Основні принципи півтонового та кольорового друку та їх реалізація в принтерах.
Большинство печатающих устройств используют принципы полутонового растрирования.
Полутоновое растрирование— это способ имитации оттенков отдельными точками краски или тонера. Человеческий глаз представляет собой оптическую систему, но его разрешение весьма ограниченно, поэтому множество отдельных точек небольшого размера воспринимается глазом на некотором отдалении в виде однородного поля. Яркость поля зависит от степени заполнения его точками краски. Чем меньше точек красителя нанесено на бумагу, тем более светлым кажется тон или краска. Эта психофизическая особенность человеческого зрения используется в устройствах с полутоновым растрированием для передачи градаций яркости и цвета. Рассмотрим принципы полутонового растрирования на примере изображений в градациях серого.
Печатающее устройство наносит на бумагу точки краски или тонера и располагает их в узлах регулярной прямоугольной сетки, которую иногда называют физическим растром. Будем называть их печатными точками. Если напечатать страницу сплошным черным цветом и рассмотреть изображение через лупу, то регулярная сетка печатных точек будет отчетливо видна. Расстояние между печатными точками зависит от разрешающей способности устройства и размеров точек. Разрешающую способность (разрешение) принято измерять в точках на дюйм (dot per inch, dpi). Чем выше разрешение, тем ближе точки располагаются друг к другу и, следовательно, тем более тонкие детали изображения передаются при печати. Большинство современных принтеров имеет разрешение от 300 до 1440 точек на дюйм (от 118 до 566 точек на сантиметр). Разрешение профессионального полиграфического оборудования может превышать 3000 точек на дюйм.
Соседние точки физической сетки печатающего устройства объединяются в прямоугольники, которые называются полутоновыми ячейками. Из полутоновых ячеек образуется еще одна сетка, именуемая линейным растром. Линейный растр — это просто способ логической организации физического растра.
При выводе на печать пикселы изображения представляются полутоновыми ячейками, а не точками физического растра печатающего устройства. Меняя заполнение полутоновых ячеек печатными точками, можно имитировать градации яркости пикселов изображения. Обычно ячейки заполняются в радиальном направлении - от центра к периферии.
Частота линейного растра или количество полутоновых ячеек на единицу длины называется линиатурой и измеряется в линиях на дюйм. Это один из самых важных параметров процесса печати, поскольку от него в значительной степени зависит качество напечатанной графики и текста. Принято считать, что с повышением линиатуры растет качество печати, но оно будет расти, если изображение содержит информацию, которая могла бы быть потеряна при печати с низкой линиатурой.
Еще одна важная характеристика печати — это размеры полутоновой ячейки. Полутоновые ячейки могут обеспечить следующее количество изображений равное (n´ґn)+1, где n – размер точечной матрицы. Ячейка 16´ґ16 позволяет создать 257 изображений, то есть обеспечить имитацию всех возможных значений пикселов 8 битного изображения.
Линиатура и размеры ячейки конфликтуют между собой «в борьбе за господство» над физическим растром печатающего устройства (см. рис. 10-2). Увеличение размеров ячейки приводит к уменьшению частоты линейного растра и наоборот.
Связь между линиатурой и длиной стороны полутоновой ячейки выражается следующей формулой:
Из этого выражения легко найти соотношение между количеством оттенков серого и диктатурой растра:
Если белый цвет считать одним из оттенков серого, то к правой части этой формулы надо добавить единицу.
Чтобы отпечатать изображение с сохранением всех 256 полутонов, требуется полутоновая ячейка с длиной стороны 16. Если оцифрованный оригинал имеет разрешение 300 dpi, то для правильного воспроизведения изображения печатающее устройство должно иметь разрешение 16*300=4800 dpi. Эта величина значительно перекрывает разрешающие способности обычной печатающей техники и достижима только для высококлассных печатающих автоматов. Поскольку невозможно одновременно получить высокую точность печати и сохранить все оттенки оригинала, качественная печать — это всегда компромисс между точностью и балансом тонов.
Принципы полутонового растрирования и цифровой печати монохромных изображений применяются и для цветной печати. При выводе на печать цвет получается смешением в различных пропорциях четырех базовых красок: голубой (Cyan), пурпурной (Magenta), желтой (Yellow) и черной (Black). Эта цветовая система называется CMYK по первым буквам названий цветовых координат (черный цвет представлен последней буквой своего английского имени).
Цветные тона печатного оттиска получаются в результате смешения четырех базовых цветов различной интенсивности. Изменение интенсивности каждой цветовой координаты выполняется так же, как и для оттенков серого цвета, — при помощи полутонового растрирования.
Обычно используется линиатура 60 lpi, которая обеспечивает 25 уровней серого и достаточно малые размеры полутоновых ячеек. В зависимости от изображения можно увеличить или уменьшать линиатуру и тем самым получать больше деталей или больше оттенков серого. Наилучший результат получается путем эксперимента.
Если принтер создает меньше уровней серого, чем используется в изображении, то может появиться эффект постеризации, то есть резкие переходы от одного оттенка к другому. Это весьма пагубно сказывается на рисунках с плавными переходами между уровнями серого, и переходами от черного к белому.
Можно скорректировать проявление постеризации, если использовать меньшую частоту линий. Чем меньше частота линий, тем больше уровней серого м.б. имитировать, однако при этом увеличиваются размеры полутоновых ячеек, а следовательно, они станут более заметными.