1 М е ш к о в в. В. Основы светотехники. М., 1979. С. 33—40.

141

н ие (5.47). Отметим, что в случае зеркального отражения есте­ственного (неполяризованного) света для рк можно было бы использовать формулу Френеля, но для диффузного отражения (которое предполагается в нашей задаче) этого делать нельзя. Формула (5.46) и интегральный коэффициент отражения по­лезны лишь в случае, когда спектральная чувствительность Si фотопреобразователя не зависит от длины волны; реакция фото­преобразователя будет тогда пропорциональной потоку Ф_диаф из (5.46). На практике же Sx существенно зависит от длины вол­ны. В этом случае для определения суммарной реакции фото-лреобразователя U нало исходить из соотношения (5.45). Поскольку Sx определяется как ЛУяУ^Фдиаф, л, то, умножив (5.46) на Si и проинтегрировав по всем длинам волн Я, по­лучим

(^,+i-)^J

При этом необходимо учесть, что источник 6_Н, а также вто­ричный источник боев, как и все реальные источники, не явля­ются строго ламбертовскими. Под углом отражения, равным углу падения а, будет отражаться несколько больший поток, чем в других направлениях. Предположение о ламбертовости боев привело к тому, что г/Фдиаф, л, Фдиаф и U, соответственно в (5.46), (5.47), (5.48), не зависят от угла а (отметим, что в уста­новке свет собирается линзой L₂ в направлении нормали к бара­бану). Указанный недостаток можно феноменологически учесть, введя некоторый поправочный коэффициент в вышеупомянутые формулы. В формуле (5.46) этот коэффициент удобно включить в р_е; это приведет к тому, что р_е будет несколько отличаться от (5.47).

5.6. Электронная цветоделительная машина (эцм)

Различные модели ЭЦМ имеют одинаковую принципиаль­ную схему (рис. 5.14) и состоят из следующих основных узлов: анализирующего и синтезирующего устройств; электронной функциональной системы и механического развертывающего устройства.

Развертывающее устройство ЭЦМ включает цилиндр 1 для закрепления оригинала 2 и цилиндр 32 для крепления на нем фотоматериала 33. Цилиндры вращаются от привода 31.

Каретки анализирующей 5 и синтезирующей 29 фотоголовок перемещаются по направляющим от индивидуальных приводов 25 и 27 при помощи ходовых винтов и гаек.

Анализирующая фотоголовка 5 выделяет на оригинале эле­ ментарные участки изображения, измеряет в них зональные оп­ тические плотности (т. е. плотности за зональными светофильт­ рами) и превращает их в электрические сигналы. Причем вели­ чина этих сигналов пропорциональна измеренной оптической плотности. '

Записывающая (синтезирующая) фотоголовка 1Э предна­значена для преобразования электрического сигнала в излуче-

Рис. 5.14. Принципиальная схема электронной цветоделительной машины

ние источника света, а также для формирования на фотопленке светового пятна (или нескольких пятен) регулируемой яркости и регулируемых размеров. В ЭЦМ записывают как полутоно­вые, так и растровые фотоформы.

Электронная функциональная система 10 предназначена для проведения всех необходимых- преобразований электрических сигналов, как тех, которые несут информацию об изображении* оригинала, так и тех, которые управляют работой устройств ЭЦМ. Электронная система 10 выполняет следующие основные функции:

уменьшает диапазон плотностей цветного оригинала;

осуществляет цветовую коррекцию изображения с учетом недостатков печатных красок;

142

143

п роводит градационную коррекцию сигналов;

вычисляет сигналы для черной краски;

вычитает цветные краски из-под черной при воспроизведе­нии серых цветов (операция УЦК);

выделяет мелкие детали изображения;

осуществляет масштабирование, т. е. изменение размера за­писываемого изображения;

обеспечивает растрирование.

Рассмотрим работу ЭЦМ и основные принципы, на основе которых электронная система реализует перечисленные выше функции.

Оригинал 2 может быть прозрачным и непрозрачным. Для освещения прозрачного оригинала предназначен источник све­та 3. Непрозрачный оригинал освещают с помощью источника света 4.

В результате вращения цилиндра / и перемещения анали­зирующей фотоголовки 5 с источниками света 3 и 4 поверхность оригинала будет последовательно освещаться световым пятном. За время каждого оборота строка развертки будет разбиваться на десятки тысяч маленьких участков, в каждом из которых будут измеряться зональные оптические плотности. Этот малень­кий участок называют основным анализируемым элементом. Наряду с основными элементами будет выделяться элемент для системы нерезкого маскирования. Его размеры несколько боль­ше (в 2—4 раза), чем основного элемента. Выделение элемен­тов анализа производит оптическая система анализирующей фотоголовки. Свет от основного анализируемого элемента опти­ческими устройствами разделяется на три луча. Каждый луч, один из которых красный, второй — синий, а третий — зеленый, проходит через светофильтр 6. Таким образом, основной эле­мент подвергается цветовому анализу. Луч света, прошедший через зональный светофильтр 6_У попадает на ФЭУ 8 и преобра­зуется в электрический сигнал, напряжение которого пропорци­онально интенсивности света. Свет от элемента нерезкого маски­рования через светофильтр 7 также попадает на ФЭУ 8. Этот ФЭУ преобразует световой поток в электрический сигнал не­резкого маскирования.

Анализирующая фотоголовка 5, в которой световой луч, прошедший через оригинал или отраженный от него, делится на четыре луча, называется четырехканальной (канал нерезкого маскирования, канал голубой краски, канал пурпурной краски, канал желтой краски).

Сигналы всех четырех каналов поступают затем в блок уси­ления и логарифмирования 9. После логарифмирования элект­рические сигналы пропорциональны не интенсивности света, а

Рис. 5.15. График диапазона ре­гулирования градационных пре­образований

зональным плотностям анализируемого участка оригинала. Во-первых, логарифмирование необходимо для того, чтобы уменьшить диапазон сигналов, которые образуются при анализе белых и черных участков оригинала. До блока 9, когда сигналы пропорциональны интенсивности света анализируемых участков оригинала, они могут различаться примерно в 1000 раз. После логарифмирования эти же сигналы различаются только в 3 раза. Указанное обстоятельство позволяет существенно упро­стить все блоки функциональной электронной системы ЭЦМ. р-^ТЗторое важное назначение логарифмирования электрических сигналов состоит в том, что та­кое представление сигнала наи­более привычно для человека, ре­акция глаза которого на световой поток пропорциональна десятич­ному логарифму этой величины. Такую же реакцию имеют и фо­топленки. Это позволяет при настройке ЭЦМ оперировать при­вычными величинами. В бло­ке 11 производится балансировка входных сигналов. С помощью этого блока оператор регулирует величину сигналов от светов

и теней оригинала таким образом, чтобы они были одинаковы во всех каналах (для всех красок).

Смысл этой операции состоит как в сжатии интервала оп­тических плотностей оригинала до воспроизводимого в поли­графическом печатном процессе, так и в выравнивании крайних значений этого интервала для цветоделенных фотоформ различ­ных красок. Последнее важно, так как в противном случае от­печаток будет отличаться от оригинала по цветовому тону .[На­пример, если негатив для голубой краски имеет более высокие значения оптической плотности, чем две других, то на оттиске не будет достаточного количества голубой краски. Если нега­тив для желтой краски имеет наименьшую плотность по сравне­нию с двумя другими негативами, то на оттиске будет избыток желтой краски.'Выравнивание величин сигналов от светов и те­ней во всех каналах является первым этапом градационной коррекции и называется балансом по плотности. ~*^л'"" На рис. 5.15 представлены графики градационных кривых, выражающие зависимость между оптической плотностью ориги­нала D_op и фотоформы £)ф. При регулировках в блоке // (см. рис. 5.14) устанавливают положение точек 1 и 2 градационной

144

145

к ривой (см. рис. 5.15), причем их значение принимается одина­ковым для всех цветоделенных фотоформ. Далее три цветоде-ленных электрических сигнала поступают в блок цветоделитель-ной коррекции 12 (см. рис. 5.14), а сигнал нерезкого маскиро­вания—в блок выделения мелких деталей 13.

В блоке 12 проводится коррекция, аналогичная перекрест­ному фотографическому маскированию. Для объяснения прин­ципа цветокорректирования в ЭЦМ рассмотрим рис. 5.16, где

Для нейтрально-серых участков ЛU₁ = Ди₂ = 0.

При AU₂> 0 и Ди₃ > 0 сигнал выделяемой краски

увеличивается /недостаток краски/.

При Ди₂< 0 и Ди₃< 0 сигнал выделяемой краски

уменьшается /избыток краски/. *

^к1»' ^к2 ; ^к3 ^- задается с пульта управления

цветокорректором.

Рис. 5.16. Принцип цветокорректирования в ЭЦМ

графически показана величина основного сигнала в каналах различных красок для записи фотоформы для голубой краски. При идеальном цветоделении в канале для выделяемой го­лубой краски напряжение £Л должно быть максимально и рав­но сигналу (/max, соответствующему черному участку оригинала. Напряжения U₂ и U₃ должны быть равны Ј/_mm, соответствую­щему белому участку оригинала. На самом деле, как видно из графика, электрические сигналы в каналах пурпурной и жел­той красок не равны и превышают значение C/_min.

Для устранения указанного недостатка цветоделения сигна­лы двух соседних каналов используют для коррекции сигнала в канале для выделяемой краски.

В общем виде операция цветокорректирования может быть описана следующим аналитическим выражением:

и=к_ги_г+к, (и,- и₂) + к₃ (t/x-i/s).

где U — величина откорректированного сигнала; (Л — величина сигнала в канале выделяемой краски; U₂ и £/₃ — величина сиг­налов в каналах невыделяемых красок; Ки Кг, Кг— коэффици­енты цветокорректирования, зависящие от применяемой триады красок, используемой бумаги и других особенностей воспроизве­дения оригинала.

¹ " I Электронные компенсативы.

Если Д£/₂=Д(/з, то Ui=U₂=U₃ и, следовательно, анализи­руется участок нейтрально-серых тонов.

Если Д(/₂+Д(/з>0, то основной сигнал увеличивается (не­достаток выделяемой краски).

Если Д[/₂+А(/з<0, то основной сигнал уменьшается (из­быток выделяемой краски).

С учетом знака электронных компенсативов величина от­корректированного сигнала будет равна

Значения Ки Кг и Кг устанавливаются оператором на пуль­те управления ЭЦМ.

После цветовой коррекции основной сигнал поступает в блок 14 градационных преобразований (см. рис. 5.14). Этот блок позволяет в широких пределах регулировать воспроизведение тонов при цветоделении. На рис. 5.15 показаны возможности градационных преобразований ЭЦМ. Важно обратить внимание на то, что можно по желанию увеличивать или уменьшать конт­раст в светах, тенях и полутонах, т. е. в тех участках изобра­жения, которые несут наибольшую информацию об оригинале. Общий характер градационной кривой зависит и от условий печатного процесса. На этом этапе выполнения градационной коррекции сигналы различных красок будут сбалансированы не только по плотности, но и по контрасту. Это означает, что фо­тоформы для различных красок будут иметь одинаковый коэф­фициент контраста

ор

^Уф AD,

146

147

г де Д/}ф — прирост плотности между соседними полями серой шкалы на цветоделенной фотоформе; ЛА>р — прирост плотности между соответствующими полями серой шкалы оригинала.

Вычисление сигнала черной краски производится в блоке 18 (см. рис. 5.14). Черная краска должна быть напечатана на тех участках изображения, на которых при анализе получены оди­наковые сигналы цветных красок.

Такие участки определяются в цветокорректирующем уст­ройстве 12, откуда соответствующие данные и передаются в

1. 0%УЦК

2. 25%УЦК

3. 50%УЦК

4. 75%УЦК

б лок 18. Величина сигнала черной краски пропорциональ­на сумме цветоделенных сиг­налов:

U₄~K(U_T + U„ + UJ.

Ч»

Рис. 5.17. График операции УЦК

Блок 19 производит опера­цию УЦК — удаление цветных красок (голубой, пурпурной и желтой) на темных серых уча­стках репродукции — и увели­чение количества черной крас­ки для компенсации уменьше­ния плотности, которую дава­ли на оттиске удаленные цвет­ные краски. Делается это потому, что черная краска обладает большей плотностью и, следовательно, требуется меньшее ее ко­личество для воспроизведения той же плотности, что и тремя цветными красками. В результате экономится большое количе­ство дорогих цветных красок и повышается четкость изображе­ния на оттиске.

На рис. 5.17 показаны графики, которые иллюстрируют сущность операции УЦК. По оси абсцисс отложены плотности ахроматических участков оригинала, а по оси ординат — плот­ности ахроматических участков цветоделенных фотоформ. Кри­вая / — это соотношение между плотностями оригинала и цве­тоделенной фотоформы без операции УЦК. Кривые 2, 3 и 4 показывают случаи, когда цветные краски удалены соответст­венно на 25, 50 и 75%. Штриховые линии демонстрируют такой вариант выполнения операции УЦК, когда удаление цветных красок из-под черной производят во всем диапазоне плотностей оригинала, сплошные линии — операцию УЦК, выполняемую только на темных участках оригинала.

Рассмотрим теперь назначение нерезкого маскирования. Не­резкая маска подчеркивает контур изображения. Значение этой операции в ЭЦМ велико в связи с тем, что изображение считы-

148

дается не непрерывно, а дискретно. Это приводит к потерям мелких деталей в считываемом изображении.

Принцип нерезкого маскирования поясняет рис. 5.18. Гра­фик / (рис. 5.18, а) характеризует изменение основного сигнала на границе светлого и темного участков. Изменение вспомога­тельного сигнала на этой же границе характеризует график 2. Там же условно показан

1				а
;новного и нерез налов 1			1
	s*\		^7"
Величина ос кого сиг •	(5	^
				а

ОСНОВНОЙ анаЛИЗИруеМЫЙ . ^НеР^езк°* маскирование в ЭЦМ

и= и^ц-цу

!!

_а

Развертка по строке

_i~~U

элемент 3 и элемент не­резкого маскирования 4. Изменение сигнала от большого элемента 4 бо­лее плавное, так как боль­шое пятно раньше чувст­вует границу изменения плотности, чем малое пят­но 3. Когда часть пятна 4 находится уже на темном участке изображения, другая часть продолжает оставаться на светлом его участке. Для малого пятна этот переход про­исходит быстрее, поэтому изменение сигнала про­исходит почти мгновенно. Блок нерезкого мас­кирования 13 (см. рис. 5.14) вычисляет разность сигналов от основного элемента и элемента не­резкого маскирования и суммирует эту разность с основным сигналом:

Развертка по строке

Рис. 5.18.

маскиро-

Схема нерезкого вания

</ = </i + (l/i-£/*).

Результирующий сигнал имеет вид, представленный на рис. 5.18, б. Из графика видно, что разность сигналов на границе светлого и темного участков увеличивается, что позволяет под­черкнуть контуры изображения и выделить его мелкие детали. Сигналы, которые получены из электронных блоков 13, 14, 19 (см. рис. 5.14), содержат информацию о цветоделенных откор­ректированных изображениях оригинала. Последующие элект­ронные блоки необходимы для изменения масштаба изображе-

149

ния, растрирования, а также согласованного по времени управ­ления работой ряда устройств ЭЦМ.

Эти функции в ЭЦМ выполняют цифровые электронные блоки, поэтому после всех рассмотренных изменений сигналы об изображении цветоделенных фотоформ поступают в блок 15, ко­торый преобразует их из аналоговой (непрерывной) формы в дискретную (цифровую) форму.'В цифровой форме аналоговый сигнал кодируется в виде числа. Блок 15 называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Электронный блок 16 управляет записью цифровых электри­ческих сигналов в устройство магнитной памяти 17 и выводом этих сигналов из памяти. Времена ввода т_вв и вывода т_Выв циф­ровых сигналов различны. От соотношения этих времен зависит масштаб воспроизведения иллюстраций по строке изображения или по окружности цилиндра 32₉ на котором закреплен фотома­териал 33.