Технология обработки изобразительной информации

«Технология обработки  изобразительной информации»

1. Общая схема и задача репродукционного процесса. Основные подходы к обработке и преобразованию изображений на допечатной стадии.

Основные стадии полиграфического производства:

Допечатная стадия разделилась  на два параллельных звена: репродукционное  и наборное. Причиной разделения допечатной технологии послужил разный характер текстовой и иллюстративной информации.

Наиболее широко фоторепродукционные  процессы начали применяться в полиграфии лишь через полвека со времени  изобретения фотографии. Этому способствовало изобретение проекционного фотомеханического  растра и, вместе с ним, так называемого  автотипного способа передачи полутонов  бинарными, т. е. по существу двухуровневыми (есть краска - нет краски) средствами преобладавших в тот период способов высокой и плоской (литографской) печати. С применением автотипии резко увеличился объем тоновых иллюстраций в печатных изданиях.

В фоторепродукционных технологиях  развивался метод  цветоделительного  и цветокорректирующего маскирования, в применении контактного растрирования, в совершенствовании используемых фотоматериалов и расширении их номенклатуры. Последние фоторепродукционные аппараты представляли собой высокоавтоматизированные устройства, оснащенные средствами микропроцессорного расчета режима растровой и цветоделительной съемки.

В электрическом репродуцировании взамен фоторепродукционных аппаратов  использовались так называемые электронные цветоделители-цвето-корректоры (ЭЦК). Полиграфический изобразительный оригинал получил несвойственное предыдущему периоду дополнительное промежуточное представление в виде электрического сигнала.

Принципиальные издержки этапа электрического репродуцирования обусловлены, в основном, одномерной пространственной дискретизацией (расчленением изображений на отдельные фрагменты). Построчное сканирование оригинала считывающим пятном конечного размера и сопутствующие ему апертурные искажения ухудшал и качество воспроизведения штриховых изображений. Современным компьютерным системам присуще числовое представление иллюстраций, предполагающее двухмерную (и по горизонтали, и по вертикали) дискретизацию. Это, в свою очередь, создало проблемы корректного пересчета громоздких числовых массивов для плавного изменения масштаба или поворота изображения. В фоторепродукционных камерах подобные проблемы отсутствовали.

Системы первого этапа  компьютерного репродуцирования принято  характеризовать как замкнутые (на одном предприятии) или закрытые (для внешних пользователей или  компьютерных сред).

С переходом в начале 1990-х гг. к «открытым» допечатным системам в мировой полиграфической практике было отмечено снижение качества многокрасочной иллюстрационной печати. Основной причиной явилась неоднозначная трактовка цвета изображений применительно к различным средствам их отображения, компьютерным платформам и программным приложениям. Для решения этой проблемы в последнем десятилетии были разработаны так называемые Системы управления цветом (Color Management Systems - CMS).

Обработка изображений  в допечатных процессах

Рассмотрим три подхода  к обработке изображений:

• распознавание образов;
• машинная графика;
• электрическое репродуцирование.

1. Распознавание образов

Для задач этого типа характерна необязательность представления выходной информации (результата обработки) в  виде собственно изображения. Это могут  быть таблицы, графики, текст, числа, используемые затем для принятия решений в  управлении, или электрические сигналы, формирующие те или иные воздействия  в автоматике.  В пределе результат  может быть представлен лишь одним  битом.  Например, при анализе  изображения в устройстве счета  банкнот для включения электромеханического устройства, извлекающего фальшивку  из пересчитываемой пачки.

2)  Машинная графика

Для художественного оформления изданий на авторской, издательской, репродукционной стадиях и в  рекламных бюро широко применяется  машинная (компьютерная) графика. Ее средства и принципы используются:

• для синтеза изображений и элементов графического оформления в отсутствие изобразительных оригиналов как таковых;
• для изменения содержания иллюстрационных оригиналов, введенных в компьютер путем сканирования, и, в частности, для их редактирования или так называемой сложной электронной ретуши;
• с технологическими целями, например для создания приводочных меток, по которым совмещают цветоделенные изображения в много красочной печати, ступенчатых тоновых шкал, шкал цветового охвата и микроштриховых тестов, служащих для контроля режимов формного и печатного процессов.

3)  Репродуцирование

Преобразование иллюстрационных  оригиналов в такие промежуточные  образы (числовые массивы, фотоформы, печатные формы и т. п.), параметры которых  обеспечивают наилучшее качество иллюстраций  в тираже. Это направление созвучно задачам оптимального кодирования  или устранения избыточности информации, обеспечивающих ее передачу с наименьшими  потерями по каналу связи с заданной пропускной способностью и уровнем  шумов.

Пропускная способность  формного и печатного процессов  ограничена в отношении информации, заключенной в оригинале, по интервалу  оптических плотностей, цветовому охвату и спектру пространственных частот. Оптимальное приведение информации оригинала к объему, вмещаемому оттиском, происходит именно на репродукционной  стадии, тогда как формный и  печатный процессы строго нормализуют  по их собственным критериям. Эта  стадия служит тем гибким звеном, которое  регулирует характер передачи оттиску  тона, цвета и других параметров оригинала. Современная технология данной стадии позволяет объективно управлять ими с дискретой эквивалентной количеству краски, занимающему на оттиске площадь 25-100 мкм².

Даже самые современные  системы допечатной обработки изображений, как и полиграфический процесс  в целом, не обеспечивают до конца  оптимальной передачи, в которой  до оттиска доводилась бы именно та информация оригинала и именно в  том ее объеме, который может воспринять получатель. В основе оптимальной  организации репродукционного процесса, как и любого другого процесса переработки или передачи информации, лежит принцип учета и согласования свойств трех основных компонентов информационной системы. Ими являются источник информации (изобразительный полиграфический оригинал), сама система или канал связи (полиграфический процесс), получатель информации (зрительный анализатор человека). Такая система организована оптимально, если ее входные характеристики согласованы со свойствами источника информации (в данном случае изобразительного оригинала), а ее выходные характеристики (параметры оттиска) согласуются со свойствами получателя информации (зрения).

2. Полиграфические оригиналы. Локальные параметры изображений.

Изобразительный оригинал и задача репродукционного процесса

Изобразительные оригиналы, подлежащие репродуцированию полиграфическими средствами различаются:

• по виду подложки (прозрачные, непрозрачные; гибкие, жесткие);
• по цвету (черно-белые - монохромные, цветные);
• по структуре изображения (штриховые, полутоновые, растровые - вторичные);
• по способу получения (фотографические, рисованые, живописные, печатные).

По форме представления  это могут быть собственно иллюстрации, а также выклейные (сверстанные) монтажи полос.

Новой разновидностью являются изобразительные оригиналы или  их целые библиотеки, представленные в электронной форме для компьютерных дизайн-студий и рекламных бюро. Сюда же можно отнести и оригиналы, полученные с использованием цифровой фотографии. Технология репродуцирования оригиналов такого типа исключает этапы электрооптического анализа (цветоделения) и исходного кодирования сигналов, но в остальном не отличается от используемой для оригиналов, представленных в традиционной форме.

Фотопленки и фотобумаги изначально разрабатывались для  других потребительских целей и, следовательно, условий восприятия запечатленных на них изображений. Например, цветные фотопленки слайдов - для диапроекции с использованием лампы накаливания в затемненном помещении. Негативные — для печати на цветных фотобумагах, а сами фотоотпечатки - с учетом условий их рассматривания в бытовых условиях. Характеристики сигналов видеокамер или цветовых значений файлов цифровых фотоаппаратов прежде всего ориентированы на воспроизведение на экранах телевизоров и мониторов компьютеров. Различные цветовые характеристики имеют красители и пигменты отпечатков, полученных средствами фотографии, в термопереводных, термосублимационных, струй-но-капельных, электрофотографических и других цифровых принтерах. Поэтому различные виды отображения уже включают в себя искажения цвета исходного объекта (сцены), необходимые, как будет показано в последующем изложении, для наилучшего восприятия в конкретных условиях рассматривания. Следовательно, далеко неодинаково и представление цвета одной и той же сцены сигналами, полученными видеокамерой или цифровым фотоаппаратом, считанными различными типами сканеров с отснятых с этой сцены фотографий на прозрачной и непрозрачной подложке или с отпечатков перечисленных выше цифровых принтеров.

Все это создает проблему однозначного толкования цвета в  репродукционной системе со множеством типов промежуточного отображения исходного объекта.

Репродукционная задача рассматривается  не в отношении исходного зрительного  объекта или сцены, а применительно  к вторичному их отображению, в качестве которого принимается изобразительный  оригинал того или иного типа, сигнал цифровой камеры или ТВ канала. 
С другой стороны, как неотъемлемую часть допечатной технологии следует рассматривать проблему совместимости по выходу, т. е. однозначного (визуально тождественного) отображения изобразительного оригинала во всем многообразии используемых способов печати и получения цветопробы. 
Изобразительную задачу полиграфического производства можно определить в целом как получение копий, которые с заданной точностью соответствуют некоторому оригиналу. Степень этого соответствия в конечном итоге определяет качество репродукции. Для его объективной оценки необходимо располагать количественными критериями - показателями качества.

Локальные параметры

Большей частью изображения  являются репликами зрительно воспринимаемого  окружающего реального мира, трехмерного  и полихромного. Каждая его точка  характеризуется шестью параметрами:

• х, у, z - координаты точки в пространстве;
• В - ее яркость;
• Λ - цветовой тон;
• р — чистота цвета.

Плоскому цветному изображению  соответствуют пять из этих параметров - х, у, В, Λ, р, а черно-белому лишь три - х, у, В. 
Яркость характеризует интенсивность излучения некоторой точки рассматриваемого объекта. Воздействуя на зрительный анализатор, она вызывает определенное ощущение, называмое светлотой. Светлота служит как бы мерой зрительного ощущения яркости. Именно со светлотой как с субъективной яркостью приходится иметь дело на практике, поскольку одна и та же яркость с учетом тех или иных побочных факторов может ощущаться по разному. На это влияют яркость фона, на котором рассматривается объект, время адаптации (привыкания) к яркости этого фона и другие причины.

для оценки светлоты L в колориметрической  системе Lab наряду с яркостной компонентой Y исходной цветовой системы XYZ учитывается так называемая яркость опорного «белого» Y_n, светлота которого согласно этому выражению равна 100 единицам.

Яркость - количественная характеристика цвета. Качество последнего определяют цветностью. Она, в свою очередь, совокупно выражается такими параметрами, как цветовой тон, чистота цвета и его насыщенность. Цветовой тон однозначно характеризуют длиной волны в видимом диапазоне электромагнитных колебаний (380-700 нм).

Если энергетическая яркость  оценивается безотносительно к  спектральному составу мощностью  излучения в микроваттах энергии, поступающей с единичной площади  объекта в единичном телесном угле, то единицы световой яркости  учитывают так называемую кривую видности - спектральную характеристику чувствительности глаза.

Световую яркость удобно использовать для описания самосветящихся объектов, например телевизионных изображений, поскольку она характеризует  их, хотя и субъективно, но вполне однозначно. Этого нельзя сказать, однако, о полиграфических  оттисках и оригиналах. Они воспринимаются в отраженном или проходящем свете  внешних источников и поэтому  светлота каждой точки определяется не только свойствами самого изображения, но и его освещенностью.