Московский государственный университет печати. Что такое «муар» и как от него избавиться? Что такое муар в полиграфии

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:

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

Рис. 2. Любое полиграфическое изображение преставляет собой растровую структуру (на примере слева растровая точка имеет форму круга, хотя бывают и другие формы). Растр всегда искажает изображение. При этом, чем крупнее растровая структура, тем заметнее искажение самого изображения (на примере справа - одно и то же изображение показано с растрами разной линиатуры)

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.

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 .

Рис. 12.13, а. Периодические структуры (б) в вариантах А-Е размещения одинакового количества элементов в матрице 3 х 3 (а); различия тона в тех же структурах при печати (в) Рис. 12.13, б. Периодические структуры (б) в вариантах А-Е размещения одинакового количества элементов в матрице 3 х 3 (а); различия тона в тех же структурах при печати (в)

В результате интерференционного взаимодействия регулярных растровых решеток цветоделенных изображений, налагаемых друг на друга при получении оттиска, возникает вторичный рисунок - муар многокрасочной печати.

Особый вид представляет собою предметный муар , возникающий в результате аналогичного взаимодействия периодического мелкоструктурного рисунка - текстуры (если таковая имеется на самом оригинале) с одной или несколькими из частот пространственной дискретизации в репродукционном процессе.

Однокрасочные фоновые участки оттисков характеризуются также в той или иной мере выраженным низкочастотным рисунком, который относят к собственному или "внутреннему" (internal) муару . Oн возникает в результате взаимодействия ортогональной решетки синтеза с формируемым в ней растром.

Две последние разновидности муара имеют место уже на черно-белой репродукции. В цветной тоновой печати они являются как бы дополнительными и их заметность может быть как усилена, так и ослаблена основным муаром, что в определенной степени усложняет теоретический анализ и визуальную оценку данного явления в целом.

Два колебания могут в различной степени ослаблять или усиливать друг друга в зависимости от фазы их наложения (см. рис. 12.1 , а, б ). Если же 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. Эти явление, известное в технике как "биение частот", графически поясняет рис. 12.2
, иллюстрирующий появление частоты f/6 в спектре сигнала, получаемого в результате сложения гармонических колебаний с частотами f/2 и f/3.

Ограничимся ниже лишь качественным рассмотрением процесса муарообразования.

Связь периода муара со взаимной ориентацией решеток легко установить, вращая друг относительно друга две сложенные вместе растровые фотоформы и рассматривая их на просвет. 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°. Механизм образования порождающих муар периодических сгустков и разряжении печатных элементов при попарном совмещении линейных и ортогональных решеток одинаковой линиатуры под некоторым малым углом поясняет рис. 12.4
, а характер изменения периода муара в связи с углом совмещения иллюстрируют графики на рис. 12.5 применительно к растровым структурам различной геометрии.

При совпадении решеток (угол 0° и углы кратные периодам графиков рис. 12.5) период муара, стремясь к бесконечности, превосходит физические размеры иллюстрации. Даже при незначительном отклонении от этих углов на ней помещается лишь одно разряжение или сгусток печатных элементов. В первом случае растровые точки двух изображений располагаются рядом, образуя наибольшую запечатанную площадь, и перекрываются во втором, освобождая от краски наибольшую пробельную площадь. Однако незначительная, в половину шага линиатуры, нестабильность приводки печатного листа ведет к резкому изменению характера автотипного синтеза (пространственное смешение или наложение красочных слоев) по всему изображению и отклонениям общего цвета и тона в тираже - цветовому дисбалансу .

По мере дальнейшего увеличения угла размеры сгустков и разряжений уменьшаются, а их частота растет. Некоторым критические углам попарного совмещения растровых решеток равным 90°, 45° и 30° (экстремумы графиков на рис. 12.5) соответствуют конечные, минимальные значения периода муара и его предельно высокая частота. Печатные элементы разных красок образуют специфические мало различимые фигуры. Это розеточный муар .

Контраст муара определяется тоном или относительной площадью печатных элементов совмещаемых участков цветоделенных изображений. Убедиться в этом можно, совместив на просмотровом устройстве под углом 5-10° пару растровых диапозитивов непрерывной или ступенчатой тоновой шкалы. Контраст пятен муара монотонно ослабевает от участков средних тонов к теням и светам. Преобладающим фактором здесь является соотношение относительных площадей подложки, запечатываемых в сгустках и разряжениях растровых точек. Поэтому для приближенной оценки связи контраста муара с тоном изображения целесообразны следующие допущения, вполне согласующиеся с общим принципом автотипного синтеза полутонов:

оптическая плотность оттиска определяется лишь относительной запечатанной площадью и не становится большей в результате перекрытия двух или более красочных слоев;
спектральные и оптические свойства слоев совмещаемых красок идентичны.

Эти допущения предполагают различие сгустков и разряжений точек муарового рисунка лишь по их светлоте, но не цветности и упрощают имитационное моделирование муара наложением одноцветных растровых полей.

В случае двойного наложения максимальный контраст имеет место, когда каждое изображение представлено шахматным полем растровых точек, т.е. относительной площадью 50%.gif" border="0" align="absmiddle" alt="

Там, где растровые точки одного изображения закрывают пробелы другого, т.е..gif" border="0" align="absmiddle" alt="

где К - общий контраст печатного процесса, оцениваемый соотношением отражений незапечатанной бумаги формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook438/files/ro-T.gif" border="0" align="absmiddle" alt="..gif" border="0" align="absmiddle" alt="

Очевидно, что с учетом тех же допущений любые другие отличные от 50% значения площадей точек двух совмещаемых изображений дадут муар меньшего контраста.

Для тройного наложения в рассматриваемом соотношении наиболее критично равенство площадей точек каждого из изображений 33,3%..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" = К - 0,33(К - 1) = 0,66 К, а следовательно наиболее муарогенны полутона со значениями относительной площади точек 30-35%. Для четырех красок аналогичное рассуждение указывает на еще большее, порядка 0,75К, значение контраста и максимальную муарогенность полей с одинаковой и равной 25% площадью точек.

Эти приближенные общие заключения о связи контраста муара с тоном совмещаемых растровых полей, приведенные еще в Л. 2.2 , вполне подтверждаются результатами более позднего теоретического анализа .

С учетом роли черной краски в многокрасочной печати можно допустить, что исключение из процесса одной из цветных красок при больших объемах УЦК несколько снижает муарогенность. При синтезе цвета типа бинарный+черный наибольшего контраста следует ожидать на полях, получаемых совмещением полей с 33% содержанием голубой, пурпурной и черной красок. Аналогичные в процентном отношении комбинации с участием желтой краски дают менее заметный муар в силу ее большей светлоты. Это же обстоятельство, как будет показано ниже, эффективно используется в выборе ориентации растра для желтой краски в наиболее распространенных способах коррекции муара.

Выходя за рамки принятых выше допущений, можно обсуждать также контраст, обусловленный различиями цвета в сгустках и разряжениях печатных элементов муаровой картины. Если в первом случае в образовании результирующего цвета преобладает субтрактивное, то во втором пространственное их смешение, что дает, как указывалось в разделе 9 , не одинаковые результаты, которые тем более разнятся, чем больше захват краски отличается от 100%.

По сути используемого подхода методы коррекции муapa делятся на три группы:

совмещение растровых решеток цветоделенных изображений;
поворот растровых решеток относительно друг друга;
нерегулярное размещение печатных и пробельных элементов.

В первых двух из них воздействуют на частоту муара, стремясь получить ее предельно низкой или, наоборот, насколько это возможно высокой. Последний же вариант исключает саму периодичность растровой решетки как потенциального источника муара.

В данном способе пространственную частоту муара стремятся сделать настолько низкой, чтобы в ее периоде, превышающем размеры самой иллюстрации, не успевали повториться сгустки или разряжения растровых точек. Этого добиваются путем особо точной приводки бумажного листа в т.н. печати "точка в точку". Как видно из рис. 12.4, такая приводка должна удовлетворять условию

опред-е"> ..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" (см. рис. 2.5). Если при этом печатные элементы одних цветных красок располагаются в пробелах других, по возможности исключая их взаимное наложение, то обеспечивается наибольший для данной системы бумага-краска цветовой охват.

Помимо высокой точности угловой приводки необходимо еще и тщательное параллельное совмещение печатного листа с формой. Параллельный сдвиг двух решеток цветоделенных изображений на половину шага растра ведет к цветовому дисбалансу, который в этом случае будет наибольшим при относительной площади точек, например 50%. Нa одном из оттисков результирующий цвет образуется лишь наложением красочных слоев печатных элементов, а на другом исключительно пространственным смешением световых потоков от элементов, расположенных изолированно друг от друга (см. рис. 8.4).

Отклонения оттисков в тираже по светлоте и цветности могут быть весьма существенными, особенно при печати "по сырому", в силу различия в красковосприятии (см. выражение 8.6). Например, для сочетания голубой и пурпурной красок оно достигает соответственно 20 и 38 единиц цветового различия иконка" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook438/01/files/litlist.gif" alt="ссылка на источники литературы" onclick="showlitlist(new Array("8.7. Rhodes W. L., Hains Ch. M. The Influence of Halftone Oi ientation on Color Gamut and Registration Sensivity. Recent Progress in Digital Halftoning. - IST, 1994. - P. 117-119. - (англ.).",""));">].

Печать "точка в точку" нашла в последние годы практическое применение в тех системах цифровой печати и цветопробы, где все краски наносятся на подложку в едином краскопрогоне. Структуры цветоделенных изображений жестко привязаны друг к другу, например, в некоторых струйно-капельных системах с компактным расположением четырех красочныx аппаратов в одной печатной секции. Отклонения в угловой или параллельной приводке ведут лишь к смещению всей иллюстрации на оттиске, а муар и нестабильность тона и цвета исключаются.

Отметим в заключение, что по своим частотно-контрастным характеристикам печать с одинаковой ориентацией и геометрией растровых решеток уступает способам, в которых каждый из растров имеет свой наклон. Благодаря разной ориентации решеток заключительная пространственная дискретизация, обусловленная растрированием, осуществляется для каждого из цветоделенных изображений по своему закону. Если же растры не развернуты друг относительно друга, то, например, при неблагоприятной фазе, иллюстрируемой рис. 5.5 (в, г), штрихи оригинала одинаково не воспроизводятся по всем четырем краскам. Однако, если растры других цветоделений имеют отличную ориентацию, то очевидно, что глубина модуляции размеров их точек этими штрихами будет отличной от нуля. Поэтому рассуждения о преимуществах рассмотренного выше способа в отношении качества иллюстраций представляются достаточно спорными. Более высокая точность приводки , обязательная для печати "точка в точку", благоприятно сказывается на качестве воспроизведения рисунка оригинала и во всех других случаях, т.е. безотносительно характеристик используемого растрового процесса.

Наиболее распространенный метод коррекции заключается в минимизации пространственного периода муара. Его частоту стремятся сделать как можно более высокой, с тем чтобы он не был заметен благодаря слитному восприятию усредняемых зрительным анализатором колебаний тона и цвета при относительно малом периоде следования розеток.

Как следует из графиков на рис. 12.5, в двухкрасочной печати период муара минимален, когда два линейных, ортогональных или гексагональных растра повернуты друг относительно друга соответственно на 30°, 45° и 30°. Форма графиков показывает также, что 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, которому соответствуют на этих графиках участки, ассимптотические их ординатам.

Растровая структура изображения третьей краски, добавляемой к уже напечатанным с такой взаимной ориентацией двум первым, взаимодействует с каждой из них. Поэтому приемлемым компромиссом для нее являются углы 45°, 22,5° и 15° соответственно для каждой из трех указанных геометрий растра. Аналогично для размещения растра четвертой краски внутри периодов этих графиков остаются углы 135°, 67,5° и 45°.

Разнесение линий растровых точек четырех ортогональных структур на одинаковый, равный 22,5° угол поясняет рис. 12.6 (а)
. Однако эта комбинация углов, применявшаяся на начальном этапе развития многокрасочной печати , к настоящему времени вытеснена вторым вариантом (см. рис. 12.6, б). В нем растры контрастных, "рисующих" (черной, голубой и пурпурной) красок образуют муар меньшего периода, т.к. отнесены друг от друга на 30°. Растр желтой краски, располагаемый под углом 15° по отношению к двум из них, дает 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 решетке) принадлежит черной, наиболее контрастной краске в соответствии с положениями, изложенными в подразделе 6.4 , а под углом 0° печатается самая светлая - желтая. Всю систему углов иногда незначительно смещают в ту или другую сторону на 7,5°, с тем, например, чтобы линии печатных элементов и желтой краски, будучи близкими к горизонтали или вертикали, не создавали заметных ступенчатых искажений на краях изображения. Аналогичное смещение может быть также обусловлено такими особенностями специальных видов печати, как наличие пятой периодической структуры на анилоксовом вале (флексография) или на сетке (трафаретная печать), а также ориентацией ракеля (глубокая печать).

В ряде случаев в целях расширения цветового охвата полиграфического синтеза помимо голубой, пурпурной и желтой красок используют краски, цвета которых являются дополнительными к цветам полиграфической триады, т.е. красную (оранжевую), зеленую и синюю (фиолетовую). Новых проблем с образованием муара в этом случае не возникает, если растры этих красок расположены под углами красок соответствующих основных цветов, т.е. красная (оранжевая) использует угол для голубой, зеленая для пурпурной, а синяя (фиолетовая) для желтой. В этой технологии, как было показано, например, на рис. 8.4, оранжевая краска печатается на тех участках, где пурпурная полностью отсутствует или удалена процедурой УЦК. Для регулировки же насыщенности самого оранжевого цвета вполне достаточно использовать черную краску.

Растры красок дополнительных цветов можно располагать также под одним и тем же углом, например, 30° или 60° (между голубой и черной или между черной и пурпурной на рис. 12.6, б), поскольку их одновременное присутствие на любом цветном участке изображения исключается самой идеей печати по принципу HiFi Color .

В оптическом способе любая ориентация растра обеспечивается его поворотом на заданный угол в фотоаппарате. Контактные растры выпускались комплекта ми из четырех прямоугольных листов, на каждом из которых структура точек ориентирована определенным образом. Весьма неудобным, но принципиально возможным для достижения того же результата является поворот оригинала в сканере при получении каждого цветоделенного изображения. Поэтому получение растровых структур различной ориентации в сканирующих системах явилось технической проблемой, некоторые из решений которой рассматриваются ниже.

За исключением tg0° и tg45°, тангенсы всех остальных из упоминавшихся выше углов не могут быть представлены отношением целых чисел и являются поэтому числами иррациональными. Именно в этой связи такие углы поворота растров, процессы растрирования, растровые структуры и т.п. в последние годы иногда не совсем правильно обозначают термином иррациональный .

Наличие подобных углов в системе представления цветоделенных изображений оказалось принципиальным для систем электронного растрирования, использующих статичную решетку построчного и поэлементного разложения при синтезе изображений. Любая прямая, проходящая под углом с иррациональным тангенсом, может пересечь лишь один узел такой решетки. А это означает, например, что при электронном гравировании формного цилиндра необходимо не только смещать фазу погружения резца в формный материал при каждом последующем его проходе, но сделать и общее число проходов, строк или оборотов цилиндра равным числу печатных элементов на всем изображении, что не имеет технического смысла. На практике точки растра располагаются на прямой, проходящей под произвольным углом, лишь с точностью определяемой шагом решетки или частотой управления включением экспонирующего пятна в устройстве вывода.

В системах генерации точек из более мелких элементов растр может быть развернут согласно уравнениям поворота координат путем изменения адресов таблично заданной растровой функции . В отличие от случая, описанного в подразделе 7.6.3.1 , смещение точек от центров некоторого исходного, неразвернутого растра происходит в этом случае по всему полю изображения. Рис. 12.7 поясняет процедуру вычисления новых адресов:

формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook438/files/264-1.gif" border="0" align="absmiddle" alt="

Координата v в пределах строки также неизменна, т.е..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" - номер такта от начала строки. Поэтому

формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook438/files/264-5.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" эти уравнения могут быть записаны в виде

выделение">рис. 12.10
), значения линиатур цветоделенных изображений отличаются в иконка" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook438/01/files/litlist.gif" alt="ссылка на источники литературы" onclick="showlitlist(new Array("12.2. Delabastita P. A. Moire in Four Color Printing / TAGA Proceedings. - 1992. - Р. 44-65. - (англ.).",""));"> условию подобное различие пространственных частот растровых решеток компенсирует неоптимальность их ориентации относительно друг друга. Лишь форма розеток оказывается несколько ассиметричной, в отличие от присущей рассмотренной выше общепринятой системе.

Новую жизнь этот подход к коррекции муара получил с развитием компьютерных издательских систем, где реализация углов с иррациональными тангенсами оказалась менее приемлемой из-за большого объема вычислений. По тому же принципу, что и в Хромографе DC 300 здесь обеспечивают в ряде случаев и углы близкие по своим значениям к 7,5°, 15°, 30° и т.п. Различие однако состоит лишь в том, что период растровой функции или битовые карты знаков растрового алфавита представляют суперячейками значительно большего, чем показано на рис. 6.10 и рис. 12.10, размера. Примеры точных значений соответствующих таким ячейкам углов и их рациональных тангенсов приведены, например, в Л. 12.11 .

Муар малозаметен, если растровые структуры определенным образом развернуты относительно друг друга. Однако и при этом полное постоянство геометрии микроучастков, запечатываемых элементами цвете деленных изображений, от оттиска к оттиску не обеспечивается. Так же как и в описанном выше параллельном совмещении растров, изменение фазы (сдвиг) налагаемых повернутых растровых решеток в результате незначительных отклонений в приводке вызывает некоторые различия в тоно- и цветопередаче. В этой связи различают две геометрии "микромуара", наиболее выраженные при смещении фазы наполовину шага линиатуры. Для первой из них характерны полые (открытые) розетки , не содержащие печатных элементов внутри кольца, образуемого разноцветными растровыми точками. В закрытой розетке в центре несколько большего кольца имеется сгусток краски, образованный наложением нескольких печатных элементов (см. рис. 12.11 ).

Результаты теоретического спектрального анализа, приведенные в Л. 12.12 , выявляют и количественно подтверждают ряд присущих этим двум типам муара закономерностей. Их существо заключается в следующем:

если наибольшая заметность микромуара, образуемого открытыми розетками, смещена в область теней, то на оттиске с закрытыми розетками он легче обнаруживается в более светлых тонах;
при равенстве относительных площадей точек трех совмещаемых структур открытые розетки дают меньшую общую запечатываемую площадь и соответственно отличаются большей светлотой (значением координаты L* в системе Lab МКО);
цвет нейтральных, серых полей, воспроизводимых полыми розетками, смещен в зеленую область (значения координаты а* относительно малы), а для закрытых розеток к пурпурному тону (значения координаты b* относительно велики);
в трехкрасочном наложении наибольшее, порядка семи единиц, цветовое различие имеет место при относительной площади точек около 75%.

В качестве базы сравнения для второго и третьего из этих выводов предполагается случайный порядок заполнения площади оттиска разноокрашенными печатными элементами, присущий нерегулярным растровым структурам, а также лежащий в основе вероятностной оценки относительной площади, запечатываемой базовыми цветами автотипного синтеза, в расчете результирующего цвета в соответствии с уравнениями 8.1 и 8.2, учитывающими вероятностные коэффициенты Демишеля. Поэтому параметры цветоделения и цветокоррекции, устанавливаемые в допечатном процессе, можно считать однозначно реализуемыми лишь при печати с нерегулярным растром.

Повысить стабильность тоно- и цветопередачи в регулярной растровой системе можно путем направленного нарушения геометрии розеток на тех участках тонового диапазона, где она наиболее выражена. С этой цепью в Л. 12.12 предусматривается, например, смещать растровые точки от их центров по случайному закону, причем, как было предложено еще Л. 12.13 , поставить величину случайного смещения в зависимость от тона воспроизводимого участка. Такая задача решается, например, путем обращения к асимметричной пороговой функции, характеризующейся смещенной от центра основания вершиной "растровой горки" . Подобные меры используются, в частности, в растровой системе Балэнсд Скрининг фирмы Агфа.

Третий из перечисленных ранее подходов к коррекции муара многокрасочной печати основан на нерегулярном размещении печатных элементов на изображении.

Оттиски с нерегулярной структурой получали в полиграфии еще задолго до внедрения в широкую практику методов электронного или компьютерного репродуцирования. В ряде случаев, например в фототипии, растровый процесс отсутствует как таковой. Нерегулярная структура была обусловлена самой технологией подготовки формы, а не необходимостью коррекции муара. Многочисленные более поздние безрастровые способы печати обеспечивали либо высокую четкость , либо художественные эффекты, выраженные главным образом в оригинальной фактуре изображений . Последней цели служат и специальные разновидности контактных растров.

Случайные процессы, как можно судить и по вышеизложенному материалу, в разной степени достаточно широко применяются в современных репродукционных технологиях. 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.

Корректное (основанное на соблюдении равными всех прочих условий) сравнение возможностей нерегулярных растровых систем с их традиционными аналогами позволяет среди множества рекламируемыx преимуществ выделить как более или менее бесспорные следующие:

отсутствие розеточной структуры и меньшую 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.

Если даже минимальные элементы структуры, например, частотного растрирования выбраны надежно воспроизводимыми и устойчивыми, обеспечить 50%-ную запечатанную площадь шахматным полем таких элементов практически невозможно. Из-за растискивания это поле будет иметь почти ту же оптическую плотность, что и сплошной красочный слой. Показанные в разделе 8 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.

Другим принципиальным недостатком является сама нерегулярность геометрии таких растровых систем. В разделе 3 было отмечено свойство регулярного растра игнорироваться (отфильтровываться) в процессе рассматривания (в терминах радиотехники - демодуляции), несмотря на различимость его относительно низкой пространственной частоты. Для нерегулярного растра этот процесс усложняется тем, что зрение должно решать как следует воспринимать тот или иной случайный сгусток или разрежение печатных элементов: как информацию изображения или как компонент вспомогательной, несущей его решетки.

Такие параметры, как четкость и резкость оттисков, а также геометрическая точность воспроизведения мелких деталей и контуров, как уже было показано, зависят от значений целого ряда пространственных частот, задействованных в репродукционном процессе. Указанные преимущества частотного растрирования обеспечиваются лишь при повышенной по сравнению с принятой для регулярных растров разрешающей способности считывания оригиналов и, как следует, большем объеме обрабатываемых файлов . Поэтому для корректного сравнения растровых систем в отношении подобных параметров необходим учет объема использованного видеосигнала.

Освоение нерегулярного растрирования для тиражной печати сопровождается, как показывает практика, как минимум более жесткой нормализацией всех технологических этапов, следующих за созданием растрированного файла. Часто подобные меры выливаются в итоге в снижение уровня собственных шумов процесса, начиная с повышения разрешающей способности при записи фотоформ, точности их копирования на печатные пластины и кончая использованием более гладких бумаг. А все это, если учесть изложенное в разделе 4 , позволяет и при обычном регулярном растрировании не только повысить линиатуру, но улучшить весь комплекс показателей качества иллюстраций.

Так, в отношении системы Даймон Скрининг рекомендуют , например, печатные пластины, пригодные для традиционного pacтрирования с линиатурой 240 лин/см, т.е. в три-четыре раза превышающей используемые в широкой практике.

Одним из наиболее распространенных, инициируемых в основном некорректной рекламой нерегулярных растров является миф о безальтернативности их применения в печати шестью-семью красками по уже упоминавшейся HiFi Color технологии .

Появление дополнительного муара после нанесения на оттиск оранжевой, зеленой или фиолетовой краски свидетельствует здесь лишь о напрасности соответствующего краскопрогона. Так, если это случается после печатания зеленой с тем же углом растра, что и для пурпурной, то это указывает на неполное вычитание (объем УЦК) последней и, таким образом, на снижение насыщенности участка иллюстрации, спектральную чистоту которого изначально предполагалось усилить. На аналогичную ошибку в цветоделении указывает и муар как результат взаимодействия дополнительных красок друг с другом, когда все они печатаются под одним углом. На любом хроматическом участке эти краски в соответствии с основными положениями, изложенными в разделе 9.1 , взаимоисключают друг друга.

Первые четырехкрасочные изображения, полученные методом электронного растрирования и имевшие псевдослучайную растровую структуру, исключавшую муар, демонстрировались Проблемной лабораторией ЛЭИС им. проф. М.А. Бонч-Бруевича на международной в вставке "Инполиграфмаш-69" еще в 1969 г. .

Было показано, что для полного подавления муара центры растровых элементов исходного регулярного растра могут в случайном порядке занимать лишь два-три дискретных положения в пределах половины шага линиатуры. В системах с непрерывной пространственной модуляцией площади печатного (пробельного) элемента, например в электронном гравировании, это легко достигается псевдослучайным изменением фазы растровых импульсов (см. рис. 12.12 , в
). Если при этом исходная регулярная структура ориентирована к направлению строк под углом с рациональным значением arctg, превышающим 3, то случайное воздействие на геометрии растра может быть одномерным . Контраст муара от взаимодействия строк развертки цветоделенных изображений незначителен из-за малого количества точек в рядах, совпадающих со строками (см. рис. 12.12, а, б).

Растр минимум одного из цветоделений, например "рисующей" черной краски, может оставаться регулярным. Из тех же опытов стала очевидна необходимость большей однородности каждой из получаемых структур, исключающей заметные сгустки и разряжения точек. Такая задача решается путем введения ряда ограничений в случайный закон смещения печатных элементов. С аналогичной проблемой образования нежелательных сгустков и разряжении столкнулись и создатели первых систем частотного растрирования в попытке устранить с помощью такого смещения присущие этому методу направленные структуры . С этой же целью позднее было предложено устранять избыточность случайного сигнала адаптивно, т.е. с учетом муарогенности воспроизводимого участка оригинала по таким его параметрам, как тон, цвет и пространственная частота , а также направленно воздействовать на частотный спектр случайного сигнала, подавляя в нем низкочастотные гармоники .

Как средство устранения муара, растрирование с псевдослучайным смещением растровых точек используется в настоящее время в некоторых устройствах цифровой печати и цветопробы.

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. Используемый по аналогии с техникой модуляции электрических сигналов термин частотное растрирование не совсем точно характеризует протекающий в таких системах процесс. Если в знаках светлых тонов (см. рис. 2.2, б) элементы располагаются преимущественно изолированно и усиление тона действительно обеспечивается на оттиске увеличением их количества, то по ее заполнении на 20-30% добавление каждого нового элемента неизбежно сопровождается его касанием с ранее установленными. Отображение дальнейшего усиления тона происходит на оттиске большей частью за счет увеличения площади печатных элементов при постоянном или даже уменьшающемся их количестве. По заполнении более чем наполовину тонопередача происходит поначалу за счет уменьшения площадей бессистемно расположенных пробелов, а лишь затем, в глубоких тенях, путем уменьшения их количества.

Отдельные элементы матрицы, участвовавшие, например, в ее заполнении для более светлых градаций, могут отсутствовать для несколько более темного 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 (см. раздел 8), число знаков, обеспечивающих в таком алфавите шкалу равноконтрастных ступеней тона, может существенно превышать размерность самих матриц (битовых карт). Так, если в матрице 4 х 4 "горка" весовых значений дает 16 + 1 далеко неравноконтрастные (теоретические) градации, то дополнительное манипулирование размещением элементов в той же матрице позволяет получить более 25 равноконтрастных значений. Влияние размещения одинакового количества элементов в матрице 3 х 3 на тон растрового поля иллюстрирует рис. 12.13, а

Как и в традиционном растрировании, создание подобного алфавита происходит с учетом следующих основных ограничений:

минимальный печатный элемент и пробел должны быть по своим размерам адекватны уровню собственных шумов печатного процесс, (в большинстве случаев их образуют из нескольких субэлементов, тогда как высокая дискретность матрицы позволяет плавно управлять запечатываемой и пробельной площадью);
размеры матрицы не могут быть чрезмерно велики с тем, чтобы обеспечить передачу мелких деталей и текстур малого контраста;
исключаются сгустки и разряжения печатных элементов, а также образование направленных структур при стыковке матриц на фоновых участках;
для каждой из красок используется свой алфавит, поскольку наложение полностью идентичных нерегулярных структур чревато цветовым дисбалансом из-за незначительной нестабильности приводки.

Удовлетворить совокупности подобных требований, используя матрицы малых размеров, достаточно сложно, тогда как их увеличение снижает реакцию системы на резкие изменения тона оригинала, ухудшает четкость и резкость изображения. Поэтому 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. Это созвучно принципу диффузии ошибки квантования, применение которого в растровом процессе комментируется ниже.

Растровый процесс как задача обработки цифрового видеосигнала - это преобразование массива многоуровневых отсчетов оптического параметра в массив бинарный. Отвлекаясь от рассматривавшихся выше технологических аспектов, связанных с геометрией получаемой битовой карты, формой и ориентацией кластеров, образуемых ее единицами и нулями, и т.п., этот процесс можно считать стохастическим , поскольку получаемое бинарное изображение должно соответствовать исходному с вероятностью, определяемой самим значением его многоуровневого отсчета. Если площадь, запечатываемая на некотором участке оттиска, охватывающем 16 x 16 элементов синтеза, в исходном массиве задана 57-м уровнем квантования восьмиразрядного сигнала, то битовая карта этого участка должна содержать 57 единиц и 256 - 57 = 199 нулей. Такие же количества элементов cинтеза растровый генератор формирует в пределах участка соответственно темными и светлыми.

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 дало название и легло в основу одного из направлений получения псевдополутоновых изображений, априори характеризующихся нерегулярной структурой. В нем не используются описанные выше наперед заданные растровые функции или алфавиты.

Изначально предназначенное для репродуцирования в режиме fine scan / fine print растрирование методом диффузии ошибки предполагает такую пространственную частоту кодирования оригинала, которая обеспечивает независимое многоуровневое значение его тона для каждого элемента будущей битовой карты. Благодаря поэлементному отслеживанию изменений тона оригинала частотно-контрастные характеристики изображений не ограничиваются частотой растровой функции или размером матрицы и при том же объеме используемых данных могут, как уже указывалось, быть в принципе выше, чем в матричных методах. В более приемлемом для практики режиме coarse scan / fine print (см. раздел 7.6) данный метод реализуется в совокупности с предложенной в Л. 6.5 интерполяцией-репликацией значений грубых отсчетов на все элементы синтеза. Однако и в этом случае относительно сложная процедура вычислений существенно замедляет работу растрового процессора. По этой причине метод диффузии ошибки чаще применяется лишь для расчета и загрузки наперед заданных алфавитов в ряде из упомянутых выше способов нерегулярного растрирования.

Простейший алгоритм преобразования восьмиразрядного значения формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook438/files/b-ij.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" по наперед заданному порогу h предполагает присвоение ошибки формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook438/files/a-ij.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" + 1:

иконка" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook438/01/files/litlist.gif" alt="ссылка на источники литературы" onclick="showlitlist(new Array("12.26. Ulichney R. System for producing dithered images from continuous-tone data. Пат. заявка ф. Digital Equipment Corp. WO 88/07306 от 22.09.1988 (PCT/ US 88/00875 англ.).","","12.27. Anastassiou D., Kollias S. Progressive half-toning of images // Electronic Letters. - 1988. - Vol. 24, № 8. - P. 489-490.","","12.28. Peli E. Halftone Imaging method and apparatus utilizirg pyramidal error convergence. Пат. Retina Foundation, US 5109282, заявл. 20.06.1990. - (англ.).",""));">] применяют следующие меры:

ошибку распространяют по числовому массиву более равномерно, обходя его, например, "серпантином" (из начала в конец одной строки и из конца следующей в ее начало);

распределяют ошибку не только на следующий в направлении обхода элемент, а на множество окрестных, используя весовыe коэффициенты, учитывающие близость окрестного элемента к данному;

исключают периодичность в распространении ошибки, псевдослучайным образом модифицируя процесс, используя, например, "голубой" шум или пропуская матрицу весовых коэффициентов через стохастический фильтр;

"пирамидально" распределяют ошибку в несколько этапов с промежуточной стадией формирования ее массива для всего изображения.

В ряде случаев, например в описанном в Л. 12.29 , в светлых и темных тонах добиваются почти регулярного расположения элементов, которое дает менее выраженную печатную структуру на однокрасочном изображении, но в то же время еще подавляет низкочастотный муар на многокрасочном оттиске.

Достигаемая подобными мерами более равномерная диффузия влечет за собой размытие контуров, потерю контраста мелких деталей и другие искажения. Поэтому для повышения четкости и резкости применяют алгоритмы, т.н. "принудительного усреднения" с динамической регулировкой порога, учитывающей значения окрестных отсчетов, локальный уровень и градиент оптического параметра, локальный контраст и т.п.

Ложные узоры (муар) являются результатом интерференционного взаимодействия регулярных пространственных структур, задействованных в репродукционном процессе.

Заметность ложных узоров зависит от их контраста и пространственной частоты.

Частота муара определяется взаимной ориентацией регулярных решеток и соотношением их частот.

Соотношение результирующих площадей, запечатываемых различными красками триады в сгустках и разряжениях растровых точек, определяет контраст муара.

Участки цветного оригинала могут быть в большей или меньшей степени муарогенными в зависимости от того, насколько близко к критическому соотношение соответствующих им количеств красок триады на цветоделенных изображениях.

Печать с совмещением растров дает худшую проработку мелких деталей, чем при их различной ориентации на цветоделенных изображениях.

На наибольшие углы друг от друга (30°) разносят растры голубой, пурпурной и черной красок, тогда как растр желтой краски располагают под углом лишь 15° к двум из них, учитывая, что более крупные пятна муара, образуемого с ее участием, малоконтрастны и поэтому менее заметны.

При колебаниях приводки в пределах половины шага растра размещение красок цветоделенных изображений то в наложенных друг на друга, то в расположенных рядом растровых точках ведет к отклонениям цвета в тираже - цветовому дисбалансу.

Соотношение площади, запечатываемой наложенными друг на друга и расположенными рядом растровыми точками, различно в розетках открытого и закрытого типа.

В системах поворота растров на углы с рациональными тангенсами неоптимальность значений этих углов компенсируется различием линиатур цветоделенных изображений.

Повороту растра на угол с иррациональным тангенсом в решетке конечного шага сопутствуют флуктуации положения, геометрии и площади растровых точек, зависящие от разрешающей способности и адресуемости синтезирующего устройства.

Нерегулярным растровым системам присущи ограничения в тонопередаче, обусловленные случайным образованием дополнительной запечатываемой площади при контакте соседних печатных элементов.

Если регулярный растр ограничивает частотно-контрастные характеристики изображения, то структуры, получаемые методом диффузии ошибки при достаточном объеме исходного сигнала, в большей мере используют разрешающую способность печати.

12.1. В результате интерференционного взаимодействия растровых структур цветоделенных изображений имеет место:

а) предметный муар;

б) муар многокрасочной печати;

12.2. Предметный муар имеет место в результате интерференции:

а) растровых структур цветоделенных изображений;

б) текстуры оргинала и растровой структуры;

в) растровой структуры и решетки дискретизации устройства записи изображения.

12.3. Частота муара имеет максимальное значение для двух изображений, совмещенных под углом 30°, когда их растровые структуры:

а) линейные;

б) ортогональные;

в) гексагональные;

г) нерегулярные.

12.4. Муар многокрасочной печати имеет наибольший контраст в:

а) средних;

б) светлых;

в) темных тонах изображения.

12.5. Когда относительная площадь печатных элементов одного из двух совмещенных под некоторым углом цветоделенных изображений составляет 50% а другого 100%, муар:

а) имеет максимальный контраст;

б) отсутствует;

в) имеет некоторое среднее значение контраста.

12.6. Период муара многокрасочной печати стремятся сделать минимальным:

а) совмещая растры цветоделенных изображений;

б) располагая растры цветоделенных изображений под определенным углом друг к другу;

в) нерегулярно размещая печатные элементы и пробелы на изображении.

12.7. Наилучшая проработка мелких деталей оригинала имеет место при печати цветных иллюстраций:

а) с совмещением растров цветоделенных изображений;

б) с максимально возможным использованием четвертой (черной) краски (бинарный + черный);

в) с разворотом растровых решеток цветоделенных изображений друг относительно друга.

12.8. В четырехкрасочной печати под углом 15° по отношению к двум другим ориентируют растровую структуру:

а) голубой;

б) пурпурной;

в) желтой;

г) черной краски.

12.9. Растровую структуру пятой, зеленой, краски можно ориентировать на изображении под тем же углом, что и растр:

а) голубой;

б) пурпурной;

в) желтой краски.

12.10. Растровую структуру шестой, фиолетовой, краски можно ориентировать на изображении под тем же углом, что и растр:

а) голубой;

б) пурпурной;

в) желтой краски.

12.11. Растровую структуру седьмой, оранжевой, краски можно ориентировать на изображении под тем же углом, что и растр:

а) голубой;

б) пурпурной;

ОБЪЕКТНЫЙ МУАР

К ачество 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.

Рис. 1. Возникновение муара при наложении двух регулярных структур

ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

П олностью 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.