Увеличение растровой точки: растискивание (Dot gain) vs усиление тона (TVI). Часть 1

Максим Синяк
к.т.н., эксперт PSO и G7

Большие бренды, новые красочные дизайны, специальные материалы, различные формы упаковок — всё это направлено на привлечение клиентов и продажу товара. Удивительно, какое многообразие форм и дизайнерской фантазии можно наблюдать как вживую на различных выставках, так и онлайн.

Прошедшая в 2019 году выставка LabelExpo стала практически последним значимым международным событием перед наступлением новой, вынужденной эры перехода в онлайн. На выставке было продемонстрировано достаточно много эволюционных решений, направленных на улучшение внешнего вида изделия. Это не может не радовать, поскольку научно- технический прогресс во многом призван стимулировать потребление и формировать устойчивый спрос не только на содержание (товар), но и на оболочку (упаковку).

Но одно дело выставка, когда общественности демонстрируется единичный товар, то есть штучное производство, а другое дело — массовое производство упаковки, например этикеток для прохладительных напитков. Здесь счет идет на тонны материала и сотни часов трудозатрат. Случайная ошибка в одном из элементов дизайна или недостаточный уровень контроля качества может привести к отправке всего тиража в отходы, включая все прямые и косвенные затраты.

Рассмотрим один из важнейших элементов дизайна и, соответственно, элементов контроля качества — полутоновые переходы для цветов CMYK и специальных (смесевых) цветов. Остановимся на печатном процессе, поскольку на нем лежит основная нагрузка получения качественного продукта. А в качестве параметра оценки корректности воспроизведения изображения рассмотрим изменение площади растрового элемента на запечатываемой поверхности.

Растискивание растровой точки (Dot Gain): экскурс в историю

Процесс нормирования увеличения размера растровой точки (растискивания) для цветов CMYK, а следовательно, и нормируемые параметры давно стандартизованы. Оценка качества производиться по формуле Мюррея — Дэвиса, которая была введена в индустрию еще в 1936 году. Для получения информации и последующего расчета этого параметра традиционно использовались так называемые зональные цветофильтры: красный, зеленый и синий — RGB. Изначально эти фильтры были предназначены для цветоделения в фоторепродукционных аппаратах, а затем нашли применение в денситометрах для оперативного контроля качества печати.

Рис. 1. Оптическая плотность как индикация толщины красочного слоя

Сами фильтры, используемые для расчета коэффициента отражения, долгое время стандартизировались по национальному стандарту DIN 16536 — для Германии; ANSI Status T — для США и Англии, ANSI Status E — для Европы и остального мира, в соответствии с нормативами американского института стандартизации. В настоящее время используемые физические фильтры RGB в денситометрах и их математическая эмуляция в спектрофотометрах основаны на международном стандарте ISO 5-3:2009.

Долгое время оптическая плотность, растискивание и остальные параметры контроля печати рассчитывались исходя из количества поглощенного и отраженного света. Все вычисления основывались на значении оптической плотности плашки — 100% поля соответствующего цвета (рис. 1).

В случае измерения растрового поля на результат оказывали колоссальное влияние запечатываемый материал, форма и «стабильность» точки. Именно поэтому производители сначала фотонаборных автоматов, а затем CTP-устройств долгое время боролись за получение на пленке или печатной форме так называемой жесткой растровой точки — то есть элемента изображения, обладающего однородной плотностью без размытости краев (рис. 2). В случае стабильной точки репродукционный процесс независимо от используемых промежуточных носителей становился более предсказуемым и контролируемым.

Благодаря постоянным исследованиям и развитию технологий, в том числе оптических и спектрофотометрических систем, появилось понятие оптического и механического растискивания, где оптическое растискивание является результатом уменьшения плотности точки по краям из-за резкого снижения плотности внутри точки, а механическое растискивание — увеличение ее размера вследствие механического воздействия. На производстве оба эти показателя не разделяются, определяя увеличение размера элемента растра как растискивание.

Рис. 2. Падение плотности растрового элемента по краям

По мере улучшения качества печатной продукции денситометры стали применяться для управления технологическим процессом в печати. Здесь измеряемые области находятся в контрольных шкалах оперативного контроля и печатаются голубой, пурпурной, желтой и черной краской.

Каждая краска в своей спектральной кривой отражения имеет участок, который наиболее чувствителен к изменению толщины слоя краски. На рис. 3 показан пример спектральных кривых отражения CMYK и зоны действия соответствующих фильтров RGB, согласно ISO 5-3:2009.

Рис. 3. Спектральные кривые отражения красок CMYK

Бесчисленное количество раз можно слышать вопрос, насколько хорошо соотносится значение оптической плотности и тона с тем, что зрительно воспринимает человек? Как уже было сказано, значение растискивания является очень хорошим параметром относительных измерений градационной передачи, однако эти измерения «слепы» в случае изменения оттенка цвета. Этот эффект может быть либо результатом загрязнения краски в печатном аппарате, либо переходом на краску другого производителя, либо иной причиной, приводящей к изменению спектральной характеристики краски. Представьте себе использование в процессе производства двух разных желтых цветов, один из которых более «теплый», а второй — более «холодный». Величина растискивания остается одной и той же, но на оттиске будет наблюдаться явное смещение оттенка. При отсутствии спектрофотометра величину цветового различия определить не удастся, а денситометры будут продолжать показывать растискивание точки в соответствии с регламентной документацией.

Усиление тона (TVI) — настоящее время

Когда печатник настраивает свою машину в соответствии со стандартными условиями печати, он традиционно применяет денситометрические значения и подстраивает растискивание в зависимости от целевого значения, например растискивание равно 13% для 40% тонового поля при использовании ISO 12647-2 (2004/2007) или более ранней версии этого стандарта.

Вследствие повсеместного внедрения в полиграфической промышленности цифровых технологий нормативная деятельность комитета по стандартизации TC 130 всё больший акцент делает на сведение соответствующих печатных технологий к единым параметрам оценки и целевым значениям, в том числе специфицируя условия измерения и совершенствуя систему управления цветом. В свою очередь, система управления цветом базируется на спектрофотометрических и/или колориметрических данных.

Характеризационные данные для той или иной спецификации, например Fogra 39, 51, Swop 2006, IFRA 26 и т.д., определяются как соотношение между входными цифровыми значениями CMYK из файла шкалы IT 8-7/X и измеренными колориметрическими значениями соответствующего цвета.

Однако после создания стандартизированных характеристических данных базовые спектральные значения растискивания становятся недоступными и превращаются в колориметрические значения XYZ или Lab. Это связано в первую очередь с достаточно большим объемом данных и усреднением всех значений, включая значения растискивания.

Если сравнить стандартизированные значения денситометрических фильтров ISO для Status E и T, они окажутся практически идентичными, кроме синего фильтра для измерения желтого цвета. Используя соответствующие значения XYZ, можно вычислить колориметрическое значение конкретного тона. Поэтому вместо соотношения денситометрических параметров отражения и поглощения было принято решение применять колориметрическую методику, основанную на XYZ-координатах. При расчете значения увеличения величины точки для голубой краски будет выбираться значение X, для пурпурного и черного — Y, а для желтого — Z.

Формула расчета получила следующий вид:

TVI = 100x((Rбум — Rтона)/(Rбум — R100%)),

где R — значения отражения, рассчитанные исходя из колориметрической системы XYZ.

В последнюю версию международного стандарта ISO 12647-1 2013 была введена небольшая поправка к расчету растискивания точки на основе колориметрических значений XYZ. Фактически именно из этого стандарта в профессиональный сленг было взято понятие TVI (Tone value increase), хотя де-юре впервые этот термин появился в том же стандарте, но в более ранней редакции 2004/2007 года. В российском переводе и адаптации этого стандарта принят термин «усиление тона» вместо общепринятого понятия «растискивание».

В итоге дифференциация между денситометрическим и колориметрическим растискиванием, или усилением тона, может быть сведена к двум основным утверждениям. Во-первых, режим измерения плотности часто осуществляется с помощью поляризационного фильтра М3 (в основном для офсета), в то время как колориметрические значения, как правило, основаны на условии измерения фильтра M0 либо М1. Применение поляризационных фильтров обусловлено желанием свести к минимуму разницу в измерениях плотности между сухим и сырым оттисками. На практике измерение оптической плотности и величины растискивания за поляризационным фильтром будет давать результат, отличающийся от измерения для M0 или M1, и не будет согласовываться с характеризационными данными, например Fogra 39 (изготовленными для M0).

Во-вторых, различия расчета оптических величин для денситометрических и колориметрических измерений, а также влияние спектральных весовых функций для XYZ не позволяют свести значения растичкивания и усиление тона к одному значению.

Итог

В 2010 году Институтом Fogra был опубликован доклад об исследованиях отличия денситометрических измерений плотности и растискивания по сравнению с колориметрическими (спектральными). Наиболее ощутимая разница наблюдалась на голубой краске (табл. 1).

ТАБЛИЦА 1. РАЗНИЦА МЕЖДУ РАСТИСКИВАНИЕМ ТОЧКИ И УСИЛЕНИЕМ ТОНА ДЛЯ ГОЛУБОЙ КРАСКИ (ИСТОЧНИК: FOGRA 2010)

Помимо ревизии колориметрической оценки красок CMYK, увеличения количества запечатываемых основ, появления новой формулы цветового различия dE2000 и условий измерения M1 в стандарте 12647-2 от 2013 года, появились более детальные характеристики усиления тона, позволяющие при правильном нормировании производства и использовании современных средств измерения быстрее достигать баланса по серому, контролируя максимальный разброс тоновых значений по всему диапазону.

В табл. 2 приведены значения усиления тона для стандарта 12647- 2 редакции 2004/2007 в сравнении с новой редакцией 2013 года. Выборка сделана для наиболее используемых полей шкал оперативного контроля — 25, 40, 50, 75 и 80%, двух типов бумаг и периодического растрирования.

ТАБЛИЦА 2. ЗНАЧЕНИЯ УСИЛЕНИЯ ТОНА ДЛЯ СТАНДАРТА 12647-2 РЕДАКЦИИ 2004/2007 В СРАВНЕНИИ С НОВОЙ РЕДАКЦИЕЙ 2013 ГОДА

На практике все изменения в методологии контроля означают, что печатники должны печатать в соответствии с заданными значениями колориметрии, фиксируя оптическую плотность после достижения минимального значения цветового отклонения dE по всем четырем краскам, при этом не имея возможности правильно настроить растискивание с самого начала.

Однако при серьезном входном контроле расходных материалов, настроенной печатной машине и нормировании вполне достижима ситуация, когда печатник выводит машину на печать, ориентируясь на оптические величины плотности и усиления тона и используя контроль цветового отклонения как второстепенный параметр.