Анализ чувствительности растровых структур к изменению размеров пятна лазера записывающего устройства
Регулярные растровые структуры
Стохастические растровые структуры
Сравнение чувствительности структур разных типов
Для полиграфического воспроизведения полутоновых изображений используются различные методы растрирования. На практике нашли применение растровые структуры различных типов с точками разной формы. Каждая растровая структура в той или иной степени чувствительна к изменению размеров пятна лазера, которое возникает в процессе записи изображения. Кроме того, степень изменения относительной площади растрового поля при изменении размеров пятна лазера зависит от значения градационного поля. Следовательно, при воспроизведении разных растровых структур меняются требования к точности настройки оборудования.
Увеличение размера пятна лазера ведет к увеличению размера элементарной точки. На рис. 1 c и ∆c обозначают соответственно размерный параметр элементарной точки и его приращение. Ниже вниманию читателей предлагается исследование зависимости относительной площади растровых структур от ∆c при изменении ∆c от 0 до 5 мкм. Чувствительность каждой растровой структуры исследовалась на всем градационном диапазоне. Для этого использовался тестовый файл, содержащий 22 поля с градациями от 0 до 100%. Хотя геометрия пятна лазера в разных устройствах вывода различна, при
расчете анализировалась только квадратная точка.
В зависимости от конфигурации растровой структуры площадь пробельных элементов S вычислялась по формулам, приведенным на рис. 2. При этом анализировалась каждая пробельная ячейка сгенерированного растровым процессором битового TIFFфайла и строилась зависимость изменения площади пробельных элементов от приращения печатных элементов.
Регулярные растровые структуры
Рассмотрим регулярное растрирование aHPS с применением точек круглой, эллиптической и квадратной формы при линиатуре растра 153 lpi и разрешении вывода 2540 dpi. На рис. 3 представлены полученные в битовых TIFFфайлах изображения растровых структур с относительной площадью 50%.
Рис. 1. Приращение элементарных точек в ячейке
Рис. 2. Варианты сочетаний пробельных и печатных элементов
Рассмотрим графики приращения относительных площадей регулярных растровых структур с точками разной формы при увеличении размера пятна лазера на величину до 5 мкм. Как видно из рис. 4, наибольшее относительное приращение при использовании точек круглой формы составляет 13% и соответствует полю с площадью 70%.
Рис. 3. Поля с относительной площадью 50% для круглой (а), эллиптической (б) и квадратной (в) растровых точек aHPS
Рис. 4. График приращения относительных площадей растровой структуры при круглой форме точек
Рис. 5. График приращения относительных площадей растровой структуры при эллиптической форме точек
На рис. 5 представлен график приращений для растрирования с эллиптической точкой. Угол обзора графика изменен для лучшей информативности. Наибольшее приращение (9%) характерно для поля с относительной площадью 45%. Еще один экстремум соответствует полю с относительной площадью 85%.
На рис. 6 представлен график, полученный при растрировании квадратной точкой. Наибольшее приращение (12%) характерно для поля с относительной площадью 75%.
Рис. 6. График приращения относительных площадей растровой структуры при квадратной форме точек
Отметим, что во всех рассмотренных случаях максимальное приращение характерно для градаций, при которых точки растровой структуры начинают «слипаться». В случае использования эллиптических точек при относительной площади 45% растровые точки «слипаются» по длинной стороне, а при 85% — по короткой стороне эллипса.
Рис. 7. Стохастическое растрирование HDS. Поля с относительной площадью 50 % при размере точек 10 мкм (а) и 20 мкм (б)
Стохастические растровые структуры
Рассмотрим стохастические структуры при растрировании HDS с размером точек 10 и 20 мкм, соответствующих разрешениям вывода 2540 и 1270 dpi. Изображения полученных в битовых TIFFфайлах растровых структур с относительной площадью 50% представлены на рис. 7.
Рассмотрим графики приращения относительных площадей стохастических растровых структур при увеличении размера пятна лазера на величину до 5 мкм.
Рис. 8. График приращения относительных площадей стохастической растровой структуры HDS при размере точек 10 мкм
На рис. 8 представлен график, полученный при стохастическом растрировании HDS с разрешением 2540 dpi. Наибольшее приращение составляет 43% и характерно для поля с относительной площадью 40%.
На рис. 9 представлен график, полученный при стохастическом растрировании HDS с разрешением 1270 dpi. Наибольшее приращение (34%) здесь, так же как и при разрешении 2540 dpi, соответствует полю с относительной площадью 40%.
Рис. 9. График приращения относительных площадей стохастической растровой структуры HDS при размере точек 20 мкм
Сравнение чувствительности структур разных типов
Для сравнения всех рассмотренных растровых структур целесообразно выделить наиболее чувствительные к изменению размеров пятна лазера поля градационной шкалы. На рис. 10 представлены графики увеличения относительной площади различных растровых структур для градационных полей, соответствующих экстремальным значениям приращений.
Рис. 10. Графики приращений относительных площадей градационных полей различных растровых структур: 1 — регулярной с круглой точкой; 2 — регулярной с эллиптической точкой; 3 — регулярной с квадратной точкой; 4 — стохастической при размере точек 10 мкм; 5 — стохастической при размере точек 20 мкм
Как следует из результатов экспериментов, регулярное растрирование обладает меньшей по сравнению со стохастическим растрированием чувствительностью к изменению размеров пятна лазера. Следовательно, требования, предъявляемые к точности лазерного экспонирующего оборудования, при воспроизведении стохастических растров значительно выше, так как даже незначительное увеличение размера пятна лазера приводит к существенному изменению относительной площади растровых элементов, которое имеет экстремум в средних тонах (40%). Следует учитывать, что изменение относительной оптической плотности любой из триадных красок более чем на 2% заметно глазу, поскольку нарушается баланс по серому.
Контрольные шкалы
Контроль воспроизведения стохастических растровых структур, частота настройки и калибровки оборудования, а также проверки его технического состояния должны соответствовать чувствительности репродуцируемой растровой структуры к искажению пятна лазера.
Для контроля точности воспроизведения растровых структур при выводе на фотопленки или на формные пластины целесообразно использовать специальные шкалы, которые должны позволять контролировать искажения размеров пятна лазера.
На рис. 11 представлена растровая структура контрольной шкалы, которая сформирована отдельно стоящими элементарными точками. Такая структура позволяет минимизировать область перекрытия между точками при приращении их размера и дает возможность оценить максимальное изменение общей площади темных и светлых участков растровой ячейки. Форма элементарной точки не имеет особого значения, поскольку область перекрытия будет меняться только геометрически. В случаях, когда заполнение растровой ячейки элементарной точкой, равной по размеру пятну лазера записывающего устройства, затруднено, целесообразно использовать контрольные «шахматные» шкалы с точками больших размеров — 2x2, 3x3 и т.п.
Рис. 11. Расположение элементарных точек в шахматном порядке
Рис. 12. Графики приращений относительных площадей градационных полей различных растровых структур и контрольных шкал: 1 — регулярной с круглой точкой; 2 — регулярной с эллиптической точкой; 3 — регулярной с квадратной точкой; 4 — стохастической при размере точек 10 мкм; 5 — стохастической при размере точек 20 мкм: 6 — шахматная шкала, заполненная точками 1x1; 7 — шахматная шкала, заполненная точками 2x2; 8 — шахматная шкала, заполненная точками 3x3
На рис. 12 представлены графики приращения относительной оптической плотности растровых структур разного типа и «шахматных» шкал, заполненных точками 1x1, 2x2 и 3x3. Из рисунка видно, что наибольшей чувствительностью к изменению размера пятна лазера обладает структура, заполненная точками, равными по размеру пятну лазера. Следовательно, для настройки экспонирующего устройства целесообразно использовать именно такую шкалу. Очевидно, что размер точки контрольной шкалы должен быть согласован с разрешением фототехнического или формного материала, на котором будет репродуцироваться тест. Также следует учитывать, что чувствительность калибровочного теста к искажению пятна лазера должна быть выше, чем чувствительность подлежащей воспроизведению растровой структуры, например нельзя использовать тест с точками размером 30 мкм при настройке записывающего устройства на воспроизведение стохастического растра с точками 20 мкм.
 |
|