книги из ГПНТБ / Элькин, В. Д. Электронные вычислительные машины в полиграфии

риалами, транспортные службы и книготорговая сеть объединяются четкими информационными связями с до­ статочно мощным вычислительным центром, в памяти ма­ шин которого будет храниться и развиваться во времени технико-экономическая модель отрасли. Корректировка такой модели на первом этапе создания системы может осуществляться по общепринятым сегодня данным ста­ тистической и планово-производственной документации, периодически поступающей в центр.

Формализованные сведения о каждой подготовленной в любом издательстве рукописи поступают в центр, где решается задача оптимального управления по тем или иным критериям оптимизации. В качестве критериев мо­ гут быть выбраны условия наиболее оперативного вы­ пуска издания при заданных ограничениях в стоимости или наиболее экономичного издания при ограничениях по предельным срокам выпуска и т. д.

Идеи создания автоматизированных систем управле­ ния уже сегодня реализуются применительно к внутрен­ ней деятельности отдельных полиграфических предприя­ тий. Так, в нынешней пятилетке будет полностью введена в действие АСУ в 1-й Образцовой типографии им. А. А. Жданова, частично будут решены задачи АСУ на Чеховском и Калининском полиграфкомбинатах, Львов­ ской книжной фабрике «Атлас». Три задачи — планиро­ вание финансовой деятельности, бухгалтерский учет, уп­ равление кадрами — должны быть решены в текущей пятилетке в масштабах отрасли.

Возможности ЭВМ, как наиболее мощного и совер­ шенного средства переработки информации, создают предпосылки для создания систем, в которых полигра­ фические методы распространения информации будут органически сочетаться с методами ее подготовки и пре­ образования, основанными на использовании ЭВМ. Тен­ денции такого сближения полиграфии с электронной вы­ числительной техникой проявляются в развитии систем автоматического программирования набора на базе спе­ циализированных и универсальных ЭВМ, в появлении высокоскоростных фотонаборных машин с электронно­ лучевыми трубками, в работах по использованию ЭВМ для анализа и повышения качества изображений, в ре­ дакционно-издательских процессах. Все большее внима­ ние уделяется также и вопросам использования ЭВМ для решения задач организационного управления полиграфи­

10

Аналоговые вычислительные машины

Наиболее распространенным направлением использо­ вания аналоговых вычислительных машин (АВМ) в раз­ личных областях науки и техники является решение диф­

дифференциальным уравнением, в связи с чем АВМ иногда называют вычислительными машинами непрерыв­ ного действия или электронными моделирующими ма­ шинами.

В общем случае поведение разнообразных динамиче­ ских систем, к числу которых относятся системы автома­ тического регулирования технологических процессов в полиграфии, описывается нелинейными дифференци­ альными уравнениями. Для моделирования этих систем в ряде случаев могут успешно использоваться АВМ, в ко­ торых реализуется наиболее универсальный принцип мо­ делирования процессов — математическое моделирова­ ние. В отличие от физического моделирования, которое сводится к воспроизведению на модели процессов той же природы, что и на исследуемом объекте, математическое моделирование основано на математическом описании процессов различной природы. При таком подходе изуче­ ние разнообразных динамических процессов в АВМ, опи­ сываемых системами дифференциальных уравнений, за­ меняется изучением определенного физического процесса, удобного для измерения всех параметров и исследования

влабораторных условиях.

Вкачестве примера, иллюстрирующего возможность такого подхода к изучению полиграфических процессов,

12

рассмотрим основные преобразования изображения, осу­ ществляемые при его полиграфическом воспроизведении.

Конечным результатом фоторепродукиионных, форм­ ных и печатных процессов является полутоновое, штрихо­ вое или растровое изображение, сформированное на фотоматериале, печатной форме, оттиске. Однако в са­ мих процессах, протекающих во времени, осуществляют­ ся преобразования изображения во времени, например, скрытое фотографическое изображение преобразуется при проявлении и закреплении фотопленки в визуально воспринимаемое стабильное изображение. Таким обра­ зом, целый ряд полиграфических процессов можно рас­ сматривать как совокупность действий, преобразующих какое-либо первичное «закрепленное» на плоскости изо­ бражение во вторичное, параметры которого уже не за­ висят от времени. Оптические характеристики любого стабилизированного во времени изображения (коэффи­ циент пропускания для изображений на прозрачной осно­ ве, коэффициент отражения для изображений на непро­ зрачной основе, их оптические плотности и т. п.) зависят лишь от пространственных координат точки изображе­ ния, в которой определяется соответствующий оптиче­ ский параметр.

Рассмотрение процессов репродуцирования изображе­ ний с позиций теории преобразования сигналов позво­ ляет исследовать эти процессы на моделях, построенных из элементарных звеньев-преобразователей сигналов. В результате исследований можно не только получить количественные критерии и оценки эффективности репро­ дукционных процессов, но и значительно углубить пред­ ставления о них методами моделирования и перейти к решению задач оптимального синтеза систем репроду­ цирования.

Любой полиграфический процесс репродуцирования оригинала относится к процессам преобразования во времени двумерных сигналов изображения. Поэтому,

строго говоря, и анализ систем следует проводить с ис­ пользованием двумерного математического аппарата. Однако для изображений, обладающих достаточной про­ странственной статистической изотропностью, т. е. изо­ бражений, которые можно репродуцировать методами линейной развертки (как это осуществляется в клншографах, цветокорректорах), два координатных аргумента можно заменить одним координатным параметром s (на-

13

Рис. 2.

Схема процесса фотосъемки в репродукционном ап­ парате или увеличителе:

пример, длина развертки). Таким образом, сигнал изо­ бражения можно представить в виде функции х, завися­

зависит от времени. Это справедливо и для первичного полиграфического оригинала и некоторых промежуточ­ ных изображений, стабильно сформированных на проме­ жуточных носителях информации, например на пол­ ностью обработанных фотоматериалах или на печатных формах.

Представим процесс фотосъемки в репродукционном аппарате или увеличителе системой элементарных звень­ ев. Этот процесс состоит из следующих операций: осве­ щения оригинала, изменения масштаба изображения, на­ копления в фотопленке скрытого изображения и прояв­ ления скрытого изображения. Данным операциям соот­ ветствуют такие звенья: усилитель, звено изменения мас­ штаба, интегратор и ограничитель (рис. 2). Кроме того, как я во всех оптических системах, в этом случае имеют место различные явления рассеяния, которые по своему действию на изображение эквивалентны пространственно­ частотной фильтрации.

Контактно-копировальные процессы с применением фотоматериалов и светочувствительных формных пла­ стин эквивалентны приведенной на рис. 2 схеме, с тем лишь отличием, что в них отсутствует звено преобразо­ вания масштаба. В процессах растрирования произво­ дится перемножение непрерывного сигнала изображения с импульсным (периодическим или апериодическим) сиг­ налом растра (рис. 3).

14

ничитель; 2) перемножитель; 3) генератор отсчетов; 4) генераторы растровых импульсов.

Группа линейных инерционных звеньев называется так потому, что выходные и входные сигналы этих звень­ ев могут быть определены путем решения линейных од­ нородных дифференциальных уравнений и соответст­ венно выходной сигнал выражается через входной с по­ мощью линейных однородных операторов. Линейность позволяет применить к системе принцип суперпозиции, поскольку реакция системы на сумму воздействий в этом случае равна сумме реакций каждого воздействия.

Звено преобразования масштаба необходимо в любых системах, адекватных репродукционной съемке, электрон­ ному гравированию и цветоделению с изменением мас­ штаба.

При изменении масштаба пространственный параметр s умножается на величину т — коэффициент масштаби­ рования.

Масштабирование с переменным т (т. е. зависящим от s) в полиграфии не применяется

Фильтр нижних частот представляет собой звено, ко­ торое производит линейную фильтрацию либо времен­ ных, либо пространственных частот, пропуская нижние и подавляя верхние частоты спектра. Временная фильтра­ ция встречается в полиграфии сравнительно редко, на­ пример в электронных цветокорректорах, где сигнал изображения явно зависит от времени, а пространствен­ ная фильтрация характерна почти для всех полиграфи­ ческих процессов.

Интегрирование, т. е. накопление или усреднение во времени или по пространственной координате сигнала изображения, осуществляется в звеньях, называемых интеграторами. Идеальное интегрирование выполняет звено, соответствующее линейной операции интегрирова­ ния. Во всех случаях экспонирования на светочувстви­ тельные фотоматериалы и копировальные слои происхо­ дит суммирование во времени энергии падающего на них светового потока.

Очевидно, идеальное интегрирование сигнала изобра­ жения по пространственной координате в чистом виде не­ возможно.

Звено — амплитудный усилитель действует практиче­ ски во всех процессах, где освещение изображения или сигнал изображения пропорционально изменяются за

16

тель при этом становится простым сумматором. Конеи но, структурные схемы для первичного и логарифмически преобразованного сигналов будут в принципе отличны друг от друга.

Один из наиболее эффективных методов исследова­ ния преобразования сигналов в различных структурных схемах — моделирование с помощью средств аналоговой и цифровой вычислительной техники.

Прсхде чем перейти к рассмотрению класса струк­ турных моделей, в который входит большинство совре­ менных АВМ, напомним общие свойства обыкновенных дифференциальных уравнений.

Система дифференциальных уравнений п-го поряд­ ка может быть представлена в виде дифференциально­ го уравнения п-го порядка пли системы уравнений, ряд которых (или все) имеют порядок выше первого. Диф­ ференциальное уравнение /г-го порядка можно запи­ сать в следующем виде:

аП

( 1 )

где х — независимая переменная; у — зависимая переменная;

ао, а:... ап— коэффициенты.

Решением этого уравнения является некоторая функ­ ция независимой переменной х, например, у —ср(х), удов­ летворяющая уравнению (1). Производные этой функции

ния уравнения (1). Коэффициенты а0, аи а2, ..., ап могут быть постоянными величинами или функциями перемен­ ных х и у и их комбинаций. Коэффициент ап не равен нулю ни в одной точке диапазона изменения переменной х. Это ограничение ие распространяется на другие коэф­ фициенты.

18

Уравнение и-го порядка (1) может быть сведено к следующей системе и уравнений первого порядка:

dy1 :Уг. dx

где у I = у.

Необходимое условие единственности решения систе­ мы п-го порядка состоит в том, что должно быть задано я независимых начальных условий. Начальными называ­ ются некоторые условия, которым должно удовлетворять решение задачи при определенном значении независимой переменной х. В уравнениях п-го порядка эти условия задаются для переменной у и ее производных. Аналогич­ ным образом для системы уравнений первого порядка начальные условия вводятся для переменных у\, у2, ...,

Ул*

Дифференциальные уравнения могут быть линей­ ными и нелинейными. Уравнение п-го порядка

линейное, если все коэффициенты а\ либо постоянны, либо являются функциями только от х. Функцию f (х) — правую часть уравнения — называют возмущающей функцией или возмущением.

Существует ряд аналитических методов решения диф­ ференциальных уравнений. В общем случае решение линейных дифференциальных уравнений вызывает меньшие трудности, чем решение нелинейных. Для неко­ торых уравнений, нелинейных во всей области их опре­ деления, можно разбить эту область на интервалы, в каждом из которых данное уравнение линейно. Уравне-

19