Методы контроля градационной передачи при печати
Для контроля градационной передачи в полиграфии традиционно используются денситометрические измерения (измерения оптической плотности). Напомним, что оптическая плотность (density) вычисляется как десятичный логарифм от коэффициента поглощения в минус первой степени:
,
где ρ — коэффициент поглощения.
Оценка относительной площади заполнения растрового поля (так называемый процентаж) рассчитывается из значений оптических плотностей растрированного и сплошного полей по формуле Мюррея — Девиса (MurrayDavis):
,
где Si — относительная площадь растровых элементов iго поля; Dri — оптическая плотность iго растрового поля; Dv — оптическая плотность краски (измеряется по плашке).
Измерения относительных площадей растровых полей выполняются в процессе тиражной печати для оперативного контроля растискивания, а также на специальных тестовых отпечатках для построения характеристической кривой печатного процесса (кривой градационной передачи).
Растискиванием принято называть приращение площади растровых точек на оттиске по сравнению с их площадью на печатной форме или на фотоформе в результате воздействия механических и оптических факторов. Относительную площадь растровых элементов можно выразить через растискивание следующим образом:
,
где S’i — относительная площадь растровых элементов iго поля на фотоформе или на печатной форме; ∆Siмех — приращение растровых элементов iго поля оттиска вследствие воздействия механических факторов (механическое растискивание); ∆Siмех — приращение растровых элементов iго поля оттиска вследствие воздействия оптических факторов (оптическое растискивание).
Оптическое приращение растровой точки суммируется с геометрическим приращением, затрудняя оценку
Характеристическая кривая репродукционного процесса
Механическое растискивание происходит от выдавливания краски за пределы печатающих элементов в процессе печати, а также от ее растекания по поверхности запечатываемого материала.
Причиной оптического растискивания является рассеяние света в толще запечатываемого материала: часть излучения через пробельные элементы проникает вглубь запечатываемого материала, где частично отражается в сторону печатающих элементов. В результате происходит окрашивание света, попавшего на пробельные (не покрытые краской) элементы оттиска, поэтому растровые поля кажутся темнее, чем на самом деле. Исследования показали, что максимальное светорассеяние характерно для рыхлых бумаг и картонов. Кроме того, оптическое растискивание пропорционально линиатуре растра. Следует отметить, что оптическое приращение печатающих элементов воспринимается и человеческим глазом, и денситометром, то есть результаты денситометрических измерений формально соответствуют человеческим ощущениям.
Для того чтобы оценить реальные геометрические размеры растровых элементов, в формулу Мюррея — Девиса вводится определяемый эмпирическим путем поправочный коэффициент n:
,
где Si геом — геометрическая относительная площадь растровых элементов iго поля; n — показатель светорассеяния Юла — Нильсена.
Определение относительной площади растровых элементов по вышеприведенным формулам может выполняться с помощью денситометров или спектрофотометров с денситометрическими функциями. Первые посредством соответствующего зонального фильтра выделяют из света красную, зеленую или синюю составляющие, определяют коэффициент отражения и рассчитывают оптическую плотность. Вторые выполняют спектральный анализ отраженного от оттиска света, после чего пересчитывают кривую отражения в кривую оптических плотностей. В обоих случаях относительная площадь растровых элементов рассчитывается после измерения оптических плотностей чистого поля (запечатываемого материала), плашки и растрового поля специальной контрольной шкалы.
Для оперативного контроля качества печати измеряются растровые поля с относительной площадью 40 и 80%. Заключение о качестве воспроизведения градаций делается на основе сравнения измеренных значений с нормативными. При построении характеристической кривой печатного процесса измеряются специальные шкалы, содержащие поля по всему градационному диапазону.
К сожалению, денситометрическим измерениям присущи некоторые недостатки. Обычно в качестве первой и главной проблемы называют некорректность денситометрической оценки качества печати цветными нетриадными красками. Однако это совершенно неверно, поскольку данный недостаток присущ не денситометрии, как методике оценки, а конкретному виду измерительных приборов, то есть денситометрам. При использовании спектрофотометров оптическая плотность может быть корректно вычислена для краски любого цвета, а проблемы могут возникать только с красками со специальными оптическими свойствами, например с имеющими металлический блеск. Правда, нормированные значения, с которыми следует сравнивать результаты измерения плотностей красок нетриадных цветов, до сих пор не определены, но это, как говорится, совсем другая история.
Элементы для контроля относительной площади растровых точек (слева) и шкала контроля репродукционного процесса
В Высшей школе медиа г.Штутгарта (Германия) несколько лет назад была защищена дипломная работа, в которой исследовались перспективы применения различных методик измерений для контроля градационной передачи. Она была выполнена Карстеном Гасчиком (Carsten Gasczyk) совместно с доктором Мартином Дреером (Martin Dreher). Сравнивая денситометрические и колориметрические методы контроля, авторы пришли к ряду интересных выводов.
В частности, Гасчик и Дреер отметили следующие недостатки денситометрии как методики оценки градационной передачи: вопервых, возникают большие погрешности измерения при малой оптической плотности краски, а вовторых, оптическая плотность не всегда адекватно передает восприятие тоновых градаций человеческим глазом. Авторы утверждают, что денситометрия не позволяет корректно оценить площади растровых элементов не только изза сложности учета светорассеяния, но и потому, что используемое для определения оптической плотности логарифмирование не соответствует человеческому восприятию тональности.
Если при оперативном контроле стандартизованного печатного процесса ошибки оценки площадей растровых полей невелики, то при построении характеристической кривой они могут приводить к существенному искажению информации. Поэтому в качестве альтернативы денситометрии предлагается использовать колориметрические измерения, которые позволяют на основе цветовых координат L*a*b* запечатываемого материала, плашки и растрового поля рассчитать оценку относительной площади растровых точек, которая получила название относительной колориметрической цветности RFF (Relative farbmetrische Farbung).
Значение показателя RFF обычно ниже, чем денситометрической оценки, вычисленной по формуле Мюррея — Девиса. Как показали исследования, большинство наблюдателей считает значение RFF более достоверным (то есть более точно соответствующим визуальным ощущениям) по сравнению с денситометрической оценкой.
Последние исследования свидетельствуют о том, что оценка человеком тоновой величины в растровой печати является относительно линейной, а это противоречит принципам денситометрических измерений. Вследствие этого денситометрическая оценка относительных площадей растровых точек дает в средних тонах ошибку, абсолютная величина которой может достигать 20%.
Важным достоинством колориметрических измерений является высокая точность оценки относительной площади растровых точек даже при измерении красок светлых цветов, например бледножелтой. Можно предположить, что внедрение методики колориметрической оценки градационной передачи позволит ускорить разработку норм для таких мало стандартизованных областей полиграфии, как флексография и другие специальные виды печати.