Цифровая растрированная цветопроба
в теории и на практике

Дмитрий Белкин, инженер по цвету, «Тампомеханика»	Алексей Грибунин, ведущий инженер, «Юнит Копир Плюс»

Бурное развитие цифровых печатных устройств в последние несколько лет коснулось и традиционных допечатных процессов. Рост разрешения принтеров позволил производителям цветопробных систем заявить о возможности получения растровой цифровой цветопробы. Однако в связи с тем, что процесс получения такой цветопробы требует значительно большего контроля над допечатным процессом, нежели при получении обычной (нерастровой) цифровой цветопробы, мы решили постараться осветить этот процесс, тем более, насколько нам известно, в российской полиграфической прессе этого никто еще не делал. Итак, речь пойдет о растровой цифровой цветопробе.

Сегодня, когда с одной стороны непрестанно улучшается качество флексографской печати, появляются новые и совершенствуются существующие технологии, с другой - растут требования к качеству у потребителей упаковки, необходимость в получении контрактных цветопроб, максимально точно отражающих тиражный оттиск, начинает ощущаться особенно остро. А можно ли называть цветопробу контрактной, если она не растрированная? Если учесть специфику рынка упаковки и особенности флексографской печати, ответ получится вполне однозначным - конечно, нет! Путь, пройдя по которому, мы пришли к такому выводу, мы предлагаем рассмотреть ниже.

Среди профессионалов бытует мнение, что необходимость в получении растрированной цветопробы не столь велика. Опираясь на личный опыт и проведя дополнительные исследования, мы приводим несколько аспектов, доказывающих ее актуальность и необходимость применения:

• моделирование растровых структур с невысокими линиатурами (до 100 lpi). Вроде бы это не нуждается в комментариях: и без того понятно, что крупный растровый рисунок, заметный невооруженным глазом, должен быть отражен на цветопробе, которая претендует на контрактную;
  
  
• моделирование растровых структур с любыми формами точек и различными алгоритмами растрирования (АМ и ЧМ). Конечно, можно и дальше пытаться объяснять заказчику, что такое стохастическое растрирование и как выглядит линейный растр, но не проще ли показать это на цветопробе?
  
  
• точное воспроизведение мелких элементов изображения. Здесь имеется в виду ситуация, когда детали изображения меньше или сопоставимы по размерам с растровой точкой, что может приводить к их потере. Это можно проиллюстрировать на следующих примерах:
  
  
  • В графических макетах с невысокой линиатурой это может проявляться на надписях, расположенных на фоновых растяжках (рис. 1, вверху);
    
    
  • В полноцветных макетах с линиатурами более 100 lpi на таких структурах, как шерсть животных или волосы (рис. 1, внизу).
    
    
• контроль результатов цветоделения и рипования. Проверка файлов на предмет правильности выполнения цветоделения, а также процедуры преобразования PS-файлов в однобитные файлы (рипование) - это головная боль любого полиграфического производства и особенно флексографского.

	A	B	C
	Рис. 1. Пример изображений с мелкими деталями. Вверху - графический макет невысокой линиатуры с различными фоновыми растяжками, на которых могут не читаться шрифты мелкого кегля. Внизу - полноцветный макет. Увеличенный фрагмент № 1: A - тиражного флексографского оттиска; B - полутоновой и C - растрированной цветопробы. Мелкие детали, видимые на полутоновой цветопробе (например, усики котенка) теряются при растрировании

В случае применения аналоговой технологии стоимость ошибки, если она своевременно обнаружена на пленке, не столь высока, как в случае применения цифровой технологии, когда изображение сразу записывается на масочный слой, покрывающий фотополимерную пластину.

Необходимо отметить, что не всякая ошибка может быть обнаружена на пленке (аналоговой или цифровой). Например, возникновение муаров, которые являются следствием наложения нескольких растровых структур и проявляются только на оттиске.

Для решения таких задач растрированная цветопроба просто незаменима и позволит существенно облегчить операции контроля. Попытаемся оценить ее полезность для производителей упаковки и этикетки. Рассмотрим табл. 1.

Шесть критериев оценки выбраны по следующим соображениям: 1–3 - взяты непосредственно из аспектов, доказывающих актуальность применения; 4 - в этом случае проведение эффективного контроля возможно только с использованием цифровой растрированной цветопробы; 5 - создает предпосылку для использования любой цветопробы; 6 - этот критерий включен из соображений экономического характера.

Предполагается, что цветопроба позволит экономить средства по следующим причинам:

• своевременное обнаружение ошибок из разряда тех, которые могут быть идентифицированы только на растрированной цветопробе;
  
  
• заказчику на одобрение подается цветопроба и все вопросы, связанные с доводкой дизайна, уточняются на стадии допечатной подготовки. Проще говоря, отпадает необходимость приглашать заказчика на приладку для проведения согласования конечного результата;
  
  
• печатник имеет перед глазами прообраз тиражного оттиска и, руководствуясь им, а не общими замечаниями по цветности и характеру дизайна - каким он должен быть, осуществляет оперативную приладку и выход на тираж в кратчайшие сроки.

В ней приведены семь основных и три перспективных сегмента рынка упаковки и отмечены свойственные им характерные особенности, создающие предпосылки к применению растрированной цифровой цветопробы. Как видно из таблицы, почти во всех секторах наблюдается равная степень потенциальной потребности. Исключение составляет сектор колбасной оболочки, где по понятным причинам она пока ниже, однако если посмотреть динамику развития в этом сегменте рынка, то можно предположить, что вскоре ситуация изменится в сторону роста заинтересованности.

Итак, мы определили, что цифровая растрированная цветопроба нужна и востребована на современном рынке упаковки, запечатываемой флексографским способом. Однако это лишь одна сторона медали, и теперь настало время перейти к рассмотрению принципов построения и реальных возможностей современной цифровой цветопробы.

Принципы построения растрированной цифровой цветопробы

Для получения цветопробы, которая воссоздает именно тот растр, что будет на тиражном оттиске (не имитирует, а именно воссоздает!), да еще и точно передает цвет будущего тиражного оттиска, необходимо, чтобы система обладала следующими функциями:

• в программу, управляющую работой принтера, должен попадать (в виде битовых карт или каким-либо другим образом) именно тот растр, который пойдет на ФНА или СtР;
  
  
• программа должна производить адаптацию размера и цвета растровых точек с тем, чтобы не только воспроизвести их на принтере, но и чтобы их цвет был таким же, как на будущем тиражном оттиске.

Первое условие может быть выполнено либо при непосредственном управлении принтером из существующей системы WorkFlow, либо сохранением битовых карт отрастрированного файла (обычно это форматы TIFF Bitmap, PCX и др., упакованные различными методами) с их последующей обработкой и выводе на принтер с помощью программ третьего производителя. Дополнительным преимуществом системы, построенной таким способом, будет использование ROOM-технологии (Rip once output many, однократное растрирование и многократный вывод).

Рис. 2. Принципиальная схема работы цветопробной системы,
построенной на основе растрового процессора Best ScreenProof

Второе условие каким-либо образом должно задействовать механизм пересчета цвета, желательно основанное на ICC-профилях или ICC-DeviceLink ввиду открытости формата и широкого распространения средств их получения.

Реализация

Растровый процессор, удовлетворяющий этим условиям и позволяющий обрабатывать битовые карты с последующим выводом их на струйном принтере, одной из первых представила компания Best, известная своими растровыми процессорами Best ColorProof. Новый процессор получил название ScreenProof.

Так как подобные растровые процессоры пока редки, мы будем рассматривать принципы работы цифровой цветопробной системы с передачей растра и методику получения цветопроб на примере растрового процессора Best ScreenProof.

Авторский комментарий механизм адаптации цвета растровых точек Получение растровых оттисков, основанных на битовых картах (однобитных файлах), да еще и точных по цвету, связано с проблемой адаптации цвета растровых точек для печати на принтере. Требуется сохранить точку, насколько это возможно, но при этом цвет даже отдельно взятой точки должен быть таким же, какой он есть на тиражном оттиске. Так как чернила современных принтеров заметно отличаются по колориметрическим показателям от красок, необходимо задействовать механизм адаптации цвета. Фактически сейчас можно говорить о единственном и наиболее универсальном таком механизме - управлении цветом на основе ICC-профилей. Рис. I. 20-процентный растр с эллиптической точкой и углом наклона 45° Рис. II. Результат применения мягкой расфокусировки Gauscher Рис. III. Мягкая расфокусировка Best ScreenProof: А - растровая точка с двоичным значением (1 бит, есть или нет); Б - растровая точка с непрерывным тоновым диапазоном (8 бит); С - профиль растровых точек А (сплошной) и Б (пуктир) Требования для управления цветом - непрерывные значения (8 bit=256 градаций) от 0% до 100%. Но при изготовлении полноценной растрированной пробы в наличии имеются только битовые карты, имеющие двоичные значения тона (1 Bit): 0=0% - нет точки, 1=100% - есть точка. Возникает проблема: к таким файлам управление цветом неприменимо. Для ее решения может быть использована расфокусировка точки, несколько размывающая ее форму, но создающая на ее краях необходимые градации для работы модуля пересчета цвета. В качестве примера возьмем 20% растр с эллиптической точкой и углом наклона растра 45° (рис. I). Гистограмма показывает процентное распределение тоновых значений в изображении. 80% для площади с заполнением 0% и 20% для 100%. При использовании мягкой расфокусировки Gauscher (рис. II) гистограмма показывает много различных тоновых значений, появившихся в результате расфокусировки. Это принесло с собой определенные проблемы: исходные тоновые зоны как со значениями 20%, так и 80%, подверглись действию размытия; управление цветом не может быть применено только к тоновым зонам со значениями 20%, прочие зоны, как и часть гистограммы со значением 80%, будут изменены. Рис. iV. гистограмма после мягкой расфокусировки best screenProof Рис. V. Результат адаптации в высоких светах Для устранения описанного эффекта в растровом процессоре Best ScreenProof применен способ мягкой расфокусировки, разработанный специально для данного процессора (рис. III). Гистограмма показывает градационные значения преимущественно в 20-процентной области, прочие области практически не подвергаются изменению (рис. IV). Управление цветом может быть применено только к области 20%. При таком распределении градационных значений диапазон от минимума до максимума занимает около 20–25% полного диапазона. Очевидно, что данный механизм адаптации работает, когда растровая точка в битовой карте заметно больше пятна принтерной капли. В светах же, когда размер пятна от капли сравним с размером растровой точки, адаптация происходит следующим образом: RIP случайным образом «выдергивает» точки из битовой карты, поэтому при достаточно высоких линиатурах можно видеть переход с регулярного растра на некую «псевдо-стохастику», когда в узлах растровой решетки случайным образом отсутствуют некоторые точки (рис. V).

Рассмотрим принцип работы цветопробной системы, построенной на Best ScreenProof (рис. 2). Все работы, поступающие на вывод, растрируются в RIP выводного устройства (ФНА или CTP) и остаются в процессоре для последующего вывода на пленку или форму. В то же время RIP записывает битовые карты этих работ, которые передаются в RIP цветопробной системы. В нем происходит распознавание количества фотоформ и их цветов, их объединение, пересчет цвета из ICC-профиля печатной машины, которую необходимо сымитировать в ICC-профиль принтера, и адаптация файла (вернее, составляющих его растровых точек) с последующим выводом их на принтере. Каким образом осуществляется адаптация растровых точек оригинальных битовых карт к разрешению принтера и пересчитывается цвет из одного профиля в другой, описано в авторском комментарии «Механизм адаптации цвета растровых точек».

Разобравшись с принципами работы растрового процессора ScreenProof, перейдем к анализу практических результатов его эксплуатации в условиях реального производства.

Рис. 3. Тестовый макет предельных параметров растрирования

Рис. 4. Фрагменты тестов предельных параметров растрирования. Область полутонов 50%. Линиатура (слева направо) - 70, 100 и 130 lpi.

Исследование возможностей растрированной цветопробы

Реальные возможности оценивались по следующим критериям:

• предельные параметры растрирования (линиатуры, углы наклона);
  
  
• точность цветопередачи;
  
  
• муары;
  
  
• воспроизведение растровых структур с различным рисунком (форма точки);
  
  
• воспроизведение смесевых цветов;
  
  
• воспроизведение мелких деталей.

Предельные параметры растрирования. Для выявления предельных параметров растрирования было проведено комплексное исследование, в процессе которого были использованы ступенчатые градационные клинья CMYK с диапазоном линиатур от 70 до 130 lpi с шагом 10 lpi, углы наклона - офсетные и флексографские (рис. 3).

Рис. 5. Цветопробные оттиски с результатами рипования в различных режимах: слева - contract proof, в центре - contract proof (optimize speed), справа - imposition proof

По результатам исследования выявлены следующие зависимости и характеристики цветопробного комплекса:

• от разрешения вывода (720і720 или 1440і720) качество почти не зависит;
  
  
• при сравнении распечаток с различными углами наклона растровой сетки (офсет и флексо), существенной разницы замечено не было;
  
  
• на линиатуре выше 120 lpi происходит размывание растровой структуры в высоких светах и выпадение некоторых растровых точек (рис. 4);
  
  
• приемлемое качество (чистота растра, отсутствие муаров) достигается в режиме contract proof. В режимах contract proof (optimize speed) и imposition proof возникают сильноконтрастные муары с невысокой частотой повторения в светах и по всему диапазону соответственно (рис. 5).

Рис. 6. Пример формирования муара - разница углов
поворота между растровыми структурами 15°

Рис. 7. Смоделированный муар из-за разницы углов между растровыми структурами 15° на цветопробе	Рис. 8. Муар на оттиске, возникший в результате неверного выбора режима растрирования на RIP

Хотелось бы обратить внимание на то, что при риповании (на RIP Screen Proof) было установлено нулевое растискивание, то есть на цветопробу весь градационный диапазон передавался без искажений. Однако при изготовлении цветопробы под реальный печатный процесс, особенно флексографский, растровые элементы будут увеличиваться, особенно в диапазоне от высоких светов до полутонов. Поэтому можно предположить, что воспроизведение высоких светов на высоких линиатурах (от 120 до 150 lpi) при моделировании флексографского печатного процесса не должно приводить к «размыванию» растровой структуры. При проверке на реальных отпрофилированных печатных процессах это было подтверждено.

Рис. 9. Тест для экспериментов с различными растровыми структурами

Точность цветопередачи. Для оценки точности цветопередачи были проведены измерения тестовых мишеней TC 3.5 на оттиске, полутоновой и растрированной цветопробе. Результаты измерений были сопоставлены и выявлено среднее отклонение DE94 (см. табл. 2).

Муары. Как уже было отмечено выше, одно из несомненных преимуществ растрированной цветопробы - это возможность контролировать появление муара.

Несколько слов о его природе. Муар возникает в результате наложения двух и более растровых структур друг на друга, и строго говоря, неизбежен. Так, например, растровая розетка полноцветной печати есть тоже проявление муара. И мы можем говорить лишь о его большей или меньшей заметности. Параметры, характеризующие муаровый рисунок: пространственная частота (период повторяемости) и контрастность.

Причины возникновения муаров:

• закономерные структуры в исходных материалах, после сканирования полиграфических оттисков с регулярным растрированием, при наличии линейных или других закономерных узоров в изображении (штриховки, фактуры тканей и т. д.);
  
  
• формирование различных цветовых оттенков красками, углы поворота растровых структур которых отстоят друг от друга на 15° (рис. 6);
  
  
• использование различных алгоритмов растрирования на RIP;
  
  
• в результате взаимодействия растровых структур оттиска и анилоксового вала.

Легко удалось смоделировать наиболее часто встречающийся муар, возникающий в результате наложения двух растровых структур, углы наклона которых отстоят друг от друга на 15°. Обычно этот муар возникает между желтой и какой-либо другой краской, например, пурпурной в телесных тонах. Однако в нашем случае повторить столь малоконтрастный муар в журнале было бы не так-то просто и мы, дабы не быть голословными, смоделировали муар между двумя контрастными красками, голубой и пурпурной, развернув их друг относительно друга на 15° и добавили черную краску, чтобы задача не была уж слишком простой (рис. 7).

Не сразу, но все же удалось смоделировать на цветопробе муар с более сложной природой возникновения, а именно в результате выбора неверного алгоритма растрирования на RIP (рис. 8). Линиатура оттиска, на котором был отмечен этот муар, составляла 150 lpi, однако при такой линиатуре на цветопробе муар не был заметен и начал проявляться лишь со 110 lpi.

В процессе исследования было отмечено следующее:

• контраст муаров на растрированной цветопробе несколько ниже, чем на оттиске, а в некоторых случаях не проявляется вовсе. Надо понимать, что не все муары можно смоделировать на цветопробе, например, муар с анилоксом.
  
  
• контраст зависит от линиатуры: чем она выше, тем менее заметен муар. Одной из причин, видимо, является наличие размытых краев у растровых элементов, о природе которых было рассказано выше.

Рис. 10. Результаты тестирования растровых структур: А - Elliptical; В - Euclidean; С - LG Line. Линиатура - 75 lpi Рис. 11. Воспроизведение на цветопробе смесевого цвета PMS Blue 07
	Рис. 13. Сопоставление результатов растрированной (слева) и полутоновой (справа) цветопроб

Различные типы растровых структур. При проведении этого эксперимента были подготовлены две группы сюжетов с низкими (20–50 lpi) и средними (45–75 lpi) линиатурами (рис. 9). При выводе использовался черный цвет.

Рис. 12. Тестовый макет воспроизведения мелких деталей

Протестированы следующие типы растровых структур: Round; Euclidean; Elliptical; Rhomboid; Diamond; LG Line (рис. 10).

Выявлена следующая закономерность: при использовании нестандартных растровых структур (LG Line, например) и с повышением линиатуры происходит пожелтение, то есть нейтральный серый тон приобретает цветной оттенок. По нашему мнению, это происходит из-за нежестких областей размытия вокруг растровых элементов, которые воспроизводятся цветными чернилами. Ширина зоны этих областей не зависит от размеров и формы растровых элементов. А так как с увеличением линиатуры происходит уменьшение площади отдельных растровых элементов, то увеличивается относительная площадь этих областей, и если они имеют отклонение от нейтрального серого тона, происходит сдвиг баланса по серому. Чтобы этого не происходило, необходимо производить точную настройку баланса в процессе индивидуальной калибровки принтера.

Воспроизведение смесевых цветов. Для проверки этого аспекта был взят цвет PMS Blue 072, сложный с точки зрения воспроизведения на цветопробе - цвет, находящийся на границе цветового охвата рассматриваемого комплекса и максимально отстоящий от чистых триадных цветов. На рис. 11 хорошо различимы растровые точки, окрашенные в соответствующий цвет.

Воспроизведение мелких деталей. При сопоставлении полутоновой и растрированной цветопробы был использован тестовый макет (рис. 12). В процессе сравнения отмечено, что качество воспроизведения мелких деталей на растрированной цветопробе лучше, чем на полутоновой (рис. 13).

Все без исключения элементы, содержащие тонкие штрихи и мелкие детали, лучше читаются и воспроизводятся с меньшими искажениями:

• на лучевых мирах значительно меньше диаметр внутреннего пятна;
  
  
• на шестиугольных концентрических мирах все сектора более равноконтрастные, все линии выглядят равными по толщине;
  
  
• шрифты мелких кеглей лучше читаются;
  
  
• тонкие выворотные линии и точки не затекают.

Вероятно, это объясняется тем, что в режиме растрированной цветопробы RIP достаточно деликатно обрабатывает исходные данные высокого разрешения (ведь стоит задача передать растровые точки), в то время как при изготовлении обычной (нерастрированной) цветопробы растрирование может вестись в некоторое промежуточное разрешение, которое может быть относительно невысоким.

Заключение

После некоторых раздумий мы решили не снабжать эту статью резюме по результатам тестирования. С одной стороны, мы постарались компенсировать это максимальным (насколько это возможно, конечно) количеством иллюстраций с комментариями к ним с тем, чтобы читатели могли бы своими глазами увидеть результаты работы растрированной цветопробы и сделать выводы самостоятельно.

С другой стороны, несмотря на очевидную заинтересованность большинства сегментов рынка упаковки в растровой цветопробе, по нашему мнению, предприятия должны сами (а не по чьей-либо рекомендации) осознать ее возможности и особенно требования, накладываемые ее использованием. Связано это с тем, что процесс внедрения растрированной цветопробы требует в первую очередь жесткого контроля всего процесса изготовления упаковки, начиная с дизайна и допечатной подготовки и заканчивая печатью. И система цветопробы здесь является контрольным звеном, полностью интегрированным в существующий рабочий процесс.