Регулярные и нерегулярные растровые структуры - Флексографская печать. Процесс изготовления бумаги

Атрибутом полиграфических технологий изготовления фотоформ и печатных форм является растрирование. Большое разнообразие методов растрирования приводит к проблеме выбора. В статье рассмотрены различные растровые структуры их достоинства и особенности.

Технологический прорыв.

В высоком и офсетном способах печати печатная краска наносится на печатающие элементы тонким ровным слоем. Для печати текста и штриховых изображений - это необходимое условие для получения качественного оттиска с ровным одинаковым тоном и контрастом. Для воспроизведения полутоновых изображений на оттиске требуется разное количество (толщины) красочного слоя (как в глубокой печати).

Долгое время художники перерисовывали полутоновые изображения, преобразуя их в штриховые, если необходимо было печатать эти изображения способом высокой или офсетной печати. Трансформация полутоновых изображений в штриховые или микроштриховые изображения - это, конечно, искусство. И работали в полиграфии великие графики и граверы.

Проблема трансформации полутоновых изображений в штриховые изображения в полиграфии была технологически блестяще решена с изобретением полиграфических растров.

Растры в полиграфии это стеклянные пластины или пленки с нанесенными на них непрозрачными или полупрозрачными (периодическими или апериодическими) структурами. Процесс растрирования проводят при репродуцировании, когда полутоновое изображение (в фотоаппарате или контактно-копировальном устройстве), проходя сквозь структуру растра, преобразуется в микроштриховое и фиксируется на контрастный светочувствительный слой. Полученное изображение состоит из микроштрихов (незаметных для глаза), имеющих разную площадь и форму и образующих регулярную или нерегулярную структуру. Такие изображения воспринимаются, в целом, как полутоновые.

Это был технологический прорыв. За ним последовало бурное развитие способов офсетной и высокой печати полутоновых иллюстраций. Были изобретены разные технологии растрирования с использованием большого разнообразия структур.

Растровые структуры.

Разнообразие растровых структур, применяемых в полиграфии, можно разделить на две группы:

    1) регулярные (периодические); 2) нерегулярные (случайные, стохастические, ирегулярные, хаотические, апериодические).

Регулярные растровые структуры.

В регулярных растровых структурах центры микроштрихов расположены на одинаковых растояниях, но имеют разную площадь и, как правило, разную геометрическую форму на разных градационных уровнях (в светах, полутонах и в тенях) изображения.

Оценивают регулярные растровые структуры по двум параметрам: 1) по частоте; и 2) по форме растровых элементов (микроштрихов).

Частоту в полиграфии измеряют в линии/см (линии/дюйм), хотя микроштрихи могут иметь и точечную форму (многоугольные геометрические фигуры).

Форма растровых элементов может быть: прямая и волнистые линии, концентрические окружности, круги, эллипсы (от почти круглых до сильно вытянуты), квадраты, прямоугольники, ромбы, кресты, а также иметь подушкообразную, бочкообразную или неправильную геометрическую форму. Среди этого многообразия форм растровых элементов как оптимальная была оценена форма эллипса из-за плавного градационного перехода на уровне их стыковки на фотоформе и оттиске. Градационный скачок на оттиске наблюдается при стыковке элементов из-за растискивания.

Позже, когда была создана технология электронного растрирования, появилась возможность создания растровых элементов с предварительно заданными параметрами по форме. Были проведены широкие исследования по выбору оптимального растрового элемента. Оптимальными были признаны следующие формы: в светах (до 25%) - круглая, в полутонах (от 25% до 75%) - неправильная геометрическая фигура и в тенях (от 75% до 99%) - круглый пробельный элемент. Круглый элемент имеет минимальное приращение (минимальный периметр при максимальной площади) при растискивании в процессе печатания оттиска. Неправильная геометрическая форма печатных элементов в интервале стыковки на оттиске оптимальна - из-за большого интервала градации изображения, в котором элементы стыкуются.

Круглый пробельный элемент оптимален в тенях по той же причине, что и круглый печатный элемент в светах.

Естественные нерегулярные растровые структуры.

В процессе развития технологии растрирования были созданы технологии без использования растра при изготовлении печатных форм на литографском камне для плоского способа печати - литографии, когда пробельные и печатные элементы лежат практически в одной плоскости. Для офсетного способа печати в качестве растровой структуры использовали зернистость алюминиевой пластины, на которую наносили тонкий светочувствительный слой и в процессе обработки после копирования полутоновых фотоформ раскрывали различного количества зерен или их частей из-за различной степени задубливания слоя при копировании. Чем меньше задубленности светочувствительного слоя, тем большая часть структуры поверхности алюминия обнажалась. Поверхность чистого алюминия - это и есть пробельные растровые элементы. Участки, оставшегося на поверхности пластины задубленого слоя, создают печатные растровые элементы. Эту технологию называют неудачным (на печатной форме образуется нерегулярная растровая структура) термином "безрастровый офсет". В литографии, где печатная форма изготавливается на зернистом литографском камне, его поверхности и используется (как и при "безрастровом офсете") в качестве растра.

Таким образом, были использованы в полиграфии естественные нерегулярные структуры в качестве растров. Эти структуры плавно передают изменения градаций изображения, хорошо воспроизводят на оттиске мелких деталей и тонких переходов цвета. Акварельные рисунки и пастельные цвета передаются на изображении оттиска без искажения по сравнению с изображением оригинала.

Полученные печатные формы при использовании поверхность формного материала в качестве растровой структуры, имеют низкую тиражестойкость, из-за малый толщины задубленного слоя, служащий подложкой для печатных элементов и быстро разрушающийся из-за агрессивности увлажняющего раствора и давления печати.

Для устранения этого недостатка были созданы контактные и проекционные растры с использованием естественных нерегулярных структур, такие как структура серебряного фотографического слоя, структура протравленной или механически обработанной поверхности стекла (структура поверхности матового стекла).

Традиционные нерегулярные растровые структуры состоят из отдельных микроштрихов, имеющие различную форму, площадь и хаотически расположены на поверхности печатной формы (оттиска) полутоновых изображений. В некоторых структурах микроштрихи имеют сильно вытянутую форму в виде морщин корки апельсина. Например, в корешковом растре (на растре Меццо-тинто). Подобные структуры возникают и на поверхности печатной формы для способа фототипии из-за различной степени набухания и задубливания светочувствительного слоя из альбумина после копирования полутоновой фотоформы.

Традиционные нерегулярные структуры характеризуются не частотой, а интервалом частот. Интервал зависит, как от величины минимального растрового элемента, так и от способности структуры объединять отдельные элементы в агрегаты с большими площадями. Образование агрегатов (слияние отдельных элементов структуры) приводит к снижению частоты. И чем быстрее структура меняет свою частоту, тем точнее она воспроизводит изображение на оттиске, и особенно, его контуры и мелкие элементы. Очень высокая чувствительность структуры к изменению градации изображении может привести к появлению на оттиске ложных контуров, что отрицательно сказывается на качестве изображения.

Частотные растровые структуры, вторжение вычислительной и лазерной техники и технологии в полиграфию внесло существенные изменения в традиционные полиграфические технологии. То, что традиционно являлось проблемой - качественное цветоделение с растрированием, сейчас стало дело техники, технологии и программного обеспечения.

Возможности вычислительной и лазерной техники возродили к новой жизни множество старых идей и технологий. Наглядными примерами могут послужить:

    - технология вычитания цветных красок в темных тонах изображения (UCR/ ICR); - генерация черного при четырехкрасочной печати; - технология печати цветных полутоновых изображений с использованием 6 - 8 печатных красок; - технология частотного растрирования полутоновых изображений.

Технология частотного растрирования относится к технологии растрирования с использованием растров с нерегулярной структурой. Эти структуры создаются электронным путем с использованием специально созданных для этого аппаратных и программных средств. Электронные частотные растровые структуры отличаются от традиционных, тем, что имеют одинаковую форму и площадь растровых элементов на всех градационных уровнях изображения. Полутона создаются за счет изменения частоту структуры (изменение количества элементов на единицу площади изображения в зависимости от градационного уровня).

Воспроизведение однокрасочных изображений с использованием

Регулярных и нерегулярных растровых структур.

Для воспроизведения однокрасочных полутоновых изображений на оттиске способами высокой и офсетной печати, как с использованием регулярных, так и нерегулярных, в том числе, и частотных электронных структур, равнозначно и равноценно. В зависимости от качества поверхности печатной бумаги, формной пластины и особенностей самого изображения, можно отдать предпочтение той или другой растровой структуры. Но это уже тонкости, мастерство, а иногда и капризы. Существуют только два правила, которые необходимо соблюдать при выборе структур: 1) чем грубее поверхность бумаги и подложки формной пластины, тем ниже должна быть частота регулярного растра и тем больше должна быть поверхность растрового элемента частотной структуры. В противном случае конечный результат становится непредсказуем, и 2) наклон линии регулярной структуры должна быть близка к 45° от горизонтали изображения. Это затрудняет визуального восприятия структуры растрового изображения на оттиске и тем самым положительно сказывается на восприятии изображения в целом.

Для рекламных целей второе правило чаще нарушается с целью использование этого эффекта. Необходимо также обратить внимание и на то, что при использовании частотных растровых структур для воспроизведения однокрасочных полутоновых изображений на оттиске, форма элементов должна быть близка к тем геометрическим формам, которые заполняют плоскость без остатка, такие как прямоугольник, квадрат, шестиугольник. В противном случае, самые темные участки изображения на оттиске будут иметь просветы, то есть нельзя будет получить на оттиске плашку, а, следовательно, возникают потери по контрасту и интервалу оптических плотностей. Величина максимальной оптической плотности самого темного участка изображения на оттиске будет ниже, чем, возможно, было бы получить при использовании данной краски и толщины ее нанесения на бумагу из-за просветов на плашке.

При использовании частотных структур и хороших материалов (бумаги и краски) в сочетании с нормализованной технологией качество изображения на оттиске сравнимо с качеством на фотографии. При использовании регулярных структур качество ниже из-за заметности структуры, хотя при увеличении частоты она становится почти незаметной.

Следует, однако, учитывать, что чрезмерное увлечение частотой приводит к усложнению процессов изготовления фотоформ и печатных форм, а также усложняет проведения процесса печати, что приводит к непредсказуемости результата.

В полиграфии приняты следующие частоты: 1) для бумаг с грубой поверхностью (газетная бумага, картон, переплетные материмы) - 20 - 36 линии/см; 2) для книжно-журнальной продукции (мелованные и гладкие бумаги) - 48 - 70(80) линии/см; 3) для рекламных целей - до 100(120) линии/см.

Воспроизведение цветных полутоновых изображений с использованием регулярных и нерегулярных растровых структур.

При воспроизведении на оттиске цветных полутоновых изображений с использованием регулярных и нерегулярных растровых структур особенно отчетливо проявляются их особенности. Выбор структур не так критичен при печати с использованием двух или трех печатных красок. При большем количестве печатных красок (цветоделенных изображениях) возникают проблемы с появлением муара на оттиске.

При наложении двух и более регулярных структур всегда возникает новая регулярная дополнительная структура с более низкой частотой, которая визуально заметна. Для трех структур еще можно выбрать такие углы поворота между ними, чтобы возникнувшая новая структура (муар) имела минимально возможную частоту. При этом для малоформатных изображений элементы муара выходили за пределы изображения, а для изображений большого формата углы подбирают таким образом, чтобы частота муара была максимальной и розетка, созданная муаром была визуально незаметна или просто красива.

Для четырехкрасочной печати было найдено красивое решение: самый неблагоприятный угол из выбранных для поворота структур как и для трех, красок был присвоен желтой краски, как нерисующей краски и, таким образом, муаровая розетка остается на оттиске визуально незаметной, как и при трехкрасочной печати. Самые распространненные углы поворота растровых структур 4-х красок это 0° (для желтой краски),15°, 75° и 45° (для черной краски).

В литографии и фототипии можно было печатать с использованием более 4-х красок. Иногда число красок доходит до 20.Зачем это нужно? Чем больше красок используют при печатании цветных изображений, тем больше количество цветных оттенков на оттиске, тем точнее воспроизводится изображение оригинала. Почему в литографии и фототипии это возможно?

Потому, что при изготовлении печатных форм для этих способов печати используют нерегулярных (естественных или искусственно созданных) растровых структур.

Возникает вопрос: чем так хороши регулярные структуры, если они и создают проблемы с муаром и ограничивают количество красок? Почему их используют в 90% случаях при печатании полутоновых цветных изображений? Регулярные структуры имеют одно очень важное достоинство: конечный результат на оттиске предсказуем. При работе с регулярными структурами в зависимости от вида бумаги можно выбрать структуру с соответствующей частотой и формой элемента, а также проконтролировать воспроизводимость элементов на фотоформе, печатной форме и оттиске. На грубых поверхностях запечатываемого материала воспроизводятся растровые элементы в пределах (5 -95)%. Мелкие растровые элементы ниже 5% воспроизводятся ненадежно, что наглядно заметно по нарушению регулярности, но это все равно дает возможность передавать детали изображения в области диффузионных светов на уровне "да-нет" без полутонов. (Диффузионные света - самые светлые участки изображения, где детали только обозначены, без полутонов.) Полное отсутствие печатных элементов на оттиске офсетной печати допустимо только в зонах бликов изображения, если они на оригинале имеются.

Возникновение нерегулярной структуры в зоне минимальных растровых элементов регулярных структур на фотоформе, печатной форме или оттиске является одним из факторов оценки воспроизводимости растрового элемента или нарушение технологических режимов.

Регулярные или нерегулярные структуры. Что предпочесть?

Регулярные структуры при наложении на оттиске в процессе печатания многокрасочных изображений создают муаровые розетки, отрицательно сказывающиеся на качестве изображения. При использовании регулярных структур конечный результат предсказуем, стабилен и контролируем. Это нельзя утверждать для традиционных растров с нерегулярной структурой, у которых элементы имеют не только разную форму, но и разную площадь на каждом из градационных уровней. Также эти структуры имеют не одну, а интервал частот.

Полиграфическое репродуцирование изображений - это многозвенная и многофакторная система, у которой часть факторов регулируемая, другая часть факторов в процессе репродуцирования стабилизируется. Когда на одну многофакторную накладывается вторая многофакторная система (а нерегулярные структуры это многофакторная система), конечный результат становится менее прогнозируем. С учетом и того, что мелкие элементы присутствуют на всех гралационных уровнях (не только в светах и тенях изображения, как у регулярных структур) и их воспроизведение на фотоформе, печатной форме и на оттиске менее надежно, чем для больших растровых элементов, то вопрос о надежности и стабильности технологического процесса становится проблемой. Необходимо также учесть и то, что невоспроизводимость мелких растровых элементов является трудно контролируемым процессом. У регулярных структур невоспроизводимость мелких элементов имеет место только в высоких светах и глубоких тенях и невоспроизводимость оценивают по нарушению регулярности. Мелкие растровые элементы у нерегулярных структур имеются на всех градационных уровнях и все они воспроизведены или только часть из них трудно проконтролировать.

С учетом уже сказанного можно ответить на вопрос: что предпочесть? Предпочитают более надежную регулярную растровую структуру, хотя и за счет качества из-за за визуальной заметности структуры на оттиске. Эта проблема решаема за счет увеличения линиатуры и повышения требования к стабильности технологических режимов печатания. Этому способствуют и традиции.

Идеальная растровая структура для полиграфии.

Идеальной растровой структурой для полиграфии можно считать структуру, состоящей из одинаковых по площади и форме элементов, надежно воспроизводимых на оттиске. В светах частота элементов должна возрастать от нуля (блики на изображении в офсетной печати) до максимально возможной частоты при данной величине элемента. Частота определяет точность передачи мелких деталей и контуров изображения. Максимальное количество деталей расположено, как правило, в светах и полутонах изображения. В тенях частота структуры должна убывать и достигнуть до нуля в самых темных участках изображения (создание плашки). В тенях изображение скопление элементов (в частотных структурах) сильно возрастает и они, касаясь, создают агрегаты, что приводит к снижению частоты. Когда создаются агрегаты, имеющие разные формы и площади, то возникает интервал частот. Это способствует воспроизведению всего многообразия деталей изображения.

Таким образом, идеальный растр в полиграфии имеет нерегулярную частотную структуру, состоящую из одинаковых по форме и по площади элементов, с переменной частотой от нуля до определенной максимальной величины в светах, с интервалом частот в полутонах и с уменьшением частоты до нуля в тенях изображения на оттиске. Максимальная частота будет зависеть от площади и формы растрового элемента, который определяется надежностью его воспроизведения на фотоформе, печатной форме и оттиске при использовании определенных формных материалов, печатной бумаги и технологии.

Почему растровые элементы должны иметь одинаковую форму и минимально надежно воспроизводимую площадь? Одинаковые форма и площадь стабилизируют растискивание точек на всех градационных уровнях. Вот и ответ на поставленный вопрос.

О форме точки: круглая идеальная, то ест максимальная площадь при минимальном периметре (минимальное растискивание точки при печати). Как быть с плашкой?

Круг не покрывает поверхность без остатка, следовательно, будут потери по контрасту и максимальной плотности. Квадрат и шестиугольник соответствуют этому требованию, при чем шестиугольник имеет меньше периметр при одинаковой с квадратом площади.

Таким образом, идеальной точкой для идеального растра - это шестиугольник.

Нерегулярные частотные растровые структуры с одинаковыми шестиугольными элементами, надежно воспроизводимыми на оттиске, должны получить широкое распространение при репродуцировании одноцветных и многоцветных изображений способами полиграфии, особенно, после широкого внедрения технологии "компьютер - печатная форма, (СtР)" и 6 - 8 - красочной печати. Частотные растры могут внести реальный вклад и в решении вопроса о создании надежной цветопробы. Барьером на пути широкого внедрения частотного растра является ненадежность воспроизведения элементов частотного растра и отсутствие методики и теста для оценки и контроля воспроизводимости элементов частотной структуры на всех градационных уровнях изображения.

Похожие статьи




Регулярные и нерегулярные растровые структуры - Флексографская печать. Процесс изготовления бумаги

Предыдущая | Следующая