Добавлен: 08.07.2023
Просмотров: 64
Скачиваний: 1
Характеристика передачи репродукционной системы
Рассмотренная взаимосвязь поэтапных нелинейных преобразований сигнала изображения позволяет установить их принципиальное, по своему назначению, различие. Так, если кривая квадранта 1 представляет задачу репродукционного процесса, то являющаяся производной всех остальных характеристика гибкого, управляющего звена (градационного преобразователя) на графике 7, выступает как средство решения этой задачи.
Рисунок 7
Совершенно другую роль имеют все остальные нелинейные преобразования репродукционного процесса, которые можно поэтому выделить в третью, наиболее обширную группу. Они, большей своей частью, отображают связь выходных и входных значений, присущих конкретным технологическим стадиям и обусловленную физической природой протекающих в них процессов. Режимы этих стадий устанавливаются и оптимизируются по их собственным критериям, которые напрямую не связаны с получением заданной формы кривой тонопередачи всего процесса. Например, как было уже показано в разделе 3, печатный процесс настраивается в отношении тоновой иллюстрационной печати по критерию наибольшего эффективного интервала оптических плотностей. При записи растрового изображения на пленку наиболее актуально достижение высоких копировальных свойств получаемых фотоформ и т.д. Связанные со свойствами материалов и оборудования, не изменяемые по воле оператора, т.е. не выполняющие никакой управляющей функции, эти характеристики, как видно из приведенной схемы, тем не менее непосредственным образом влияют на конечный результат и поэтому подлежат строгому учету. В непрерывном или продолжительном технологическом цикле их контролируют периодически, но каждый раз при смене материалов или оборудования.
Такие технологические стадии должны обладать стабильностью. Только при условии поддержания параметров в установленных допусках учет их значений в допечатном процессе и само управление конечным результатом оказываются действенными, например, на последней стадии стабильность и повторяемость результата обеспечивает печатник, визуально и инструментально оценивая оттиски и их контрольные шкалы. Bизуальный контроль и ручная корректировка режима печатания в настоящее время вытесняется автоматическим регулированием на основе информации, считываемой с каждого оттиска непосредственно в печатной машине,
Из рассмотренной схемы видно также, что каждое технологическое звено, имея индивидуальный почерк, вносит свой вклад в результирующую передачу всего процесса. При этом нелинейность одного звена, имея тот же или противоположный характер (выпуклая, вогнутая, N-образная, S-образная и т.д. кривая) может как усиливать, так и компенсировать нелинейность другого. Особый интерес представляет поэтому сквозная характеристика самой системы как результат совокупного действия всех ее отдельных технологических стадий. Если принять ее линейной в единицах, например, светлоты L, то влияние на эту линейность других технологических стадий можно оценить с помощью схемы на рис. 8:
Рисунок 8
за линейность тонопередачи полиграфической системы (график 1) отвечает характеристика растровой стадии, связывающая отражения оригинала <?xml version="1.0"?>, например, с относительными площадями печатных элементов <?xml version="1.0"?> на фотоформе (график V). В технологии с прямым изготовлением печатных пластин из данной схемы исключается график VI, а в цифровой печати - график III.
В отношении предыдущей схемы она отличается тем, что в ней оставлены характеристики лишь вещественных стадий, а те, которые связаны с преобразованием электрических сигналов, опущены. Из данной схемы следует, что при фиксированных параметрах, заданных 13 упомянутых выше условий, только одна из вещественных стадий - растровая, определяющая закон изменения площади печатных элементов, может быть использована для достижения общей линейности системы. В современных условиях характеристика растрирования, представленного здесь преобразованием значений коэффициентов отражения оригинала в относительные площади точек фотоформы (график 4), может быть гибко задана алфавитом печатных элементов и другими способами в цифровом растровом генераторе или программном приложении.
Если исходная общая, хотя бы приближенная, линейность процесса достигнута представленным в этой схеме согласованием его вещественных стадий, то такие коррекции, как, например, показанная графиком 6 на схеме рис. 7 компенсация растискиваниякомпенсация растискивания, будут подстроечными, учитывающими лишь специфику того или иного технологического звена. В ином случае могут оказаться необходимыми более глубокие нелинейные преобразования сигнала изображения, сопровождающиеся потерями информации.
Контурная емкость печати
Помимо общей линейности системы важное значение имеет само количество градаций или уровней тона, которое оказывается возможным воспроизвести в установленном диапазоне. Их теоретически предельное число определяется контрастной чувствительностью зрения или количеством порогов, которые различимы в условиях рассматривания изображений отраженного света. Оно, по разным оценкам, составляет от 80 до 100. Однако полиграфия, как правило, не обеспечивает такого количества ступеней яркости из-за шумов печатного процесса, обусловленных, прежде всего, микронеровностями подложки и флуктуациями объема закрепившейся на ней краски. В наибольшей степени уровень этих шумов превышает порог чувствительности зрения в ролевой печати на грубых бумагах, поэтому в газете, например, редко реализуется тоновая шкала, содержащая более 25 ступеней. И тем не менее, очевидно, что настройка печатной системы должна обеспечивать максимально возможное количество таких ступеней и в условиях подобных ограничений.
Другим препятствием передаче градаций в печати может оказаться второе, после аналого-цифрового преобразования в сканере, квантование значения тона на этапе растрирования. Оно обусловлено формированием растровых точек из дискретных элементов еще в битовой карте растрового генератора или программы. Число уровней этого квантования зависит от размерности матрицы, образующей единичную ячейку растрового изображения, и напрямую связано с разрешающей способностью записи фотоформ, печатных пластин или цифровой печати. Число знаков в реализуемом алфавите растровых точек не ограничивает возможности печати по количеству воспроизводимых градаций, только в том случае, когда шаг шкалы данного квантования не превышает уровень шумов печатного процесса.
Как было показано выше, базовым критерием оптимизации системы подложка-краска-форма является обеспечение минимальных устойчивых печатных элементов и пробелов. С учетом их размеров и эффективного интервала градаций устанавливается значение растровой линиатуры. На характер тонопередачи в этом интервале влияет растискивание, величина которого зависит не только от линиатуры, но и геометрии растра. Поэтому на следующем уровне оптимизации режима автотипной иллюстрационной печати в целях линейного воспроизведения градаций необходимо учитывать печатную способность (printability) или устойчивость растровой структуры в печати, Она определяется степенью искажений площадей печатных элементов при переносе их образов, идеализированных компьютерной программой или битовой картой, на оттиск через запись фотоформ, формный и печатный процессы.
Наиболее универсальным критерием оптимизации режима системы в отношении тоновой иллюстрационной печати может служить, в указанной связи, т.н. контурная емкость <?xml version="1.0"?>, оцениваемая количеством сочетаний по два из числа N ступеней тоновой шкалы, реализуемой в данной печатной системе [ссылка на источники литературы]:
<?xml version="1.0"?>
Число ступеней здесь ограничено шумами печати. Оно будет теоретически предельным, когда дополнение шкалы еще одним полем при уменьшении перепадов между каждой парой остальных на 1/N иx различия преобразует ступенчатую шкалу в непрерывное изменение тона во всем эффективном интервале, как условно показано на рис. 9.
Рисунок 9
В данной технологии печати N полей ступенчатой тоновой шкалы можно считать предельным, если при уменьшении различий на 1/N шкала с N + 1 полем даст целиком непрерывное изменение тона.
В отличие от прошлых лет создание подобных шкал со свободно примыкающими друг к другу полями и с произвольным шагом в 256-ти значениях равноконтрастного сигнала стало сегодня возможным благодаря компьютеризации допечатных процессов. Печать таких шкал является нe только эффективным средством оптимизации системы растр-бумага-краска-машина, но и оперативным визуальным индикатором степени ее линейности, нормализации и стабильности, поскольку любые отклонения режима приводят к потере большего или меньшего количества полей на том или ином участке такой шкалы. Так, если с ростом уровня собственных шумов в результате использования менее гладкой бумаги какая-либо часть полей воспринимаются слитно, а остальные нет, то это указывает на необходимость создания дополнительного корректирующего файла - "профиля" нового печатного процесса. Если же все поля сливаются в новых условиях в непрерывную тоновую шкалу, то есть основания предполагать, что система осталась линейной. Объективным подтверждением этому может служить шкала, отпечатанная с меньшим числом полей и соответственно с увеличенным перепадом между ними, если все ее поля оказались различимыми.
Общую методику получения предельной шкалы поясняет примерная зависимость см. рис.10.
Разбиение эффективного интервала светлот печати на равные доли для отыскания 'программных' значений относительных площадей растровых точек для равноконтрастной ступенчатой шкалы) измеренной колориметром светлоты от относительных запечатываемых площадей, назначенных полям шкалы в том или ином программном приложении. Имея подобную характеристику для конкретного печатного процесса, равноконтрастную шкалу для него можно в первом приближении получить, разделив реализуемый интервал светлот <?xml version="1.0"?> на некоторое число равных шагов и сопоставив, как показано стрелками на том же рисунке, каждому из них соответствующее значение "программной" относительной площади. Заново отпечатанная по полученным таким образом значениям шкала будет характеризоваться равными перепадами светлот. Для получения "предельной" шкалы число полей и перепады между ними можно варьировать далее, опираясь при этом и на визуальный контроль наличия ступеней.
Здесь необходимо отметить, что оценка малых изменений (ступеней) тона логарифмами относительной яркости, оптической плотностью, светлотой в единицах стандартной (МКО) или т.н. развитой колориметрии и т.п. может быть лишь приближенной, несоответствующей визуальной различимости, поскольку эти метрики сами по себе не являются, как известно, абсолютно равноконтрастными и универсальными для разнообразных условий рассматривания. Может оказаться так, что измеренное в стандартных колориметрических значениях распределение светлоты по "предельной", а, следовательно, линейной и визуально равноконтрастной шкале окажется нелинейным. Однако это и будет свидетельствовать о неадекватности использованной метрики поставленной задаче. Более того, зная характер и степень полученной нелинейности, оказывается возможным уточнить или заменить выражение 1.1 на другое, учитывающее такие условия рассматривания отпечатанной шкалы, как тип источника света, освещенность, фон изображения, общий уровень яркостной адаптации и т.д.
Из всего сказанного выше становится очевидным, что обеспечение обсуждаемого баланса характеристик передачи многочисленных стадий репродукционного процесса применительно к реальным условиям является прерогативой технолога-полиграфиста. Достигаемая при этом точность согласования параметров находится в прямой зависимости от степени их нормализации, общей технологической культуры полиграфического предприятия и в конечном итоге определяет уровень качества иллюстрационной печати.
Программирование тонопередачи
Как следует из схем на рис. 6 и 7, градационный преобразователь должен представлять собою звено с оперативно управляемой нелинейностью, обеспечивающей реализацию градационной задачи (график квадранта 1), поставленной из условий, рассмотренных в подразделе.
В отличие от аналоговых систем прошлых лет нелинейное преобразование значений сигнала осуществляют теперь табличным способом. В схемотехнических реализациях преобразователей входные значения <?xml version="1.0"?> используются в качестве адресов ячеек ЗУ, хранящего коды выходных значений <?xml version="1.0"?>. Простейшие аппаратные и программные градационные преобразователи используют фиксированный набор ЗУ или таблиц, обеспечивающих определенные типы нелинейности (вогнутая, выпуклая, S-образная, N-образная и т.п. кривая) и ту или иную степень нелинейности (отличия кривой данной формы от линейной). Более совершенные преобразователи оперативно перезагружаются по командам с пульта управления считывателем или при изменении формы градационной кривой на экране монитора ЭВМ с помощью манипулятора - "мыши". В этих случаях плавность и степень регулировки определяется лишь разрядностью используемого видеосигнала. Недостаточная дискретность его входных или выходных значений при существенной нелинейности преобразования может привести, как показано на рис. 5.14 (д) к шумам квантования, проявляющимся на копии в виде полос поперечных направлению плавного изменения тона на оригинале.