Как сделать стохастический растр

Нетрадиционный офсет

Стохастическое растрирование, особо ценимое за близкое к фотографическому качество, завоёвывает в полиграфии всё большую популярность — и находит поддержку в индустрии красок.

Стохастическое растрирование известно уже более десятка лет, но широко распространилось сравнительно недавно. Специальная технология растрирования в стохастике даёт изображения, больше похожие на фотографии, чем на печатный оттиск. В традиционной печати изображение формируется из разноразмерных точек. В стохастическом растрировании они намного меньше, их количество значительно больше, а размер одинаков.

По информации компании Flint Ink, стохастическое растрирование привлекло внимание сразу. «Тогда стохастику часто сопоставляли с сухим офсетом, поскольку обе дают фотокачество, — пояснил представитель Flint Ink. — С последними усовершенствованиями в области цифровых технологий стохастическая печать обрела второе дыхание, но её повсеместное распространение ещё впереди».

«Лишь недавно технологии достигли такого уровня, что стохастика оказалась востребована для полиграфии, — подтверждает Лес Уоткинс, менеджер по решениям для листового офсета Kohl & Madden. — Во-первых, сложные алгоритмы, располагающие в случайном порядке точки растрового изображения, требуют мощной вычислительной техники и совершенного ПО. Во-вторых, качественных результатов в техпроцессах с распечатками, плёнками и печатными формами не будет из-за неконтролируемого растискивания растровой точки. В традиционном печатном процессе присутствовало слишком много переменных, включая экспонирование плёнки и пластины, вопросы приводки и проблемы с вакуумом при экспонировании. Системы CtP устранили большую часть проблем и дают достаточно чёткие точки, с которыми стохастическое растрирование способно на хороший результат».

«Теперь стохастика начинает отвоёвывать позиции», — добавил Дон Сиржега, менеджер лаборатории рулонного офсета Sun Chemical. По его оценке, 50% типографий, специализирующихся на рулонной печати с сушкой, работали или экспериментировали со стохастикой при выполнении заказов.

Стохастическое растрирование ещё называют частотно-модулированным (FM) в отличие от традиционного амплитудно-модулированного растра (AM).

«Мы видим, что большинство крупных современных типографий, ориентирующихся на высокое качество, быстро перенимает эту технологию, — высказался Джозеф Кичон, младший вице-президент по продуктам и производственным технологиям INX International Ink Company. — Они продолжают работать с AM-растрированием, но практически все применяют или планируют стохастику».

«Пока рост стохастического растрирования ограничивался вычислительными мощностями, затратами и объёмами хранения, — пояснил Кичон. — Думаю, что «проблема 2000», с которой мы столкнулись на рубеже веков, вынудила многих незапланированно обновить или заменить парк компьютерных систем, что привело к снижению стоимости вычислительных мощностей. И это открыло дорогу стохастическому растрированию. Мы видим, как крупные заказы переходят от одной типографии к другой только потому, что заказчику необходима стохастическая печать. Но и без этого важно научиться правильно работать с новой технологией (речь идёт о корректном профилировании и системном подходе)».

Применение

Сейчас стохастическое растрирование нашло ряд применений. Благодаря воспроизведению изображения с чётким, почти фотокачеством, его всё чаще используют при изготовлении высококачественных брошюр и каталогов.

Как сообщили представители компании Flint Ink, стохастику широко применяют в струйной печати, офсете и флексо. В обоих случаях преимущество выражается в высоком качестве воспроизведения и сокращении потенциального муара, особенно при печати в 5, 6 и 7 красок. Применяют стохастику и в ряде газетных типографий для повышения качества продукции.

«На офсетных машинах стохастику используют для широчайшего спектра работ, от периодических и рекламных изданий до упаковки, — сказал Атилио Паолило, директор по продажам и маркетингу в секторе листовой и рулонной офсетной печати Sun Chemical Canada. — В т. ч. и при изготовлении упаковки флексоспособом. Основное преимущество этого революционного типа растра — повышенное разрешение, подразумевающее плавные переходы между тонами и лучшую передачу деталей». Он добавил, что разница между FM- и AM-растрированием особенно очевидна при использовании оригиналов с планшетных сканеров среднего или начального класса и печати на материалах низкого качества (например, на газетной бумаге). Давно работают с этой технологией крупные розничные магазины, печатающие стохастикой свою рекламу, и крупнотиражные журналы. По мнению Паолило, стохастические растры способны воспроизводить мелкие детали на электронных платах, тканях и одежде, передавать нежные телесные тона в модных изданиях, при этом тоновые переходы практически идентичны фотографическому отпечатку.

«Сейчас основным сектором остаются высококачественные брошюры и каталоги, но применение стохастики быстро расширяется, — заявил Кичон. — Одно из ключевых преимуществ — чёткое воспроизведение деталей на мельчайших участках схем и фотографий. Уклон в сторону стохастики есть и в секторе поздравительных открыток».

Контроль растровой точки

При использовании стохастического растрирования необходимы краски c хорошим уровнем растекания. Ключевой фактор при выборе красок — равномерное нанесение, характеризующееся устойчивой кривой.

«Краски должны обеспечивать качественное формирование точки, — поясняет Дэвид Зюсман, менеджер по маркетинговым коммуникациям компании Creo. — Избежать растискивания нельзя, но его можно контролировать. Для растров Staccato и при воспроизведении мелких точек другими способами важно, чтобы точка оставалась целостной». Возросшее соотношение периметра и площади точек даёт приоритет стабильности растискивания. «В целом, традиционные листовые краски подходят и для стохастического растрирования, но для постоянного качества точек при разрешении в 10 микрон можно оптимизировать их характеристики, в частности, поведение в красочном аппарате и параметры водной эмульсии», — отметил Кичон.

INX собирается выпустить новую серию красок Vision Plus для листовой печати стохастикой. Недавно компания представила систему ECOPure, по информации INX, демонстрирующую отличные результаты в стохастическом растрировании.

Сиржега добавил, что краски, которыми печатают стохастический растр, должны облегчать контроль за растискиванием и не забивать печатные формы. Поскольку FM-растр подразумевает точки минимальных размеров, даже незначительное их увеличение негативно скажется на кривых тоновоспроизведения, снизит контрастность оттиска и качество проработки деталей в высоких светах и средних тонах изображения. Краски для стохастической печати должны поддержать качественный баланс краска/вода.

Недавно Sun Chemical представил две новые краски, специально разработанные для печати стохастикой, — High End для листовой печати и серию High Fashion FM для рулонного офсета с сушкой с модификациями для журнальных и обложечных марок бумаги. Для воспроизведения стохастического растра на упаковке флексоспособом Sun Chemical предлагает отлично себя зарекомендовавшую серию Flexomax.

«Sun Chemical — пионер в выпуске красок для оптимальной печати стохастическим растром. Мы используем патентованную технологию, базирующуюся на опыте сотрудничества с работающими со стохастикой типографиями по всему миру», — заявил Уоткинс.

«Некоторые типографии считают, что могут печатать одними красками и АМ-, и FM-растр, — сказал Сиржега. — Однако наши исследования и опыт работы со стохастическим растрированием доказывают: есть моменты, которые можно улучшить с целью оптимизации всего процесса. Мы соответственно отрегулировали свойства красок и компоненты».

«Когда типография переходит на стохастическое растрирование, она может столкнуться с проблемой баланса по серому и контроля растискивания. Постоянно возникает и вопрос забивания печатных форм, — комментирует Сиржега. — Оказалось, что забивание возникает из-за более тонкой красочной плёнки, которая не в состоянии полноценно защитить форму. Результат — частые остановки для смывки форм, что приводит к увеличению отходов».

«Спрос продолжает расти по мере того, как всё больше типографий и потребителей печатной продукции делают выбор в пользу стохастического растрирования, дабы повысить качество своих изданий или упаковки, — заявил Уоткинс. — Как правило, типографии стараются обойтись без смены красок. Возможно, они добьются удовлетворительного результата и с традиционными красками, но оптимально подходящие по составу и свойствам для данного растра дают изображения исключительно высокого качества, соответствующие лучшим образцам печати. Это не осознаешь, пока не увидишь разницу».

«Одно из основных преимуществ стохастического растрирования — из множества очень мелких точек формируется мелкозернистое изображение, более напоминающее тоновую фотографию, нежели традиционный растр, — пояснил Кичон. — В определённой степени так оно и есть, особенно если сравнивать стохастику с полутоновым растрированием с линиатурой в 150 lpi и ниже. При переходе от традиционного растра в 150 lpi к стохастическому растрированию в 20 микрон типография сразу ощутит, насколько качественнее воспроизводятся изображения».

«20-микронную стохастику нельзя непосредственно сравнивать с традиционным растром с линиатурой в 150 lpi. Поскольку в стохастике точки не располагаются по чёткой схеме, при необходимости на конкретном участке изображения их может оказаться больше, чем в традиционном растре. Это означает большие объём данных и количество деталей. Плотность точки 20–25 мкм в стохастическом растре практически та же, что и в традиционной растровой сетке с линиатурой lpi. Логично сравнивать уровень детализации стохастики 20 и даже 25 мкм с тем же изображением, отпечатанным с линиатурой 200—175 lpi».

Как отметил Кичон, кроме того, что при определённых условиях стохастика обеспечивает более детализированное воспроизведение, она эффективно устраняет практически все случаи муара, особенно при наложении результатов цветоделения.

«Типографии начинают открывать ещё одно преимущество — расширенный цветовой охват, — добавил Кичон. — Очевидно, что стохастическое растрирование позволяет печатать более чистые цвета с насыщенным уровнем цветности бледных оттенков».

По мере того, как выявляются её преимущества, стохастика находит всё более широкое применение.

«Новые рынки только осваиваются, но, учитывая максимально высокое разрешение данного типа печати и уровень качества, приближенный к тоновым изображениям, есть все основания рассчитывать на принципиально иной уровень детализации при печати стандартных работ и даже художественных репродукций», — высказался Кичон.

Воспроизведение мелких точек — растискивание и выбор краски

Задача растровой точки — перенести краску на запечатываемый материал. Постепенно индустрия приходит к высоким линиатурам и мелким точкам, дающим преимущество детализации и точности воспроизведения. Сам по себе растр (регулярный или стохастический) ещё не означает перемен в типографии. Ключевой фактор — размер точки, переносящей краску.

Растры Staccato варьируются от 10 до 40 микрон, что в AM-эквиваленте сопоставимо с линиатурой в 600–240 лин./дюйм. Через эти небольшие точки краска переносится на различные поверхности — форму, офсетное полотно, запечатываемый материал.

Сложности при печати с использованием мелких точек зачастую возникают (прямо или косвенно) при попытках контролировать растискивание. Для этого в течение многих лет модифицировались красочные формулы — повышалось содержание пигмента, увеличивалась липкость. Но меры оказались только отчасти эффективными. Чтобы заняться вопросами растискивания при внесении в процесс значительных изменений (например, при увеличении линиатуры или резком сокращении размеров растровой точки), необходимы коррективы на уровне технологического процесса — кривые калибровки, которые рассчитают уменьшенный размер точки для компенсации прогнозируемого растискивания.

Целью при печати должно стать не сокращение уровня растискивания, а его стабилизация. Среди мер по контролю за процессом в печатном цехе стоит упомянуть, прежде всего, работу с краской — качественное её нанесение и на плашках, и в полутоновых областях. Пока растискивание остаётся стабильным, оно проблемы не представляет. Гораздо проще и эффективнее предусмотреть компенсацию растискивания в технологическом процессе, чем корректировать формулу краски.

Использование растровых структур с мелкими точками подразумевает и другие особенности. Для структур с мелкими точками характерно увеличение соотношения экспонированных краёв (периметра) с общей площадью. Именно из-за возросшего соотношения периметр/площадь агрессивные увлажняющие растворы окажут значительное влияние на свойства мелких точек по сравнению с крупными растровыми точками.

Мелкие точки эффективнее работают с краской. Поскольку она распределяется по множеству мелких точек, через неё проникает больше света, чем через окружающий запечатываемый материал. Поэтому цвета на оттиске выглядят реалистичнее при расширенном цветовом охвате в средних тонах. Не стоит упускать из виду и медленное пополнение краски, что сказывается на химических аспектах баланса краска/вода.

Производители красок стараются максимально упростить для клиентов работу со сложными химическими и физическими процессами, на которых базируется офсетная печать. — По информации Creo

* Журнал «Мир красок», январь 2004. © Ink World, Rodman Publications. All rights reserved.

Источник

Как сделать стохастический растр

Стохастический растр

Печатая фотографию, мы часто задаем себе вопрос. Как принтер капельками может сформировать полутона? Почему рассматривая фото в журнале мы видим некую упорядоченную структуру, а рассматривая фото, напечатанное на принтере мы видим гладкую картинку? С каким разрешением посылать фотографию на печать, чтобы добиться лучшего качества?

Для ответа на поставленные вопросы я решил написать статью про принципы построения растра для фотопечати.
Дадим определения понятия растр следующим образом: Это способ передачи графической информации определенного разрешения и определенного количества градаций каждой точки, другим разрешением и другим количеством градаций.

Теперь давайте понятнее. Допустим, мы имеем изображение, разрешением 300dpi (точек на дюйм) и у каждой точки 256 градаций каждого цвета. Мы должны напечатать это изображение в журнале. Печать производится в четыре краски, и никаких оттенков. Для упрощения рассмотрим пример с черно-белым изображением, напечатанным только черной краской. Итак, имеем ч/б изображение, 256 оттенков серого, 300dpi. Для изготовления фотоформ используется фотонаборный автомат, который имеет разрешение, например 2400dpi, но не имеет никаких тоновых градаций, то есть может вывести только два цвета: черный или белый. А как же вся гамма оттенков? Так вот, поступает следующим образом. Разбиваем поле на ячейки 16×16 точек. Количество таких ячеек 150 на дюйм. В каждой ячейке можно поставить от 0 до 256 элементарных точек. Теперь в каждой ячейке мы можем сформировать одну большую точку, из нескольких маленьких. Если мы хотим напечатать серый цвет градация №80 (0-белый, 255-черный), то точку в ячейке мы сформируем из 80 элементарных точек, если хотим, чтобы цвет был светлее, то элементарных точек в ячейке будет меньше, хотим более темный цвет, увеличим количество точек в элементарной ячейке. Таким образом, мы можем получить изображение с разрешением 150 ячеек на дюйм, 256 оттенков цвета в каждой ячейке. Рассматривая изображение в журнале, мы как раз и видим структуру этих самых ячеек, то есть, видим упорядоченный растр.

Итак, имеется задача. Есть изображение 300dpi, 256 градаций на цвет. Есть принтер, который печатает, допустим, 1440dpi, одним размером капли, то есть 2 градации на цвет. Мы должны напечатать это изображение на принтере, сохранив его непрерывность, то есть на ячейки, в этом случае мы разбивать не можем.

Играем здесь вот на чем. Разрешающая способность человеческого глаза не бесконечна. Рассматривая отпечаток, на котором, с разрешением 1440 dpi, чередуются белая и черная точка, как бы мы не напрягали зрение, мы увидим равномерный серый цвет.

В качестве примера возьмем самый примитивный вариант стохастического растра.

Таким образом, формируется изображение. Теперь рассмотрим то, что получилось. Где полезный сигнал, а где шум? Насколько этот шум заметен? В данном случае величина шума в конкретной точке, это разность между тем, что напечатано (0 или 255) и тем, что должно быть. Как себя ведет этот шум? Как он распределяется? Насколько он замете глазу? При данном алгоритме растрирования ответ на эти вопросы дать невозможно. Ведь шум у нас возникает случайным образом. Поэтому в некоторых случаях напечатанное изображение будет выглядеть гладко, а в других случаях паразитный шум может стать заметнее полезного сигнала, то есть изображения. Как говорится, воля случая. Так как поведение данного шума непредсказуемо, то такой растр относится к растрам класса «Растрирование белым шумом». Здесь белый имеется в виду не цвет, а то, что в спектре белого света есть все частотные составляющие. То есть имеется в виду, что частота данного шума может быть любой, шум непредсказуемый. В общем, как правило, нас такое решение нашей задачи не устраивает.

Итак, мы поняли, что при построении непрерывного стохастического растра возникает шум, из-за несоответствия глубины цвета изображения, и количества градаций, воспроизводимых принтером. При растрировании белым шумом мы не смогли найти ответ на следующие вопросы:
Насколько шум замете глазу?
Как ведет себя этот шум, в зависимости от условий печати?
Итак, нам необходимо построить такой растр, чтобы шум не был заметен глазу, и подобрать условия печати, минимизирующие паразитный шум в данном растре. Или строить растр при данных условиях печати, минимизирующий паразитный шум.

Теперь рассмотрим принципы построения стохастического растра с «Растрированием синим шумом» на примере растра Error Diffusion (распределение ошибки).

Сначала рассмотрим черно-белое изображение, печатающееся только черной краской.

Далее произведем расчет для второго пикселя, за «вычетом» 10%. Заметим, что переменная Error характеризует величину шума.

Давайте рассмотрим некоторые примеры:

И т.д. В итоге получаем «шахматную доску», которая нам кажется равномерной серой заливкой. Обращаю ваше внимание на то, что ошибка в данном примере каждый раз меняет знак, то есть не накапливается, а целиком исчезает в ближайших ячейках.

2. Заливка 5%. Смотрим первую точку. Она 5%, каплю не ставим (0%). Error = 5%. По 2,5 направо и вниз. Смотрим вторую точку. Изначально она 5%, с учетом Error она 7,5%, каплю не ставим (0%). Error = 7,5%. По 3,75 направо и вниз.

Так вот: Только на 6-ой точке мы поставим каплю. Таким образом, наша ошибка нейтрализовалась только в 6-ой ячейке. Что увидит наш глаз? Конечно распространение ошибки(error) он увидит значительно лучше, чем цвет фоновой заливки. И у нас уже не будет ощущения равномерного серого поля.

Заметим, что частота паразитного шума равна половине количества раз изменения знака переменной Error на дюйм. То есть частота паразитного шума будет 120 колебаний на дюйм. А 120 «деталей» на дюйм глаз увидит.

Как можно с этим бороться?
Можно увеличить разрешение печати. Соответственно увеличится частота паразитного шума, и глаз его уже не увидит. Но увеличение разрешения печати не всегда возможно.
Но есть и другой способ уменьшения паразитного шума.

Вводим в растр дополнительный цвет. Мы рассматриваем печать в одну краску (черную) так что введем дополнительно серые чернила (к примеру, 30% черного). Раньше у нас было только два цвета: черные чернила и белая бумага, теперь три: черные чернила, серые чернила и белая бумага.

Заново рассмотрим пример 2: Заливка 5%. Смотрим первую точку. Она 5%, каплю не ставим (0%). Error = 5%. По 2,5 направо и вниз. Смотрим вторую точку. Изначально она 5%, с учетом Error она 7,5%, каплю не ставим (0%). Error = 7,5%. По 3,75 направо и вниз.

В этот раз мы не будем ждать «6-го хода», что-бы поставить черную каплю. Когда Error превысит 15%, мы поставим серую каплу и нейтрализуем ошибку в 4-ой точке. В данном примере влияние Error на наше цветовосприятие гораздо меньше, чем в примере без серых чернил. И мы видим равномерную светло-серую заливку.

Давайте рассмотрим подробнее, что мы приобрели, введя в растр дополнительный цвет. Во-первых, мы увеличили частоту паразитного шума, а во-вторых, значительно уменьшили амплитуду шума (с 95% до 25%). То есть, вводя дополнительные чернила в растр мы увеличиваем частоту и уменьшаем амплитуду паразитного шума. И первое, и второе положительно сказывается на восприятии отпечатка.

Теперь, строя растр Error Diffusion, мы будем распределять ошибку (Error) между значениями 0%-40%-70%-100%. И мы так же, как и в случае с дополнительными осветленными чернилами, увеличиваем частоту и уменьшаем амплитуду паразитного шума.

Теперь, строя растр Error Diffusion, мы будем распределять ошибку (Error) между значениями 0%-12%-21%-30%-40%-70%-100%. Теперь уж точно, ошибка далеко не распространится.

Итак, теперь мы можем ответить себе на вопросы, которые задавали до рассмотрения примера растра Error Diffusion.

Насколько паразитный шум заметен глазу?
Задача растра Error Diffusion максимально увеличить частоту паразитного шума, чтобы глаз уже не мог воспринять этот шум, а воспринимал только полезный сигнал, то есть изображение.

Как ведет себя этот шум, в зависимости от условий печати?
При увеличении разрешения печати частота полезного сигнала остается неизменной (мы печатаем все то же изображение), а вот частота паразитного шума пропорционально увеличивается, делая его значительно менее заметным. Добавление осветленных чернил и печать каплей переменного размера увеличивает частоту паразитного шума, и уменьшает его амплитуду, так же делая паразитный шум менее заметным.

Теперь давайте рассмотрим влияние на восприятие отпечатка, в зависимости от сюжета, в случае растрирования растром Error Diffusion.

Рассмотрим пример с печатью 5% заливки. В случае растрирования без использования осветленных чернил и с каплей постоянного размера мы отчетливо увидим артефакты стохастического растра, то есть паразитный шум. Если мы будем растрировать «пестрый» сюжет, то есть сюжет с высокой локальной контрастностью (высокодетализированный сюжет), то переменная Error будет менять знак практически в каждой точке. То есть частота паразитного шума будет высокой, и он не будет восприниматься глазом.

Какой вывод из этого можно сделать. Часто, печатая градиент или плавные переходы из одного цвета в другой, мы видим появляющиеся разрывы в цвете. Видя это, мы считаем, что имеем дело с цветом, который невозможно напечатать на данном принтере. На самом же деле этот цвет в растре присутствует, просто артефакты стохастики (паразитный шум) мы видим лучше, чем этот цвет. Однако в пестром сюжете этот цвет прекрасно напечатается.

Теперь давайте ответим себе на вопрос: С каким разрешением посылать фотографию на печать, чтобы добиться лучшего качества?
Основное, что нам нужно, это разделить частоту полезного сигнала и частоту паразитного шума. Частота полезного сигнала в данном случае, это количество деталей изображения на дюйм. В случае с высокодетализированным сюжетом при печати с разрешением 1440 dpi частота паразитного шума 720 колебаний на дюйм. Изображение должно быть меньшего разрешения. Интерполировать изображение на большее разрешение смысла не имеет. Это и так сделает драйвер. Общий совет по поводу выбора разрешения следующий: Если сюжет высокодетализированный, его лучше печатать с разрешением 360dpi (в большем разрешении смысла нет, глаз этого все равно не увидит), если сюжет малоконтрастный, то в высоком разрешении файла смысла нет. Но в каждом конкретном случае надо анализировать ситуацию самостоятельно. Бывает, что драйвер принтера сначала интерполирует посланное на печать изображение, в какое-то стандартное разрешение (для ускорения работы компьютера), и в этом случае увеличение разрешения нам не даст никакого выигрыша.

Надеюсь, данная статья будет Вам полезна и поможет выбрать принтер для фотопечати, понять, как готовить фотографии к печати, понять, как растрирует растровый процессор..

Все иллюстрации к данной статье смоделированы автором.