1.3.1. Цифровое растрирование
При печати полутонового изображения эффект передачи различных градаций серого цвета достигается путем растрирования изображения, то есть превращения оригинального изображения в набор точек разного размера, расположенных в определенном порядке и под определенным углом к горизонтали.
Традиционно в полиграфии вообще и в картоиздании в частности растрирование выполнялось фотомеханическим способом, при котором после экспонирования изображения через механический растр получался набор равномерно расположенных точек различных размеров. Сегодня фотографическое растрирование постепенно сменяется растрированием с использованием компьютеров, лазерных принтеров и фотонаборных автоматов.
Лазерные принтеры и фотонаборные автоматы создают точки фиксированного размера (действительные точки) с выводом на бумагу или кальку (для принтеров) или на светочувствительную пленку (для фотонаборных автоматов). Число таких точек на единицу длины зависит от разрешения конкретного устройства.
Для образования растровой точки переменного размера действительные точки группируются в матрицу, называемую полутоновой ячейкой. Одна полутоновая ячейка воспроизводит один оттенок серого (или цвета печатной краски), в зависимости от числа действительных точек, ее составляющих. Для качественной печати необходимо воспроизводить 256 градаций цвета, следовательно, размер матрицы должен быть16х16 ячеек (рис. 13).
Растр описывается тремя параметрами: пространственной частотой (линиатурой растра), формой точки и углом поворота. Каждый из этих параметров влияет на качество репродуцирования цифрового изображения.
1.3.2. Линиатура растра
Растровые точки, как правило, располагаются регулярно, образуя ряды или линии (рис. 14). Растр характеризуется частотой этих линий, или линиатурой. Линиатура обычно измеряется количеством линий на дюйм (LPI - lines per inch).
Рис. 14. Создание оттенков цвета при помощи растра
С увеличением значения линиатуры растровые ячейки становятся меньше и, следовательно, повышается качество изображения. Однако, чем ниже качество бумаги, тем сложнее воспроизвести на ней изображение с высокой линиатурой растра. Поэтому для разных типов бумаги используется свое значение линиатуры. Для высококачественной бумаги выбирают частоту растра 133 и более линий на дюйм. Для бумаги среднего качества линиатура растра составляет величину 100 линий на дюйм. Фотографии для газет растрируются с линиатурой 75-85 линий на дюйм.
Линиатура растра обратно пропорциональна количеству возможных тоновых уровней при заданном выходном разрешении, то есть, чем выше линиатура растра, тем меньшее количество градаций можно воспроизвести при заданном разрешении выводного устройства. Разрешение печатающего устройства характеризует его способность воспроизводить на единице длины определенное число действительных точек.
Максимальное число градаций цвета, которые позволяет воспроизвести конкретное устройство можно определить по формуле:
(1)
где n - максимальное число градаций цвета;
R - разрешение печатающего устройства;
l - линиатура растра.
Таким образом, согласно (1) лазерный принтер, имеющий разрешение 600 dpi может воспроизводить при печати 65 градаций цвета с линиатурой растра 75 dpi, а фотонаборный автомат, обладающий разрешением 2400 dpi, позволяет воспроизводить полный диапазон градаций - 256 при линиатуре растра 150 lpi.
1.3.3. Форма растровой точки
Действительные точки могут формировать растровую точку произвольной формы (квадрат, треугольник, линия и другие). Обычной формой растровой точки является круг (рис. 14), реже - эллипс. Применение эллиптической растровой точки позволяет устранить проблему оптического скачка, который возникает у круглых точек примерно при 75% уровне тона (когда круглые точки начинают пересекаться и сливаться, что и дает эффект непропорционального увеличения значения градации серого). В результате растрирования с использованием точек эллиптической формы возникают два меньших по величине оптических скачка при оттенках около 50 и 80%.
1.3.4. Цветоделение
Для воспроизведения цветных картографических материалов, оригинал разделяют на цветовые компоненты, получая на фотонаборном автомате отдельную пленку для каждой триадной краски, а также для всех простых цветов, определяющих цветовое оформление карты. Программные средства, позволяющие выполнять операцию цветоделения, являются издательскими.
Общим случаем является цветоделение полноцветных оригиналов. В таком случае растрируются четыре базовых цвета с различными углами поворота растровой сетки.
Оптимальный угол поворота растра определяется компьютерной издательской программой по умолчанию: 105 для голубой краски, 75 для пурпурной, 0 для желтой и 45 для черной. Данные установки не рекомендуется изменять, так как при неправильной установке углов поворота растра возникает муар - искажение розеточного рисунка, нарушающее восприятие плавных цветовых переходов.
Использование черной краски при печати составных цветов решает проблему получения абсолютно черного цвета, чего не позволяет добиться совмещение 100% триадных цветов CMY. Однако добавление черного компонента создает другие проблемы, как, например, избыток краски на странице. Для решения этой проблемы используются методы удаления цветов из-под черного (UСR) и замены серым компонентом (GCR) для уменьшения количества наносимых голубой, пурпурной и желтой красок, а также для компенсации дополнительной черной краски. При настройке установок UСR и GCR параметры должны согласовываться с конкретными условиями офсетной печати.
При многокрасочной офсетной печати неизбежно возникает несовмещение красок, что приводит к появлению зазоров между векторными элементами изображения - шрифтами, плашками, графикой. Такие явления снижают визуальное качество полиграфической продукции. Картографические оригиналы характеризуются большим числом штриховых и фоновых элементов, что накладывает особенно высокие требования к качеству офсетной печати.
Избежать возможное несовмещение красок помогает выполнение специальных процедур еще на первых этапах создания компьютерного оригинала карты.
Наложение красок. При печати пересекающихся цветных объектов программы векторной графики по умолчанию маскируют лежащие под верхним цветом объекты, то есть печатается только самый верхний цвет. Для устранения возможного несовмещения красок при офсетной печати можно устанавливать наложение красок. Как правило, черный цвет всегда печатается с наложением. Однако, для светлых объектов, расположенных на фоне более темных, например в случае, когда желтая краска накладывается на голубую, печать с наложением красок невозможна из-за смешения цветов. В таких случаях используется другой технический прием.
Треппинг. В результате применения процедуры треппинга (рис. 15) границы векторных элементов несколько расширяются, и элементы, принадлежащие к разным краскам, начинают перекрываться на небольшую величину, что дает компенсацию возможных сдвигов при печати. Внешний треппинг используется обычно при печати светлого объекта по темному фону. Внутренний треппинг чаще применяют при печати темного объекта по
светлому фону
Рис. 15. Применение функции треппинга.
а) внешний треппинг; б) внутренний треппинг
1.3.5. Частотно-модулированное растрирование
В связи с рядом усовершенствований появившихся в последние годы в сфере допечатной подготовки и печати определенное развитие получила технология частотно-модулированного (стохастического) растрирования. Этими усовершенствованиями стали:
-применение технологии CTP (computer-to-plate), при которой экспонирование печатной формы производится напрямую с компьютера, минуя этап получения пленочных фотоформ;
-использование в печатных процессах различных систем высококачественных цветов, где используются цвета модели CMYK плюс два или больше цветов;
-повышение качества полиграфических материалов;
-увеличение мощности компьютеров и интерпретаторов PostScript фотонаборных автоматов.
При частотно-модулированном (ЧМ) растрировании, в отличие от обычного - амплитудно-модулированного (АМ) растрирования отсутствует регулярная структура растра, а используются точки фиксированного размера, расположенные случайным образом. Такие точки имеют очень малый размер - порядка 40 мкм.
Преимуществами ЧМ-растрирования являются:
-исключение эффекта муара из-за отсутствия растровых структур, возникающих при наложении красок;
-повышение четкости деталей, из-за малых размеров точек;
-улучшение тоновых градаций и устранение скачков тоновых значений возникающих в момент соприкосновения точек в амплитудно-модулированном растрировании;
-печать более чем четырьмя красками, без опасности возникновения эффекта муара;
-возможность использования входных изображений более низкого разрешения, по сравнению с требованиями АМ-растрирования.
Недостатком ЧМ-растрирования можно считать то обстоятельство, что растискивание растровой точки невозможно устранить, как в обычном растре путем уменьшения ее размеров (так как эти размеры и без того очень малы), поэтому для правильного воспроизведения тонов используется более сложные в реализации программные методы.
Рис. 16. Методы растрирования.
а) частотно модулированное; б) амплитудно-модулированное