Растровые элементы

     

Рис. 1 

     Если  сердцем прибора является цифровой микроскоп, то его мозг — программный пакет Plate Analyzer, разработанный специалистами компании «МакЦентр». Plate Analyzer выполняет обработку и анализ поступившего от цифрового микроскопа снимка, определяя относительную площадь растровых элементов на изображении. Plate Analyzer поставляется в версии для операционных систем Windows 98/Me/2000/XP. Программа без проблем устанавливается на жесткий диск, однако при запуске требует, чтобы в CDнакопителе компьютера присутствовал оригинальный компактдиск — без него Plate Analyzer не запускается, что помогает охране авторских прав, но не очень удобно для пользователей.

 

     Интерфейсное  окно Plate Analyzer представлено на рис. 2. В  его левой нижней части выводится  исходное (считанное микроскопом) изображение  контролируемого участка, в левой  верхней части — изображение, обработанное программой. В средней части окна представлена характеристическая кривая, а под ней выводится рассчитанная в результате анализа обработанного изображения оценка относительной площади растровых элементов на контролируемом участке. Все важнейшие функции программы удобно запускаются кнопками панели инструментов.

     Прибор  работает следующим образом:

     •   цифровая камера выполняет снимок участка растрового изображения и передает его программному пакету Plate Analyzer;

     •   пакет Plate Analyzer преобразовывает цветной (RGB) снимок в битовую карту (Bitmap) и вычисляет оценку относительной площади растровых элементов.

     Очевидно, что результат измерения в  наибольшей степени зависит от параметров преобразования исходного RGB изображения в битовую карту. Преобразование это включает следующие шаги:

     •   выбирается один из каналов RGB изображения (красный, зеленый или синий);

     •   задаются пороговые значения яркости (белая и черная точки);

     •   с учетом пороговых значений яркости выполняется тоновая коррекция изображения выбранного канала, после чего оно конвертируется в битовую карту.

     Можно предположить, что алгоритм преобразования полутонового изображения в битовую  карту соответствует используемому  в Adobe Photoshop режиму 50% Threshold (тоновый диапазон делится посередине). Относительная  площадь растровых элементов рассчитывается как доля черных пикселов в общем числе пикселов изображения.

     Plate Analyzer позволяет пользователю задавать  канал, в котором будет выполняться  анализ, а также дает возможность  сохранять и загружать данные  о белой и черной точках. Выбор канала RGB изображения оказывает большое влияние на результаты измерения. На рис. 3 представлен пример обработки одного и того же снимка в разных каналах, причем абсолютная величина разброса значений оценок площади растровых элементов оказалась достаточно значительной. Из этого можно сделать вывод, что для каждого канала необходимы свои калибровочные значения. По умолчанию выбор канала (обычно Red) происходит автоматически при установке одного из готовых настроечных файлов: am.dat (для АМрастра) или fm.dat (для ЧМрастра), которые имеются на программном диске. В этих же файлах находятся данные о точных установках уровней яркости по черному и белому полю. По мнению разработчиков, менять их следует только в случае использования нестандартных материалов, которые по цвету и другим характеристикам значительно отличаются от обычных. Новые установочные файлы могут подготовить только сотрудники сервисного отдела компании «МакЦентр», поскольку соответствующие функции программы скрыты от пользователей. По информации от разработчиков, в будущем для повышения точности измерений планируется создать отдельные установочные файлы для разных типов наиболее известных марок пластин.   

Рис. 3

     К интересным возможностям Plate Analyzer относится  построение характеристической кривой по нескольким точкам. Число точек  и соответствующие номинальные значения относительных площадей растровых точек задаются в меню Preference. Измеренные значения автоматически заносятся в таблицу (она находится в правой части интерфейсного окна программы) — пользователю надо только передвигать прибор от одного поля контрольной шкалы к другому и нажимать клавишу <Старт>. График также строится автоматически. Данные измерений могут сохраняться в виде текстового файла, который при необходимости может подгружаться в Plate Analyzer для просмотра. Также возможно сохранение исходного изображения в формате BMP. Возможность загрузки изображений для анализа в программе не предусмотрена.

     Несмотря  на отмеченные недостатки, прибор PlateViewer может успешно использоваться в  производственных условиях.

 

     Методы контроля градационной передачи при печати

      Для контроля градационной передачи в  полиграфии традиционно используются денситометрические измерения (измерения оптической плотности). Напомним, что оптическая плотность (density) вычисляется как десятичный логарифм от коэффициента поглощения в минус первой степени:

     

     где ρ — коэффициент поглощения.

     Оценка  относительной площади заполнения растрового поля (так называемый процентаж) рассчитывается из значений оптических плотностей растрированного и сплошного полей по формуле Мюррея — Девиса (Murray-Davis):

     

     где S_i — относительная площадь растровых элементов i-го поля; D_ri- — оптическая плотность i-го растрового поля; D_v — оптическая плотность краски (измеряется по плашке).

     Измерения относительных площадей растровых  полей выполняются в процессе тиражной печати для оперативного контроля растискивания, а также на специальных тестовых отпечатках для построения характеристической кривой печатно¬го процесса (кривой градационной передачи).

     Растискиванием  принято называть приращение площади  растровых точек на оттиске по сравнению с их площадью на печатной форме или на фотоформе в результате воздей¬ствия механических и оптических факторов. Относительную площадь растровых элементов можно выра¬зить через растискивание следующим образом:

       

     где S^`_i — относительная площадь растровых элементов i-го поля на фотоформе или на печатной форме; ΔS_{i mex} — приращение растровых элементов i-го поля оттиска вследствие воздействия механи¬\ческих факторов (механическое растискивание); ΔS_{i onm} — приращение растровых элементов i-ro ноля оттиска вследствие воздействия оптических факторов (оптическое растискивание).

     Механическое растискивание происходит от выдавливания краски за пределы печатающих элементов в процессе печати, а также от ее растекания по поверхности запечатываемого материала.

     

     Причиной  оптического растаскивания является рассеяние света в толще запечатываемого  материала: часть излучения через  пробельные элементы проникает вглубь запечатываемого материала, где частично отражается в сторону печатающих элементов. В результате происходит окрашивание света, попавшего на пробельные (не покрытые краской) элементы оттиска, поэтому растровые поля кажутся темнее, чем на самом деле. Исследования показали, что максимальное светорассеяние характерно для рыхлых бумаг и картонов. Кроме того, оптическое растискивание пропорционально линиатуре растра. Следует отметить, что оптическое приращение печатающих элементов воспринимается и человеческим глазом, и денситометром, то есть результаты денситометрических измерений формально соответствуют человеческим ощущениям.

     Для того чтобы оценить реальные геометрические размеры растровых элементов, в  формулу Мюррея — Девиса вводится определяемый эмпирическим путем поправочный  коэффициент n:

     

     где S_{i геом} — геометрическая относительная площадь растровых элементов i-го поля; n — показатель светорассеяния Юла — Нильсена.

     Определение относительной площади растровых  элементов по вышеприведенным формулам может выполняться с помощью  денситометров или спектрофотометров  с денситометрическими функциями. Первые посредством соответствующего зонального фильтра выделяют из света красную, зеленую или синюю составляющие, определяют коэффициент отражения и рассчитывают оптическую плотность. Вторые выполняют спектральный анализ отраженного от оттиска света, после чего пересчитывают кривую отражения в кривую оптических плотностей. В обоих случаях относительная площадь растровых элементов рассчитывается после измерения оптических плотностей чистого поля (запечатываемого материала), плашки и растрового поля специальной контрольной шкалы.

     Для оперативного контроля качества печати измеряются растровые поля с относительной площадью 40 и 80%. Заключение о качестве воспроизведения градаций делается на основе сравнения измеренных значений с нормативными. При построении характеристической кривой печатного процесса измеряются специальные шкалы, содержащие поля по всему градационному диапазону.

     

     К сожалению, денситометрическим измерениям присущи некоторые недостатки. Обычно в качестве первой и главной проблемы называют некорректность денситометрической оценки качества печати цветными нетриадными красками. Однако это совершенно неверно, поскольку данный недостаток присущ не денситометрии, как методике оценки, а конкретному виду измерительных приборов, то есть денситометрам. При использовании спектрофотометров оптическая плотность может быть корректно вычислена для краски любого цвета, а проблемы могут возникать только с красками со специальными оптическими свойствами, например с имеющими металлический блеск. Правда, нормированные значения, с которыми следует сравнивать результаты измерения плотностей красок нетриадных цветов, до сих пор не определены, но это, как говорится, совсем другая история.

     В Высшей школе медиа г. Штутгарта (Германия) несколько лет назад была защищена дипломная работа, в которой исследовались перспективы применения различных методик измерений для контроля градационной передачи. Она была выполнена Карстеном Гасчиком (Carsten Gasczyk) совместно с доктором Мартином Дреером (Martin Dreher). Сравнивая денситометрические и колориметрические методы контроля, авторы пришли к ряду интересных выводов.

     В частности, Гасчик и Дреер отметили следующие недостатки денситометрии как методики оценки градационной передачи: во-первых, возникают большие погрешности измерения при малой оптической плотности краски, а во-вторых, оптическая плотность не всегда адекватно передает восприятие тоновых градаций человеческим глазом. Авторы утверждают, что денситометрия не позволяет корректно оценить площади растровых элементов не только из-за сложности учета светорассеяния, но и потому, что используемое для определения оптической плотности логарифмирование не соответствует человеческому восприятию тональности.

     Если  при оперативном контроле стандартизованного печатного процесса ошибки оценки площадей растровых полей невелики, то при  построении характеристической кривой они могут приводить к существенному  искажению информации. Поэтому в качестве альтернативы денситометрии предлагается использовать колориметрические измерения, которые позволяют на основе цветовых координат L*a*b* запечатываемого материала, плашки и растрового поля рассчитать оценку относительной площади растровых точек, которая получила название относительной колориметрической цветности RFF (Relative farbmetrische Farbung).

     Значение  показателя RFF обычно ниже, чем денситометрической оценки, вычисленной по формуле Мюррея — Девиса. Как показали исследования, большинство наблюдателей считает значение RFF более достоверным (то есть более точно соответствующим визуальным ощущениям) по сравнению с денситометрической оценкой.

     Последние исследования свидетельствуют о  том, что оценка человеком тоновой  величины в растровой печати является относительно линейной, а это противоречит принципам денситометрических измерений. Вследствие этого денситометрическая оценка относительных площадей растровых точек дает в средних тонах ошибку, абсолютная величина которой может достигать 20%.

     Важным  достоинством колориметрических измерений  является высокая точность оценки относительной  площади растровых точек даже при измерении красок светлых  цветов, например бледно-желтой. Можно  предположить, что внедрение методики колориметрической оценки градационной передачи позволит ускорить разработку норм для таких мало стандартизованных областей полиграфии, как флексография и другие специальные виды печати.  
 
 

 

     Результаты