Что такое растровые точки
IQprint.ru — полиграфические услуги.
Растрирование. Полиграфический растр.
Растрирование — преобразование непрерывных полутоновых и штриховых изображений в микроштриховые с помощью полиграфического растра (в репродукционных фотоаппаратах и контактнокопировальных станках) или с использованием аппаратных и программных средств. В современном полиграфическом производстве за процесс растрирования отвечают специальные растровые процессоры — RIP.
Существуют две методики растрирования и соответственно два способа передачи полутонов на неполутоновых устройствах:
Рассмотрим оба метода формирования рисунка подробнее.
В первом случае, фактически, меняется частота появления растровых точек на бумаге, в зависимости от насыщенности изображения. Поэтому этот метод растрирования называется частотно — модулированным (ЧМ — растрирование, англ. FM-screening). Растровые точки, при формировании рисунка этим методом, наносятся хаотично и не упорядочено одна относительно другой (поэтому растры этого типа иногда называют нерегулярными или стохастическими).
У таких растров всего один непосредственный параметр — размер отдельно взятой точки, который определяется настройками драйвера печати и характеристиками устройства вывода — размером микропятна печатающего устройства. Минимальные значения этого параметра ограничены объемом капли, создаваемой печатающей готовкой, который на практике у современных моделей принтеров обычно колеблется от двух до нескольких десятков пиколитров. По сути, устанавливая в диалоговом окне параметры принтера, печатающего этим растром, мы устанавливаем разрешение, или максимальную плотность нанесения точек на единицу длины печати. Понятно, что чем мельче размер отдельно взятой капли, и чем выше разрешение, тем меньше будет заметна дискретность готового отпечатанного изображения.
Наиболее типичный и распространенный пример устройства, в котором используется нерегулярный стохастический FM — растр — это струйный принтер. С физической точки зрения сформировать такой растр достаточно просто: печатающая головка принтера просто наносит чернила на запечатываемый материал в виде множества мелких капелек более или менее одинакового размера (повторяемость размера капли определяется уже не настройками печати, а классом точности печатающего узла принтера). Изменяется только интенсивность падения капель красителя на запечатываемый материал, что и определяет относительную плотность запечатываемости каждого участка. Таким образом, сформулируем краткое определение: ЧМ — растрирование (FM — screening) — это метод получения полутонов в печатаемом изображении с использованием растровых точек одинакового размера с переменным их числом на единицу площади запечатываемой поверхности.
Во втором случае, метод, повсеместно используемый в печати, — это так называемое амплитудно- модулированное растрирование, или AM — растрирование (AM — screening). Краткое описание этого метода растрирования таково: это метод получения полутонов с использованием растровых точек переменного размера, с неизменным их числом на единицу площади запечатываемой поверхности. В AM — растрах
используется несколько другой подход к формированию рисунка, в отличие от предыдущего рассмотренного нами метода. В зависимости от того, насколько светлым или темным является определенный участок изображения, его печать на бумаге происходит в виде растровых точек разного размера. В светлых участках точки достаточно малы и малозаметны. В полутоновой части они занимают примерно половину запечатываемой площади рисунка и формируют характерную «шахматку» (хотя это зависит от формы растровой точки), а в теневых участках точки становятся настолько велики, что занимают почти всю площадь запечатываемого материала, при этом промежутки между растровыми точками становятся практически не видны. Значение площади, занимаемое растровой точкой в изображении, принято называть растровой плотностью, и выражать в процентах. Например, растровая плотность в 50% подразумевает, что растровая точка занимает половину площади запечатываемого материала.
Некоторые тонкости AM — растрирования
При использовании AM — растров, актуален не только вопрос о размерах, но и о форме растровой точки, в отличие от предыдущего метода растрирования, где форма точки отсутствовала как таковая. Вместо нее на запечатываемом материале после печати появлялась достаточно малая капелька тонера, краски или чернил принтера, а размер точки, по сути, определялся настройками драйвера принтера (на аппаратном уровне — объемом микрокапли используемого принтера). Дело в том, что от того, каким AM — растром будет напечатан макет, а также от формы растровой точки, во многом зависит визуальное восприятие изображения наблюдателем. Форма растровой точки (Raster dot shape) строго определена и чаще всего зависит от конкретной модели печатающего устройства, либо от программных настроек драйвера, если он позволяет выбирать форму растра среди нескольких альтернативных вариантов. К наиболее часто используемым формам растровых точек можно отнести эллиптическую, ромбовидную, квадратную и круглую точки.
Более «жирные» растровые точки, будучи напечатанными в соседних ячейках растровой сетки, оставляют между собой мало белого пространства. Это создает иллюзию темного оттенка цвета. Наоборот, небольшие точки, напечатанные с тем же интервалом, оставляют белой большую часть бумаги в пространстве между ними. Это вызывает ощущение светлого оттенка.
Поскольку в пределах растровой точки можно различным образом задействовать отдельные пикселы (субэлементы) для получения полутонов, форма растровой точки была стандартизирована.
Форма растровой точки — преимущественная форма растровой точки, получаемая при растрировании с применением периодической структуры.
Примечание. В настоящее время в основном используют формы точки, которые получили названия: квадратная, круглая, эллиптическая, цепеобразная (разновидность эллиптической), эвклидова (с постепенным переходом по градационной шкале от круглой точки к квадратной и затем к круглому просвету), линейчатая и геометрическая (разновидность линейчатой).
Линейную последовательность из растровых элементов называют линией. Таким образом линиатура растра есть не что иное, как число растровых точек, из которых формируется изображение на единицу его длины. Линиатура растра жестко связана с разрешением фотовыводного устройства. Линиатура растра = разрешение фотовыводного устройства/16. Если фотоформа будет выводиться с разрешением 2400 dpi, то ее линиатура составляет 150 линий на дюйм.
Линиатура относится только к регулярным амплитудно-модулированным растрам. Для обозначения термина «линиатура» используется аббревиатура — Ipi, расшифровывающаяся как lines per inch (число линий на дюйм). Чем выше частота укладки линий на единицу длины изображения, тем меньше заметна дискретность изображения, обусловленная его растровой структурой. Наиболее типичные значения линиатуры печати — 60, 85, 100, 120, 133, 150, 175, 200 lpi и так далее. Человек, обладающий среднестатической остротой зрения, как правило, не замечает растра в изображениях, отпечатанных с линиатурой более 133 lpi, при просмотре изображений с расстояния в 25-35 сантиметров.
Большинство газетных иллюстраций печатается растром в 75 lpi, журнальных — 133-150 lpi, а иллюстрации в хороших альбомах могут иметь линиатуру до 175 lpi. От линиатуры растра также зависит видимое качество иллюстраций. Чем выше линиатура, тем менее заметны образующие растр точки и тем ближе отпечаток к фотографическому оригиналу.
Растрирование
Каталог статей
Содержание
Процессы, описанные в этой статье, являются базовыми для понимания основ офсетной полиграфии. Тот, кто сможет понять основы растрирования, сможет разобраться с любой, самой трудной полиграфической задачей.
Часто приходится встречать такой вопрос: «Три слова в полиграфии«. Мой ответ такой: растрирование; CMYK; ротация. Вот об одном таком слове и пойдёт речь в данной статье.
Казалось бы, про растрирование написано много, зачем ещё одна статья? Действительно мне пришлось перелопатить немало материала, прежде чем достигнуть существующего уровня понимания вопроса. Буду откровенен, последнюю точку в вопросе растрирования мне помогла поставить работа над полиграфическим словарём. Я разбирался с терминологией вокруг растрирования и обратился к первоисточнику, а именно, к англоязычной википедии. И с помощью неё, разобравшись с терминологией, мне стало понятно насколько в нашей литературе всё запутано.
Действительно растрирование стало грандиозной вехой в полиграфии и дало лёгкий способ переноса на печать тоновых изображений. Как же до появления растра печатались изображения? Методом штрихового рисунка. На рис. 1 изображена старая литография, сделанная мастером по технологии штрихового рисунка. В принципе технология штрихового рисунка позволяла получать достаточно сложные тоновые изображения, однако, была трудозатратна и требовала большого мастерства. Даже с помощью современных программных средств нет технологий получения штрихового рисунка из тонового изображения. А с появлением фотографии количество тоновых изображений начало стремительно возрастать. Вот тут и возникла реальная потребность в появлении растра.
Палитра CMYK
Статья в полной мере описывает особенности палитры CMYK, её отличия от иных палитр. Особое внимание уделено практической стороне работы палитры CMYK в полиграфическом производстве. Рассказывается о таких явлениях как точка белого, плотность красок, максимальная сумма красок и мн. др…
В этой статье будет рассмотрен один из видов полиграфических растров – регулярный растр. Для упрощения понимания вопроса рассмотрим процесс растрирования черно-белого тонового изображения. Под растрированием (halftoning или screenning) будем понимать процесс преобразования тонового изображения в изображение, содержащее полиграфический растр (halftone screen), назовём его растрированным изображением, тем более другого термина нет.
Постановка задачи
Какую задачу предстояло решить изобретателю растра? Исходный материал – тоновое ч/б изображение. Конечная цель – bitmap изображение.
На этом этапе следует ввести понятие bitmap. В современном понимании bitmap это цветовая палитра на информацию о цвете в которой выделен всего один bit информации. Поэтому цвет в bitmap изображении может быть только чёрным или белым, а если более точно, может быть, а может не быть (to be, or not to be). И именно bitmap технология лежит в основе современных печатных форм. Иными словами, на печатную форму нанесено bitmap изображение. Поэтому задачу можно сформулировать следующим образом: как тоновое ч/б изображение, содержащее 256 оттенков серого*¹, отобразить в палитре bitmap. Такая формулировка задачи приобретает достаточно простой математический смысл. Если имеются точки тонового изображения со значениями в диапазоне от 0 до 255, то для отображения их в цветовой модели bitmap потребуется матрица разрядностью 16×16 пикселей. Под пикселем будем понимать наименьшую (элементарную) точку, которую можно воспроизвести на печатном оттиске. А физический размер этой точки будет тесно связан с понятием разрешения фотовыводного устройства. Но об этом позже. Таким образом, цветовая точка тонового изображения будет «зажигать» в матрице соответствующее количество пикселей (см. рис. 2). Например, всем известная шахматная доска представляет собой матрицу разрядностью 8×8, передающую тоновую точку с 50% (32 из диапазона 0–63) интенсивностью цвета*².
Цветовая матрица в полиграфии называется (halftone cell) или растровая ячейка, а заполнение её пикселями происходит не хаотично, а по строгим правилам. Вообще правила всего два: в случае нормального распределения пикселей по растровой ячейке получаем стохастический растр или стохастику; в случае концентрации пикселей в одном месте получаем регулярный растр. Площадь (поле) концентрации пикселей в растровой ячейке называется (halftone dot) – растровое пятно (см. рис. 3). Почему растровое пятно, а не растровая точка? Потому что термин растровая точка занят. О ней (растровой точке) будет сказано ниже. Для предотвращения муара в полиграфии растровую ячейку поворачивают на некоторый угол – угол поворота растра. Такая растровая ячейка или их совокупность (для палитры CMYK) называется (halftone screen) – растровой точкой. В полноцветной полиграфии растровая точка образует характерный рисунок, поэтому её иногда называют растровой розеткой. Форма растрового пятна может быть различной, например, квадрат, круг или эллипс. Оптимальной считается эллиптическая форма растрового пятна (в литературе растровая точка).
Понятие линиатуры
Сколько необходимо иметь растровых точек на единицу поверхности для получения качественного печатного оттиска?
Экспериментальным путём установлено, что на высококачественных бумагах не возможно устойчиво отпечатать более 175–200 растровых точек на 1 дюйм длины. Это и есть понятие линиатуры. Иными словами, линиатура это частота (количество) растровых точек на дюйм поверхности. Во всех направлениях линиатура одинакова. Измеряется линиатура в lpi (line per inch), что переводят как количество линий на дюйм. Но под линиями следует понимать именно растровые точки. Не сложно вычислить физический размер растровой точки при линиатуре 200 lpi. Имеем 200 точек/дюйм, применим операцию (1/х) и получим размер одной растровой точки 1/200 = 0,005 (дюйма). Учитывая, что в одном дюйме 25,2 мм получаем размер растровой точки 0,126 (мм).
Печатные формы / пластины
Читайте статью об изготовлении печатных форм из печатных пластин. Прочитав статью, вы узнаете: чем отличаются печатные пластины от печатных форм; что такое комплект форм и каков его размер; а также подробно познакомитесь с технологий изготовления печатных форм по технологии CtP…
Связь линиатуры и разрешения
Теперь мы вплотную подошли к понятию разрешения. Разрешение связывает, до сих пор абстрактное, понятие пикселя с занимаемой им площадью на реальном физическом носителе. В нашем случае носителем является печатная форма. В предыдущем параграфе мы выяснили размер растровой точки, необходимый для высококачественной печати. Также нам известно, что растровая точка состоит из растровой ячейки разрядностью 16×16 пикселей. Делим имеющиеся показатели на 16 и получаем физический размер одного пикселя ≅ 0,0003 (дюйма) или ≅ 0,0079 (мм). Сколько же таких пикселей размещается на одном дюйме печатной формы, снова применим операцию (1/х) и получим необходимое разрешение фотовыводящего устройства – 3200 ppi (pixel per inch). Что и требовалось доказать.
Зависимость линиатуры от печатной машины и типа бумаги приведена в таблице.
| Вид печати | Бумага | total ink Fogra % | WB Fogra | Линиатура, lpi |
|---|---|---|---|---|
| Листовая | мелованная глянцевая плотностью свыше 130 г/м² | 330 | 39 | 175 |
| немелованная | 300 | 39, 47 | 133 | |
| мелованная матовая | 150 | |||
| мелованная глянцевая до 130 г/м² (включительно) | 175 | |||
| Рулонная | мелованная матовая, мелованная глянцевая | 41, 45 | 150 | |
| SC суперкаландр | 270 | 40 | 133 | |
| газетная | 260 Heatset*¹ | 42 | 120 | |
| 200–240 max Coldset |
REG.ru
Важные интуиции, вытекающие из выше изложенного
Если тоновое изображение является штриховым рисунком или bitmap изображением, то при растрировании оно не меняется. Фактически при растрировании bitmap изображения его разрешение будет преобразовано к разрешению фотовывода. Следовательно, для получения максимального качества bitmap изображения необходимо делать его с разрешением близким к разрешению фотовывода. На практике достаточно разрешения bitmap изображения в 1200 ppi, т.к. дальнейшее увеличение разрешения не заметно глазу. На рис. 4 приведены фрагменты bitmap изображений сделанные при различных разрешениях.
Аналогичного качества можно достигнуть и при использовании векторных изображений (но только при условии их окрашивания в плашечный цвет), т.к. векторы масштабируются без потери качества.
Что произойдёт, если мы окрасим векторное изображение не в плашечный цвет, а, например, в 60% Black? В этом случае от разрешения фотовывода в 3200 ppi мы перейдём к линиатуре 200 lpi. Иными словами, разрешение выводящегося изображения уменьшится в 16 раз (рис. 5). При этом возникает эффект «пилы». Поэтому не рекомендую задавать шрифтам не плашечные цвета при линиатуре печати ниже 175 lpi. При линиатуре 150 lpi и ниже сильно заметной становится «пила».
Полиграфический дуализм
Какое разрешение необходимо задавать изображению перед отправкой его на фотовывод? Из логики следует, что разрешение изображения должно соответствовать линиатуре печати. Почему тогда рекомендуют делать разрешение чуть выше, чем линиатура печати, примерно в 1,5–2 раза? В этом есть смысл, если чёрный выступает в качестве контура. Иными словами, если чёрный специально обработан. В результате обработки он должен приобрести свойства bitmap изображения. Как этого можно достичь? Путём шарпенса чёрного. В результате шарпенса контуры изображения уконтращиваются и появляются малые участки где чёрный достигает 100%-интенсивности. Это и придаёт ему свойства bitmap изображения. Этот эффект я назвал полиграфическим дуализмом. На рис. 6 приведены примеры исходного изображения и после правильного шарпенса.
Искренне благодарен всем посетителям нашего сайта.
Компью А рт
Игорь Щёголев, главный технолог ЗАО «Алмаз-пресс»
Точки бывают разные — голубые, красные…
Нас интересуют только растровые.
Теоретически форма растрового элемента может быть любой — от банальной круглой до микроизображения логотипа вашей фирмы. Но всетаки для правильного и качественного воспроизведения изображений форма растрового элемента должна соответствовать определенным требованиям.
Для того чтобы выяснить, какая форма точки вам больше всего подойдет, необходимо знать, какое оборудование установлено в типографии, где будет производиться печать.
Существует классический набор форм растровых элементов, которые имеются в любом растровом процессоре. Все растровые процессоры умеют растрировать посредством круглых, квадратных, эллипсоидных и ромбических точек с различным соотношением диаметров или диагоналей. Часто РИПы поддерживают линейное растрирование, а самые продвинутые умеют воспроизводить и концентрическими растровыми элементами.
Для выбора формы точек необходим какойто критерий, исходя из которого можно решить, какую форму выбрать — круглую, квадратную или какую-то еще.
Имеются три основных критерия выбора формы растрового элемента:
На самом деле критериев больше, например воспроизведение тонких полутоновых линий с различным наклоном, текста и т.д. В нашей типографии проводились исследования влияния формы точки и ряда других печатных и не очень печатных параметров на общую разрешающую способность процесса полиграфического воспроизведения, то есть фактически на воспроизведение мелких деталей. В результате был сделан не слишком оригинальный вывод: воспроизведение мелких элементов изображения объективно зависит только от совмещения красок при печати, остальными параметрами можно пренебречь, поскольку их влияние при цифровом растрировании гораздо менее значимы. Конечно, форма точки, линиатура и другие параметры растрирования тоже влияют на воспроизведение мелких деталей, но, во-первых, на порядок меньше, чем совмещение красок, а во-вторых, современные цифровые методы растрирования в большинстве случаев позволяют точно обрисовывать геометрические границы как крупных, так и мелких деталей изображения.
Визуальное восприятие
Форма растровой точки не только важна при использовании низкочастотных линиатур 10-30 lpi, но и влияет на визуальное восприятие (В3) даже при применении стандартных линиатур.
ВЗ, как понятно уже из названия, является субъективным критерием, поэтому, исходя из народной мудрости «на растр и цвет товарища нет», можно с уверенностью заявить, что мнений по этому вопросу столько же, сколько и специалистов, то есть много.
Приведем несколько общепринятых рекомендаций.
Принято считать, что чернобелые иллюстрации лучше воспроизводятся квадратной, круглой или эллиптической точкой.
Квадратные точки лучше использовать для репродуцирования чернобелых изображений с четким контрастным рисунком. Это же относится и к линейным растрам.
Круглые и квадратные точки применяются при репродуцировании чернобелых фотографических изображений, а ромбические и эллиптические — для цветных иллюстраций.
Круглые точки рекомендуют использовать при воспроизведении сюжетов, содержащих изображения предметов быта и т.п., эллиптические — людей и животных.
Линейные растры хороши при воспроизведении ярких цветных объектов с большим количеством мелких деталей, например одежды.
Растровые элементы в виде концентрических окружностей, по заявлениям разработчиков, вообще являются универсальным метафизическим идеалом по воспроизведению всего.
Рекомендую никому (даже мне) не верить, а приобретать собственный опыт и ему одному доверять.
Визуальные ощущения от изображений, полученных с применением растровых элементов различных форм, весьма специфичны и индивидуальны (рис. 1), поэтому если стоит вопрос о выборе формы точки, то рекомендую провести пробную печать типичного изображения с различной формой растровой точки и, оценив свои ощущения от полученного эффекта, выбрать наиболее симпатичный вам вариант.
Рис. 1. Многообразие форм растровых точек
Помимо эстетических предпочтений есть и материальные критерии, например стабильность печати и градационные характеристики воспроизведения.
Наиболее стабильно печатаются растры с растровыми элементами, имеющие небольшие значения периметра. К таковым относятся растры с круглой или эллиптической точкой, при этом круглая точка имеет наименьший периметр при максимальной площади (рис. 2).
Рис. 2. Относитетельные размеры и формы растровых точек
В технологическом плане круглая точка является идеальным вариантом, если бы не одно «но». При увеличении площади растрового элемента в один прекрасный или не очень прекрасный момент происходит так называемое слияние смежных растровых точек. Размер растровых точек становится таким, что своими сторонами точки начинают касаться друг друга. Этот момент называется точкой слияния или точкой касания. В точке слияния происходит изменение градиента приращения тона, а в случае с круглой точкой в точке слияния градиент приращения тона меняет знак, то есть приращение тона начинает убывать.
Добавлю, что при увеличении площади растрового элемента приращение тона (растискивание) вначале растет, а по достижении точки слияния начинает убывать. Кривая приращения тона определяет градационную передачу процесса тоно-воспроизведения и является одним из основных стандартизуемых параметров печатного процесса.
Кроме того, в точке слияния возникает градационный скачок. Для круглой точки градационный скачок наиболее сильный, поскольку слияние точек происходит одновременно с четырех сторон.
Квадратная точка
Форма градационной кривой тоно-воспроизведения растрами с квадратной точкой соответствует градационной кривой для растров с круглой точкой с той лишь разницей, что общий уровень приращения тона выше, чем у круглой точки.
Эллиптическая точка
Эллиптическая растровая точка по стабильности печати практически не уступает круглой точке (рис. 3), но имеет сглаженный градационный скачок вследствие того, что первое слияние происходит при тоновом значении около 40%, а второе — около 60%, в зависимости от соотношения диаметров эллиптической точки. В стандарте печати ISO 12647-2 рекомендуется выбирать такие соотношения диаметров, чтобы первое касание происходило при значении тона не менее 40%, а второе — не более 60%.
Рис. 3. Круглые и эллиптические растровые точки
Рекомендую применять соотношение диаметров 90%. Именно это значение дает реальную градационную кривую, наиболее приближенную по форме к стандартной кривой по ISO 12647-2.
Ромбическая точка
Ромбическая точка является полным аналогом эллиптической — отличие заключается только в больших значениях приращения тона и меньшей стабильности при печати.
Линейный растровый элемент
Кривые градационной передачи линейного растра заметно отличаются от стандартных кривых приращения тона. Физическое приращение тона несколько выше, чем у круглой или эллиптической точки, однако линейные растры имеют ряд преимуществ:
Концентрические растровые элементы
Концентрические точки являются разновидностью круглой точки с очень большим периметром и высоким уровнем оптического приращения тона (растискивания). Как и у круглой точки, в точке слияния будет происходить тоновый скачок. Теоретически концентрические точки не имеют никаких технологических преимуществ перед другими формами растровых элементов. Высокое оптическое растискивание значительно ухудшает зрительное восприятие полутонов, они выглядят более «серыми», неяркими. Не рекомендуется применять концентрическую форму точек для слабомелованных бумаг с плохими показателями непрозрачности. Стабильность печати растров с концентрической точкой при использовании бумаг двойного мелования находится на уровне стабильности стохастических растров, а на легкомелованных и немелованных бумагах их лучше вообще не применять. Относительно недавно на рынке появился новый продукт — концентрический растр, разработанный компанией EskoArtwork. Практические оценки показали, что разработанный фирмой EskoArtwork продукт имеет очень удачный алгоритм и библиотеку растрирования, что позволяет получить расширенный тоновый диапазон, а это очень важно при применении высоколиниатурных вариантов растрирования.
Рис. 4. Концентрический растровый элемент
При цифровом растрировании понятие формы растрового элемента носит условный характер, особенно в светах и тенях. Например, если растровая ячейка определяется ячейкой выводного устройства размером 16×16 пикселов, то 2%-ная растровая точка будет образовываться пятью пикселами и независимо от формы точки, используемой при растрировании, будет иметь определенную геометрическую форму, очень отдаленно напоминающую требуемую.
Приведенный пример, конечно, гиперболизирован. Однако для сложных форм точек (например, концентрических — рис. 4) образование заявленных форм ограниченным количеством пикселов является существенной проблемой. Получение концентрической формы при разрешении выводного устройства 2400 dpi даже в полутонах задача непростая, а с увеличением линиатуры вариантов генерация сложных форм еще более усложняется.
Рис.5. Кривые приращения тона для различных форм растровой точки
Выбор формы точки фактически является выбором типа растра. Стандарт печати ISO 12647 регламентирует только три формы точки: круглая, эллиптическая и квадратная. Именно для данных форм растрового элемента разработаны и могут применяться стандартные цветовые профили. Использование нестандартных форм точек (фактически нестандартных растров) требует построения либо индивидуального цветового профиля, либо, как минимум, компенсационных градационных кривых. Причем для каждого вида бумаги необходим свой профиль или компенсационная кривая.