Многокрасочное растровое изображение

Синтез цвета при полиграфическом воспроизведении. Градационная и синтетическая стадии про­цесса воспроизведения цветного оригинала средствами по­лиграфии имеет характерные особенности.

Синтез цвета в полиграфии осложняется двумя явления­ми. Первое из них состоит в том, что совмещение растровых изображений может привести к появлению периодического узора, называемого муаром. Если контраст и период муара велики, качество репродукции заметно ухудшается.

Второе явление заключается в том, что образование цве­тов при полиграфическом воспроизведении подчиняется за­кономерностям не только субтрактивного, но одновременно и аддитивного синтеза. Такой субтрактивно-аддитивный син­тез более сложен, чем способы получения цветов, рассмо­тренные выше. Он называется автотипным.

Муар. Растровые элементы изображений, образованных раз­ными красками, при синтезе накладываются друг на друга по-разному. Причины этого – сложность приводки (сов­мещение изображений при печатании), неточность установки растра, деформация фотографической пленки, печатной формы, бумаги и т. д. При этом направления растровых ли­ний в изображениях, печатаемых разными красками, не вполне совпадают. Это ведет к возникновению вторичной структуры на растровом изображении, называемой муа­ром.

Рисунок 15.1. Муар, возникающий в результате наложения линейных

структур при разных углах a: а – угол равен 5°; б – угол 15°; в –угол 30°

Проследим явление сначала на линейной структуре. На рисунке 15.1 показаны две системы параллельных линий, наложенных друг на друга под некоторыми углами. Если эти углы малы, то поперек линий возникают периодически повторяющиеся темные и светлые полосы. Это – одна из разновидностей муара. Причина его возникновения понят­на из рис. 15.2,

Рисунок 15.2. Наложение двух линей­ных растров

где в увеличенном виде показан результат несовмещения двух линейных растров, угол между линия­ми которых равен a. Отрезками АА и ВВ ограничена часть системы, которая воспринимается как светлая полоса, потому что просветы между линиями велики. Между отрезками ВВ и СС, наобо­рот, находится часть систе­мы, в которой просветы ме­жду пересекающимися линиями растров малы. Поэтому соответствующий участок воспринимается как темная полоса. Когда ширина линий пересекающихся растров одинакова, полосы муара перпендику­лярны биссектрисе угла a. Количественно муар описывается двумя харак­теристиками – периодом Т_м и контрастом k_м.

Периодом муара Т_м называется расстояние между осевыми линиями светлых (или темных) полос. Вы­числим его значение в зависимости от периода Т_р линей­ного растра и угла a между линиями двух линейных раст­ров, когда ширина растровых линий одинакова (рисунок 15.2). Из выделенного на рисунке прямоугольного треугольника, диагональ которого равна периоду Т_М, а один из катетов – полупериоду (1/2) T_р следует:

или

(15.1)

Подставив в формулу (15.1) значение Т_р, можно опреде­лить период муара для разных углов a. На рисунке 15.3 показан результат расчета, сделанного в предположении, что ширина d линии растра, равная для обычных растров полупериоду: d = T/2 = 0,1 мм. При изменении T_р график смещается соответствующим образом вверх или вниз, не меняя формы. Поэтому результат расчета имеет общее значение.

Из рисунка 15.3 и формулы (15.1) видна периодичность му­ара. При a = 0, т. е. при строгом совмещении линий обоих растров, период бесконечен. Это означает, что муара нет: его полосы удалены друг от друга на бесконечно большое расстояние. При небольшом несовмещении линий, когда угол a

Рисунок15.3. Зависимость между периодом муара и углом a для ли­нейных структур

мал, период конечен и его численное значение ве­лико. Отсюда следует, что муар, возникающий при недо­статочно полном совмещении частичных растровых изобра­жений, особенно заметен. С увеличением угла a период уменьшается, и при a = 90° он принимает минимальное зна­чение: Т_м = d/0,7 = 1,4T_р, т. е. становится равным диаго­нали квадрата, образованного пересечением растровых ли­ний. В этом случае муаровые фигуры практически не вос­принимаются глазом. Из рисунка 15.3 видно, что углу 90° соответствует минимальное значение периода. Обе половины графиков, показанных на рисунке, симметричны: с увеличе­нием угла a более чем на 90° наблюдается та же картина муарообразования, но в обратном порядке: при дальней­шем увеличении угла муар возрастает.

При повороте линий растров на углы большие 180° пе­риод муара изменяется так же, как и для углов в интервале от 0 до 180°, что выражается второй кривой Т_м = f ( a ) (рисунок 15.3). Муар, образованный линиями двух растровых структур, называется поэтому двухкратным.

До сих нор рассматривался муар, образованный систе­мами параллельных линий. Однако на практике оказы­вает помехи муар, возникающий при совмещении растро­вых изображений, полученных за обычными перекрестными растрами. В этом случае характер муара внешне изменяет­ся (рисунок 15.4). Однако смысл явления остается прежним: при наложении растровых элементов образуется вторичная, периодически повторяющаяся структура. Типичные муа­ровые фигуры, образуемые в этом случае, показаны на рисунке 15.4.

Рисунок 15.4.Муар, возникающий при наложении обычных растро­вых

изображений: а – розеточный; б – квадратный

Изображения, полученные за линейными растрами, име­ют одно направление линий, а полученные за перекрестны­ми – два. Поэтому рисунок муара для перекрестных раст­ровых изображений начинает повторяться при углах вдвое меньших, чем для линейных. Иначе, период муара для пере­крестных растров вдвое меньше, чем для линейных (рисунок 15.5). Из рисунка видно, что муар, образованный при несовмещении растровых изображений, полученных за перекрестным растром, – четырехкратный.

Муар, образованный в результате наложения линейных структур (рисунок 15.1), называется линейным. При нало­жении структур, полученных за перекрестными растрами («точечных изображений»), могут возникнуть два типа муа­ра: розеточный (розетка – от французского rosette – розочка –фигура орнамента, имеющая вид стилизован­ного цветка) (рис. 15.4, а) и квадратный (рисунок 15.4, б). Розеточный образуется при больших углах между направле­ниями линий растра, квадратный – при малых углах. Поскольку один тип муара переходит в другой плавно, углы точно указать нельзя.

Рисунок 15.5. Зависимость между периодом муара

и углом a для обыч­ных растровых изображений

На обычных растровых оттисках муар возникает из-за того, что растровые элементы на некоторых участках изо­бражения накладываются друг на друга в большей или меньшей степени, а на других располагаются

рядом. Участки наложений оказываются более светлыми, чем те, где элементы лежат рядом. Отсюда вытекает понятие конт­раста муара k_M. Это разность максимальной и мини­мальной интегральных плотностей на данном поле, возни­кающая вследствие муара:

Контраст муара, наряду с его периодом, определяет степень влияния явления на качество изображения. Чем больше период и контраст муара, тем хуже качество ре­продукции.

Характеристика k_M зависит от светлоты накладываемых красок, их числа, а также условий их наложения. Наи­большее значение контраст муара имеет в полутонах изо­бражения, т. е. в области средних светлот. В светах и тенях онзаметно снижается.

Автотипный синтез цвета. Относительное расположение оттисков каждого из од­нокрасочных растровых элементов на цветной репродукции показано на рисунке 15.6. Из него видно, что на растровой еди­нице площади получается ряд элементарных цветов, воспринимаемых вследствие ограниченной остроты зрения как суммарный, синтезируемый данным наложением. Этот цвет обеспечивается следующими сочетаниями красок и про­белов:

а) однокрасочными нало­жениями – желтыми, пур­пурными и голубыми;

б) двухкрасочными нало­жениями – зелеными (желтый + голубой), синими (голу­бой + пурпурный), красными (пурпурный + желтый);

в) трехкрасочным наложе­нием – черным (желтый + пурпурный + голубой);

г) участками, свободными от краски (пробелами).

Цвета наложений, как это видно на рисунке, образуют­ся путем субтрактивного синтеза, а общий цвет системы воз­никает в результате пространственного аддитивного синте­за указанных ее восьми элементов.

Такой смешанный субтрактивно-аддитивный синтез на­зывается автотипным. Впервые он был рассмотрен Н. Д. Нюбергом (1935 г.) и независимо от него Нейгебауэром (1937 г.). Н. Д. Нюберг предложил формулу, описы­вающую цвета автотипных наложений в зависимости от площадей растровых элементов, которая стала известной как уравнение Нюберга–Нейгебауэра.

Рисунок 15.6.Расположение ра­стровых элементов оттиска при трехкрасочной печати

Удобнее выражать в функции площадей растровых эле­ментов не цвета, как было первоначально предложено, а зональные коэффициенты отражения. Преимущество тако­го способа выражения состоит в том, что зональные коэф­фициенты отражения являются одновременно и зональны­ми координатами цвета. Это делает модель более универ­сальной.

Градационный процесс полиграфического воспроизведения. Принципы анализа и управления градационным процес­сом фотографического воспроизведения излагаются в кур­се теории фотографических процессов, где рассматривает­ся метод управления градацией позитива, предложенный Джонсом.

Этот же метод приложим и к управлению градационным процессом полиграфического воспроизведения. Градацион­ная блок-схема в этом случае может быть представлена следующим образом.

Каждый из блоков схемы можно разложить на элемен­тарные градационные составляющие и связать их в систе­му градационных графиков по методу Джонса.

Градационная схема первого блока – получение цветоделенных изображений (фотографических форм) – зависит от выбранной технологии изготовления печатной формы и связанной с ней технологией фотографического процесса.

Цветоделенные изображения. При воспроизведении цвет­ного оригинала средствами высокой и плоской офсетной печати получают растровые цветоделенные изображения – негативы или диапозитивы, в зависимости от способа копи­рования на поверхность формного материала. Растрирова­ние можно вести одновременно с цветоделением (прямой процесс), а можно сначала получить тоновые цветоделенные негативы, а затем, применяя растр, готовить с них цветоде­ленные растровые изображения (косвенный процесс).

Прямой процесс проще косвенного (меньше технологиче­ских операций), тем не менее его применение ограничива­ется двумя причинами. Первая связана с большими потеря­ми света. Только при собственно цветоделении теряется энергия не менее двух третей спектра, что следует из кри­вых поглощения зональных светофильтров. В случае пря­мого процесса растрирования к этим потерям прибавляет­ся еще 75 % светового потока, задерживаемого непрозрач­ными элементами растра. Таким образом, при совместном применении растра и светофильтра освещенности в оптиче­ском изображении уменьшаются по крайней мере в 12 раз по сравнению с обычной съемкой. Поэтому для ведения пря­мого процесса нужны высокочувствительные фотографиче­ские материалы. Между тем с повышением коэффициента контрастности материала его светочувствительность, как правило, снижается. Растрирование же требует высококонт­растных материалов. Из этого следует, что для одновремен­ного цветоделения и растрирования приходится сильно по­вышать освещенность оригинала либо увеличивать продолжительность выдержки. И то и другое не всегда приемлемо. Однако благодаря достижениям эмульсионной техники, по­явились высококонтрастные материалы, имеющие доволь­но высокую чувствительность. В связи с этим наметилась тенденция к более широкому применению прямого процес­са.

Однако косвенный процесс открывает большие возмож­ности для исправления градационных и цветоделительных недостатков, чем прямой. Поэтому прямой процесс приме­няют при воспроизведе­нии сравнительно прос­тых оригиналов и при не очень ответственных ра­ботах.

Для получения форм плоской офсетной печати используются растровые диапозитивы. Косвенный процесс в этом случае применяется в сокращенном варианте, называемом ино­гда полукосвенным. Он состоит в получении тоновых цветоделенных негативов, с которых за­тем готовят растровые диа­позитивы.

Обеспечение баланса цветной репродукции достигает­ся путем управления характеристиками каждого градаци­онного блока так, чтобы в пределах возможного, опреде­ляемых природой процессов, достичь совмещения града­ционных кривых частичных изображений. В тех случаях, когда этого нельзя добиться изменением условий ведения процесса (выдержки, продолжительности проявления, трав­ления печатной формы и т.д.), применяют ручную или фото­механическую градационную ретушь

Копии на формном материале. Градационные соотноше­ния в копировальном процессе менее изучены, чем в фото­графическом. Известно, что результат копирования зависит от резкости растровых элементов копируемого изображения. Эта зависимость носит тот же характер, что и при копирова­нии на обычный фотографический материал. Так же влияет и выдержка. Разница состоит только в том, что светорас­сеяние в копировальном материале, как правило, меньше, чем в эмульсионном слое фотографического материала: ко­пировальный слой более прозрачен. Поэтому выдержка влияет на результат копирования меньше, чем при воспро­изведении растрового негатива на позитивной пленке.

Существуют два метода копирования: негативный (ко­пируется негатив) и позитивный (копируется диапозитив). В первом случае закономерности те же, что и при получе­нии диапозитива с растрового негатива: элементы расширя­ются с увеличением выдержки. Во втором случае при воз­растании выдержки происходит уменьшение площадей эле­ментов. Это приводит к падению контраста не в результате относительно большого увеличения площадей мелких эле­ментов, а вследствие уменьшения размеров крупных эле­ментов.

Приращения площадей зависят не только от выдержки, но и от линиатуры растра. Изображение, полученное е ра­стром высокой линиатуры, искажается сильнее, чем грубо-растровое. Это следует из большого относительного расши­рения мелких элементов.

Для получения устойчивых элементов копируют несколь­ко дольше, чем это необходимо для получения только види­мых элементов. Поэтому некоторое расширение элементов копии относительно просветов копируемого изображения неизбежно. Однако оно невелико. Считается, что даже в случае не вполне резких элементов в растре в 48–60 лин/см прирост линейных размеров на копии составляет около 5 %, а при растрах до 100 лин/см – около 6–7 %.

Одна из возможных градационных характеристик копи­ровального процесса показана на рисунке 15.7.

Рисунок 15.7. Градационная характеристика копироваль­ного процесса.

Печатные формы. Процессы изготовления печатных форм многообразны.

Формы высокой печати могут быть получены в резуль­тате травления с выкрыванием или же однопроцессным способом травления (без выкрывания). Выкрыванием называется защита печатающих элементов формы высокой печати от бокового подтравливания, состоящего в раство­рении в кислоте боковых стенок печатающих элементов клише. Одновременно выкрывание является способом руч­ного управления градацией формы. Травильщик закрывает те участки изображения, на которых площади печатающих элементов не должны уменьшаться. Поскольку этот процесс зависит от опыта и интуиции травильщика, указать точный вид градационной кривой клише, полученного с выкрыва­нием, в общем виде нельзя.

Рисунок 15.8. Градационная характеристика формного процесса

На рисунке 15.8 показана возможная градационная кри­вая клише.

При правильном ведении процесса изготовления офсет­ных форм градация искажается незначительно. Так, на формах, полученных в результате негативного копирова­ния, площади печатающих элементов могут увеличиваться до 5 %. На формах, полученных позитивным копированием, возможно уменьшение площадей. Хотя из этого правила есть исключения: на биметаллических формах «медь – твердый никель», изготовленных анодным травлением, возможно увеличение площадей печатающих элементов на 3–4 %.

Печатный процесс. Возможности управления градацион­ными свойствами изображения в печатном процессе также невелики, за исключением высокой печати, где до некоторой степени можно регулировать градацию оттиска путем созда­ния соответствующего приправочного рельефа. В плоской офсетной и глубокой печати задача этой стадии процесса состоит в том, чтобы сохранить градационные соотношения, достигнутые в результате фотографического процесса и гра­дационной ретуши.

Остановимся на факторах, определяющих градацию от­тиска, полученного с формы высокой печати. Последова­тельность светлот в оттиске зависит в этом случае от давле­ния при печатании, количества краски, подаваемой на фор­му, скорости печатания, жесткости декеля (декель – упругая прослойка, закрепляемая на печатном цилиндре или тигле печатной машины).

При слишком низком давлении оттиск получается нерав­номерным по плотности: некоторые его участки не пропеча­тываются. С увеличением давления относительно мини­мального, обеспечивающего пропечатку, растут оптические плотности оттиска за счет уменьшения площадей пробелов. Краска выдавливается за пределы очка печатающих эле­ментов формы, и площади растровых элементов увеличи­ваются.

Существует некоторый интервал допустимых давлений. Нижний предел давления – тот, который обеспечивает рав­номерные плотности оттиска, верхний – допустимое рас­ширение его элементов. Допустимый интервал давлений за­висит от жесткости и гладкости бумаги, свойств декеля и линиатуры растра.

Ореол вокруг растрового элемента, вызванный выдав­ливанием краски, при данном давлении связан с гладко­стью бумаги. На гладкой он равномерен и узок, на шерохо­ватой получается широким и бесформенным вследствие расплывания краски и ее впитывания в поры бумаги. В этом случае верхний предел допустимых давлений понижается. Кроме того, степень расплывания краски, подобно от­меченному выше светорассеянию в копировальном слое, связана с отношением площади воспроизводимой детали к ее периметру. Эта зависимость приводит к ухудшению фор­мы градационной характеристики: график становится не линейным, а выпуклым.

Рисунок 15.9.Градационная характеристика печатного процесса

При жестком декеле уменьшается вдавливание формы в бумагу (оборотный рельеф, или натиск) и, следовательно, уменьшается ореол. Это дает основание увеличить макси­мально допустимое давление.

Чем выше линиатура растра, тем заметнее влияет ореол на градацию оттиска и, следовательно, тем ниже минималь­но допустимое давление.

Количество краски, подаваемой на форму. Увеличение толщины красочного слоя приводит к таким же результатам, что и повышение давления. С увеличением толщины кра­сочного слоя растет оптическая плотность краски (до предела, определяемого ее подчинением закону Бугера–Ламберта–Бера). Одновременно увеличи­вается ореол выдавливания.

Важное практическое значе­ние имеет расщепление красоч­ного слоя – разделение его на поверхностный и вдавленный в поры бумаги. Эта вторая часть красочного слоя сильно рассеи­вает свет, что вызывает возрас­тание отклонений от закона Бугера – Ламберта – Бера. С уменьшением количества крас­ки, проникшей в поры бумаги, увеличиваются плот­ность и насыщенность оттиска. Запечатанная бумага впитывает краску меньше, чем незапечатанная. Поэтому цвета двух- и трехкрасочных участков оттисков насыщен­нее цветов однокрасочных.

На перенос краски влияют скорость печатания и давле­ние. При возрастании скорости перенос краски уменьша­ется, а при увеличении давления растет. Фактор скорости сильнее влияет на результат, чем фактор давления. Хотя с ростом скорости количество краски, перенесенной на бумагу, уменьшается, но это происходит главным образом за счет ее части, впитываемой в поры, что мало влияет на плот­ности изображения и приводит к повышению насыщенности оттиска.

Типичная градационная кривая высокой печати показа­на на рисунке 15.9. При рационально подобранных режимах – давлении, количестве краски, скорости печатания – иска­жения в светах и тенях оттиска невелики. Значительно воз­растают плотности только в средних тонах оттиска, и тем сильнее, чем больше натиск, который связан с факторами, указанными выше, и, в частности, с периметром растровых элементов.

Плоская печать. Тираж с форм плоской печати получают, как правило, с применением офсетного способа. Свойст­ва бумаги оказывают качественно такое же влияние на плотности оттиска и размеры растровых элементов, как и в случае, рассмотренном выше. При повышении впиты­ваемости и шероховатости бумаги происходит расплывание растровых элементов. К тому же эффекту приводит и уве­личение толщины красочного слоя. Оптимальная толщина красочного слоя на форме зависит от свойств металла, на котором образованы печатающие элементы, точнее, от его краскоудерживающей способности (наименьшая – у цин­ка, наибольшая – у меди).

В офсетной печати возможно эмульгирование краски, ведущее к тенению формы. Эмульгирование со­стоит в том, что печатная краска образует с увлажняющим раствором эмульсию краска–вода. Эмульсия смачивает пробельные элементы формы, что приводит к забиванию пробельных элементов краской. Происходит тенение формы. Градационная кривая офсетной печати при рациональ­но выбранных режимах, как и кривая высокой печати, вы­пуклая. Однако выдавливание краски за пределы печатаю­щего элемента в средних тонах меньше, чем при высокой пе­чати (рисунок 15.9). При отклонении режимов от оптималь­ных – повышении давления и толщины красочного слоя – в первую очередь уменьшаются площади пробелов в тенях, что приводит к потере теневых деталей.

Управление процессом воспроизведения. На рис. 15.10 изображена цепь элементарных градационных графиков, каждый из которых вносит вклад в формирование града­ционного графика оттиска.

Элементарные графики – звенья цепи – расположены вдоль прямой, наклоненной под углом 45° к координатным осям. Смысл этой прямой –диагонали – проиллюстри­руем на примере ее верхнего участка, находящегося вблизи графика I. Перенесем ось S^н в положение, указанное пунк­тиром. Это – ось ординат нового графика. На его оси абс­цисс будем откладывать также значения S^н. Тогда получим график зависимости S^Н от S^Н. Это – прямая, наклоненная под углом 45° к осям координат. Соответствующий смысл имеют и другие отрезки диагонали. Такие вспомогатель­ные графики дают возможность переносить значения вели­чин с оси ординат одного элементарного графика на ось абсцисс другого, как это сделано стрелками, изображенными сплошными линиями.

Выберем на графике I произвольную точку 1. Она пока­зывает площадь растрового элемента S₁^н, который образу­ется, если плотность поля оригинала равна D₁°^р. Пользуясь графиком II, находим, что элемент негатива площадью S₁^н передается на копии площадкой S₂^К. В свою очередь, этот элемент копии передается на форме площадкой S₃^ф(график III), а на оттиске (график IV) – S₄^отт. Пользуясь кри­вой Юла–Нилсена (график V), находим, что площадь, за­нятая элементами размера S₄^отт, имеет оптическую плот­ность D₅^отт.эф. Следовательно, сопоставляя графики I, V и VI, находим, что плотность оригинала D₁^ор в результате данной совокупности элементарных градационных процес­сов передается оптической плотностью D₅^отт.эф.

Рисунок 15.10.Цепь графиков формирования градации однокрасочного оттиска

Находя подобным же образом достаточное число точек градацион­ной кривой оттиска, получим график этой зависимости. Изменение положения и формы любой из элементарных гра­дационных кривых приводит к смещению градационной кривой оттиска или изменению ее формы. Это показано на примере смещения точки 4 кривой печати в положение 4'. Применяя приведенное выше построение (штриховая ли­ния–мелкие штрихи), находим, что в результате такого из­менения градационная кривая сместилась из положения 6 в положение 6'.

С. П. Миклашевский разработал метод управления гра­дацией оттиска. Исследователь разделил звенья градацион­ной цепи на управляемые, форму и положение которых можно изменять, и неуправляемые, форма которых неизменна. К неуправляемым звеньям в нашем примере отно­сятся градационные графики II – кривая копирования и V – кривая Юла–Нилсена. Управляемые кривые звенья – кривая растрирования I, форма которой зависит от ус­ловий проведения проекционного растрирования или струк­туры контактного растра, кривая печати IV, форму кото­рой можно до некоторой степени изменять, применяя сило­вую приправку. На стадии формного процесса (кривая III) также в некоторых случаях можно управлять градацией. Это относится, например, к изготовлению клише с выкрыванием.

Принцип управления градацией оттиска показан на примере растрирования (кривая I). Пусть требуется пере­местить точку 7 градационной кривой оттиска в положение 7'. Будем считать процессы, описываемые графиками II – IV, неизменными. Управление состоит в предъявлении требований к управляемому звену (в нашем случае I), удовлетворение которых приводит к заданному результату. Из рисунка видно (построение штриховыми линиями с длинными штрихами), что смещение точки 7 в положение 7' может быть достигнуто смещением точки 8 кривой I в положение 8'. Оно (а также смещение других точек) дости­гается соответствующим выбором режимов растрирования или характеристик контактного растра.

Возможно использование нескольких управляемых зве­ньев. Процесс в этом случае аналогичен только что рассмо­тренному.

На рисунке 15.10 показана схема управления градацион­ной кривой однокрасочного оттиска. Задача управления при многокрасочном воспроизведении сводится к выбору таких условий ведения элементарных процессов и управле­ния ими, которые обеспечили бы совпадение кривых D^отт.эф (D^ор) для каждой из красок.

Основная литература: 1[250-272]

Контрольные вопросы:

1 Синтез цвета при полиграфическом воспроизведении

2 Муар

3 Период муара

4 Двухкратный, четырехкратный муар

5 Линейный, розеточныйи квадратный муар

6 Контраст муара

7 Автотипный синтез цвета

8 Градационный процесс полиграфического воспроизведения

9 Цветоделенные изображения

10 Копии на формном материале

11 Печатные формы

12 Печатный процесс

13 Тенение формы

14 Управление процессом воспроизведения

Дата добавления: 2014-12-08