Объектный муар. Московский государственный университет печати Муар в офсетной печати и устранение
Муар — не только полиграфический термин. Физические принципы, порождающие это явление, распространены гораздо шире. По отношению к муару можно применить термины разностная частота или биение частот. Дело в том, что при суммировании сигналов (электрических, оптических и т.д.) результирующий сигнал содержит помимо суммарной составляющей так же и разностную составляющую исходных сигналов. И это имеет к теме муара непосредственное отношение.
Корни муара — в самом сердце современного цветоделения — растрировании. Цветоделенные фотоформы при регулярном растрировании, которое иногда называют амплитудно-модулированным, представляют собой регулярную повторяющуюся структуру растровых точек, имеющих различный размер, в зависимости от содержания изображения, и отстоящих друг от друга на равном расстоянии (рис.1). Количество таких точек на единицу длины принято называть пространственной частотой или линиатурой растра. При наложении в простейшем случае двух растровых структур друг на друга мы получаем новую растровую структуру, содержащую как суммарную, так и разностную составляющую исходных растровых структур. Под муаром в полиграфии понимается ситуация, когда разностная составляющая исходных растровых структур становится видимой при печати. На самом деле муар присутствует на оттиске всегда (т.е. в принципе), но может быть как четко выраженным, так и практически незаметным. В идеальном случае, в четырехцветной публикации муар, как результат взаимодействия четырех растровых структур, вырождается в мало заметную круговую структуру — полиграфическую розетку (рис. 2).
 |
| Рис.2. Розетка в соответствии с DIN16457. |
Большое значение имеет частота муара. Если она высокая, скажем 62 периода повторения или линии на дюйм, то проблемы, скорее всего, не будет. В случае если линиатура муара низкая и составляет, например, 3 линии на дюйм, то вероятность проблемы при печати велика.
Проведем эксперимент. Выведем на фотонаборный автомат фотоформу, имеющую угол поворота растра равный нулю (обычно это соответствует фотоформе желтой краски), размер примерно пять на десять сантиметров, линиатуру 75 линий на дюйм и содержащую 30-процентную растровую точку. Разрежем полученную фотоформу пополам и получим две фотоформы размером пять на пять сантиметров, которые содержат растровые структуры с одинаковыми углом поворота растра и пространственной частотой. Наложим их друг на друга на светостоле или листе бумаги и повращаем одну относительно другой.
 |
 |
| 0 o | 5 o |
 |
 |
| 15 o | 30 o |
 |
Рис.3. Вид муара при различных углах наложения двух растровых структур. |
| 45 o |
На рис. 3 показаны изображения, получающиеся при различных углах поворота. Те, кто сталкивался с проблемой муара, обратят внимание на то, что картинка, получающаяся при угле 15 градусов, в точности повторяет картинку муара, иногда возникающего в телесных или зеленых тонах. Правомерен вопрос — а почему появляется разностная составляющая, если пространственные частоты фотоформ равны. Это связано с тем, что поворот одной из фотоформ на определенный угол приводит к относительному увеличению ее пространственной частоты по отношению к другой фотоформе. При этом коэффициент увеличения равен величине обратной косинусу этого угла. Например, разностная частота или, что то же самое, пространственная частота возможного муара для линиатуры 150 и типовых углов поворота 15, 30 и 45 градусов составит 5,3 lpi (150/cos15-150=5,3), 23,2 lpi и 62 lpi соответственно.
Отметим, что при малых углах поворота линиатура разностной составляющей также имеет небольшое значение. Очевидно, что поворот на 45 градусов является лучшим вариантом для предотвращения муара, поворот на 30 градусов тоже допустим, а разница в 15 градусов может вызвать проблему при печати. Теоретически разностная составляющая отсутствует при нулевом угле поворота растров друг относительно друга. Однако практически осуществить такой режим печати сложно. Любая ошибка совмещения фотоформ при печати приведет к появлению муара низкой частоты — худшего его вида (рис. 3 для случая 5 градусов).
Другая проблема, которая может возникнуть при этом — смещение цвета. Краски, нанесенные на бумагу, действуют как фильтр для света, отражающегося от бумаги. Однако из-за неидеальной природы красок результирующий цвет для случая, когда растровые точки различных красок расположены рядом, будет отличаться от цвета для случая, когда они наложены друг на друга. Когда краски печатаются с одним углом поворота, то даже небольшая ошибка совмещения фотоформ приводит к смещению цвета, так как растровые точки в одном случае расположены рядом, а в другом наложены друг на друга.
Видимость муара определяется не только его частотой. При прочих равных условиях она зависит от оптической плотности красок и процента растровой точки каждой из растровых структур. Видимость муара увеличивается с ростом оптических плотностей красок растровых структур и максимальна при их равенстве. Муар сильнее всего проявляется в области полутонов. Это связано с тем, что элементы растра, формирующие разностные частоты, имеют максимальный размер при 50% растровой точки. С ростом процента растровой точки в диапазоне от 0% до 50% растр формируется увеличивающимися пятнами краски на фоне более светлой бумаги, а в диапазоне от 50% до 100% формирование растра происходит уменьшающимися пробелами, незаполненными краской.
Муар присутствует практически во всем тоновом диапазоне (при 0% и 100% растровой точки растр отсутствует и, соответственно, муар невозможен), однако в области светов и теней он менее заметен, как и менее заметна растровая структура при 2% и 98% по сравнению с 50%.
При четырехцветной или многокрасочной печати взаимодействуют соответственно четыре или более растровые структуры. Это приводит к появлению множества разностных составляющих, которые в свою очередь взаимодействуют между собой и исходными растровыми структурами и т.д. При этом основной вклад в формирование муара вносят разностные частоты между исходными растровыми структурами.
Однако не только растрирование может служить причиной муара. Если при сканировании в качестве оригинала использовалось уже отрастрированное изображение, то повторное его растрирование равнозначно наложению двух растров друг на друга со всеми вытекающими отсюда последствиями. При сканировании муар может возникнуть между линиями сканирования и структурой изображения. В этом случае муар, к счастью, заметен на экране монитора.
Если изображение или его части представляют собой регулярную структуру, например фактуру ткани или древесины, тогда тоже может возникнуть муар. Он проявляется также при печати в силу особенностей печатной машины или при нарушении технологии печати. Каждая из перечисленных потенциальных причин требует более внимательного рассмотрения, поэтому отметим только, что при их видимом разнообразии физическая основа муара одна — разностная частота двух или более регулярных структур.
Четырехцветная печать
Рекомендованное расположение углов поворота растра при равной линиатуре всех фотоформ для четырехцветной печати, согласно DIN16457, изображено на рис. 4. Объясняется такое расположение углов следующим образом. Черная краска является самой темной, и ее поместили под углом 45 градусов. Считается, что при 45 градусах растровая структура изображения наиболее комфортно воспринимается человеческим глазом. Две другие менее темные краски, голубую и пурпурную, расположили по обе стороны от черной на расстоянии 30 градусов. Желтую, наиболее светлую краску, поместили под углом 0 градусов. Тут важно отметить, что розетка строится на оси в 90 градусов. Если повернуть изображение розетки (рис. 2) на 90 градусов, то ее вид останется прежним. В связи с этим угол 0 градусов одновременно является углом 90 градусов. Таким образом, желтая краска расположена между голубой и пурпурной на расстоянии 15 градусов от каждой. Именно это в большинстве случаев является причиной муара растрирования.
Желтая краска, хотя и является самой светлой, но при большой интенсивности угол 15 градусов может привести к появлению муара в телесных или зеленых тонах. Производители растровых процессоров используют различные алгоритмы растрирования и, соответственно, дают свои рекомендации по минимизации муара. Поэтому прежде всего стоит внимательно изучить документацию, приложенную к растровому процессору, или обратиться к поставщику за консультацией.
Приведем несколько рекомендаций по предотвращению муара при четырехцветной печати, которые компания Heidelberg Prepress дает пользователям своих растровых процессоров. Можно предположить, и это подтверждается практикой, что эти советы действительны не только для растровых процессоров этой компании.
- Наиболее важные с точки зрения сюжета краски нужно располагать под углом не менее 30 градусов друг от друга. Например, если изображение в наиболее ответственных частях содержит телесные тона, то следует поменять местами пурпурную и черную краски для предотвращения муара между желтой и пурпурной красками (рис. 5). Именно такое расположение углов многие компании используют по умолчанию. Это связано с тем, что телесные тона более критичны к муару с точки зрения восприятия человеком, чем зеленые. Если наиболее важные части изображения содержат зеленые тона, то следует поменять местами голубую и черную краски для предотвращения муара между желтой и голубой (рис. 6).
- При трехцветной печати или в случае, когда процентное содержание фотоформы черной краски низкое, желтую краску стоит расположить под углом 45 градусов.
- Использование технологий GCR и UCR, которые предназначены в основном для уменьшения общего количества краски, также снижает вероятность возникновения муара. Это связано с тем, что, хотя уровень фотоформы черной краски возрастает, процентное содержание других фотоформ в большей степени уменьшается, так как оптическая плотность черной краски выше.
- При сканировании растрированных оригиналов нужно использовать фильтр, устраняющий растровую структуру изображения.
Соблюдение даже этих простых правил позволяет существенно снизить вероятность появления муара. Окончательной проверкой фотоформ на предмет отсутствия муара является аналоговая цветопроба непосредственно с фотоформ. При отсутствии такой цветопробы предсказать появление муара можно по фотоформам. Для этого фотоформы совмещаются на светостоле и внимательно изучаются. Часто бывает достаточно проверить пару фотоформ, повернутых на 15 градусов друг относительно друга. При этом следует учесть, что печатные краски имеют существенно более низкую оптическую плотность чем фотоформы. Поэтому то, что вы увидите, будет худшим видом муара.
Ну и, безусловно, нужно точно знать и контролировать реальные значения углов и линиатур. Если эти данные отсутствуют в описании растрового процессора, то их нужно измерить для всех используемых разрешений и линиатур. Небольшой PostScript-файл для самостоятельного изготовления измерителя линиатуры и угла поворота растра можно найти по адресу в Internet http://init.ekonomika.ru
Многоцветная печать
Если с четырехцветной печатью все более или менее понятно, то при печати дополнительных красок или шестикрасочной печати Hexachrome возникает множество вопросов. Наиболее приемлемым в этом случае и полностью свободным от муара является стохастическое растрирование, которое иногда называют частотно модулированным. Отсутствие муара при стохастическом растрировании объясняется нерегулярным, случайным характером формируемого растра. К сожалению, стохастическое растрирование пока не имеет широкого распространения, поэтому приходится искать способы печати более чем четырех красок, не выходя за рамки регулярного растрирования.
Итак, в нашем распоряжении всего 90 градусов и пять, шесть или более красок. Возникает необходимость вернуться к вопросу о печати двух красок с одним углом поворота растра. В некоторых случаях это является допустимым решением.
Печать двух красок с одним углом поворота растра возможна в случае, когда присутствие одной из красок в любой части изображения исключает полностью или сводит к минимуму присутствие другой краски. Такой режим возможен и наиболее приемлем для противоположных красок. Для голубой, пурпурной и желтой красок противоположными красками являются соответственно красная, зеленая и синяя. При печати шестью красками Hexachrome рекомендуется, например, оранжевую краску печатать с тем же углом, что и голубую, а зеленую с углом пурпурной.
Печать с одним углом поворота растра теоретически также возможна для фотоформ с различной линиатурой. Для пояснения проведем еще один эксперимент. Выведем на фотонаборный автомат фотоформу, имеющую угол поворота растра равным нулю, размером пять на пять сантиметров, линиатурой 100 линий на дюйм и содержащую 30 процентную растровую точку. Наложим ее на аналогичную с линиатурой 75 (выведенную нами ранее) и повращаем немного. Обратите внимание, что при нулевом угле поворота фотоформ друг относительно друга частота муара составляет 25 линий на дюйм, что в точности соответствует разнице линиатур исходных растров. При повороте одной из фотоформ частота муара будет увеличиваться в соответствии с выше приведенными формулами. Отсюда можно сделать заключение, что увеличение линиатуры одной из фотоформ с точки зрения предотвращения муара эквивалентно ее повороту на определенный угол.
В нашем примере при нулевом угле поворота растров друг относительно друга мы имеем муар с частотой, соответствующей повороту на 41 градус (ArcCos75/100=41) фотоформ с линиатурой 75. Применять этот метод если и стоит, то крайне осторожно. Механизм формирования разностной частоты для растров с различными линиатурами при изменении угла их наложения на самом деле более сложен. Возможна ситуация, когда низкочастотный муар будет присутствовать при нескольких углах поворота или между фотоформами, повернутыми на достаточно большой угол друг относительно друга.
Например, поместим под углом 45 градусов две краски с линиатурами 75 и 100, а под углом 0 градусов расположим третью краску с линиатурой 75. Между двумя красками, расположенными под углом 45 градусов, разностная частота составит 25 линий на дюйм, но при этом мы получим совершенно недопустимый низкочастотный муар между краской, расположенной под углом 0 градусов, и краской, расположенной под углом 45 градусов и имеющей линиатуру 100. При другом соотношении линиатур результат может оказаться вполне приемлемым. Необходимо также учитывать, что растискивание имеет разную величину для различных линиатур. С ростом линиатуры растет оптическое растискивание. Этот эффект можно считать несущественным при небольшой разнице линиатур, но в противном случае можно получить искажение цветопередачи на оттиске. Метод минимизации муара путем изменения линиатуры одной или нескольких фотоформ применим также к четырехцветной печати, и иногда используются в «фирменных» алгоритмах растрирования некоторых компаний. Например, предлагаемый компанией Heidelberg Prepress способ растрирования RT_Y45_Kfine располагает черную и желтую краски под одним углом 45 градусов, но при этом линиатура фотоформы черной краски в 1.5 раза выше линиатур остальных фотоформ. Образцом комплексного подхода к проблеме муара является метод растрирования IS classic компании Heidelberg Prepress. При этом фотоформы имеют углы, предотвращающие муар в телесных тонах. Фотоформа желтой краски содержит линиатуру, увеличенную с коэффициентом 1.06, что расширяет эффективный угол между желтой и соседними к ней красками и, соответственно, уменьшает вероятность муара в зеленых тонах. Многолетний опыт применения этого метода растрирования в составе растрирующих процессоров RIP60 и Delta Technology свидетельствует о высокой степени защиты от муара.
Некоторые растровые процессоры позволяют использовать нестандартные углы 30 и 60 градусов. При работе с произвольными (не противоположными) красками использование этих углов представляется более предпочтительным, чем печать двух красок с одним углом поворота растра.
И последнее. Следует понимать, что представленная в статье модель муара является упрощенной, хотя и позволяет объяснить, а иногда и предсказать характер этого явления. Каждый «фирменный» метод растрирования основывается на сложных математических алгоритмах и проходит тщательную проверку, в том числе и на предмет минимизации муара. Поэтому любую отличную от рекомендованных изготовителем растрового процессора комбинацию углов и линиатур нужно проверять и искать оптимальные комбинации для каждого конкретного растрового процессора, набора красок и т.д.
Игорь Головачев — руководитель сервис-центра компании InitPrepress. С ним можно связаться по адресу:
Частота муара
Цветоделенные фотоформы при регулярном растрировании представляют собой регулярную повторяющуюся структуру растровых точек, имеющих различный размер и отстоящих друг от друга на равном расстоянии. Количество таких точек на единицу длины называют пространственной частотой или линиатурой растра . При наложении в простейшем случае двух растровых структур друг на друга мы получаем новую растровую структуру, содержащую как суммарную, так и разностную составляющую исходных растровых структур. Частота муара равна разности частот накладываемых структур.
Период муара определяется взаимной ориентацией растровых решёток. Для двух линейных растров монотонные изменения периода муара и его картина повторяются через 180°, а для точечных ортогональных и гексагональных, соответственно через 90° и 60°.
При совпадении решёток (угол 0° и углы кратные указанным выше) период муара стремится к бесконечности. Однако незначительная, в половину шага линиатуры, нестабильность приводки печатного листа приводит к резким отклонениям общего тона и цвета в тираже – цветовому дисбалансу .
Квадратный муар
Розеточный муар
По мере увеличения угла размеры сгустков и разряжений уменьшаются, а их частота растет. Т.о. критическим углам попарного совмещения растровых решёток 90°, 45°, 30° соответствуют минимальные значения периода муара и его предельно высокая частота. В таких случаях печатные элементы разных красок образуют специфическую, менее заметную круговую структуру – розеточный муар .
Контраст муара
Контраст муара определяется тоном или относительной площадью печатных элементов совмещаемых участков цветоделенных изображений.
Контраст пятен муара монотонно ослабевает от участков средних тонов к теням и светам. Т.е. муар имеет максимум своего проявления в области полутонов. Это связано с тем, что элементы растра, формирующие разностные частоты, имеют максимальный размер при 50% растровой точки. В диапазоне от 0% до 50% растр формируется увеличивающимися пятнами краски на фоне более светлой бумаги, а в диапазоне от 50% до 100% посредством уменьшающихся незаполненных краской пробелов. И хотя муар присутствует практически во всем тоновом диапазоне, в области светов и теней он менее заметен, аналогично тому как менее заметна растровая структура при 2% и 98% по сравнению с 50%.
Методы коррекции муара
По сути используемого подхода методы коррекции муара делятся на следующие группы:
- точное совмещение растровых решёток цветоделенных изображений;
- поворот растровых решёток относительно друг друга на угол, превышающий 30°;
- нерегулярное размещение печатных и пробельных элементов.
Первые два метода воздействуют на частоту муара, стремясь сделать её предельно низкой или же напротив, предельно высокой. Третий вариант исключает периодичность растровой решётки как потенциальный источник муара.
Печать с совмещением растровых решёток
При данном способе пространственную частоту муара стремятся сделать настолько низкой, чтобы её период превышал размеры иллюстрации, а сгустки или разряжения растровых точек, как следствие, не успевали бы повториться.
Этого добиваются путём особо точной приводки бумажного листа. Так называемая печать «точка в точку». Кроме того при данном методе необходимо ещё и тщательное параллельное совмещение печатного листа с формой, т. к. параллельный сдвиг двух решёток цветоделенных изображений на половину шага растра приведет к цветовому дисбалансу. Поэтому на практике раньше печатью «точка в точку» печатали лишь цветные плакаты с особо низкой линиатурой (8-/12 лин/см). Снижение линеатуры давало преимущество расширения эффективного интервала плотностей вплоть до равного интервалу печатного процесса. В последние же годы данный вид печати нашёл применение в тех системах цифровой печати и цветопробы, где все краски наносятся на подложку в едином краскопрогоне. Например, в некоторых струйно-капельных системах с компактным расположением четырёх красочных аппаратов в одной печатной секции. Структуры цветоделенных изображений жестко привязаны друг к другу, как следствие отклонения в угловой или параллельной приводке ведут лишь к смещению всей иллюстрации на оттиске, а муар и нестабильность тона и цвета исключаются. По своим частотно-контрастным характеристикам печать с одинаковой ориентацией и геометрией растровых решёток уступает способам, в которых каждый из растров имеет свой наклон.
Поворот растров цветоделенных изображений
Наиболее распространённый метод коррекции, заключается в минимизации пространственного периода муара. Его частоту стремятся сделать как можно более высокой, дабы муар не был заметен благодаря тому, что при относительно малом периоде следования розеток, колебания тона и цвета начинают сливаться для глаза.
В двухкрасочной печати период муара минимален, когда два линейных, ортогональных или гексагональных растра повернуты друг относительно друга соответственно на 90°, 45° и 30°. Отклонения от этих углов из-за неприводки или неточного монтажа фотоформ чреваты значительно меньшим ростом периода муара и, следовательно, его заметности, чем при нулевом угловом совмещении.
Растровая структура изображения третьей краски, добавляемой к уже напечатанным с такой взаимной ориентацией двум первым, взаимодействует с каждой из них. Поэтому приемлемым компромиссом для неё являются углы 45°, 22,5° и 15° соответственно для каждой из трёх указанных геометрий растра. Аналогично для размещения растра четвёртой краски внутри периодов этих графиков остаются углы 135°, 67,5° и 45°.
На начальном этапе развития многокрасочной печати практиковалось разнесение линий растровых точек четырёх ортогональных структур на одинаковый, равный 22,5° угол, однако к настоящему времени эта комбинация вытеснена другим вариантом. В нём растры контрастных, «рисующих» (чёрной, голубой и пурпурной) красок образуют муар меньшего периода, т. к. отнесены друг от друга на 30°. Растр жёлтой краски, располагаемый под углом 15° по отношению к двум из них, даёт более низкочастотный, но в то же время менее заметный муар в силу его относительно невысокого контраста. В гексагональной структуре этому варианту соответствуют углы 0°, 10°, 20° и 40°. В обоих из этих вариантов диагональная ориентация (угол 45° в ортогональной решётке) принадлежит чёрной, наиболее контрастной краске, а под углом 0° печатается самая светлая - жёлтая.
Всю систему углов иногда незначительно смещают в ту или другую сторону на 7,5°, для того, чтобы линии печатных элементов и жёлтой краски, будучи близкими к горизонтали или вертикали, не создавали заметных ступенчатых искажений на краях изображения.
Нерегулярные растры
Данный подход к коррекции муара многокрасочной печати основан на нерегулярном размещении печатных элементов на изображении.
В ряде способов электронного растрирования общий рост запечатываемой площади по мере усиления воспроизводимого тона сопровождают псевдослучайным изменением формы, размеров и частоты размещения печатных элементов и пробелов.
Преимущества данного метода:
- отсутствие розеточной структуры и меньшая заметность растра при низкой разрешающей способности печати;
- отсутствие дисбаланса в цветопередаче из-за отклонений в приводке;
- адекватный увеличению разрешающей способности считывателя рост четкости оттисков при растрировании методом диффузии ошибки.
Первое из этих преимуществ актуально, например, для цветной печати " газет с учетом низких значений линиатур и частот розеточного муара традиционных растров.
В остальных отношениях и, в частности, по числу воспроизводимых градаций, а также плавности тонопередачи нерегулярные системы скорее менее пригодны к печати. Неправильная форма печатных элементов и их больший суммарный периметр при той же запечатываемой площади, что и в регулярном растре, снижают стабильность и однозначность переноса значения этой площади на оттиск, начиная с процесса записи фотоформ, а также ведут к существенному растискиванию в более широком диапазоне полутонов.
Дополнительные красочные зоны возникают при касании элементов в такой структуре случайно и во всем эффективном интервале запечатываемой площади, который, в результате сокращается почти вдвое по сравнению с растром традиционной геометрии.
Способы осуществления нерегулярного растрирования:
- случайное смещение точек
- растровый алфавит с нерегулярным распределением
- метод диффузии ошибок
Случайное смещение точек
Для полного подавления муара центры растровых элементов исходного регулярного растра могут в случайном порядке занимать лишь два-три дискретных положения в пределах половины шага линеатуры. В системах с непрерывной пространственной модуляцией площади печатного (пробельного) элемента, например в электронном гравировании, это легко достигается псевдослучайным изменением фазы растровых импульсов
Растр минимум одного из цветоделений, например «рисующей» чёрной краски, может оставаться регулярным.
Как средство устранения муара растрирование с псевдослучайным смещением растровых точек используется в настоящее время в некоторых устройствах цифровой печати и цветопробы.
Растровый алфавит с нерегулярным распределением
Случайная структура может быть получена также с использованием растрового алфавита, отдельные знаки которого представлены битовыми картами или матрицами, с бессистемным расположением элементов или их весовых значений. Отображение усиления тона происходит на оттиске большей частью за счёт увеличения площади печатных элементов при постоянном или даже уменьшающемся их количестве. По заполнении более чем наполовину тонопередача происходит поначалу за счёт уменьшения площадей бессистемно расположенных пробелов, а лишь затем, в глубоких тенях, путём уменьшения их количества.
Отдельные элементы матрицы, участвовавшие, например, в её заполнении для более светлых градаций, могут отсутствовать для несколько более тёмного тона. Поэтому растровую систему такого типа представляют, как правило, не случайным распределением весовых значений, а растровым алфавитом - набором битовых карт в совокупности с пороговой функцией, связывающей номер знака алфавита со значением тона.
С учетом дополнительных площадей, образующихся при касании соседних элементов, число знаков, обеспечивающих в таком алфавите шкалу равноконтрастных ступеней тона, может существенно превышать размерность самих матриц (битовых карт). В ряде способов для получения дополнительных градаций и подавления направленных структур используют для каждого уровня тона несколько относительно небольших матриц, располагая их на фоновых участках в случайном порядке.
Метод диффузии ошибок
Растровый процесс как задача обработки цифрового видеосигнала - это преобразование массива многоуровневых отсчетов оптического параметра в массив бинарный, этот процесс можно считать стохастическим, поскольку получаемое бинарное изображение должно соответствовать исходному с вероятностью, определяемой самим значением его многоуровневого отсчета.
Двухуровневое квантование многоуровневых значений по заданному порогу сопровождается ошибкой в виде разности квантуемого и порогового значений. Перераспределение (диффузия) этой ошибки между исходными значениями окрестных отсчетов легло в основу одного из направлений получения псевдополутоновых изображений, априори характеризующихся нерегулярной структурой.
Метод диффузии ошибки чаще применяется лишь для расчета и загрузки наперед заданных алфавитов в ряде из упомянутых выше способов нерегулярного растрирования.
Литература
- Кузнецов Ю. В., «Технология обработки изобразительной информации». - СПб.: «Петербургский институт печати», 2002 г.
- Плясунова Т. С., Лапатухин В. С., О возможности уменьшения муара в четырёхкрасочной репродукции. Полиграфия, № 12, 1965, с. 18-22.
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА
Факультет: Полиграфических технологий и оборудования
Специальность: 261202
Форма обучения: очно-заочная
Кафедра: Технологии полиграфического производства
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине «Технология обработки изобразительной информации»
Тема работы: «Анализ причин муарообразования»
Выполнил: студент гр. Т-5 ____________
/Воротилина Г.А./
(подпись)
Руководитель: ст.преподаватель_______________
/Костюк И.В./
(уч. зв., степень) (подпись)
Дата защиты работы _____12.12.08__________
Оценка _______________
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
Реферат
Курсовая работа содержит 24 с., рисунков 8, источников 8.
Муар, розетка, растровая решетка, частота муара, угол поворота растра, четырехцветная печать, нерегулярное растрирование, регулярное растрирование
Объектом исследования являются процессы муарообразование на растровых оттисках, в частности на оттисках офсетной печати.
Цель работы – исследовать причины муарообразования на растрированных изображениях.
Результат работы – рассмотрены причины образования муара, виды муара, способы борьбы с ним, в исследовательской части курсовой работы проведен анализ причин появления муара на оттисках офсетной печати.
Введение
1.1 Физические основы муара
1.2 Параметры муара
1.2.1 Частота муара
1.2.2 Контраст муара
1.3 Виды муара
1.3.1 Виды муара по природе возникновения
1.3.2 Виды муара по характеру муарового рисунка
1.4 Розеточный муар
2 Методы коррекции муара
2.1 Печать с совмещением растровых решеток
2.2 Поворот растров цветоделенных изображений. Системы растровых углов.
2.3 Нерегулярное (стохастическое) растрирование
3 Исследование причин муарообразования на оттисках офсетной печати
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Введение
При создании изображений в современной полиграфии используются регулярные растровые структуры, одним из недостатков которых является муарообразование. В полиграфии, когда разностная составляющая исходных растровых структур становится видимой при печати, возникает муар. При использовании регулярных растров муар присутствует на оттиске всегда, но может быть как четко выраженным, так и практически незаметным. Исследование данной проблемы кажется мне интересным, поскольку достаточно часто встречаются оттиски, содержащие муаровые структуры, из чего можно сделать вывод, что проблемы в этой области существуют.
В курсовой работе стоит задача в исследовании причин муарообразования на оттисках. Будут рассмотрены также виды муара и возможные способы его устранения. В исследовательской части на примере оттисков офсетной печати был проведено исследование муарообразования многокрасочной печати и выявлены причины его появления, ими стало неверное соотношение углов растровых решеток.
1 Явление муара в однокрасочной и цветной репродукции
1.1 Физические основы муара
Истоки муара лежат в формировании автотипного изображения, в растрировании. Автотипия - способ передачи полутонов изменением относительных площадей печатных и пробельных элементов.
Растрирование - преобразование полутоновых оригиналов в микроштриховые изображения фотомеханическим или электронным способом.
В процессе растрирования осуществляется преобразование полутонового оригинала в изображение, состоящее из дискретных элементов (элементы изображения, растровые точки), пригодные для получения формы (фотоформы или печатной формы). При регулярном растрировании центры растровых точек расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, но имеют различный диаметр.
Рис.1 Изображение, содержащее муаровый рисунок
Муар - не только полиграфический термин. Физические принципы, порождающие муар распространены гораздо более широко. По отношению к муару можно применить термины разностная частота или биение частот. Дело в том, что при суммировании сигналов (электрических, оптических и т.д.) результирующий сигнал содержит помимо суммарной составляющей так же и разностную составляющую исходных сигналов. И это имеет к теме муара непосредственное отношение.
Явление муарообразования возникает при частотно-спектральном взаимодействии двух и более периодических растровых структур, несущих на себе информацию об изображении, и проявляется в виде новых двухмерных периодических субрастровых структур, воспринимаемых визуально человеком.
Зрительный аппарат человека в определенной мере представляет собой частотный анализатор. Если ему предъявляются сразу две дискретные частоты, то можно предполагать, что визуально человек может обнаружить эти частоты и их биения, т.е. разности и суммы. Таким образом, можно гипотетически предположить, что человек, рассматривая бинарную точечную растровую структуру, способен заметить комбинационные частоты, их разности и суммы.
«Два колебания могут в различной степени ослаблять или усиливать друг друга в зависимости от фазы их наложения. Если они характеризуются еще и различными периодами, то в результирующем колебании неизбежно присутствует т.н. разностная частота, значение которой менее исходных и может быть сколь угодно низким» . Это явление поясняет рис. 2, иллюстрирующий появление частоты f/б в спектре сигнала, получаемого в результате сложения гармонических колебаний с частотами f/2 и f/3.
Рис. 2. В разных фазах наложения колебания
одинаковой частоты ослабляются (а)
или усиливаются (б)
Рис. 3 В результате сложения колебаний f/2 и f/3 образуется частота f/6
При использовании общепринятого в полиграфической индустрии амплитудно-модулированного растра вероятность возникновения муара достаточно высока. Амплитудно-модулированные растры подвержены возникновению муара потому, что в этих способах растрирования, в отличие от стохастических, присутствуют постоянные периодические величины, такие как число растровых элементов на единицу длины (линиатура), упорядоченность растровых точек относительно друг друга в каждой краске и между ними (определяется углом наклона растра и структурой растровой розетки) и так далее. Изменяемым (модулируемым) параметром в этих растрах является размер растровой точки (амплитуда), а все остальное остается константой. Периодичность амплитудно-модулированных растров и определяет то, что при наложении на их собственный период различных периодических процессов (сканирование, повторное растрирование и т.д.), становится возможным появление интерференционных картин, проявляющихся в виде муара. Определим, что такое интерференция:
Интерференция волн – это наложение волн, при котором происходит взаимное усиление в одних точках пространства и ослабление – в других. Результат интерференции зависит от разности фаз накладывающихся волн.
В данной работе акцент будет сделан на муар многокрасочной печати.
1.2 Параметры муара
К параметрам, характеризующим муар, относятся пространственная частота (период повторяемости) и контрастность. Рассмотрим эти параметры.
1.2.1 Частота муара
Точечную растровую структуру при частотном анализе можно рассматривать как результат совмещения двух или более линейчато-растровых структур».
«В местах наложения линий совмещаемых структур могут действовать разные закономерности: сложение, перемножение и другие. Так, например, при совмещении двух диапозитивов яркость в местах наложения линий перемножается, а оптическая плотность суммируется. Аналогичные законы действуют с определенной степенью приближения (с учетом ограничения из-за непрозрачности, рассеяния и других факторов) при наложении красочных структур на оттисках».
«Пространственный спектр симметричной ортогональной растровой решетки наряду с частотой, равной ее линиатуре, характеризуется также и множеством других гармонических составляющих.
Так, если в ортогональных направлениях узлы решетки повторяются с шагом линиатуры равным 1/L, то под углами 45˚ и arc tg ½ (рис. 4) ряды узлов решетки чередуются чаще, т.е., соответственно с меньшими периодами соответственно и 1/(√5*L) и 1/(√2*L).
Рис. 4. Частота чередования рядов, образуемых узлами решетки, и число узоров в рядах различны для разных направлений.
Однако число узлов или растровых точек в этих рядах обратно значениям частот последних и соответственно меньшими оказываются мощности гармоник, представляющих данные частоты в спектре решетки. Этим многочисленные частоты взаимодействуют с частотами других решеток, налагаемых на данную с произвольной ориентацией и пространственной фазой, порождая дополнительные периодические процессы различной мощности и периодичности
Качество полиграфического воспроизведения зависит от множества разных факторов: от фотосъемки и допечатной подготовки, от печатного оборудования и квалификации сотрудников типографии и т. д. Но не менее значимый фактор - сам сюжет, который мы собираемся печатать. Именно от него напрямую зависит качество оттиска. Есть сюжеты, которые, как ни старайся, все равно хорошо не напечатаешь. Условно их можно разделить на три группы:
- Малоконтрастные сюжеты. Например, белый объект на белом фоне при слабом освещении или, наоборот, темный объект на темном фоне того же тона и т. д.
- Сюжеты высоконасыщенных цветов. Традиционная полиграфия имеет существенные ограничения по воспроизведению очень насыщенных синих, фиолетовых, зеленых или красных тонов. И, если сюжет как раз такой, могут возникнуть проблемы с его воспроизведением.
- Текстурные объекты, то есть те, которые содержат какие-либо регулярные структуры: фактуру или регулярный рисунок ткани (тонкие полоски или клетка), кружева, штриховку и т. д.
С первыми двумя группами все довольно понятно, а вот с текстурными объектами ситуация сложнее. Многие даже не представляют, какие проблемы могут возникнуть при работе с ними и что в итоге получится. Известно, что наложение двух регулярных структур с одинаковой или близкой частотой может вызвать оптический эффект, называемый муаром: при наложении проявляется не существующий ни в одной из текстур рисунок (рис.1).
Рис. 1. Возникновение муара при наложении двух регулярных структур
Растровая структура, которой печатаются все полиграфические изображения, имеет определенную форму, периодичность, размер и т. д. и, по сути, является текстурой (рис. 2). А в любом изображении - четыре таких структуры (по одной на каждый базовый цвет). Теперь представьте, что мы собираемся печатать изображение, например, фактуры ткани. Если фактура достаточно мелкая и ее частота или размер близки к линиатуре растра, которым мы собираемся печатать изображения, то возникновение муара практически неизбежно. Причем вероятность его возникновения тем выше, чем ближе частота фактуры к линиатуре растра. На рис. 3 показаны некоторые примеры возникновения сюжетного муара.
ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
Полностью избавиться от сюжетного муара пока не удается, можно лишь снизить визуальный эффект. К тому же, проявляется муар только на тиражном оттиске! А значит, заранее узнать о его наличии и предпринять какие-то шаги по его устранению невозможно. Лишь некоторые аналоговые цветопробы или очень опытный специалист по работе с изображениями могут с точностью предсказать появление муара. Впрочем, если есть подозрение, что муар возникнет, сделать можно следующее.
- Увеличить линиатуру растра при печати. Чем выше линиатура, тем меньше заметен сюжетный муар. Беда в том, что сильно повысить линиатуру вряд ли удастся; в большинстве типографий на это не согласятся, поскольку, как правило, печатный процесс отлажен на одну или несколько фиксированных линиатур.
- Снизить резкость изображения. Небольшое понижение резкости может благотворно отразиться на видимости сюжетного муара. Пожалуй, это единственный на сегодня вариант, если печатать «опасное» изображение необходимо. В процессе допечатной подготовки следует заранее использовать более слабые алгоритмы подчеркивания резкости. Впрочем, вряд ли стоит считать этот способ решением вопроса для высококачественной печати, где резкость играет одну из главных ролей. Иногда, правда, может помочь локальное снижение резкости изображения. На примере изображений, показанных на рис. 3, можно снизить резкость на блузке девушки (она не является сюжетообразующей) и оставить на остальном изображении. На фото галстуков так поступить не получится, поскольку галстук и есть главный сюжет.
Важно понимать, что муар не является дефектом печати или допечатной подготовки, и исполнители заказа в этом не виноваты. Просто это такой закон физики. Решение проблемы - использовать другие изображения, не содержащие сложных текстур. Если же это невозможно и надо печатать именно «опасное» изображение, то нужно быть готовым к тому, что на оттиске могут возникнуть дефекты.
Вообще проблема возникновения муара не новая. Еще в советские времена отделы иллюстраций издательств тщательно следили за этим и пытались не допускать в печать изображения, содержащие сложные текстуры. Профессиональные фотографы, работающие для полиграфии, тоже знают о такой проблеме и стремятся готовить сюжеты так, чтобы ее избежать.
С распространением компьютеров и доступной фотографии (в первую очередь цифровой) допечатную подготовку (от креатива до верстки) стало легко выполнить практически любому, кто хотя бы немного в этом разбирается. К сожалению, далеко не все из них знают о проблеме сюжетного муара. Проблема также обостряется тем, что качество печати повысилось, многие другие сложности устранены и сюжетный муар теперь стал намного заметнее. Поэтому, в заключение, еще раз повторим: сюжетный муар - не дефект полиграфического воспроизведения, а, скорее, ошибка на этапе отбора изображений или же просто несовершенность современных технологий, и с этим придется мириться. Ведь мирились же с черно-белым телевидением, хотя и было понятно, что все объекты на экране изначально цветные.
Качество печатной продукции - основной вопрос, волнующий заказчиков. Чтобы добиться четкого изображения, учитывают многие факторы – от уровня квалификации сотрудников типографии до процесса печати и правильного подбора бумаги и красок. Однако сам сюжет, выбранный заказчиком, также может стать причиной некачественной полиграфии.
Муар – оптический эффект, который возникает при наложении близкородственных структур, имеющих практически одинаковую частоту. На изображении он выглядит в виде точек или пятен. Сложность этого дефекта заключается в том, что выявить его в большинстве случаев можно лишь на готовом оттиске. Однако зная о причинах его появления, можно уменьшить вероятность появления муара в изображении.
Причины появления дефекта
Муар может возникать по нескольким причинам, из которых самые распространенные:
- Неправильные углы поворота растровых структур;
- Объектный муар может возникать, если используется или других объектов полиграфии, в которых контраст между фоном и объектом минимален;
- При печати объектов с четко выраженной структурой: ткань, штриховка;
Если в выбранном сюжете присутствуют чрезвычайно насыщенные тона, качество их воспроизведения тоже может давать погрешности.
Как избежать появления муара?
- Чтобы не допустить появления дефекта при неправильно выбранном углу поворота растровых структур, этого, модель цветоделения для 3-х красок разворачивают под углом 30° по отношению друг к другу. Если используется 4-красочное изображение, для них применяют углы нанесения в 0° для желтой краски, 45° - для черной и 15° и 75° - для пурпурной и голубой;
- Увеличивают контраст между фоном и объектом на нем;
- От объектного муара достаточно сложно избавиться. В некоторых случаях понижают резкость изображения, однако при этом может снижаться качество печати.
Если причина появления муара кроется не в неквалифицированной работе сотрудников полиграфии, следует рассматривать этот дефект не как брак, а как небольшой недочет из-за подбора оригинала с четко выраженной структурой.
