Гибридные растры, или «Мичуринские» опыты в полиграфии
Проблема градационной передачи при печати
Внедрение CtP позволяет стабилизировать качество оттисков за счет устранения ошибок при копировании, однако не обеспечивает его существенного улучшения. Для выхода на новый уровень качества требуются иные технологии, дополняющие и расширяющие возможности CtP. В числе таких технологий — гибридное растрирование.
Проблема градационной передачи при печати
Одной из важных характеристик качества полиграфического репродуцирования изображений является градационная передача, которая характеризуется соотношением интервалов оптических плотностей оригинала и оттиска. Большинству способов печати свойственно сужение градационного диапазона из-за потерь деталей в глубоких тенях и светах изображения.
Причины потерь градаций в светах и тенях растровых изображений могут иметь разную природу: некоторые из них являются следствием низкой культуры производства и недостаточной квалификации персонала, другие — результатом несовершенства технологии. К последним долгое время относилось несовершенство алгоритмов растрирования.
Регулярная растровая структура
Стохастическая растровая структура (Esko-Graphics Monet)
 |
|
Алгоритмы растрирования
Алгоритмы электронного растрирования принято делить на два вида. Первые создают периодическую (регулярную) растровую структуру, вторые — непериодическую (нерегулярную, стохастическую) растровую структуру.
Для периодических растровых структур, или амплитудно-модулированных (АМ) растров, характерна передача полутонов за счет варьирования размеров растровой точки. Такие растры отличаются упорядоченным расположением точек и постоянством расстояний между их центрами. В настоящее время АМ-растрирование используется при выполнении подавляющего большинства печатных работ, однако периодические растры имеют сущест-венные недостатки — это склонность к образованию муара и жесткая связь между линиатурой печати и минимальным размером растровых элементов.
Появление муара является результатом оптического взаимодействия (интреференции света) нескольких регулярных структур графических элементов. При АМ-растрировании всегда имеется одна или несколько (в зависимости от числа красок) таких структур, образованных упорядоченными растровыми точками. Структура, приводящая к интерференции света, может содержаться в сюжете изображения (сюжетный муар), или быть результатом некачественной подготовки графики к печати, например, при сканировании печатного оригинала.
Для АМ-растрирования характерна линейная зависимость между линиатурой печати и абсолютными размерами растровых элементов: более высоким линиатурам соответствуют растровые элементы меньшего размера. Это затрудняет использование высоких линиатур, так как с уменьшением размеров растровых элементов возрастает вероятность потерь градаций в светах и тенях. Например, при линиатуре 200 lpi диаметр точки с относительной площадью 1% должен быть равен 8 мкм. Даже если элемент такого размера воспроизведется на печатной форме, при печати он почти со стопроцентной вероятностью будет потерян. Малые размеры пробельных элементов в тенях также ведут к потерям градаций, поскольку при печати они заливаются краской. При низких линиатурах растровая структура становится различимой даже невооруженным глазом, а это недопустимо для высококачественной продукции.
Описанные проблемы свойственны как офсетной печати, так и флексографии, причем при флексографской печати вследствие эластичности печатных форм потери градаций особенно значительны.
Для частотно-модулированных (ЧМ) растров характерна передача полутонов за счет варьирования числа точек одинакового размера на единице площади изображения. Благодаря отсутствию периодической структуры ЧМ-растры не склонны к образованию муара. Главной характеристикой ЧМ-растра является размер точки. Очевидно, что если этот размер будет согласован с разрешением печати, то проблема передачи градаций в светах будет решена. Испытания показали, что использование в флексографской печати ЧМ-растрирования позволяет улучшить и передачу градаций в тенях изображения.
Наряду с этим ЧМ-растры имеют ряд существенных недостатков, в частности зашумленность средних тонов изображений, а также повышенное растискивание, величина которого особенно велика (и не всегда предсказуема) в средних тонах.
Наличие у обоих типов алгоритмов растрирования существенных недостатков, а также то обстоятельство, что их достоинства в какой-то степени дополняют друг друга, привело к разработке новых комбинированных, или гибридных, растров.
Гибридная растровая структура (Esko-Graphics Samba)
|
|
Комбинированное растрирование
Сущность комбинированного растрирования заключается в использовании для воспроизведения высоких светов и, как правило, глубоких теней изображения, стохастического растра, а для репродуцирования средних тонов1 — регулярного растра. Точка, в которой осуществляется переход от одной растровой структуры к другой, определяется минимально воспроизводимыми в условиях конкретного технологического процесса размерами растрового элемента. Чем выше линиатура регулярного растра, тем больше будет относительная площадь точек, расположенных на границе между структурами разных типов.
Создание гибридных растров было особенно актуально для флексографской печати, поэтому их первыми разработчиками стали ведущие поставщики программных решений для упаковочного рынка — компании ArtWork Systems и Barco Graphics (сейчас Esko-Graphics).
Barco Graphics разработала технологию Samba Screens, удостоенную в 1999 году наград ассоциации GATF (Graphic Arts Technical Foundation) и журнала FlexoTech. В Samba Screens для воспроизведения средних тонов и теней используется АМ-растр, а для воспроизведения светов — ЧМ-растр. В начале 2001 года Barco Graphics представила новую технологию растрирования — SambaFlex Screens. Отличие SambaFlex Screens от предшествующей технологии состоит в том, что ЧМ-растр использован для воспроизведения и светов, и теней.
Компания ArtWork Systems разработала технологию HybridScreening. Было предложено две реализации этой технологии: Classic Hybrid Screening и Quantum Hybrid Screening. Разница между Classic HS и Quantum HS заключается в способе создания перехода между разными растровыми структурами.
Воспроизведение перехода между зонами АМ- и ЧМ-растрирования в технологии Classic Hybrid Screening
В настоящее время алгоритмы гибридного растрирования предложили также компании Agfa, Creo, Screen, и другие.
Одной из основных проблем, которые приходится решать при создании гибридного растра, является обеспечение плавного, незаметного глазу перехода между стохастической и регулярной структурами. В настоящее время разработано три технологии обеспечения такого перехода.
При технологии, реализованной в алгоритме Samba Screens, положение растровых точек в переходной от стохастической к регулярной структуре зоне постепенно упорядочивается относительно сетки АМ-растра. При этом точки как бы танцуют вокруг узлов сетки, чем и объясняется название алгоритма растрирования. Математически это реализуется путем задания отклонения точки от узла сетки АМ-растра и определения ее положения в получившемся круге с помощью генератора случайных чисел. Отклонение задается с учетом удаления точки от границы между растровыми структурами разных типов.
В алгоритме Classic HS от ArtWork Systems при переходе от регулярной растровой структуры к стохастической на участке некоторого размера производится удаление части точек регулярной структуры с генерацией вместо них расположенных случайным образом растровых элементов. Число замен регулярно расположенных точек на случайно расположенные точки возрастает по мере удаления от границы между растровыми структурами разных типов.
Сравнение воспроизведения растровых полей, полученных с помощью технологий Quantum Hybrid Screening и SambaFlex Screens
Наибольшее же распространение в настоящее время получил алгоритм модифицированного АМ-растрирования. При его применении в светах и тенях изображения элементы одинаковой величины (размер задается пользователем заранее) располагаются регулярным образом на узлах сетки АМ-растра, а для воспроизведения различных градаций светов производится удаление необходимого количества случайно выбранных точек. Такая технология используется в алгоритмах Agfa Sublima, ArtWork Systems Quantum HS, Creo Maxtone.
При использовании гибридных растров следует учитывать, что для различных типов растра характерно разное по величине растискивание. Поэтому в программном обеспечении растрового процессора должна быть заложена возможность сопряжения компенсационных кривых для структур разного типа.
Практический опыт использования гибридных растров показал улучшение качества отпечатков за счет сохранения градаций в светах и тенях изображений. Кроме того, благодаря использованию очень высоких линиатур регулярного растра (например, для Agfa Sublima в качестве стандартных предлагаются линиатуры до 340 lpi), достигается значительное увеличение точности передачи деталей и плавности градационных переходов в средних тонах.
1Под средними тонами здесь и ниже подразумевается весь диапазон градаций, исключая высокие света и глубокие тени.
|
|