Методика и порядок выполнения работы

Лабораторная работа №1

Изучение структуры и параметров растрового оттиска

Продолжительность - 4 часа

Цель работы

Изучение параметров растрового оттиска и их влияния на воспринимаемое качество печатной репродукции.

Содержание работы

Проведение инструментальной и визуальной оценки структуры и основных параметров растровых оттисков.

Теоретическое обоснование

3.1. Автотипный принцип передачи полутонов

В отличие от полутонового изображения, например фотографии, картины, выполненной акварелью или маслом и т. п., растровым называют изображение (репродукцию) тонового оригинала, составленное из дискретных элементов. Значение тона в пределах каждого элемента такого изображения усреднено и имеет постоянное значение, а если и изменяется, то не в связи с изменением тона в пределах соответствующего элемента оригинала.

Воспроизведение гаммы полутонов оригинала бинарными средствами полиграфической печати обеспечивает так называемая автотипия - способ передачи полутонов изменением относительных площадей печатных и пробельных элементов. Сейчас способ реализуется автоматически. На заре полиграфии весь процесс подготовки форм был сосредоточен в руках одного человека, вырезавшего, например, на доске текст, рисунки и другие элементы оформления печатной страницы. Такой способ воспроизведения назывался ксилография (гравюра на дереве). Первая датированная гравюра на дереве помечена 1423 г. Ксилография разделяется на два вида: обрезная (продольная) и тоновая (торцовая). Обрезной называется гравюра, выполненная на деревянной доске, отпиленной вдоль слоев дерева. Данная технология не позволяла плавно передавать полутона оригинала. Как способ репродукции не применяется давно. В торцовой гравюре появилась возможность передачи полутонов изменением толщины штриха и расстояния между ними. Плотное торцовое дерево (в отличие от продольного) поддается резке во всех направлениях одинаково, что дает возможность выполнить гравюрой по торцу самые сложные изображения с очень тонкими переходами тона и чистыми четкими линиями. Работа ведется под лупой, только кистью руки гравера. Для т.н. технических гравюр, содержащих большие однотонные плоскости, применялись специальные гравировальные машины. Принцип автотипии широко используется ныне для получения квазиполутоновых изображений также в множительной технике, матричных, лазерных, светодиодных, струйно-капельных принтерах и т. п. Как и в технике ручной гравюры, иллюзия полутоновых градаций создается здесь за счет изменения относительных площадей темных и светлых элементов.

3.2. Параметры регулярной растровой структуры

Печатные элементы могут представлять собою на оттиске линии переменной толщины или точки различного размера. Центры точек могут образовывать ортогональную, гексагональную, ромбическую или другую регулярную решетку. Расстояние между центрами точек, формирующих регулярную решетку, постоянно по всему полю изображения. Изменяется лишь площадь печатных элементов в соответствии с изменением уровня тона воспроизводимого участка (Рис. 1). Поэтому используя аналогию из техники передачи электрических сигналов, подобные структуры оттисков автотипной печати называют иногда амплитудо-модулированными или AM структурами.

Рисунок 1 – Реализация принципа передачи полутонов изменением размера печатных элементов постоянного шага в цифровом растрировании

Переменными параметрами регулярной структуры являются (Рис. 2):

- линиатура растра (пространственная частота автотипного растра);

- форма печатающего элемента и закон ее изменения по мере увеличения уровня тона воспроизводимого участка изобразительного оригинала;

угол поворота растровой решетки (как правило, обсуждается лишь для многокрасочной репродукции, а также для технологий печати, использующих печатную форму, имеющую периодическую структуру взаимного расположения краскопереносящих и пробельных элементов).

Рисунок 2 – Параметры периодической растровой структуры

Базовый локальный параметр автотипного растрового изображения S - относительная площадь печатных элементов (растровых точек). Она определяется отношением их абсолютной площади S' и единичной площади (ячейке) растрового изображения S_э (рис. 3). Последняя равна квадрату шага растровой линиатуры 1/L², поэтому:

Рисунок 3 – Печатные элементы в ортогональной растровой решетке линиатуры L

Сегодня растрирование осуществляется цифровыми методами, которые предоставляют широкие возможности управления параметрами растровой системы, которые определяют такие основные параметры репродукции, как: эффективный интервал печати, характеристику передачи полутонов, частотно-контрастные и другие ее свойства.

Важным параметром растрового оттиска, определяющим репродукционные возможности печатной системы в отношении тонопередачи является эффективный интервал оптических плотностей оттиска. Он определяется, как разность плотностей растровых полей с минимальными устойчиво воспроизводимыми по полю оттиска и в тираже пробелом и печатающим элементом:

Величина эффективного интервала печати зависит от абсолютных размеров минимальных печатного и пробельного элементов. Абсолютные размеры минимальных пробела и печатающего элемента, являясь некоторым эквивалентом уровня собственных шумов репродукционного процесса, определяются, помимо параметров печатной системы (например, гладкостью бумаги или типом печатной машины) также и такими параметрами растровой структуры, как форма печатного элемента и линиатура растра.

Рисунок 4 – Влияние линиатуры растра на показатели качества репродукции

Линиатура растра - важнейший информативный параметр печатной иллюстрации. Линиатура – это частота автотипного растра, измеряемая в л/см.

С увеличением линиатуры абсолютный размер печатного элемента при той же относительной площади уменьшается, а эффективный интервал сжимается. Вместе с тем разрешающая способность печатной системы увеличивается, а это означает расширение ее возможностей в отношении сохранения частотно-контрастных свойств изобразительного оригинала на оттиске (четкость и резкость репродукции увеличивается). Также при увеличении линиатуры растра снижается заметность растровой структуры (рис. 4).

Угол поворота растровой решетки оказывает влияние на заметность растровой структуры не только однокрасочного оттиска, но и цветной репродукции. На многокрасочном оттиске растровые структуры цветоделенных изображений, расположенные под определенными углами по отношению друг к другу, формирую т.н. растровую розетку (рис. 5).

Розеточная структура оттиска образует вторичный (паразитный), дополнительный к основному, рисунок, называемый «микромуаром». Различают две геометрии «микромуара». Для первой из них характерны полые (открытые) розетки, не содержащие печатных элементов внутри кольца, образуемого разноцветными растровыми точками. В закрытой розетке в центре несколько большего кольца имеется сгусток краски, образованный наложением нескольких печатных элементов (см. рис. 6).

Рисунок 5 – Формирование растровой структуры многокрасочного офсетного оттиска с образованием высокочастотного муара с розетками открытого (а) и закрытого (б) типа

При изменении соотношения растровых углов изменяется геометрия муарового рисунка и он при определенных углах может становится хорошо заметным на репродукции (Рис. 6).

Рисунок 6 – Изменение муарового рисунка на двухкрасочной репродукции при изменении углов поворота растровых решеток цветоделенных изображений

На рис. 6 а, б наглядно представлен муаровый рисунок, называемый квадратным муаром, который образуется при малых углах разворота растровых решеток и который хорошо заметен для глаза. По мере увеличения угла совмещения решеток муаровый рисунок преобразуется в розеточную структуру, его частота увеличивается, а заметность снижается.

Регулярная растровая структура отработана многолетней практикой автотипии, поэтому в настоящее время наиболее часто используется для печати изображений. Однако присущие данной структуре недостатки определили пути совершенствования растровой технологии и обусловили появление новых методов растрирования.

3.3. Нерегулярные растровые структуры

Относительную величину запечатываемой и пробельной площади можно варьировать, не изменяя размеры элементов, а лишь управляя расстоянием между ними (см. рис. 7, в). По той же аналогии такие оттиски относят к частотно-модулированным - ЧМ. Получение автотипных изображений из изолированных друг от друга точек с размерами, одинаковыми для всех градаций тона, в силу ряда причин ограничено. Вместе с тем, в последнее время к изображениям с ЧМ структурой принято относить все оттиски, печатные и пробельные элементы на которых расположены нерегулярно. Однако они, как видно из рис. 7 (б), характеризуются по существу смешанной АМ/ЧМ модуляцией, т. е. изменением как площади, так и частоты установки точек и пробелов на фотоформе, печатной форме и оттиске.

Рисунок 7 –Передача полутонов изменением: а – размера печатных элементов постоянного шага («амплитудное растрирование»); б – площади элементов и частоты их расстановки (смешанная «АМ/ЧМ модуляция»); в – частоты расстановки одинаковых элементов («частотная модуляция»)

Основным недостатком, ограничивающим возможности широкого распространения нерегулярной технологии, является низкая печатная способность нерегулярной структуры. Так, показатели тоно- и цветопередачи репродукции, полученной с использованием растровой структуры, сформированной одинаковыми по размеру элементами, в значительной степени зависят от стабильности формного и печатного процессов.

Методика и порядок выполнения работы

4.1. Определить линиатуру растра, с которой были отпечатаны оттиски-образцы.

4.2. Провести измерение диаметра минимального устойчиво воспроизводимого печатного элемента на оттисках-образцах. На основе полученного значения рассчитать величину рекомендуемой линиатуры растра, которая должна обеспечить плавность передачи полутонов оригинала на репродукции и ее высокую четкость/резкость с использованием формулы 1:

L_p = 1/(5d_тmin), (1)

где d_т_min - размер минимального печатного элемента, воспроизводимого печатной системой бумага - краска – форма.

4.3. Определить красочность оттисков-образцов.

4.4. Определить углы поворота растровых решеток цветоделенных изображений на оттисках.

4.5. Определить тип растровой розетки и оценить ее заметность в диапазоне полутонов.

4.6. Сделать выводы о влиянии параметров растровой структуры на качество оттиска.