Растр и растрирование

Приблизительное соответствие типичных линиатур растров

Это случилось 10 лет назад, а именно в 1986 году, когда фирма Linotype совместно с Adobe Systems соединила растровый процессор с фотонаборным автоматом Linotronic. В этом же устройстве впервые был применен язык PostScript.

С тех пор все полосы издания, предназначенные для вывода, обязательно описываются с помощью языка PostScript. Этот язык является универсальным, позволяющим единым образом описывать любые элементы, находящиеся в полосе издания, например: штриховые, полутоновые, растровые и векторные иллюстрации, шрифты и т.д. В последнее время наряду с этим форматом начал использоваться формат PDF (Portable Document Format). Однако профессиональное полиграфическое производство пока работает в основном с PostScript.

Информация в виде готового PostScript-файла или сверстанных в издательских пакетах полосах материала поступает в растрирующий процессор. Там происходят сложные математические вычисления — производится процесс растрирования. И только затем осуществляется экспонирование фотоматериала.

На мировом рынке настольных издательских систем (НИС) существует огромное разнообразие растровых процессоров, представляющих собой программные или программно-аппаратные решения, в которых используются различные алгоритмы растрирования.

Наряду с традиционным, так называемым амплитудно-модулированным (АМ) методом растрирования, существует метод частотно-модулированного (ЧМ) растрирования, или, как его еще называют, метод стохастического растрирования. Под термином «частота» обычно понимается число волн на единицу времени, а для определения высоты волн используется термин «амплитуда». Если же эти термины переносить на процессы растрирования, то под частотой будет подразумеваться количество растровых точек на единицу длины, а под амплитудой — размер площади точки.

При электронном растрировании растровая точка формируется из большого числа создаваемых на основе цифрового способа одиночных микроточек, необходимых для заполнения «единичного квадрата».

Единичный квадрат — единица площади растровой точки, состоящая для PostScript Level 2 максимально из 256 микроточек (матрица 16Ч16). При этом говорят, что ФНА воспроизводит 256 градаций тоновой шкалы. Кстати, ограничение максимального количества градаций значением 256, характерным для PostScript Level 2, снято в PostScript Level 3, где максимум составляет 4096 градаций. В зависимости от количества микроточек в единичном квадрате можно говорить о передаче определенного процента тона по серой шкале. Размещение микроточек в площади единичного квадрата называют также битовой картой растрирования (рис. 5). Цвет элемента изображения передается набором битовых карт, создаваемых растровым процессором.

Самая большая проблема, возникающая при использовании АМ-растрирования, — муар, который появляется из-за наложения нескольких изображений, имеющих регулярную структуру. Для преодоления этой проблемы возникла идея применения ЧМ-растрирования. Этот способ увидел свет в 1993 году, хотя был разработан еще в 1983-м в Высшей технической школе Дармштадта (Германия).

В ЧМ-растрировании отдельные микроточки не составляют точку большой площади, а распределяются бессистемно (рис. 6), сообразуясь со значением тонопередачи, и таким образом, что смыкаются между собой только в областях высоких значений плотности. При этом методе растрирования применяется так называемый генератор случайных чисел, который случайным образом распределяет микроточки без наложений их друг на друга. Их положение растровый процессор рассчитывает с применением аппарата математической статистики.

Выгоды от использования данного метода достаточно очевидны:

• отсутствие муара при многокрасочной печати, так как отпадает необходимость использовать поворот растровых структур;
• отсутствие резких обрывов в тонопередаче, поскольку нет растровых точек, ведущих к нарушению точечной структуры;
• лучшее воспроизведение деталей изображения;
• отсутствие зависимости между разрешающей способностью и числом передаваемых ступеней тоновой шкалы;
• снижение требования к точности совмещения красок при печати.

Наряду с достоинствами существуют недостатки, которые могут создать серьезные проблемы при использовании этого метода:

• зернистость изображения (зашумленность), что иногда наблюдается на малоконтрастных и светлых участках;
• возникают проблемы получения печатных форм из-за малого размера точек;
• небольшое увеличение размера точек при выводе изображения на пленку способно привести к сильным искажениям, поэтому градационные кривые приходится специально корректировать;
• повышение требований к условиям проведения допечатных и печатных процессов; разрешающая способность светочувствительных слоев на пленке и на печатной форме должна быть достаточно высокой;
• погрешности при воспроизведении высококонтрастных изображений, содержащих значительное количество темных зон, а также при передаче светов.

Метод ЧМ-растрирования, как уже говорилось, относительно молодой, и возможности его применения на практике еще не до конца изучены. Кроме того, не выработаны некие общие стандарты, необходимые для обеспечения стопроцентной совместимости между допечатной и печатной стадиями выполнения работ.

По оценкам западных специалистов, на современном этапе развития ЧМ-растрирования целесообразно применять его при работе с часто повторяющимися рисунками, узорами, например при печати продукции для каталогов текстильных товаров, одежды и т.д.

Интересны возможности применения данного метода в печати цветных газет при больших скоростях, а также на тканевых поверхностях, где традиционный растр дает муар.

В некоторых случаях использование стохастического растрирования позволяет использовать графические изображения с более низким разрешением, что уменьшает нагрузку на растрирующий процессор и сокращает время обработки.

Препятствием при использовании ЧМ-растрирования является цветопроба. Обычно системы изготовления цветопробы, как аналоговые, так и цифровые, не способны воспроизводить мелкие точки и моделировать искажения, возникающие вследствие увеличения размеров растровых точек.

АМ-растрирование, кроме растрирования с традиционными (иррациональными) углами наклона растра (0; 15; 45; 75), может осуществляться и с использованием так называемых рациональных углов поворота (0; 18,4; 45; 71,6). Изменение наклона углов растра служит для предупреждения образования муара, улучшения тонопередачи изображения и удешевления производства качественной печатной продукции за счет сокращения требований к используемому оборудованию.

Рациональными называются углы, тангенс которых является рациональным числом вида m/n, где m и n целые числа и n?0, то есть tg18,4?=1/3. Иррациональные углы имеют тангенс, представленный бесконечной непериодической десятичной дробью, то есть tg15?= 0,2679…

В активно развивающемся в последнее время флексографском способе печати применяются свои углы поворота. Например, для голубой краски — 7,5, для пурпурной — 67,5, для желтой — 82,5,а для черной — 37,5. Это связаносо спецификой флексографского производства.