Технология обработки изобразительной информации

Эффективный интервал оптических плотностей

В общем случае интервал оптических плотностей печатного процесса определяется разностью плотностей сплошного красочного слоя и незапечатанной бумаги:

Однако такая оценка не учитывает присущую автотипному  методу специфику передачи тонов  оригинала изменениями площадей печатающих и пробельных элементов. Меньшую, но более точную величину интервала  дает разность оптических плотностей растровых полей с минимальными устойчиво воспроизводимыми по полю оттиска и в тираже пробелом и печатающим элементом:

Различие между ΔD_отт и ΔD_эфф может оказаться весьма существенным. В газетной высокой печати оно достигало, например, нескольких десятых единицы оптической плотности. «Белое» на такой иллюстрации заметно темнее ее полей, т. е. незапечатанной газетной бумаги, и без того не отличающейся высокой белизной.

Для стационарных зон изображения, характеризующихся монотонным изменением тона, присвоение нулевых и стопроцентных  значений площадей печатных элементов  предельным оптическим плотностям оригинала  чревато появлением ложных контуров.

Если тон на некотором  участке изображения плавно изменяется от самого светлого до самого темного  своего значения, то подобное присвоение  ведет к появлению заметных скачков  в тех зонах этого участка, которым соответствуют значения реально воспроизводимых минимальных  растровых точек и пробелов. Самый  темный и самый светлый участки  оригинала «привязывают» к плотностям D_{пр. min} и D_{т. min}, чтобы передача тона оригинала путем изменения площадей растровых точек была управляемой. 
Абсолютные размеры минимальных пробела и печатающего элемента различны даже в одном и том же способе печати. Являясь некоторым эквивалентом уровня собственных шумов репродукционного процесса, они определяются гладкостью бумаги, типом печатной машины, свойствами формы и краски, спецификой взаимодействия последней с формой и бумагой в печатном процессе.

 

7. Линиатура растра. Выбор значения линиатуры.

1) В терминах обработки сигналов регулярная растровая решетка выполняет роль вспомогательного (несущего) колебания, которое модулируется значением тона изображения с тем, чтобы передать его через печатный процесс. Такое промежуточное дискретное представление подвергается позднее, при рассматривании демодуляции (дерастрированию), в результате которого растровый оттиск зрительно воспринимается как непрерывное поле значений тона, содержащее в соответствии с положениями теории дискретизации все пространственные частоты оригинального изображения, как минимум, в два раза меньшие частоты растра. 
Основной характеристикой автотипного изображения, печатные элементы которого размещены в ортогональной решетке, является частота этой решетки, или так называемая линиатура растра - L, измеряемая в лин/см. Это специфический, традиционный для полиграфии параметр, имеющий размерность пространственной частоты. Его используют для систем, реализующих автотипный принцип передачи полутонов. 

Наиболее употребительны линиатуры от 25 до 80 лин/см. Они имеют следующее приближенное назначение:

12-24 лин/см - растровые изображения принтеров;

24-48 лин/см - иллюстрации в газетах;

48-60 лин/см - журнальные иллюстрации;

60-80 лин/см - рекламные и художественные издания;

80-120 лин/см - специальные издания и стереопечать.

 

2) Линиатура растра - важнейший информативный параметр печатной иллюстрации. С увеличением линиатуры количество элементов изображения растет квадратично. Заключая в себе тот же объем информации, оттиск с линиа-турой 70 лин/см занимает вдвое меньшую площадь в полосе издания, чем при 48 лин/см. 
Традиционно линиатуру для того или иного вида работ выбирают опытным путем из ограниченного ряда значений, определенного в свое время номенклатурой проекционных растров. В отличие от частот разложения изображений в электронных СМИ, стандартизация линиатур применительно к условиям печати проблематична, в силу многовариантности системы бумага-краска-машина. Не существует достаточно мотивированных положений или методик выбора этого важного параметра, которые могли бы быть положены в основу такой стандартизации. Например, комментируемые ниже рекомендации ISO 12647 (1996 г.) в данной части не до конца следуют логике, противореча эмпирически найденным в многолетней практике значениям.

С учетом отмеченного выше вряд ли можно считать правомерным  выбор линиатуры лишь из условий заметности или незаметности растра. Тем более что в печати так или иначе используются, как уже отмечалось, самые различные значения линиатур. Они должны учитывать уровень шумов конкретного печатного процесса, который определяет, в свою очередь, эффективный интервал оптических плотностей, тоновой иллюстрации.

С ростом линиатуры улучшается четкость и резкость изображения, уменьшается заметность растра на нем. Вместе с тем, снижается число воспроизводимых градаций и плавность тонопередачи, если линиатура повышена без адекватного уменьшения уровня собственных шумов формного и печатного процессов.

Таким образом, в реальных условиях, характеризующихся некоторыми абсолютными размерами предельно  достижимых минимальных печатных элементов  и пробелов, отыскание значения линиатуры оказывается компромиссным в отношении удовлетворения базовым показателям качества печатных изображений. С одной стороны - это контраст, число воспроизводимых градаций и плавность тонопередачи - тем большие, чем шире эффективный интервал, а с другой - четкость и резкость изображения, незаметность его растровой структуры. С повышением линиатуры эффективный интервал сужается, однако пространственное разрешение растет, а с ее снижением наоборот. В этом, в отличие, например, от телевидения, заключается компромиссный характер выбора частоты растра, обусловленный спецификой автотипного способа воспроизведения полутонов.

В традиционной полиграфической  практике не было принято оперативно изменять линиатуру растрирования в связи с необходимостью переналадки и дополнительного согласования как отдельных стадий допечатного, так и последующих процессов. На современном этапе широкого использования количественных методов контроля, в том числе и с применением вычислительной техники, стало принципиально возможным варьировать значение линиатуры не только в пределах издания, но и для иллюстраций одной полосы.

Оптимальное значение линиатуры есть величина обратная пяти минимально достижимым в данной технологии размерам печатного элемента:

8. Оптическая плотность растрового оттиска. Оптическое растрирование. Фактические и кажущиеся размеры печатных элементов.

S - относительная площадь печатных элементов (растровых точек). Она определяется отношением их абсолютной площади S' и единичной площади (ячейке) растрового изображения S_э (см. рис. 2.3). Последняя равна квадрату шага растровой линиатуры 1/L², поэтому:

Коэффициент отражения, усредняемый  по этой площади зрением или измерительным  окном прибора, охватывающим десятки  и сотни запечатанных и пробельных элементов, определяется как

где ρ_т и ρ_пр - отражения красочного слоя и подложки. Поскольку по определению оптической плотности ρ_т = 10^-D_т и ρ_пр = 10^-D_пр, плотность оттиска характеризуется зависимостью:

Более высокие, но близкие к денситометрическим результаты дает формула Юла-Нильсена [2,5], включающая эмпирический коэффициент n:

Этот коэффициент учитывает, что красочный слой краев запечатанных элементов поглощает также и часть света, вошедшего через пробел и подвергнутого в толще бумаги рассеянию в сторону этих элементов.

Использование нерегулярных растровых структур усложнило геометрию  красочного слоя на оттиске, а печатающие и пробельные элементы предельно  малых размеров стали влиять на тон  и цвет не только в «высоких светах»  и «глубоких тенях», но и по всему  интервалу полутонов. Поэтому разработка аналитических моделей, позволяющих  рассчитать оптическую плотность оттиска  по запечатанной площади и учесть так называемое оптическое растискивание, обусловленное далеко неоднозначным взаимодействием света с бумагой, активно продолжается и в настоящее время. 
Расчет площади S потрем упомянутым измеренным плотностям:

дает значение так называемой кажущейся площади точки, т. к. включает оптическое растискивание, имевшее место при измерении D_отт. И, напротив, физическую площадь точек и их фактические размеры современный денситометр рассчитывает

9. Фотомеханический растровый эффект. Проекционное  и контактное растрирование.

Фотомеханический  растровый эффект

В традиционном методе автотипные изображения получают, фотографируя оригинал через специальный оптический прибор - растр. Если привычныйфотографический эффект обеспечивает зависящую от экспозиции степень почернения фотослоя, то в отличие от него фотомеханический растровый эффектпозволяет получить изображение в виде отдельных элементов, площадь которых определяется количеством света, поступающим от соответствующих участков оригинала на чувствительный слой:

Одним из условий реализации растрового эффекта является применение высококонтрастных, сверхконтрастных или так называемых штриховых фотопленок. 

Переменные распределения  экспозиции в пределах растровых  ячеек обеспечивают в репродукционной  фотографии применением проекционных и контактных растров.

 

Проекционное  растрирование

Проекционный растр - сетка  непрозрачных штрихов, которые получены прецезионным гравированием в стекле канавок, заполненных затем краской. Растр, позволяющий получить не линейную, а точечную структуру печатных и пробельных элементов, образуется склеиванием двух стеклянных пластин так, чтобы штрихи каждой из них пересеклись под углом 90°.

Образование неравномерной  освещенности за ячейкой проекционного  растра в первом приближении объясняет  так называемая полутеневая теория. На рис показаны диафрагма 1, растр 2, условно представленный лишь одной его ячейкой, и фотослой 3. Соотношения размеров элементов 1, 2 и 3 и расстоянии между ними определяют результат растровой съемки и используются для расчета ее режима. В нижней части той же схемы для каждого из трех примеров этих соотношений показаны распределения экспозиции в скрытом изображении на фотослое. Распределения 5 образуются для самых светлых участков оригинала, отражающих или пропускающих наибольшее количество света, а распределения б - для самых темных:

Если в центр попадают все лучи, прошедшие через диафрагму, то с переходом к краю ячейки число  лучей, достигающих фотослоя, уменьшается, и в пределе можно указать  ту его точку, куда попадает всего лишь один луч 4. Из этих схем следует также, что характер распределения освещенности зависит от размера D диафрагмы.

На размер растрового элемента влияют размер ячейки растра d, растровое расстояние r, растяжение меха камеры R и величина диафрагмы D. Линиатура растра и масштаб съемки, определяющие d и R, обычно задаются издательством. Поэтому переменными факторами съемки могут служить лишь диаметр диафрагмы D и растровое расстояние r. 
Из соотношения растровых переменных следует:

Контактное растрирование

В контактном способе фотослой экспонируют через прозрачный оригинал (см. рис. а) наложенный на него диапозитив - контактный растр, на котором зафиксировано изображение растровой функции. Последняя представлена в данном случае двухмерным периодическим распределением значений оптической плотности D_к(x, у). Одномерный (по оси X) срез этой функции представлен на рис (б), поясняющем механизм фотомеханического растрового эффекта в этом способе. Почернение (в виде растровых точек) образуется на контрастном слое негатива лишь там, где (D_ор + D_к) < D_гр (см. рис. в).

Для реализации эффективного интервала плотностей печатного  процесса величина экспозиции, как  видно из той же схемы, должна быть подобрана таким образом, чтобы  обеспечить формирование точек растрового негатива с относительной площадью 5% и 95% соответственно для самых темных и самых светлых участков оригинала. Важен также подбор интервала  плотностей контактного растра ΔD_к близким интервалу оригинала ΔD_ор. При неправильном соотношении этих интервалов различия яркости деталей будут переданы либо с пониженным контрастом, либо не во всем диапазоне градаций. Более универсальными в этом смысле являются, в отличие от нейтральных (серых), окрашенные, в частности, пурпурные растры. Их оптическая плотность, а следовательно интервал ΔD_к, различны для световых потоков разного цвета и могут быть скорректированы подбором цветных фильтров при растрировании черно-белых оригиналов.

10. Электронное растрирование изображений. Общие принципы. Генератор растровых точек.

Наиболее обсуждаемыми параметрами  растровых систем, определяющими  их пригодность к использованию  в той или иной печатной технологии, являются:

• характеристики растискивания;
• возможности тонопередачи и управления ею;
• разрешающая способность;
• степень искажений геометрии контуров и мелких деталей;
• муарогенность и визуальная однородность структуры получаемых оттисков;
• необходимые объемы исходных файлов;
• сложность используемых алгоритмов.