7.2 Схема тоновоспроизведения

7.2.1 взаимосвязь характеристик

Из проведенного выше рассмотрения градационной задачи следует, что уже в самой своей постановке она далеко неоднозначна. Даже в тех случаях, когда в условиях технологических ограничений достигается лишь субъективно-психологическое тождество оригиналу, необходимы компромиссы, требующие редакционного вмешательства. Однако из каких бы соображений ни была задана форма результирующей градационной кривой, следующим неизбежным и уже сугубо технологическим этапом является практическая реализация закона тонопередачи предписанного этой характеристикой производственного задания в многостадийном полиграфическом процессе.
Преобразование иллюстрационного оригинала в тиражный оттиск мно-гооупенно. Каждая стадия, будь то электрооптический анализ, запись фотоформ, изготовление форм и т. п., имеет свою характеристику передачи - связи выходных и входных значений оптического параметра. Поэтому обсуждать вопросы практического осуществления желаемой тонопередачи возможно лишь с обязательным учетом характеристик всех звеньев репродукционного процесса.
Обобщенную схему тоновоспроизведения на рис. 7.6 представляют четыре взаимосвязанных графика. Рассмотренная нами выше и помещенная в первом квадранте зависимость D_отт = f₁(D_ор), являясь исходной, определяет градационную задачу репродуцирования.

Рис. 7.6 Обобщенная схема тонопередачи. Градационное преобразование сигнала изображения должно учитывать входные (IV) и выходные (II) характеристики репродукционной системы

В третьем квадранте расположена характеристика управляющего звена -градационного преобразователя N_вых = f₃(N_вх). Она обеспечивает именно ту связь между входными и выходными значениями сигнала изображения на некотором промежуточном этапе его преобразования, которая задана в первом квадранте. Очевидно поэтому, что форма данного графика учитывает характеристики всех звеньев процесса (это поясняет на схеме построение одной източекданной кривой) и обязана соответствующим образом корректироваться при изменении параметров любого из них.
Все стадии, связанные с анализом (считыванием), кодированием изображения и «входными» преобразованиями его сигнала, обобщенно представлены графиком четвертого квадранта как связь значения N_вх входного сигнала градационного преобразователя с оптическими плотностями оригинала: N_вх = f₄(D_ор). Обобщенная характеристикасинтеза- связь выходного сигнала этого преобразователя с плотностями оттиска: N_вых = f₂(D_отт) помещена во втором квадранте. Первый из этих графиков учитывает характеристику электрооптического анализа и ряда преобразований сигнала, связанных, например, с его цифровым кодированием и равноконтрастным представлением. Второй - отображает результат цепи последовательных преобразований оптического параметра, сопутствующих растрированию, записи фотоформ, формному, печатному процессам, слитному восприятию (дерастрированию) микроштрихового изображения описка при его рассматривании и др.
Более детально процесс тонопередачи отражает многоквадрантная схема (см. рис.7.7), графики 1 и 7 которой идентичны графикам 1 и 3 рассмотренной выше обобщеннойсхемы. Проследуем от осей исходного графика 1 через этапы репродукционного процессак кривой градационного преобразователя, представленной в седьмом квадранте ввиде связи номеров уровней квантования (уровней «серого») входного и выходного сигналов N_вых = f₇(N_вх). По аналогии с предыдущей схемой подстрочные индексы функций преобразования f совпадают здесь с номерами соответствующих квадрантов.

Рис. 7.7 Взаимосвязь характеристик тонопередачи в полиграфическом процессе

Процесс считывания, в котором оптические плотности оригинала преобразуются в напряжения или токи, пропорциональные световому потоку, а следовательно коэффициенту отражения р или пропускания, представлен в четвертом квадранте световой характеристикой ФЭП. Это - зависимость номера уровня видеосигнала, преобразованного в цифровую форму по линейной шкале квантования: N_р = f₄(D_ор).
Чтобы перейти от видеосигнала N_р , пропорционального отражениям, к более равноконтрастному сигналу N_d, например пропорциональному оптическим плотностям, его логарифмируют: N_d = f₉(N_p).
В шестом квадранте представлена характеристика предискажений, вносимых в сигнал для компенсации растискивания. Характеристика N_вх = f₆(N_d) этого корректирующего звена учитывает расхождение площадей растровых точек оттиска и фотоформы для конкретного формного и печатного процессов.
Следуя теперь от оси ординат первого квадранта влево и далее по схеме, учтем, что оптическая плотность оттиска связана с площадью его растровых точек логарифмически, а именно, через формулы Шеберстова-Муррея-Де-виса или Юла-Нильсена. Эта зависимость отражена в квадранте 2 графиком D_отт = f₂(S) и отражает собою процесс демодуляции (дерастрирования), имеющий место при рассматривании оттиска.
График S = f₃(S_пф) третьего квадранта есть характеристика тонопередачи самого печатного процесса, выраженная через связь площадей S растровых точек оттиска и S_пф печатной формы. Следующая в данной последовательности градационная характеристика формного процесса S_пф == f₁₀(S_фф) связывает размеры точек печатной формы и фотоформы.
Если пренебречь неабсолютным характером поглощения сплошного красочного слоя и отражения бумаги, то можно считать, что относительные площади печатных элементов представляют собой по существу коэффициенты поглощения оттиска. Последние же, по определению, связаны со значениями равноконтрасгного (пропорционального плотностям) выходного сигнала N_вых законом антилогарифма. Поскольку в большинстве современных программных и аппаратных растровых генераторов точки формируют из еще более мелких элементов, называемых нами субэлементами, это обстоятельство учитывается на этапе растрирования. Поэтому в данной схеме антилогарифмирование отображено нелинейной связью числа п субэлементов, образующих растровую точку, и номера N_вых уровня тона в видеосигнале, управляющем растровым генератором. График этой зависимости n = f₈(N_вых) представлен в квадранте 8.
Существенно нелинейную на практике связь между количеством п субэлементов и площадью S_фф образуемой ими растровой точки отображает и учитывает характеристика записи фотоформ S_фф = f ₅(n) в пятом квадранте.
Так же как и в обобщенной схеме, кривая N_вых = f₇(N_вх) градационного преобразователя, обеспечивающего решение задачи тоновоспроизведения, приведена в квадранте 7 с учетом характеристик всех остальных звеньев процесса. Это здесь также демонстрируется построением одной из точек этой кривой.

7.2.2 характеристика передачи репродукционной системы

Рассмотренная выше взаимосвязь поэтапных нелинейных преобразований сигнала изображения позволяет установить их принципиальное, по своему назначению, различие. Так, если кривая квадранта 1 представляет задачу репродукционного процесса, то являющаяся производной всех остальных характеристика гибкого, управляющего звена (градационного преобразователя) на графике 7, выступает как средство решения этой задачи.
Совершенно другую роль имеют все остальные нелинейные преобразования репродукционного процесса, которые можно поэтому выделить в третью, наиболее обширную группу. Они, большей своей частью, отображают связь выходных и входных значений, присущую конкретным технологическим стадиям и обусловленную физической природой протекающих в них процессов. Режимы этих стадий устанавливаются и оптимизируются по их собственным критериям, которые напрямую не связаны с получением заданной формы кривой тонопередачи всего процесса. Например, как было уже показано в разделе 2, печатный процесс настраивается в отношении тоновой иллюстрационной печати по критерию наибольшего эффективного интервала оптических плотностей. При записи растрового изображения на пленку наиболее актуально достижение высоких копировальных свойств получаемых фотоформ и т. д. Связанные со свойствами материалов и оборудования, не изменяемые по воле оператора, т. е. не выполняющие никакой управляющей функции, эти характеристики, как видно из приведенной схемы, тем не менее непосредственным образом влияют на конечный результат и поэтому подлежат строгому учету. В непрерывном или продолжительном технологическом цикле их контролируют периодически, но каждый раз при смене материалов или оборудования.
Такие технологические стадии должны обладать стабильностью. Только при условии поддержания параметров в установленных допусках учет их значений в допечатном процессе и само управление конечным результатом оказываются действенными. Например, на последней стадии стабильность и повторяемость результата обеспечивает печатник, визуально и инструментально оценивая оттиски и их контрольные шкалы. Визуальный контроль и ручная корректировка режима печатания в настоящее время вытесняется автоматическим регулированием на основе информации, считываемой с каждого оттиска непосредственно в печатной машине [7.7- 7.8].
Из рассмотренной схемы видно также, что каждое технологическое звено, имея индивидуальный почерк, вносит свой вклад в результирующую передачу всего процесса. При этом нелинейность одного звена, имея тотже или противоположный характер (выпуклая, вогнутая, N-образная, 5-образная ит. д. кривая) может как усиливать, так и компенсировать нелинейность другого. Особый интерес представляет поэтому сквозная характеристика самой системы как результат совокупного действия всех ее отдельных технологических стадий. Если принять ее линейной в единицах, например, светлоты L, то влияние на эту линейность других технологических стадий можно оценить с помощью схемы на рис. 7.8.

Рис. 7.8 За линейность тонопередачи полиграфической системы (график I) отвечает характеристика растровой стадии, связывающая отражения оригинала N_p, например, с относительными площадями печатных элементов S_фф на фотоформе (график V). В технологии с прямым изготовлением печатных пластин изданной схемы исключается график VI, а в цифровой печати — график III

В отношении предыдущей схемы она отличается тем, что в ней оставлены характеристики лишь вещественных стадий, а те, которые связаны с преобразованием электрических сигналов, опущены. Из данной схемы следует, что при фиксированных параметрах, заданных из упомянутых выше условий, только одна из вещественных стадий - растровая, определяющая закон изменения площади печатных элементов, может быть использована для достижения общей линейности системы. В современных условиях характеристика растрирования, представленного здесь преобразованием значений коэффициентов отражения оригинала в относительные площади точек фотоформы (график 4), можетбыть гибко задана алфавитом печатных элементов и другими способами в цифровом растровом генераторе или программном приложении.
Если исходная общая, хотя бы приближенная, линейность процесса достигнута представленнымв этой схеме согласованием его вещественных стадий, то такие коррекции, как, например, показанная графиком б на схеме рис. 7.7 компенсация растискивания,будут подстроенными, учитывающими лишь специфику того или иного технологическогозвена. В ином случае могут оказаться необходимыми более глубокие нелинейные преобразования сигнала изображения, сопровождающиеся потерями информации.