О растровом выборе. Часть 4. Сказочная. Углы поворота или наклона растра

Игорь Щёголев, главный технолог ЗАО «Алмаз-пресс»

Сказка — ложь, да в ней намек…

Физическая сущность муара

Критерии выбора

Стандартные углы

Выбор доминирующей краски

Как оценить межсепарационный муар до печати

Методы уменьшения различимости растровой структуры

Вместо заключения

Вот — новый поворот…
А. Макаревич

В стародавние времена, когда деревья были больше, трава зеленее, а водка вкуснее, тоже было растрирование.
Но было оно не такое, как сейчас, — цифровое, а аналоговое, фотомеханическое. И делали его серьезные дяди и тети в халатах на специальных репродукционных фотоаппаратах (рис. 1), таких больших, что иногда они не умещались в одной комнате. И были эти дяди и тети большие мастера по части чего-нибудь отрастрировать. То полутоновые негативчики за зональными светофильтриками наколдуют, то двухступенчатое маскирование учудят с компесативами, конечно, а то и на проекционное растрирование замахнутся. И это не считая прочих мелких удовольствий типа контактного растрирования. А еще они очень любили устраивать различные маскарады — маскирование и с «серой», и с цветными масками, а различных видов градационных масок у них было столько, что и не сосчитаешь.
И всё вроде бы хорошо было, но повадился появляться муар — явление природное, но больно вредное. Как только затеют картинку цветную красивую напечатать, поделят изображения по основным цветам, получат цветоделенные растровые фотоформы, сложат их вместе, а там тут как тут муар вреднющий. И так, стервец, картинку испортит, что хоть плачь.
Достал этот муар всех, и решили серьезные дяди и тети в спецхалатах его извести. Долго они думали, три воза бумаги исписали, 333 диссертации защитили и наконец придумали. Установили прямехонько перед светочувствительным фотоматериалом стеклянные растры круглой формы с нанесенной на окантовку шкалой с градусами и стали каждый цветоделенный растровый негатив изготавливать под особым собственным углом, причем не абы каким, а специально определенным для каждой краски. А правило, по которому углы поворотные надобно устанавливать на бумагу, записали и постановили впредь сепарации красочные делить только по правилам, дабы муар картинки цветные не портил. Однако полностью извести муар все-таки не удалось. Как только правила написанные не соблюдут, так снова появляется он на цветных изображениях и портит их.
Много с тех пор времени прошло. Нет уже ни проекционных репродукционных фотоаппаратов, ни проекционных и контактных растров, а термин «угол поворота растра» так и остался.
Правда, иногда некоторые несознательные товарищи говорят «угол наклона» вместо «угол поворота», но это не из вредности, а исключительно из-за незнания данной сказочной истории.

Сказка — ложь, да в ней намек…

Муар — макропериодическая структура, образующаяся в результате интерференции между двумя или более периодическими структурами. Действительно, полностью устранить муар при наложении периодических растровых структур невозможно. Однако данное явление действительно можно минимизировать, оптимально подобрав углы поворота растров. Для начала определимся с терминологией.

Рис. 1. Схема репродукционного фотоаппарата РФГ-5

Рис. 2. Элементы растровой структуры

Угол поворота — угол между осью растра и нулевой осью координатной системы (рис. 2). В принципе, это угол наклона между опорным направлением и главной осью растра для выбранной сепарации.

Термины «угол поворота» и «угол наклона» одинаково правильны в применении, и в настоящий момент термин «угол наклона растра» более понятен не искушенному в исторических аспектах специалисту.

C точки зрения понимания структуры и принципов построения растровых изображений, кроме термина «угол поворота», имеется еще ряд важных понятий.

Ось растра — линия, вдоль которой растр имеет наибольшее число элементов — точек на единицу длины. Для линейного растра ось совпадает с направлением линий растровых элементов.

Главная, или основная, ось растра — в случае несимметричных растровых элементов — ось растра, совпадающая с направлением самого большого диаметра эллиптической или самой длинной ромбической растровой точки. Симметричные растровые точки (круглые или квадратные) не имеют главной оси.

Опорное направление — горизонтальное направление при нормальном просмотре печатной формы со стороны клапана экспонирующего устройства, фактически направление, параллельное клапану экспонирующего устройства.

Минимальной интерференционной ячейкой (объектом) при наложении растровых сепараций является растровая розетка (рис. 3).

Рис. 3. Идеальная растровая розетка

Полиграфическая, или растровая, розетка образуется в результате наложения красочных сепараций. В классическом случае — при четырехцветном синтезе — наложением четырех растровых изображений. Видимые низкочастотные периодические структуры заметно ухудшают визуальное восприятие изображений, и частота возникающего муара зависит от угла поворота образующих изображение сепараций.

Физическая сущность муара

Муар возникает при наложении периодических растровых структур, в результате чего получается другая периодическая структура. Образовавшаяся структура имеет период, отличающийся от периодов образующих его структур, и, к сожалению, не в меньшую сторону.

В действительности муар присутствует на печатном изображении, полученном с применением автотипного синтеза, всегда с большей или меньшей степенью заметности. Он может быть как четко различимым, так и практически незаметным в зависимости от ряда параметров растрирования и характеристик воспроизводимого изображения.

Основным критерием выбора углов поворота растра при периодическом растрировании является минимизация межсепарационного муара, неизбежно возникающего при цветовом автотипном синтезе.

Далее мы будем рассматривает исключительно межсепарационный муар, хотя в природе есть и другие виды муара:

• аппаратный — возникает при взаимодействии растровых структур с периодическими элементами матриц или лазерных выводных головок;
• объектный или сюжетный — появляется при растрировании тканей или других текстурных объектов, имеющих регулярную фактуру или регулярный рисунок ткани (тонкие полоски или клетка), кружева, штриховку и т.д.;
• печатный муар — возникает в результате дробления или двоения при печати.

Для визуального восприятия большое значение имеет частота, или период, муаровой структуры. Если ее частота порядка 20-40 линии на сантиметр или больше, то вероятность ее различения при печати мала. Если частота муара низкая — менее 10 линий на сантиметр, то при печати муар будет хорошо заметен.

Почему возникает муар при совмещении периодических структур с равными пространственными частотами при повороте одной из сепараций на некоторый угол? Дело в том, что поворот одной из сепараций приводит к относительному увеличению ее пространственной частоты в направлении основной оси другой сепарации. При этом величина приращения частоты проекции второй сепарации на ось основной сепарации и будет пространственной частотой образующегося муара.

На рис. 4 показаны интерференционные структуры, получающиеся при различных углах поворота пурпурной и голубой сепараций.

При малых углах поворота растра линиатура интерференционной структуры — муара — также имеет низкое значение и хорошо заметна.

Рис. 4. Интерференционные структуры, получающиеся при разных углах поворота пурпурной и голубой сепараций

Критерии выбора

Выбор или определение углов поворота производится по двум критериям:

• минимизация муарных явлений;
• уменьшение различимости растровой структуры.

Для того чтобы правильно выбрать угол наклона растра, в первую очередь необходимо определить систему координат и точку отчета для измерения угла. Вроде бы задача для 6-го класса общеобразовательной школы, но тут в полиграфии не всё однозначно. Существуют две системы определения угла наклона растровой структуры, применяемой в современных растровых процессорах (рис. 5).

Рис. 5. Системы определения угла наклона растровой структуры: а — как угол между главной осью растра и осью ординат в направлении по часовой стрелке; б — как угол между главной осью растра и осью абсцисс против часовой стрелки

В первом случае начальная точка отсчета находится на оси ординат (см. рис. 5а) и угол поворота растра для краски определяется углом между главной осью растра и осью ординат в направлении по часовой стрелке.

Во втором случае угол поворота определяется как угол между главной осью растра и осью абсцисс против часовой стрелки (рис. 5б).

Ось абсцисс в координатной системе располагается в соответствии с опорным направлением.

В сущности для выбора углов поворота система координат не имеет принципиального значения. Значение имеет только соотношение или разница между углами растровых структур, получаемых в итоге.

Для разных видов растров различны и интервалы допустимых значений углов поворота.

Для двухосевых растров, имеющих главную ось (эллиптические растры), углы поворота располагаются в интервале от 0 до 180°, причем регламентируется угол поворота только для главной оси. Для двухосевых растров, не имеющих главной оси (растры с круглой и квадратной точкой), — от 0 до 90°. Для одноосевых растров (линейный растр) — от 0 до 180°.

Чем больше угол поворота между двумя сепарациями, тем выше частота образующегося муара. Естественно, оптимальным вариантом с точки зрения минимизации муара является поворот на 45°, однако варианты расстановки красочных сепараций с углами, отличающимися на 45°, практически сводятся к двум рабочим углам — 0-90 и 45° для двухосевых растров. А куда девать еще две сепарации?

Поворот на 30° тоже визуально малозаметен и технологически приемлем для печати, да и вариантов расстановки уже больше — три, например 0-90, 30-120, 60-150°. Но всё равно для одной сепарации (краски) угла не хватает.

Разница в углах поворота на 15° при некоторых печатных условиях приводит к образованию хорошо различимого муара, поэтому применять углы, различающиеся на 15°, крайне нежелательно.

Необходимых для триадной печати сепараций (красок) — четыре. Так что даже если использовать углы с дифферентом в 30°, одна из сепараций обязательно будет находиться под муарным углом к двум другим. Обычно это желтая краска — она «слепая» (неконтрастная), поэтому образующаяся с ней муарная структура наименее заметна.

Теоретически муар должен полностью отсутствовать при нулевом угле поворота растров друг относительно друга. Однако это справедливо только для идеально совмещенных сепараций. На практике осуществить такой режим печати невозможно. Даже минимальное несовмещение красок при печати приведет к образованию низкочастотного (крупного) муара.

Стандартные углы

В стандарте офсетной печати ISO 12647-2 описан принцип, на основе которого рекомендуется устанавливать углы поворота растров.

Угол поворота должен быть определен для каждой краски или цветовой сепарации. Непериодические растровые структуры углов наклона, естественно, не имеют.

В соответствии с ISO 12647-2 в случае двухосевых периодических растров, то есть с круглой или квадратной точкой, разница между углами поворота растра голубой, пурпурной и черной красками должна составлять 30°, а угол наклона желтой краски — отличаться на 15° от двух остальных. Угол поворота растра краски, доминирующей в изображении, должен быть равен 45° (рис. 6).

Рис. 6. Для двухосевого периодического растра угол наклона доминирующей краски равен 45°

В случае использования растров, имеющих главную ось (с овальной или ромбической точкой), между углами поворота главных осей голубой, пурпурной и черной красок должно быть 60°, а угол поворота желтой краски должен отличаться на 15°. Угол наклона доминирующей краски — 45 или 135° (рис. 7).

Рис. 7. Для растра, имеющего главную ось, угол наклона доминирующей краски — 45 или 135°

Выбор доминирующей краски

Доминирующую краску необходимо ставить под углом 45°. Здесь возможны три варианта:

• если доминирующим цветом в издании является цвет кожи или другие цвета, содержащие пурпурную краску (основная масса глянцевых журналов), то под 45° ставят именно пурпурную краску;
• если в издании иллюстрации отражают разгул зелени или воды, то под 45° выводят голубую сепарацию;
• во всех остальных случаях можно под 45° ставить черную краску (рис. 8).

Рис. 8. Черная доминирующая краска

Рис. 9. Эффект наклона

Кстати, знаете ли вы, почему именно под 45°? Всё дело в интересном феномене пространственного зрения, который называется эффектом наклона (рис. 9). Он заключается в том, что при восприятии растровых объектов, ориентированных под углом 0 и 90° (относительно линии, соединяющей глаза), острота зрения выше, чем при восприятии растровых решеток, ориентированных под углом 45°. Поэтому растровые решетки доминирующего цвета выводят под углом 45°.

Итак, для наиболее популярных двухосевых растров, имеющих главную ось, то есть для эллиптических растров, получаем следующие практические рекомендации по установке углов поворота сепараций:

• под углом 90° однозначно выводится желтая краска;
• доминирующая краска под углом 135° — это либо пурпурная, либо голубая сепарация;
• черная сепарация под углом 75°;
• под углом в 15 или 105° размещается соответственно оставшаяся недоминирующая пурпурная или голубая сепарация (рис. 10).

Рис. 10. Недоминирующая краска под углом 15°

Как оценить межсепарационный муар до печати

Возможные варианты углов поворота растровых сепараций ограничены не только технологическими особенностями минимизации муара, но и имеющейся библиотекой скринсетов (прописанных в программе растрирования вариантов параметров растрирования). Причем необходимо учитывать, что даже в стандартном наборе скринсетов могут быть и «паршивые овцы», поэтому предварительно необходимо проверить выбранный скринсет на наличие межсепарационного муара.

Существует несколько способов визуальной оценки:

• пробная печать — самый надежный, но и самый дорогостоящий способ;
• фототехнический — основан на посепарационном совмещении фотоформ. Естественно, если вы выводите фотоформы по технологии CtF, которая на данный момент фактически неактуальна;
• аналоговая цветопроба — тоже неактуальна, как и фототехнический метод;
• экранная растровая цветопроба.

Экранная растровая цветопроба — наиболее дешевый способ и, как показала практика, не менее надежный, чем пробная печать. Многие растровые процессоры поддерживают вывод отрастрированных изображений на монитор для проверки. Именно этими «экранками» можно воспользоваться для оценки получаемых изображений на наличие муара.

Но для того, чтобы оценить возможность образования муара на мониторе, необходимо исключить аппаратный муар экрана монитора, возникающий при сложении растровой структуры изображения и периодической ячеистой структуры экрана монитора. Для этого изображение на мониторе необходимо выводить с таким увеличением, чтобы растровая точка воспроизводилась таким количеством пикселов, как и при выводе на фотовыводном устройстве. Однако это не всегда возможно, поэтому можно ограничиться половинным количеством точек. Если при просмотре растровая структура изображения видна, то необходимо увеличить расстояние просмотра. Таким образом, на наличие межсепарационного муара оцениваются наиболее критические цвета.

Методы уменьшения различимости растровой структуры

Образование розеточной структуры, или растровых розеток, значительно ухудшает зрительное восприятие изображения. Очень часто именно образование розеточной структуры на информационно важных участках изображения приводит к необоснованным претензиям клиентов.

Наиболее интуитивно понятным методом уменьшения различимости является увеличение линиатуры при растрировании. Действительно, увеличение линиатуры приводит к уменьшению растровой розетки, но, например, как показывают расчеты, увеличение линиатуры с 150 до 175 линий на дюйм приводит к уменьшению розетки всего на 11%, поэтому этот метод не очень продуктивен. А учитывая проблемы, возникающие при увеличении линиатуры при печати и возможные потери градаций, он вообще нежелателен.

Более действенными методами являются методики, основанные на разрушении розеточной структуры, например изменение частоты отдельных сепараций. Но тут необходима осторожность и тщательная проверка перед промышленным использованием. Многие растровые процессоры предлагают готовые скринсеты с измененными частотами сепараций, подобранными именно с расчетом уменьшения розеточной структуры на изображении.

Другим способом уменьшения растровой розетки является подбор метода цветового синтеза. Визуальная величина растровой розетки различна для разных цветов и зависит от CMYK-координат воспроизводимого цвета.

Рассмотрим влияние CMYK-рецептуры на образование растровой розетки. На рис. 11 показаны три вида растровых розеток, образующихся в результате применения классических углов поворота растра для трех вариантов.

Рис. 11. Растровые розетки: а — образована двумя красками; б — тремя красками; в — состоит из четырех красок

Как хорошо видно на приведенных иллюстрациях, чем больше контурообразующих красок (СМК) участвует в образовании растровой розетки, тем больше ее размер. Следовательно, необходимо выбирать для цветоделения такие методы, чтобы образующиеся при цветовом синтезе цвета, особенно в полутонах, имели оптимальную для растровой структуры рецептуру. Например, GCR c поздним стартом черной краски.

Вместо заключения

Каждая сказка должна иметь счастливый конец. И наша сказочная история не будет исключением.

Межсепарационный муар полностью устранить, безусловно, можно, но другими методами:

1. Одним из наиболее перспективных методов, позволяющих полностью исключить образование интерференционных структур, является применение стохастического растрирования. Нет периодической структуры — нет и муара. В настоящее время идет активная стандартизация печати с применением стохастических растров, поэтому в ближайшие три­пять лет стохастика найдет широкое применение в промышленной печати — как листовой, так и ролевой.

2. Применение комбинированного растрирования (не путать с гибридным). Комбинированное растрирование — это использование различных видов растров для растрирования различных красочных сепараций.

Пример 1. Для уменьшения растровой розетки черную краску можно вывести стохастикой, а голубую, пурпурную и желтую — круглой или эллиптической точкой с углом поворота 15, 45 и 75° соответственно (рис. 12).

Рис. 12. Классический эллиптический растр (а), комбинированное растрирование (б)

В данном варианте величина растровой розетки практически равна линиатуре растра, а следовательно, визуально неразличима при нормальных условия просмотра. Данный метод растрирования полностью подходит по цвету под стандарт печати и не требует специального профилирования процесса. Достаточно скомпенсировать градационную кривую по черной краске.

Пример 2. Цветные сепарации образуются линейными растрами, причем углы поворота CMY должны иметь деферент в 45°, а черную сепарацию выводим стохастикой. При таком способе комбинированного растрирования растровая розетка полностью отсутствует. Ее не видно даже в оптические приборы. Есть еще одно преимущество этого метода растрирования. При линейном растрировании с такими углами поворота растра не наблюдается смещения цвета в процессе печати. Полностью исключаются колебания цветового тона из-за колебаний приводки красок в процессе печати.

В настоящий момент комбинированные методы растрирования практически не применяются в промышленности из-за отсутствия технологической проработки и поддержки данного способа производителями растровых процессоров. Однако методика осуществления комбинированного растрирования на существующих растровых процессорах уже давно разработана в типографии «Алмаз-Пресс» и была с большим успехом опробована при печати ряда изданий.

Вот и сказочке конец, а тому, кто слушал, — огурец! 

КомпьюАрт 5'2010