbourg. En revanche il est possible que DALIM Software s y attache prochainement étant donnée son importance. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 28 sur 31

29 Le projet mené depuis un an et demi nous a ouvert au monde du traitement de la couleur qui nous étaient alors ment plus fidèle que les modèles utilisés jusqu'alors En effet nos tests ont mis en évidence une diminution de l erreur de prévisualisation. Celle- ci passe 20 à 10 pour Kubelka- Munk à un flux dans le pire des cas. Nous savons que DALIM Software a des clients déjà intéressés par cette réduction d erreur et ils estiment pouvoir vendre une dizaine de nouvelles licences dès notre prototype logiciel incorporé dans leur base de serveur ES. Cela représenterait un chiffre d affaires conséquent en comparaison au coût fictif du projet., outre les compétences scientifiques et informatiques, une véritable expérience de ce en quoi consistent de route et les réunions programmées initiative et l nécessaire pour la bonne réalisation du projet ont contribué à nos espérances quant au bon déroulement d une future expérience semblable ainsi qu à notre développement personnel. 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 29 sur 31

30 Certification de la FOGRA. Objectifs L'objectif de la FOGRA est de promouvoir l'industrie graphique en établissant un certain nombre de normes techniques caractérisant l'encre, le papier et les conditions d'observation d'un document. Certification du papier La certification du papier est effectuée en conformité avec les normes internationales ISO. Elle consiste à vérifier: - la conformité colorimétrique de la composante b du modèle Lab avec la norme ISO DIS : 2008 qui accepte une tolérance de - 4 à +2 - la conformité du brillant (composant L) avec la norme ISO la conformité aux exigences relative du support blanc, à savoir son taux d'humidité et sa température après exposition à température ambiante pendant deux mois. - sa solidité à la lumière après exposition pendant un mois Certification des encres encre. La norme ISO 2846 est utilisée pour définir les critères de couleur et de transparence d'une Ces critères sont différents selon le type de processus d'impression (emballages, gravures, journaux...) Pour cela, les encres sont immédiatement séchées après impression puis testées à l'aide d'un spectrophotomètre sous un rayonnement UV. Leurs mesures spectrales sont moyennées (on imprime environ 8 exemplaires du document) puis comparées à un document de référence. Conditions d'observation titut de la FOGRA établit des règles sur l'éclairage ambiant ainsi que sur l'aspect colorimétrique des murs où s'effectue l'observation 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 30 sur 31

31 Photo des différentes Formes Tests Forme Test avec le 1 er blanc Forme Test avec le 1 er noir Forme Test avec le 2 ème blanc Forme Test avec le 2 ème noir 2 ème impression de la Forme Test avec le 1 er sur fond blanc (les encres ne sont pas dans le même ordre, ce qui engendre des dégradés différents) 04/04/2012 Boutillier Cardon Fischer Suply Thiebaud Page 31 sur 31