Юрий Вениаминович КУЗНЕЦОВ, профессор, д. т. н. Северо-Западного института печати

C увеличением количества типографий и повышением спроса на их услуги качество многокрасочного оттиска стало важнейшим конкурентным показателем.

На сегодняшний день сформулировано много технологически обоснованных рекомендаций по подготовке изображений к печати, учитывающих ее ограничения в отношении передачи различных характеристик изобразительного оригинала оттиску. Такие ограничения заключаются, например, в невозможности факсимильного воспроизведения (достижения физического подобия репродукции оригинала) в силу того, что один и тот же цвет создается на оригинале красителями совершенно разной физической природы. Однако такое различие не исключает возможности визуального тождественного (колориметрического, метамерного) воспроизведения цвета, хотя и при оговоренном источнике цвета, а также для потребителя, зрение которого не сильно отличается от зрения, так называемого «стандартного наблюдателя», оговоренного Международной комиссией по освещению (МКО).

Куда более существенным ограничением является то, что цветовой охват печатного синтеза значительно уступает цветовому охвату большинства изобразительных оригиналов. К тому же, в отличие от весьма мелкодисперсных эмульсий оригиналов, изготовленных фотографическим способом, четкость тоновой полиграфической печати ограничивает во много крат более грубая линиатура автотипного растра. Подобные ограничения приходится учитывать при постановке репродукционной задачи, часто идя на компромисс, обеспечивающий некий баланс различных показателей качества репродукции. Вместе с тем, более внимательное рассмотрение показывает, что этот баланс на сегодняшний день не оптимален, а сама печать обладает значительным недоиспользуемым потенциалом, например, в отношении точности воспроизведения геометрии мелких деталей и контуров изображения.

Для имитации тона оригинала на оттиске уже более 120 лет используется растрирование, или так называемый автотипный способ. Иллюзия полутонового изображения создается за счет изменения относительной запечатываемой и пробельной площадей. Однако со времен изобретения автотипии четкость тоновых (растровых) иллюстраций остается на порядок ниже разрешающей способности формного и печатного процессов. Растровые точки разрушают мелкие детали и контуры изображения, из-за чего частотно-контрастные свойства современной растровой репродукции не соответствуют возможностям печати. Ее разрешение в полной мере используется лишь для бинарных, штриховых изображений (текста, графики и т. п.), в чем и заключается одна из актуальных проблем современного полиграфического репродуцирования.

Тем не менее, многочисленные исследования в области растрирования уделяют этой проблеме мало внимания, и основные усилия в разработке растровых систем последних лет были направлены на решение следующих задач:

• снижение заметности растровой структуры (например, повышение линиатуры
  растра при ограниченной разрешающей способности цифровой печати);
  
  
• обеспечение плавности и стабильности тоно- и цветопередачи;
  
  
• подавление предметного муара и муара многокрасочной печати;
  
  
• расширение эффективного интервала печати, в частности в области «высоких»
  светов (например, технология Sublima фирмы Agfa);
  
  
• исключение цветового дисбаланса, обусловленного специфической
  геометрией розеточного муара и т. п.

Большинство из этих проблем было успешно и иногда по-разному решено разными фирмами (Xerox, Agfa Gevaert, Creo, Fuji, Hewllet-Packard, Heidelberg и др.), в том числе и путем создания комбинированных технологий, сочетающих в себе, например, относительные преимущества регулярных и непериодических растров (гибридное растрирование).

А) примеры геометрии дополнительных растровых алфавитов,
б) весовая функция одного из них, в) и ее реализации для трех значений тона

В качестве решения, позволяющего отчасти повысить четкость тоновой печати, многие полагались на использование непериодических растровых структур («частотных» или «стохастических»), поскольку они менее, чем традиционные регулярные, ограничивают пространство частоты изображения, представленные его исходным файлом. Однако, как подтвердила практика, применение таких структур и систем растрирования оказалось весьма ограниченным в силу их низкой печатной способности, то есть повышенной чувствительности к любой технологической нестабильности формного и печатного процессов. Такие важные показатели качества, как стабильность, плавность и точность тоно- и цветопередачи здесь неизбежно ухудшаются, если не снижен уровень собственных шумов печати, что, как известно, можно сделать лишь за счет использования более дорогих материалов и оборудования, то есть повышения стоимости каждого оттиска.

Сложная деталь: в штриховом режиме (а), при традиционном (б) и адаптивном растрировании (в)

Растрирование контура промежуточного контраста: традиционный (а) и адаптивный (б) методы

Сущность локально-адаптивного подхода, положенного в основу нового отечественного метода растрирования, разработанного на кафедре Технологии полиграфического производства Северо-Западного института печати С.-Петербургского Госуниверситета технологии дизайна под руководством ее заведующего - профессора, доктора технических наук Ю. В. Кузнецова, базируется на объективных фактах, обусловленных особенностями зрительного восприятия. Эти факты многие годы эффективно учитывают в технике обработки изображений: в цветном телевидении, в системах оптимального кодирования и сжатия изобразительной информации.

С учетом того, что чувствительность зрения к различению тона и цвета резко снижается с уменьшением размеров деталей, в основе данного метода растрирования лежит оценка характера изображения в его малой окрестности на оригинале. На базе этой оценки алгоритм растрирования динамически (по полю изображения) перестраивается, обеспечивая обмен возможностей печати в отношении ее тоно- и цветопередачи на графическую точность размеров и геометрии воспроизводимых контуров и мелких деталей.

Разрушение деталей печатными элементами происходит на заключительной стадии подготовки иллюстраций к печати - растрировании и не может быть скомпенсировано внесением предварительных искажений в исходный файл с использованием частотных фильтров тех или иных программ сканирования и обработки изображений (например, так называемым нерезким маркированием). Поэтому новый процесс растрирования заранее исключает такие разрушения, поскольку использует привычные растровые точки только на относительно протяженных (стационарных) участках изображения. На контурах и мелких деталях (в нестационарных зонах) они заменяются сегментами, конфигурация которых предельно соответствует геометрии таких деталей, что и позволяет эффективнее использовать разрешающую способность печати. В результате, например, тонкие линии, толщиной лишь в десятые доли растра, то есть измеряемые десятками микрон, воспроизводятся на оттиске с полным контрастом (сплошным красочным слоем), а не отдельно стоящими растровыми точками.

Пример использования адаптивного растрирования. В левой половине изображения используется
гравюрное подчеркивание деталей, в правой - нет. Справа - увеличенные фрагменты оттиска

Увеличению четкости и резкости, обеспечиваемых данным методом, сопутствует повышение не только воспринимаемых (кажущихся) контраста и насыщенности цветов (факт, известный из техники обработки изображений). Проведенные исследования подтверждают колометрическое, то есть объективное улучшение этих параметров, например, для тканей и текстур, где увеличение насыщенности в зависимости от детального и цветового содержания участка изображения достигает 3–5 единиц по системе LCH MKO.

Открывая собой новую, базирующуюся на искусственном интеллекте, категорию растровых систем, данная технология растрирования имитирует действия гравера, который в технике своей работы со сложным тоновым оригиналом осознанно сочетает преимущества растровой (многоградационной) и штриховой (двуградационной) печати. Для фоновых участков изображения приоритетными являются требования наибольшего количества воспроизводимых градаций, и здесь гравер применяет штриховку или точечное, как в технике акватинта, заполнение. Мелкие же детали и контуры он прочерчивает (или прорезает) на уровне разрешающей способности адекватной печати текста и штриховых рисунков, что хорошо иллюстрирует репродукции гравюр, полученные данным способом растрирования.

Существенное повышение качества и информативности иллюстраций, полученных при использовании данного метода, подтверждено его моделированием и иллюстрируется экспериментальной однокрасочной и многокрасочной печатью, в том числе и приводимыми здесь иллюстрациями, а также исполненными для ряда заказчиков тиражами.

Технология практически применима к широкому спектру различных способов печати (офсетному, флексографскому, трафаретному, «цифровому» и др.) Их важнейшие показатели по тоно- и цветопередаче не затрагиваются, оставаясь на сложившемся на сегодня уровне сообразно затратам на вещественные (формную и печатную) стадии, поскольку для фоновых участков могут быть использованы любые, отработанные практикой законы изменения формы печатных элементов и варианты их периодического или случайного размещения. Поэтому большинство из существующих на сегодняшний день технологий растрирования не являются альтернативой данному методу, а скорее, дополняют его теми или другими возможностями и особенностями воспроизведения фоновой части изображения.

Повышение качества очевидно, если сравнить реальные оттиски, полученные по традиционной и новой технологии с соблюдением равенства всех прочих условий.

Механизм обеспечения эффектов данного способа иллюстрируют увеличенные фрагменты оттисков (см. рис.). Учитывая то, что традиционное растрирование обеспечивает подобные эффекты лишь упомянутым выше затратным способом, а, по оценкам авторитетных источников, мировой объем тоновой иллюстрационной печати оценивается более чем 300 млрд долл., нетрудно представить себе также и масштабы экономического воздействия данной технологии.

Пример использования адаптивного растрирования. В левой половине изображения используется
гравюрное подчеркивание деталей, в правой - нет. Справа - увеличенные фрагменты оттиска

Преимущества метода целиком реализуются при подготовке иллюстрационного файла или сигналов цифрового растрового генератора с использованием общепринятых объемов исходного сигнала изображения. В алгоритме растрирования не используются интеграционные процедуры, которые могли бы снизить скорость его реализации в растровом процессоре.

Все это позволяет считать, что нет каких-либо технико-экономических препятствий тому, чтобы данная технология, запатентованная в России и ряде ведущих западных стран, стала в будущем нормой иллюстрационной печати. Но для этого ее нужно интегрировать как опцию в РИП, преодолев известную инерцию в цепи: конечный потребитель печатной продукции - издатель - типография - препресс - производитель печатного оборудования или программного обеспечения. Такая работа уже проводится кафедрой по российско-американскому проекту Американского фонда гражданских исследований и разработок (АФГИР - CRDF).

Допечатная подготовка и растрирование файлов для представленных здесь иллюстраций произведены старшим преподавателем И. В. Костюк и аспирантом П. Волнейкиным. Подробнее о данной технологии: www.adaptivescreening.org.