123448 (Обробка зображень у додрукарських процесах)

Обробка зображень у додрукарських процесах

План

1. Класифікація поліграфічних оригіналів

2. Локальні параметри

3. Загальні характеристики зображень

4. Діапазони оптичних щільностей поліграфічних і цифрових оригіналів

5. Тонові діапазони оригіналів і репродукцій

6. Психофізіологічні особливості зорового сприйняття поліграфічних оригіналів і репродукцій

1. Класифікація поліграфічних оригіналів

Оригінал – вихідна позиція процесу виготовлення поліграфічної репродукції.

Образотворчі оригінали – це масиви накопиченої та зафіксованої інформації. Значення оптичних щільностей окремих елементів складають їхній градаційний, а спектральні розподіли випромінювання – кольоровий зміст. Сигнали від оригіналів надходять на інші носії інформації, тому важливо охарактеризувати ті їх властивості, від яких залежать характер відображення й умови подальшої передачі.

Всі оригінали для поліграфічного відтворення можна розділити за такими ознаками:

– характером інформації;

– структурою зображення;

– кольором;

– характером основи;

– способом виготовлення;

– призначенням;

– способом передачі перспективи.

Кожен образотворчий оригінал відповідно до цих критеріїв відносять до конкретної групи. Тип оригіналу задає характер репродукційного процесу, вид використовуваного устаткування і матеріалів, кваліфікацію персоналу.

Образотворчу задачу поліграфічного виробництва можна визначити як одержання копій, які із заданим ступенем точності відповідають оригіналу. Ступінь цієї відповідності в остаточному підсумку визначає якість репродукції. Для об'єктивної оцінки необхідно мати кількісні критерії – показники якості. Умовно їх можна розділити на локальні, що характеризують зображення в окремо взятій точці, та загальні або "глобальні", тобто взяті відносно зображення в цілому.

2. Локальні параметри

Кожна точка зображення характеризується шістьма параметрами:

х, y, z – координати точки в просторі;

L – її яскравість;

– колірний тон;

р – чистота кольору.

Яскравість L – світлова величина, що дорінює відношенню сили світла I до поверхні А, яка приймає випромінювання. Виміряється яскравість у кд/м²

(1)

Яскравість характеризує інтенсивність випромінювання деякої точки розглянутого об'єкта. Впливаючи на зоровий аналізатор, вона викликає суб'єктивне відчуття, що називається світлістю. Яскравість поліграфічних відбитків і оригіналів сприймається у відбитому або прохідному світлі зовнішніх джерел. Тому світлість кожної точки визначається не тільки властивостями самого зображення, але і його освітленістю.

Крім залежності від інтенсивності освітлення зображення, які не світяться самі, характеризуються коефіцієнтами відбивання або пропускання їхніх точок: (х,у) для непрозорих зображень і (х, у) для зображень, розглянутих у прохідному світлі – слайдів (діапозитивів або негативів).

Коефіцієнт відбивання дорівнює відношенню відбитого світлового потоку до падаючого світлового потоку Ф

(2)

Коефіцієнт пропускання дорівнює відношенню світлового потоку , що проходить крізь матеріал, до падаючого світлового потоку Ф

(3)

Частини зображення, що однаково відрізняються за величиною відбивання або пропускання, неоднаково відрізняються за світлістю. Рівноконтрастною, тобто з приблизно однаковими розходженнями, виглядає в широкому діапазоні тонова шкала, поля якої відрізняються на ту саму величину оптичної щільності – негативного десяткового логарифма коефіцієнта відбивання (пропускання):

D = –lg; D = –lg. (4)

Оптична щільність дорівнює 0, 1, 2 або 3 і т.д., якщо відбиває (проходить) відповідно все світло, його десята, сота або тисячна частина.

Базовий локальний параметр автотипного растрового зображення S – відносна площа друкарських елементів (растрових точок). Вона визначається відношенням їхньої абсолютної площі S' і одиничної площі (осередку) растрового зображення S_е (рис. 1)*. Остання дорівнює квадрату кроку растрової лініатури 1/L², тому

(5)

Рисунок 1 – Друкарські елементи в растрових клітинках лініатури L

Коефіцієнт відображення, що усереднюється зором або вимірювальним вікном приладу по цій площі, визначається як

(6)

де і – відбивання фарбового шару і підкладки. Оскільки за визначенням оптичної щільності їх можна виразити як і , щільність відбитка характеризується залежністю

(7)

Очевидний строго аналітичний характер цього виразу, що одержав у вітчизняній літературі назву формули Шеберстова-Мюррея-Девіса. За відсутності друкарських елементів (при S = 0) , а на суцільному фарбовому шарі (при S=1) . Ця формула припускає лінійний зв'язок між усередненим коефіцієнтом відбивання і площами точки та пробілу.

3. Загальні характеристики зображень

Інтервал оптичних щільностей і контраст. Одним з важливих вихідних параметрів, на основі яких встановлюється оптимальний режим репродукування, є різниця оптичних щільностей

, (8)

що характеризує їхній перепад (інтервал) на оригіналі, в друкарському процесі або на растровому відбитку.

Співвідношення світлостей на зображенні в цілому або його окремих частинах характеризують також контрастом – відношенням коефіцієнтів відображення. Тому загальний контраст зображення оцінюється як

, (9)

локальний контраст

, (10)

і детальний контраст

(11)

Очевидно, що інтервал щільностей усього зображення може бути визначений і через логарифм загального контрасту

(12)

Чіткість, різкість, обсяг даних. Важливим параметром зображення є його чіткість, яка характеризує якість передачі дрібних деталей і контурів. Чіткість растрового відбитка можна оцінити як

(13)

де а і b – розміри ілюстрації по горизонталі та вертикалі, a L – лініатура тонової ілюстрації, обумовлена кількістю задрукованих елементів на лінійному сантиметрі. Оцінюючи однофарбовий відбиток формату А4 ( ) з лініатурою 60 лін/см, одержимо чіткість – 4,3 млн. елементів і обсяг файла, що дорівнює відповідно 4,3 Мбайтам. Цим визначається в основному так звана "поліграфічна", більш висока в порівнянні з багатьма іншими засобами, якість друкарських ілюстрацій. Різкість визначає якість передачі границь деталей незалежно від їхнього розміру (рис. 2). Однак чіткість і різкість – взаємозалежні параметри. Чим вище чіткість, тим більш різким є зображення.

Рисунок 2 – Зміна тону на реальному контурі

В фотографії різкість визначається головним чином роздільною здатністю об'єктивів і емульсій, розсіюванням світла у фотошарі й іншими подібними факторами, та оцінюється оберненою величиною зони розмивання контуру

(14)

У системах зі скануванням зображень різкість оцінюють безрозмірним відношенням величин елемента розкладання (апертури) і зони розмивання

(15)

Таку оцінку можна поширити і на автотипні (растрові) зображення, прийнявши як елемент розкладання растрову клітинку.

4. Діапазони оптичних щільностей поліграфічних і цифрових оригіналів

Зупинимося на деяких вимогах до різних типів оригіналів, які застосовуються для поліграфічного відтворення.

Чорно-білі штрихові оригінали для поліграфічного відтворення повинні виконуватися на білому папері та мати мінімальну і максимальну оптичну щільність рисунка, таку, щоб надійно копіюватися на фотоформі та друкарській формі (наприклад, 0,1 і 1,2). На прозорих штрихових оригіналах розходження щільностей елементів рисунка і фона має бути не менше 1,3.

Чорно-білі тонові оригінали на непрозорій основі мають бути різкими, дрібнозернистими і мати чітке вираження деталей зображення. Інтервал оптичних щільностей повинний дорівнювати 1,5 ±0,3.

Тонові оригінали на прозорій основі – діапозитиви – мають більший інтервал оптичних щільностей, ніж оригінали на непрозорій основі, він не повинен перевищувати 1,7.

Кольорові зображення на фотопапері повинні мати інтервал 1,5...2,5.

Кольорові фотографічні діапозитиви – найбільш розповсюджені кольорові оригінали. Вони, як правило, мають дуже високий інтервал оптичних щільностей, що не повинен перевищувати 2,8.

У кожному окремому випадку наведені величини потребують конкретизації. Детальний опис вимог до оригіналів можна знайти в технологічних інструкціях. Кількісні характеристики оригіналів визначають з використанням денситометрів та інших вимірювальних засобів.

Надзвичайно швидко набуває поширення ще один вид оригіналів, які надходять у виробництво в цифровій формі. До них відносяться зображення, отримані шляхом сканування образотворчих оригіналів, за допомогою цифрових фотокамер, введенням даних з відео- і комп'ютерного монітора, оригінальні цифрові рисунки, виконані з застосуванням спеціальних програмних пакетів.

Під час відтворення таких зображень виникають додаткові труднощі, пов'язані з відсутністю матеріалізованого оригіналу для порівняння з репродукцією. Їхню оцінку можна провести на основі визначення гістограм, кольорових координат білої і чорної точок та ін.

5. Тонові діапазони оригіналів і репродукцій

Умовно інтервал оптичних щільностей фотографічних оригіналів і репродукцій можна поділити на три діапазони: світлі тони, півтони і тіні. Межі цих діапазонів залежать від загального інтервалу щільностей оригіналу та репродукції. Для приклада наведемо межі діапазонів для кольорового діапозитива:

• світлі тони – ∆Dс = 0,02...0,3;

• півтони – ∆Dп = 0,3...1,1;

• тіні – ∆Dт = 1,..3,0 (і більше).

Кількість дискретних полів, що може виділити око на оптичному клині, для прозорого оригіналу складає близько 150, а для непрозорого – 70.

При поліграфічному відтворенні на тоновому інтервалі виділяють 7 різних частин. На рис. 3 показана градаційна характеристика тоновідтворення з позначенням основних діапазонів яскравості, виражених у кількості фарб. Зокрема, для чорно-білого зображення цей розподіл стосується процентної кількості чорної фарби.

Рисунок 3– Приклад градаційної характеристики тоновідтворення зображення

Точка білого (А) – частина зображення, що має бути цілком білою (без будь-яких деталей).

Частина світлих елементів (АВ) – це найбільш яскраві елементи зображення, які ще містять деталі. Типові значення цих елементів розташовані між 2% і 10% у залежності від типу друкарського пристрою і властивостей паперу.

Чверть тони (ВР) – це частини значень тональності від 18% до 35% з центром 25%.

Середні тони або півтони (CD) – це частини на зображенні з яскравістю від 35% до 65% з центром 50%.

Три чверті тони (DE) відповідають діапазону тонового рівня сірого від 65% до 80% із середнім значенням 75%.

Тіні (EF) – темні частини на зображенні, які ще містять деталі. Як і у випадку найясніших дільниць, процентне значення тіней залежить від друкарського пристрою та паперу. Для низькосортних видів газетного паперу значення тіней складають 75%. Для високосортних крейдованих паперів під час друкування на друкарській машині це значення може складати до 98%. Точка чорного (G) – це елементи зображення, які ще темніше, ніж тіні.

1. Психофізіологічні особливості зорового сприйняття поліграфічних оригіналів і репродукцій

Закон Вебера-Фехнера