8.4 Изображение по черной краске

Использование четвертой, черной, краски дополнительно к краскам печатной триады имеет следующие цели:

• передачу контурного изображения, полученного в результате процедуры нерезкого маскирования;
• экономию цветных красок за счет замены их черной в объеме, допускаемом величиной ахроматической составляющей трехкрасочного синтеза;
• увеличение общего контраста иллюстрации за счет расширения интервала оптических плотностей ахроматических цветов.

Соответственно этим целям формально могут быть получены три дополнительных печатных формы, каждая из которых обеспечит свой эффект. На практике все эти изображения объединяет в необходимом соотношении одна, четвертая печатная форма.
В процедуре нерезкого маскирования контурная составляющая, соответствующая эпюре 4 на рис. 6.7, может быть получена в результате преобразования одной лишь яркостной компоненты цветного изображения и отпечатана черной краской без внесения заметных цветовых искажений. Этому способствует резкое снижение способности зрения к различию цветовых оттенков по мере уменьшения угловых размеров деталей яркости, что, как уже упоминалось, эффективно используется в системах цветного телевидения и для сжатия иллюстрационных файлов. Тот же результат в отношении повышения резкости и «оконтуривания» изображения может быть достигнут и путем аналогичных операций над цветоделенными сигналами, т. е. для каждой из красок триады по отдельности. Таким образом, первое из перечисленных выше назначений черной краски не безальтернативно.
На участках, содержащих растровые элементы всех цветных красок триадного синтеза, цветовой тон определяют, в принципе, лишь определенные количества двух из них. Остальное количество голубой, пурпурной и желтой характеризует насыщенность и может быть заменено четвертой, черной краской. Минимизация количества цветных красок путем за/иены ахроматической составляющей триадного синтеза черной краской получила в отечественной литературе название операции УЦК (удаление цветной краски из-под черной) по аналогии с английским термином UCR (Under Color Removal). Смысл этой процедуры и одного из ее показателей - объема УЦК для некоторого участка иллюстрации схематично поясняют диаграммы на рис. 8.14. Объему УЦК, равному 50%, соответствует количество черной краски (см. рис. 8.14, б), равное половине минимального из их трех исходных значений на рис. 8.14 (а). Для предельного УЦК объемом 100% на иллюстрации присутствуют лишь элементы, отпечатанные не более чем тремя из четырех красок: двумя цветными и черной. Такой синтез получил условное название «бинарный + черный» и предполагает полное отсутствие красок триады на серых участках изображения (см. рис. 8.14, в).
Суммарный объем цветных красок можно уменьшить и далее, если примерно одинаковые количества пурпурной и желтой заменить оранжевой (красной), как для того же исходного цвета показывает рис.8.14 (г). Этот прием, известный еще со времен фотомеханического цветоделительного маскирования, используется ныне в уже упоминавшихся Hi Fi Color технологиях.
Вторым параметром управления процедурой УЦК является диапазон тонов оригинала, в котором обеспечивается тот или иной объем УЦК. Управлению этим параметром УЦК в зарубежной литературе и практике созвучна процедура GCR (Grey Component Replacement), хотя по определениям М. Саутвор-та [7.17] и ряда других авторов UCR и GCR означают одно и то же, а попытки рассматривать их как альтернативные операции [8.12] не вполне убедительны. Более того, например, в Л. 7.7, UCR (УЦК) поясняется как неполная замена трехкрасочного ахроматического черной (см. рис. 8.14, б), а операции GCR приписывается синтез цвета типа «бинарный + черный», соответствующий полной замене, т. е. 100% УЦК на рис. 8. 14 (в). Правильнее обе эти функции трактовать как регулировки по двум измерениям единой по существу процедуры, т. е. по объему замены трехкрасочного ахроматического черной и градационному диапазону, в котором реализуется эта замена в том или ином ее объеме.

Рис. 8.14 Варианты соотношений количеств красок для некоторого цвета при объемах УЦК:0% (а), 50% (б), 100% (в); при использовании пятой красной (оранжевой) краски (г)

Оба указанных измерения поясняет рис. 8.15, графики которого отображают варианты соотношения относительных площадей точек трехкрасочного серого до и после операции УЦК. Так, графику 1 соответствуют нулевые значения обоих параметров УЦК, когда серые цвета передаются во всем его интервале только цветными красками.

Рис. 8.15 Изменение относительных площадей печатных элементов ахроматической составляющей триадного синтеза при различных объемах и диапазонах операции УЦК: 1 — при нулевом объеме УЦК по всему градационному диапазону; 2 — при объеме УЦК 40%, снижающемся до нуля в интервале значений исходной триадной ахроматической составляющей 100% — 50%; 3 — при объеме УЦК 40% одинаковом во всем диапазоне; 4 — при объеме УЦК 100% в исходном интервале 0% — 50% (синтез «бинарный + черный») и снижающемся до 60% в интервале 50% — 100%; 5 — при объеме УЦК 100% во всем интервале исходных значений

Согласно графику 2 объем УЦК уменьшается от 40% до нуля при переходе от глубоких теней к ахроматическим тонам средних значений. В этом случае на участках иллюстрации с относительной площадью точек триадного синтеза меньшей 50% черная краска также отсутствует.
По графику 3 одинаковый и равный 40% объем УЦК обеспечивается по всему интервалу, а по графику 4 объем УЦК увеличивается от 60% до 100% при переходе от теней к средним тонам. В последнем случае на серых участках, где относительная площадь растровых точек триадного синтеза изменялась бы от 0% до 50%, цветные краски вообще отсутствуют, а цветным участкам оригинала соответствует синтез «бинарный + черный».
Наконец, по условному графику 5, совпадающему с осью абсцисс, синтез цвета «бинарный + черный» и передача ахроматической составляющей исключительно черной краской имеют место во всем интервале градаций оригинала. В этом случае и объем, и диапазон УЦК оцениваются в 100%.
В способах многокрасочной скоростной печати «по сырому» суммарная относительная площадь печатных элементов всех красок ограничена возможностью возникновения отмарывания. По разным источникам это ограничение зависящее от эффективности закрепления краски в том или ином печатном процессе, находится в пределах 250-350%. С учетом ограничения, например, в 250% черный цвет тоновой иллюстрации можно получить растровыми точками черной краски площадью около 100% и печатными элементами трех цветных красок с площадью порядка 50% по каждой. Результирующая оптическая плотность черного на данном участке будеттакой же или даже несколько выше, чем при печати «по сухому» только тремя цветными сплошными красочными слоями (300%), т. е. в отсутствие указанных ограничений. В любом случае, даже простое добавление черной краски в самых темных участках изображения позволяет усилить его общий контраст, хотя это и чревато ухудшением передачи темно-коричневых оттенков. В указанной роли применение четвертой, черной краски отчасти, а именно по ахроматическим цветам, решает важную проблему расширения цветового охвата многокрасочной печати.
На обложке графически представлена модель равноконтрасгного цветового тела Мансела,по вертикальной оси которого растет значение светлоты, цветовой тон изменяется по горизонтальной окружности, а чистота цвета увеличивается от нулевого значения на оси до предельного на поверхности тела в любом радиальном от оси направлении. Если данная модель представляет все существующие, т. е. воспринимаемые нормальным зрением цвета, то цветовые объемы, реализуемые тем или иным средством или технологией отображения, занимают лишь некоторую часть данного пространства, не являясь симметричными ему.
Все цвета того или иного изображения можно подразделить на три категории, к первой из которых относятся цвета ахроматические, лежащие на вертикальной оси этого пространства и вблизи нее на расстоянии, соответствующем некоторому предельно допустимому цветовому различию ΔЕ. На поверхности цветового тела, реализуемого данной технологией, лежат т. н. чистые цвета, к которым применительно к автотипному триадному синтезу можно формально отнести однокрасочные и двойные наложения красок. И, наконец, наибольшая часть цветов как в той или иной мере содержащих ахроматическую составляющую занимает остальную часть этого объема.
Наложение одних только сплошных слоев красок самой триады не обеспечивает высокой нейтральной оптической плотности в тенях изображения. Кроме того, взятые в одинаковом соотношении они дают определенный цветовой оттенок, устраняемый лишь уменьшением площадей растровых элементов двух из них (пурпурной и желтой), а это ведет к еще большему снижению предельной плотности трехкрасочного черного. Таким образом, последний из указанных вариантов применения четвертой, черной краски позволяет увеличить количество воспроизводимых градаций именно в нижней части пространства, иллюстрируемого этой моделью.
В то же время, в уже упоминавшейся технологии Hi-Fi Color использование фиолетовой, зеленой и оранжевой красок, цвета которых являются дополнительными к триадным, раздвигает цветовой охват в направлениях, перпендикулярных ахроматической оси этой модели, позволяя получить более чистые цвета и расширяя шкалу изменения всех цветов по их насыщенности.
Роль черной краски учитывалась выше как вспомогательная, обеспечивающая некоторый дополнительный зрительный, технологический или технико-экономический эффект. Однако вполне правомерен и несколько противоположный порядок рассмотрения, в котором эта краска является как бы основной [8.13], а цветные лишь в необходимой мере «раскрашивают» изображение. Их использование минимизировалось при этом не только на ахроматических участках, но также на контурах, мелких деталях, втеняхит. д., другими словами, везде, где требование передачи ступеней яркости преобладает над точностью воспроизведения цветовых оттенков. Но тогда, в режиме воспроизведения «бинарный + черный», интервал оптических плотностей или контраст серой тоновой шкалы определяется свойствами лишь черной краски. Общий контраст шкалы и, соответственно, число ее различимых ступеней могут быть существенно выше, если в трех других краскопрогонах в соотношении, обеспечивающем баланс серого, добавить элементы трех цветных красок. Такой способ повышения общего контраста и числа воспроизводимых деталей яркости не затратен и для черно-белой репродукции, если она оказывается в издании на одном печатном листе сего многокрасочными иллюстрациями. В офсетной печати, например, добавление трех цветных красочных слоев к черному позволяет расширить интервал оптических плотностей приблизительно на 0,4 ед.
Распределение дополнительного, трехкрасочного ахроматического по нейтральной шкале может быть таковым, что в ее тенях к 95 или 100% относительной площади растровых элементов черной краски цветные элементы будут добавлены с суммарной относительной площадью, которая с учетом упомянутых ранее ограничений составит140-150% (см. рис. 8.16). Площади цветных и черных точек могут монотонно нарастать по всему интервалу шкалы, как поясняет график на рис. 8.16 (а). Возможно в принципе ввести трехкрасочное ахроматическое в «серую» шкалу, начиная лишь с ее k^го поля, где растровые точки черной краски достигли 95-100%.В этом случае дополнительные поля в тенях обеспечиваются изменением размеров цветных точек от 5% до 50% при постоянном предельном размере черных (см. рис. 8.16, б). И, наконец, нейтральный цвет светлого и среднего тона может быть передан только цветными красками, а черная печататься лишь в тенях (см. рис. 8.16, в). Преимущества последнего варианта могут заключаться в меньшей заметности печатных элементов трехкрасочного ахроматического по сравнению с его передачей только черной краской. Это существенно при относительно низких линиатуpax, разрешающих способностях принтеров или использовании нерегулярных растров [8.14]. Структура из черных печатных элементов относительной площади 33% значительно заметнее в силу ее высокого контраста, чем растровое поле, запечатанное голубыми, пурпурными и желтыми элементами того же размера, полностью закрывающими белую бумагу.

Рис. 8.16 Варианты использования нейтральной смеси красок триады для повышения контраста ахроматических цветов в четырехкрасочной печати

Такой подход к увеличению интенсивности черного получил в зарубежной литературе [7.17, 8.12] название процедуры UCA - Under Color Apition (по аналогии с УЦК назовем ее добавлением цветных красок к черной - ДЦК).