ГЛАВА X. Форматные преобразования репродукций

10.1 Масштаб иллюстрации в издании

Масштаб иллюстрации в существенной мере определяется типом изобразительного оригинала. Так, например, по ОСТ [1.3] штриховые непрозрачные оригиналы не подлежат увеличению, а для тоновых оригиналов отражения увеличение размеров в издании предполагается не более чем в полтора раза. Такие оригиналы, как показывает практика, масштабируют преимущественно в сторону их уменьшения. Напротив, прозрачные оригиналы - слайды, как правило, увеличивают вплоть до нескольких десятков раз. Это объясняется не только тем, что они, в сравнении с оригиналами отражения, имеют, в основном, меньшие исходные размеры. Определяющей здесь является их высокая разрешающая способность, обеспечивающая значительный запас информации по сравнению с той, которую зрительный анализатор может воспринять при рассматривании такого оригинала в натуральную величину. В то же время низкий уровень собственных шумов, обеспечиваемый микроструктурой подложки и фотографической эмульсии таких оригиналов, снижает вероятность появления на репродукции нежелательной фактуры или зернистости, зачастую неизбежных при увеличении тоновых оригиналов отражения в пределах, превышающих предусмотренные упомянутым стандартом.
Базовый показатель, определяющий эффективность и стоимость сканирующего оборудования, заключается в его пригодности к работе с оригиналами различных размеров при низком уровне собственных шумов и с разрешающей способностью, позволяющей увеличить изображение на оттиске без потерь исходной информации. Наиболее универсальные электронные репродукционные системы позволяют считывать как прозрачные, так и непрозрачные оригиналы размером от десятков миллиметров до полуметра в диапазоне изменения масштаба от 20% до 3000%. При этом предельные увеличения ограничиваются форматом записи, который у ряда выводных устройств превышает! м.
В фоторепродукционных аппаратах проблема дискретности изменения масштаба отсутствует. Размер проекции изображения на фотослой плавно регулируется здесь растяжением меха камеры. В ЭЦК и компьютерных допечат-ных системах эта проблема существует и обусловлена пространственной дискретностью развертки и цифрового представления изображения. В соответствии с техническими требованиями на отечественную сканирующую аппаратуру изменение масштаба считалось плавным, если его шаг не превышал 1%. Однако и в таком случае для фотоформы величиной порядка 500 мм конечный размер задается с погрешностью плюс-минус 5 мм. Более точно заданный размер обеспечивается кадрированием - исключением строк и элементов изображения, выходящих за пределы, предусмотренные ему в полосе.
В ходе развития и совершенствования систем электронного репродуцирования проблема плавного изменения масштаба оказалась особенно актуальной в 60-е гг. Без ее решения была невозможна полная автоматизация репродукционного процесса, позволяющая отказаться от контактно-копировальных рам и репродукционных камер, ранее использовавшихся на заключительной стадии для растрирования и приведения изображений к заданному размеру. Эти процедуры не только весьма ответственны в отношении достижения надлежащих качественных показателей, но и жестко взаимосвязаны. Изменение размеров растрированного изображения влечет за собой не только изменение линиатуры растра, но и отклонения в тоно- и цветопередаче из-за искажений относительных площадей микроштриховых элементов (растровых точек и пробелов) при их пересъемке.

10.2 Изменение размеров изображения в сканирующих системах

В общем случае масштаб репродуцирования определяется отношением линейных размеров копии и оригинала: М = Iк : Iор, которые могут быть, в свою очередь, выражены произведениями соответствующих времен и линейных скоростей развертки. В первом случае это - произведение времени перемещения синтезирующей головки по одной из координат и линейной скорости этого перемещения относительно материала, на котором происходит регистрация изображения: Iк = tc ´ vc. Во втором случае произведение времени перемещения анализирующей головки и линейной скорости этого перемещения относительно оригинала в считывающем устройстве:Iор = tа ´ vа. Поэтому

10.1

Таким образом, масштаб можно менять, варьируя либо отношение vc/va и оставляя неизменным частное fc/fa, либо наоборот.

10.2.1 механическое масштабирование

Первый из упомянутых выше способов, обеспечиваемый изменением соотношения линейных скоростей, условно относят к механическому масштабированию. В системах с разверткой на цилиндре этим путем, а именно варьируя скорость перемещения считывающей головки при постоянной скорости записывающей, управляют размером фотоформы в направлении подачи (медленной, кадровой развертки). Однако использование такого же принципа для изменения масштаба в направлении строки (по окружности цилиндра) оказалось технической проблемой. Наличие сменных цилиндров-оригиналодержателей различного диаметра решало ее лишь частично, в несколько ступеней соответственно количеству имеющихся цилиндров. Из множества предложенных технических решений практическое применение в те годы нашли лишь устройства ст. н. качающейся рамкой (скеннеры Хромог-раф С286, Диаскен, PDI и др.), которая устанавливалась с закрепленным на ней слайдом в считывающей секции вместо прозрачного цилиндра. Качание рамки относительно считывающего объектива и осветителя обеспечивалось кинематической связью с приводом строчной развертки (цилиндра записи), а плавное изменение амплитуды качания рамки -изменением плеч ее рычага, опиравшегося на кулачок привода (см. рис. 10.1) [10.1]. Возвратно-поступательный характер перемещения рамки не позволял, в силу ее конечной массы, добиться частот строчной развертки больших 240 качаний в минуту (4 Гц) при жесткой синхронизации с вращением цилиндра записи. Этим существенно ограничивалась производительность.

Рис. 10.1 Устройство изменения масштаба с качающейся рамкой-держателем оригинала

10.2.2 электронное масштабирование

Развитие элементной базы промышленной электроники позволило к концу 60-х гг. создать оперативное ЗУ объемом на видеосигнал строки, длина которой равна окружности цилиндра-оригиналодержателя. Впервые в практике электронного репродуцирования [10.2] видеосигнал был в целях масштабирования представлен на некотором участке целиком аналогового до того времени видеотракта цифровым кодом в ЭЦК Магнаскен 450 по лицензии фирмы Р. Хелль [10.3].

Рис. 10.2 Цифровое устройство изменения масштаба по строке

В системах подобного типа (см. рис. 10.2) сигнал считанной строки после аналого-цифрового преобразования поступал в промежуточный накопитель. Вывод сигнала из него для управления источником света, экспонирующим фотопленку, происходил на следующем обороте цилиндра (периоде строчной развертки). При неизменной скорости вращения длина записываемой строки определялась скоростью (временем) вывода сигнала из буфера. Варьируемым параметром служила тактовая частота АЦП (скорость ввода), тогда как скорость извлечения сигнала из ЗУ на записывающую головку оставалась неизменной и устанавливалась с учетом чувствительности фотоматериала, мощности источника света, скорости развертки, линиатуры растра и других параметров, не связаных с размером получаемого изображения. Линейные скорости перемещения оригинала и копии относительно считывающей и записывающей головок в направлении окружностей цилиндров одинакового диаметра равны. Спектр видеосигнала строки переносился буферным запоминающим устройством в область более высоких частот при уменьшении изображения (см. рис. 10.3) или в низкочастотную область при его увеличении.

Рис. 10.3 Перенос видеосигнала строки в область более высоких частот для уменьшения размера изображения

Схема синхронизации работы привода и видеотракта скеннера с электронной системой изменения масштаба построке, представленная на рис. 10.2, соответствует т. н. ведущем/режиму [10.4]. Последний полностью задан скоростью вращения цилиндра (1) или строчной разверткой, привод которой может обладать определенной нестабильностью и обеспечиваться, например, асинхронным двигателем (2) с ременной передачей (3), не исключающей проскальзывание. На валу цилиндра закреплен оптический датчик синхросигналов, состоящий из прозрачного диска (4), осветителя (5) и фотоприемников (6) и (7). Световой поток осветителя 5 для фотоприемника (6) прерывается рядом (до 5 тыс. шт.) непрозрачных рисок, а для фотоприемника (7) его одиночной риской лишь один раз за оборот цилиндра (1) в момент начала строки. Синхрогенератор (8) преобразует сигналы датчика в набор частот, необходимых для питания синхродвигателей (9) и (10), перемещающих оптические головки анализа и синтеза с помощью ходовых винтов (11) и (12) вдоль образующей цилиндра 1, а также управления АЦП и вводом-выводом видеосигнала из буферного накопителя (13).
Частота сигнала на выходе ФЭП 6 при скорости вращения цилиндра порядка 1200 об/мин, составит лишь 100 кГц и недостаточна для того, чтобы получить в синхрогенераторе (8) несколько тысяч необходимых значений управляющих частот простым делением на коэффициенты, задаваемые оператором при установке масштаба. Тактовую частоту датчика поэтому предварительно увеличивают в несколько десятков раз в умножителе (14) с фазовой автоподстройкой.
В конце 70-х гг. фирма Дайниппон Скрин реализовала оригинальную систему масштабирования в направлении окружности цилиндра в ЭЦК Скенаграф5С701, выполненного впервые в технике электронного репродуцирования в виде двух модулей с механически независимыми друг от друга электроприводами. При неизменной скорости строчной развертки в модуле записи фотоформ синхропривод цилиндра анализа, управляемый от сетки частот специального генератора, обеспечивал несколько сот скоростей вращения, соответственно числу ступеней изменения масштаба. Цифровой буферный накопитель объемом на несколько строк использовался для фазирования видеосигнала со строчной разверткой, позволяя начинать его вывод на запись в строго определенный момент по сигналу датчика начала строки на экспонируемой пленке [10.5]. Частотный спектр видеосигнала при этом оставался неизменным, а масштаб репродуцирования определялся соотношением скоростей перемещения оригинала и копии относительно считывающих головок записи и анализа в направлении окружностей цилиндров.