6.5 Цифровая частотная коррекция

В ряде цифровых репродукционных систем и, в том числе, в НИС высокочастотные коррекции - это операции со значениями многоуровневых отсчетов, представляющих изображение. Исходный числовой массив создают зачастую без использования вспомогательного оптического канала. Значения, соответствующие сигналу u_нм нерезкого изображения, получают усреднением отсчетов корректируемого и соседних участков. Вместе они образуют некоторую окрестность или «окно» отсчетов (см. рис. 6.8), которым обходят весь массив. С этой целью в вычислительном устройстве или программе организуют буфер «окна», обеспечивающий оперативный доступ к его значениям, В основу программы такой коррекции, например для нерезкого маскирования, может быть положено следующее, полностью аналогичное рассмотренному выше выражение

6.2

Некоторые программы допечатной обработки изображений наряду с упомянутыми выше регулировками параметров коррекции предоставляют пользователю возможность ввести также коэффициенты, определяющие удельный вес окрестных отсчетов, например,с учетом их связи (близости) с корректируемым участком.

6.8 «Окно» или малая окрестность отсчетов для цифровой частотной коррекции значения элемента изображения с координатами х, у

Если изображение представлено в памяти репросистемы числовым массивом, отдельные параметры и даже тип частотной коррекции возможно изменять избирательно, т. е. по выделенным в поле изображения участкам. Так, например, на телесных участках используют сглаживание или низкочастотную фильтрацию, облагораживающие кожный покров, тогда как фактуру прически и одежды, выделенную электронной маской, усиливают высокочастотной коррекцией.
На рис. 6.9 (в) представлен штриховой фрагмент (а) полутонового оригинала, подвергнутый прежде растрирования процедуре нерезкого маскирования с использованием дифференциального оператора 6.2. Как видно из рис. 6.9 (б), для уровней «белого» и «черного» оригинала в цифровом массиве изначально предусмотрены площади печатных элементов соответственно равные 4% и 96%. В результате действия оператора в зоне контуров знаков рис. 6.9 (в) со светлой и стемней стороны количества краски соответствуют уже 0% и 100%.

Рис. 6.9 Штриховые элементы (а) полутонового оригинала и их растровые копии с использованием:

— одного (б,в,д) и четырех (г,е) отсчетов в периоде растровой функции;
— нерезкого маскирования числового массива (в);
— смещения растровых точек (д) и их фрагментов (е) на контурах

Следует отметить в заключение, что сохранению или увеличению резкости сопутствует очень важный побочный эффект повышения кажущегося общего яркостного контраста изображения. На цветном оттиске этим же создается впечатление большей насыщенности [1.4], а все это вместе увеличивает визуально воспринимаемый цветовой охват иллюстраций, полученных с использованием тех же печатных материалов и оборудования.

6.6 Коррекция растровых искажений

6.6.1 растровые искажения

Пространственная дискретизация, сопутствующая формированию автотипной растровой структуры, разрушает мелкие детали и контуры изображения. Искажения этого рода требуют специальной коррекции, поскольку являются как бы дополнительными к тем, которые обусловлены предыдущими стадиями и были рассмотрены выше.
В процессе репродуцирования непрерывное на оригинале распределение тона подвергается дискретизации в общем случае четыре раза с частотами:

• разложения изображения при сканировании и аналого-цифровом преобразовании;
• генерируемого полиграфического растра;
• рассмотренной выше растровой функции;
• элементов формируемой на выходе битовой карты или выводного устройства.

Пример пространственного соотношения периодов этих частот приведен на рис. 6.10. Влияние первых двух из них на качество воспроизведения мелких деталей и контуров поясняют имитационные модели на рис. 6.9 (а, б, г) и 6.11.

6.10 Пример пространственного соотношения различных периодов дискретизации изображения в репродукционном процессе

Растровая функция, как уже указывалось, может быть наперед задана либо из условий обеспечения плавной тонопередачи, например, в виде «растровой горки» весовых значений (см. рис. 6.11, а), либо их псевдослучайным распределением (см. рис. 6.11, б), исключающим муар в многокрасочной печати. На рис. 6.11 (в, г) представлены модели растровых изображений контура, разделяющего области полутонового оригинала, которым на оттиске соответствуют площади точек S6=0,06 и S4=0,94. Зона отсчета 2, период растровой функции и элементарная ячейка растрового изображения для этих моделей равны между собой, пространственно совпадают и делятся контуром на две равные части. В первом случае (см. рис. 6.11, в) данному участку соответствует на оттиске 50%-ная растровая точка, подобная получаемой при фотомеханическом растрировании, а во втором (см. рис. 6.11, г) - случайно расположенные элементы той же суммарной площади. Из-за низкочастотной фильтрации (усреднения коэффициента отражения в пределах зоны отсчета) информация о контуре для данного участка копии утрачена еще при считывании, поскольку точно таким же образом на оттиске был бы передан и участок протяженного поля среднего тона.

6.11 «Воронка» (в) и случайное (б) распределение весовых значений; изображения контура 1, разделяющего на оригинале участки с поглощением 0,94 и 0,04, на основе одного (в, г), четырех (д, е) и 64-х (ж, з) отсчетов на период растра; 2 — зона отсчета анализа

На рис. 6.9 (а) показан штриховой фрагмент полутонового оригинала с логотипами Q и N, а на рис. 6.9 (б) их растровое изображение, получаемое при тех же пространственных соотношениях, что и модель на рис. 6.11 (в). Изображение того же теста на рис. б.9 (в) отличается тем, что получено с предварительным преобразованием многоуровневых отсчетов оператором нерезкого маскирования. Контуры логотипов имеют здесь более высокий контраст, просматриваются характерные для этой коррекции оконтуривающие полосы с площадями точек соответственно меньшими 6% - «белее белого» и большими 94% — «чернее черного». Однако по сравнению с изображением на рис. 6.9 (б), графическая точность передачи знаков после этой процедуры скорее снизилась, чем повысилась. Предискажения значений исходного числового массива, представляющего оригинал, не устраняют специфических погрешностей пространственной дискретизации,сопутствующей формированию полиграфического растра [6.4].

6.6.2 повышение объема используемого сигнала

Степень разрушения контуров и мелких деталей в растровом процессе несколько снижается, если частота отсчетов в соответствии с положениями теории дискретизации в два раза превышаетлиниатуру растра (см. рис. 6.11, д,е). Пересекаемый контуром участок оригинала представляется в этом случае четырьмя различными по значениям отсчетами. Четыре фрагмента соответствующего участка копии формируются по разным знакам «алфавита» точек. Форма площади, запечатываемой внутри участка, модулируется геометрией контура, и последний передается с большей графической точностью и резкостью. Этот эффект наглядно иллюстрирует модель на рис. 6.9 (г) в сравнении с представленными на рис. 6.9 (б, в).
Точность передачи контура полного контраста повышается и далее по мере увеличения частоты считывания оригинала и оказывается на уровне разрешающей способности выводного устройства, когда каждому элементу синтеза в исходном видеомассиве соответствует независимый многоуровневый отсчет (см. рис. 6.11, ж, з).
Зоны отсчетов, как правило, почти на порядок превышают размеры элементов синтеза и не могут быть существенно уменьшены. Иначе чрезмерно, в среднем на два порядка, возрастают и без того большие, исчисляемые десятками и сотнями мегабайт, объемы иллюстрационных файлов. Соответственно растет емкость устройств хранения, время обработки и обмена видеоинформации между различными модулями и рабочими местами до-печатных систем, время передачи или занимаемая полоса частот при дистанционном репродуцировании. На практике ограничиваются лишь двукратным превышением частоты отсчетов над линиатурой, которому соответствуют примеры на рис. 6.11 (д, е) и рис. 6.9 (г). Такие режимы и системы репродуцирования условно относят к системам типа coarse scan/fine print (грубое считывание/четкая печать). Число отсчетов равное числу субэлементов синтеза, т. е. режимы типа fine scan/fine print, встречаются лишь в компьютерных издательских системах или струйно-капельнойцифровой печати при относительно малых форматах изображений, низких разрешающих способностях ввода/вывода (порядка 12-24 лин/мм) и в этой связи невысоких линиатурах. Ступенчатые искажения, возникающие в результате скачкообразного изменения размеров растровых точек в направлении контура при ограниченном объеме исходного сигнала, в ряде случаев сглаживают путем интерполяционной репликации-размножения значений «грубых» отсчетов на все элементы синтеза в оконечном растровом процессоре [6.5], Режим coarse scan/ fine print искусственно преобразуется в режим fine scan/fine print. Вместе с тем, несмотря на некоторое улучшение качества проработки контуров малой кривизны, низкочастотная фильтрация, сопутствующая интерполяции, не позволяет повысить точность передачи геометрии мелких деталей более сложнойконфигурации.

6.6.3 адаптивные методы

6.6.3.1 смещение и деформация печатных элементов на контурах

Альтернативным способом коррекции рассмотренных искажений является смещение растровых точек в сторону темного на краях деталей [6.6-6.9]. Этим путем изломы контуров, имеющие место, например, на рис. 6.9 (б), в значительной мере устранены на рис. 6.9 (д), полученном также с использованием лишь одного отсчета сигнала на растровую ячейку. Если же с использованием в четыре раза большего (как для рис. 6.9, г) числа отсчетов смещаются лишь фрагменты растровых точек, то контуры передаются еще точнее (см. рис. 6.9, е). Поскольку для вычисления смещений используется оператор дифференциального типа, не растровые точки искажают мелкие детали и контуры, а контуры и границы мелких деталей разрушают и деформируют растровые точки, заставляя их фрагменты примыкать к близлежащим границам. В этом заключается существенное преимущество данной коррекции перед упомянутым выше интерполяционным методом. Пример та кого ее действия хорошо просматривается на воспроизведении малого «очка» знака Q при сравнении изображений на рис. 6.9 (е) и рис. 6.9 (г).
Для смещения точек или их фрагментов по значениям отсчетов корректируемогои окрестных участков в «окне» (см. рис. 6.12, а) в соответствии с алгоритмом (см. рис. 6.12, б) вычисляются величины ΔХ и ΔY коррекции адресов весовых значений элементов участка. Как следует из алгоритма, эти величины отличаются от нуля в нестационарных зонах (на контурах) изображения. В таких случаях текущее значение сигнала сравнивается с весовым значением не того субэлемента подложки, на котором находится в данный момент экспонирующий луч, а соответствующего скорректированному адресу. В результате растровая точка формируется со смещением от центра «воронки» весовых значений. Положение точки, смещенной в пространственном периоде растровой функции, для примера иллюстрирует рис. 6.11 (а), где жирной линией представлены очертания печатного элемента, формируемого по 31-му уровню квантования призначениях коррекции адресов ΔХ = -2 и ΔY = 1.

6.11 «Воронка» (в) и случайное (б) распределение весовых значений; изображения контура 1, разделяющего на оригинале участки с поглощением 0,94 и 0,04, на основе одного (в, г), четырех (д, е) и 64-х (ж, з) отсчетов на период растра; 2 — зона отсчета анализа

Коррекция растровых искажений смещением печатных элементов в нестационарных зонах по своему действию эквивалентна как минимум двукратному увеличению объема файла, получаемого при сканировании. Другим ее преимуществом является дополнительное действие: изображение улучшается при любом количестве исходных отсчетов, приходящихся на растровую точку.
Были предложены также способы коррекции растровых искажений путем деформации - расплющивания растровых точек, лежащих на контуре, в его направлении [6.10].