8.3 Показатели, характеризующие системы экспонирования и готовые фотоформы

К параметрам, характеризующим ФНА и полученное на фотоформах изображение, относятся: максимальный формат, разрешение и размер пятна лазера, линиатура растра, плотность экспонированного поля (степень почернения), повторяемость, линейность развертки, "жесткость" и форма растровой точки, вид растровой розетки и заметность муара. Первые шесть показателей могут быть выражены количественно и (при наличии объективной информации) использованы для сравнения систем экспонирования по критериям "да-нет" (то есть годится или не годится) и "больше-меньше" (то есть лучше или хуже). С остальными характеристиками сложнее - количественные характеристики недоступны, сравнение можно производить только на уровне образцов форм или готовых оттисков. Результаты в любом случае остаются субъективными и зависят не только от "оценивающего" глаза, но и от многих других факторов.

Формат. Следует различать формат листа пленки и формат экспонированного поля (второй всегда меньше). Как правило, большее значение имеет только формат экспонированного поля. Для типографий важно перекрыть формат печатной машины (область экспонирования ФНА должна превышать длину и ширину запечатываемой области минимум на 5–10 мм), для рекламных агентств и издательств - формат полосы или разворота, реже - спуска. Для репроцентров и в меньшей степени типографий принципиальна возможность использования различных форматов пленки и удобство размещения нескольких фотоформ (полос) на одном листе.

Сейчас ведущие компании разрабатывают свои выводные устройства с таким расчетом, чтобы формат выводимого фотоматериала соответствовал формату популярных моделей печатных машин.

Формат фотовыводных устройств может быть меньше формата печатной машины. В этом случае выполняют ручной монтаж фотоформ.

Разрешение и размер пятна лазера. Разрешение - количество точек, оставляемых лазерным лучом на единицу длины фотоматериала. В англоязычной литературе для обозначения этих точек используют термин laser dot (реже spot), в отличие от растровых точек, именуемых raster dot или просто dot. Разрешение устройства по одной из осей развертки определяется механическим шагом протяжки пленки в устройствах типа "капстан", шагом спиральной развертки луча в устройствах с внутренним барабаном и диапазоном масштабирования матрицы источников света в машинах с внешним барабаном. По другой оси развертки разрешение определяется частотой переключения модулятора.

Поскольку запись лазерным лучом связана с синхронизацией движения или пленки, или развёртки луча, разрешающая способность не может плавно изменяться. Все ФНА имеют несколько фиксированных значений разрешающей способности. Эти фиксированные значения все изготовители ФНА делают приблизительно одинаковыми, поскольку они должны удовлетворять требования теории растрирования. Наиболее часто встречаются значения 1270, 1693, 2032, 2540, 3387, 4064, 5080 dpi. Используются и другие значения, например 1219, 1372, 2400, 2438 dpi и т. д. Разрешающая способность большей частью определяется конструкцией сканирующей (развертывающей) и оптической (фокусирующей) систем, используемым лазером и программным обеспечением. Применение специальных алгоритмов растрирования и разных программно-аппаратных усовершенствований, которые предлагаются изготовителями, дает возможность обеспечить довольно хорошее качество при разрешающей способности 2400 dpi. Разрешающая способность свыше 2400 dpi дает возможность достичь высокого результата при более высоких линиатурах растра.

Само по себе разрешение не имеет большого значения. Очень важен другой параметр - диаметр пятна, оставляемого на пленке лазерным лучом. В идеальном варианте диаметр точки (пятна) изменяется при каждом изменении разрешающей способности.

В отношении ФНА употребляются два понятия: линейный или нелинейный. В линейных ФНА математически рассчитанное значение оптической плотности совпадает с реально получаемой на фотоматериале.

Теоретически такое совпадение возможно в случае, если диаметр лазерного луча четко соотносится с установленным разрешением ФНА при выполнении условия: размер пятна должен быть обратно пропорционален разрешению (если диаметр пятна d выразить в микрометрах, а разрешение r - в точках на дюйм, то d=25400/r).

При невыполнении этого условия, фотонабор становится нелинейным, то есть для получения необходимого значения оптической плотности необходимо вносить предискажения в процесс растрирования. Нелинейность тем больше, чем выше несоответствие разрешения вывода с диаметром лазерного луча. Нелинейность приводит к увеличению растровой точки, искажению градационной кривой, потерям времени на линеаризацию (калибровку) ФНА и в конечном счете – к большой вероятности появления брака. Если такая разрешающая способность достигается, то ФНА называют линейным.

Разрешение (и размер laser dot) влияет на три характеристики готовой фотоформы: количество градаций серого, воспроизводимых при заданной линиатуре; точность задания требуемой линиатуры; качество проработки мелких элементов изображения (очень тонкие линии, микротексты и т.д.).

Количество градаций серого достаточно жестко связано с разрешением в силу способа образования растровой точки из множества laser dot, расположенных в узлах квадратной матрицы-ячейки. В каждом узле ячейки laser dot либо есть, либо нет (исключение может составлять пока только Scitex Class Screening, позволяющий рисовать произвольную часть laser dot вдоль одной из осей). Количество вариантов "засвеченной" площади, в ячейке размером n*n, естественно, равно n².

Простой пример. Пусть разрешение равно 1200 dpi, линиатура - 120 lpi. Размер ячейки n=1200/120=10 (но только при нулевом угле повороте растра - при других формула несколько усложняется. n²=100, следовательно, доступны 100 вариантов площади растровой точки, то есть 100 градаций серого.

Точность задания линиатуры для подавляющего большинства растровых процессоров (а не собственно выводных устройств) определяется требованием целочисленного соотношения разрешения и линиатуры (без учета угла поворота растра). Таким образом, при разрешении 2540 dpi вместо точных 150 lpi доступны линиатуры 158.7 lpi (n=16) или 149.41 lpi (n=17). При больших разрешениях точность "попадания" в заданную линиатуру увеличивается.

Качество проработки мелких деталей фактически зависит не от разрешения, а от размера пятна лазера. В данном случае (при прорисовке тонких штриховых элементов изображения) диаметр пятна - это толщина "карандаша", которым выполняется работа. Если нужно "нарисовать" штрих тоньше, чем диаметр луча, реальная толщина штриха увеличится. Для прорисовки микротекстов с высотой букв 80 мкм максимальный диаметр луча должен быть около 10 мкм, иначе "читабельность" некоторых букв окажется под вопросом. При фиксированном диаметре пятна на уровне, например, 17 мкм (как у Scitex Dolev), вывод фотоформ для печати ценных бумаг был бы невозможен.

Вывод. Высокое разрешение само по себе никак не добавляет качества фотоформе. С точки зрения скорости вывода, чем меньше разрешение, тем лучше, поэтому для любой работы разрешение выводного устройства должно быть минимально достаточным. При выборе самого экспонирующего устройства важно лишь "перекрыть" самые критичные по этому параметру виды работ - никого не волнует, какой именно запас по разрешению есть у выводного устройства, коль скоро он никогда не будет востребован. Большинство выводных устройств имеет нижний предел изменения разрешения на уровне 1000-1200 dpi. Верхний предел для дешевых машин составляет обычно около 2400 dpi, что достаточно для вывода "ординарной" рекламной и журнальной продукции. У самых лучших аппаратов верхний предел разрешения 4000-5000 dpi, что позволяет успешно выводить формы для печати ценных бумаг и наиболее "высоколиниатурные" работы. Большие разрешения относятся, скорее, к области рекламных трюков, чем практического использования. Величину максимального разрешения для большинства машин можно было бы увеличить без особых затрат, - производители не делают этого просто потому, что избыточное по отношению к другим характеристикам машины разрешение все равно не будет востребовано, а стоимость системы увеличится.

Как правило, все ФНА с внутренним барабаном обеспечивают несколько размеров отображаемой точки. Чтобы достичь этого, необходимо усложнить механизм и оптическую систему ФНА. Поэтому хоть размер точки и изменяется, он не всегда отвечает идеально нужному размеру. Более дешевые и простые ФНА капстанового типа обеспечивают один или два размера точки.

Линиатура растра. Этот параметр в большинстве случаев характеризует не само экспонирующее устройство, а растровый процессор. Диапазон допустимых линиатур, как правило, жестко связан с разрешением (если оно составляет r dpi, то линиатура растра Lin = г/16 lpi). Исключения возможны как в сторону чрезмерного увеличения линиатуры (до 625 lpi при 5080 dpi у ФНА Dolev за счет использования "запланированной нелинейности" и технологии class screening), так и путем простого ограничения допустимой линиатуры на уровне 200 lpi даже при 4000 dpi разрешения.

В действительности, линиатура для каждого вида работ выбирается под влиянием двух противоположных требований:

чем выше линиатура, тем менее заметен растр (практический предел различимости растровой структуры оттиска невооруженным глазом находится на уровне 200-300 lpi); чем выше линиатура, тем сложнее обеспечить качественное копирование изображения на печатную форму и собственно печать тиражей. Обычно верхний предел линиатуры, с которой работает большинство типографий, составляет 150-175, редко 200 lpi.

Практически требования к линиатуре определяются характером публикации и возможностью найти типографию, готовую печатать с выбранной вами линиатурой. Для журнальной продукции линиатура обычно составляет 133-150, реже 175 lpi, для рекламной иногда достигает 200 lpi. Все, что требуется от экспонирующего устройства, - возможность вывести весь спектр интересующих линиатур.

Следует отметить, что граница разрешения растровой структуры отпечатка различимой невооруженным глазом находится на уровне 200 lpi.

Плотность экспонированного поля. Многие формные процессы, особенно негативные, требуют, чтобы оптическая плотность "плашки" была не ниже 4,5 или даже 5D. Если мощности источника света в "штатном режиме" недостаточно для создания таких плотностей почернения, возникают серьезные проблемы. Приходится либо форсировать мощность источника света, рискуя преждевременным выходом его из строя и увеличивая размер пятна, оставляемого лазером на пленке, либо увеличивать температуру и время проявления, вызывая появление вуали, ухудшение линейности и "жесткости" растровой точки. Многие дешевые выводные устройства, которые могли бы успешно использоваться для "негативных" технологий (например, флексография), не удовлетворяют именно этому параметру - достаточная для офсета плотность плашки на уровне 3-3.5 D здесь не годится. Если негативные фотоформы будут занимать в работах заметное место, необходимо позаботиться о проверке соответствующего параметра. Плотность "плашки" мало зависит от конструкции машины - дело в источнике света и диапазоне регулировок. Светодиод в качестве источника света, как правило, дает меньший диапазон регулировки мощности, чем лазерный диод или газовый лазер.

Наиболее сложные системы экспонирования способны хранить в памяти несколько таблиц настройки мощности лазера, что позволяет без перекалибровки переходить с одного режима на другой или использовать пленку разной чувствительности.

Повторяемость. Зачастую именно повторяемость определяет "класс" устройства, то есть его применимость для определенных типов работ.

Повторяемость (при многокрасочной печати) - параметр ФНА, относящийся к механике. Ее обычно характеризуют максимальным несовмещением (англ. - misregistration) точек по формату на определенном количестве подряд выведенных фотоформ.

Проконтролировать повторяемость цветоделенных фотоформ можно на монтажном столе путем совмещения приводочных крестов. Максимальная величина расхождения между крестами и будет величиной повторяемости ФНА.

У лучших выводных устройств барабанного типа заявляется (и достигается) повторяемость 5 мкм, у простейших "капстанов" декларируется повторяемость 40-100 мкм, а реально может быть и еще больше.

Разумное требование к точности совмещения полутоновых изображений на оттиске - от четверти до половины шага растровой структуры, то есть (при 150 lpi) от 40 до 80 мкм. Фотоформа стоит в самом начале длинной цепочки накопления ошибок - монтаж спусков, копировка форм, приводка при печати... Разделив ошибки поровну форме останется 10-20 мкм. Поэтому при повторяемости 40 мкм и хуже вывод полутоновых изображений даже для печати на газетной бумаге нежелателен, хотя печать продукции с "плашечным" оформлением (без цветных иллюстраций и стыковки цветов) никаких проблем не вызывает. А для печати высококачественной цветной продукции нужно иметь повторяемость фотоформ на уровне 5-10 мкм - иначе есть риск получить заметное несовмещение в печати.

Большинство фирм-производителей накладывает дополнительные ограничения по температуре, влажности и другим условиям эксплуатации, при которых данный параметр гарантируется. Изменение во время экспонирования фотоформ относительной влажности воздуха на 1% или температуры воздуха на 0,5°С приводит к несовмещению порядка 5 мкм на формате А2 и соизмеримо с точностью работы хорошего фотонаборного автомата барабанного типа!

Практически, если выводить формы не подряд или не обеспечить кондиционер необходимой мощности, о предсказуемой повторяемости говорить трудно.

Нужно также учитывать, что фотопленка упаковывается на заводе при 50% относительной влажности. Если у вас она составляет 30%, то использование фотопленки сразу после разгерметизации упаковки может привести к несовмещению фотоформ порядка 200 (!) мкм. Поэтому фотопленку необходимо распаковать и выдержать в помещении, где будет происходить экспонирование, в течение как минимум 12 часов. Идеальные параметры для фотонаборного оборудования: относительная влажность 50% и температура 20 °С.

Анализируя вопрос о качестве совмещения, не нужно забывать следующий факт: характеристики повторяемости относятся к изображениям, одинаково расположенным относительно краев пленки и самого аппарата. Практически ни одна фирма не регламентирует максимальное несовмещение для цветоделенных фотоформ, расположенных "на одном листе" пленки. В реальности такое несовмещение может находиться в очень широких пределах и не имеет прямого отношения к повторяемости изображения - все определяется линейностью развертки и транспортировки пленки.

Линейность развертки. В идеальном варианте развертка лазерного луча (лучей) по поверхности пленки должна образовывать "сетку" линий с постоянным шагом по обеим осям. Если это не так, возникают нелинейные искажения геометрических размеров изображения, по-разному расположенного относительно экспонирующей системы (края пленки, точки начала записи и т.д.). В системах с внешним барабаном этот эффект проявляется очень слабо - нелинейность вызывается только неравномерностью натяжения фотоматериала на барабане, которая достаточно мала. В системах с внутренним барабаном неравномерность натяжения пленки также присутствует, однако основным источником нелинейных искажений развертки является несовпадение геометрической оси барабана и траектории движения центра зеркала, возникающее при износе направляющих или нарушении регулировки. Нелинейность в первую очередь возникает в направлении, перпендикулярном оси барабана, и для хорошо отрегулированных машин не превосходит 20-30 мкм. К сожалению, способ "раскладки" отдельных фотоформ на листе пленки в подавляющем большинстве барабанных систем (не только с внешним, но и с внутренним барабаном) с наличием такой нелинейности не считается, в результате чего повторяемость на реальных работах (меньших, чем полный формат машины) может оказаться несколько хуже, чем заявлено в паспорте устройства.

В системах с пошаговой транспортировкой пленки нелинейность заложена в самом принципе развертки. Несмотря на наличие достаточно сложной оптики в наиболее сложных "капстановых" машинах, несовпадение размеров "AB" и "BC" не удается полностью устранить даже у самых качественных моделей, в связи с чем фирмы-изготовители настоятельно не рекомендуют располагать две цветоделенные фотоформы одной полосы поперек движения пленки. У дешевых моделей вопрос о таком размещении вообще не обсуждается - нелинейность слишком высока. Еще одна форма нелинейности развертки у "капстанов" - непостоянство скорости транспортировки пленки.

К сожалению, ни одна фирма не регламентирует нелинейность количественными характеристиками. При этом для барабанных устройств ее наличие обычно отрицается (более или менее обоснованно - в зависимости от модели), для "капстановых" - признается на уровне "есть, но сколько - неизвестно".

"Жесткость" растровой точки. В идеальном случае граница растровой точки на графике "расстояние - оптическая плотность" представляет собой скачок. В жизни эта граница всегда несколько "размазана". Чем это плохо для готовой фотоформы?

Одна из проблем - нелинейность градационной характеристики экспонирующего устройства. Сама по себе она не так уж страшна - любой RIP позволяет выполнить ее линеаризацию, то есть добиться точного совпадения процента растровой точки в файле и на готовой фотоформе. Однако мягкая точка более подвержена влиянию условий проявления, в результате чего контроль линейности и повторные линеаризации будут отнимать несколько больше времени.

Впрочем, это еще не самое неприятное. Проблема "мягкой точки" - нестабильность процесса копировки изображения с фотоформы на формную пластину. Принцип копирования достаточно прост: там, где оптическая плотность фотоформы больше, чем D-пороговое, образуется печатающий элемент, там, где меньше - пробельный. Одна сложность - никто точно не может сказать, каково D-пороговое для каждого конкретного формного процесса. Да и учесть величину пороговой плотности при линеаризации совсем не так просто - у денситометра свое D-пороговое, и изменить его не так просто. В результате: для жесткой точки все получается хорошо, для мягкой - "рваный" край печатающего элемента на форме и непредсказуемое отклонение процента растровой точки.

Количественную оценку жесткости растровой точки можно было бы ввести, однако в жизни даже при работе на одном и том же устройстве на нее влияет слишком много факторов (режим проявления, степень почернения и контрастность фотоматериала и т.д.). Поэтому неудивительно, что производители экспонирующих устройств не нормируют жесткость точки.

Экспериментально оценить жесткость точки можно по нелинейности градационной характеристики экспонирующего устройства до линеаризации. Чем больше нелинейность, тем мягче точка. А вот кто виноват - машина или пленка - сразу сказать сложно.

Более мягкую точку имеют аппараты, в которых регулировка размеров laser dot осуществляется только изменением мощности лазера. В этом случае для работы на разных разрешениях, то есть с переменным размером пятна, используют неточную фокусировку, дающую laser dot с размазанной границей. При увеличении мощности источника вся кривая D(L) "приподнимается", что вызывает расширение площади с плотностью больше D-порогового. Однако для работы этого механизма край laser dot должен быть достаточно пологим, что и означает мягкость растровой точки.

У выводных устройств с переключающейся апертурой или с масштабированием источника излучения на поверхность пленки точка более жесткая. "Размывается" край точки и при недостаточной мощности источника света, когда необходимую плотность экспонированной пленки приходится добирать, изменяя режим проявления, - повышая температуру или увеличивая время.

Форма растровой точки почти всегда определяется растровым процессором. Современные RIP имеют списки из 10-15 вариантов форм растровой точки. Обычно для четырехцветной печати достаточно композитной (евклидовой) точки (круг в светах, обратный круг в тенях, ромб или квадрат в полутонах). Некоторые старые типографии предпочитают круглую или квадратную точку - они также присутствуют в стандартном наборе любого RIP.

Для более экзотических случаев применяются и экзотические формы точки - например, очень вытянутые (geometric dot, линейчатый растр), что позволяет работать более чем с четырьмя цветами. Впрочем, если не в стандартной поставке, то в опционах эти формы точки, так же как и стохастический растр, имеет почти любой современный RIP.

Вывод. На сегодня проблема "форм точки" не может существенно влиять на выбор экспонирующего устройства (точнее, растрового процессора).

Вид растровой розетки и заметность муара, к сожалению, формальным оценкам не поддаются. Любой современный RIP имеет специальные алгоритмы растрирования, обеспечивающие минимизацию названных эффектов. Однако объективная оценка сравнительного качества этих алгоритмов достаточно сложна . Единственное, что можно утверждать с определенной уверенностью, - большая часть рассматриваемой проблемы решается на уровне RIP. Грамотный выбор параметров растрирования (в частности, углов поворота растра) обеспечивает довольно слабое проявление рассматриваемых негативных эффектов при достаточно высоком качестве собственно экспонирующего устройства.

Эксплуатационные характеристики устройства

К эксплуатационным характеристикам, в первую очередь, относятся скорость работы и надежность. Не менее важны и другие характеристики, определяющие удобство эксплуатации, - наличие проявочной машины on-line, одно-, двух- или трехкассетный механизм подачи, возможность работать с пленками разной ширины, наличие системы перфорации приводочных отверстий и т.д.

Скорость работы системы определяется скоростью экспонирования, временем загрузки и выгрузки пленки, замены фотоматериала, временем передачи информации в растровый процессор и собственно растрирования.

Скорость экспонирования - это нормированная, паспортная характеристика. Скорость экспонирования (записи) определяется длиной (для ФНА с плоским типом протяжки) или площадью (для ФНА с барабанным типом протяжки) материала, засвеченного лазерным источником излучения в единицу времени.

В значительной степени на скорость оказывает влияние разрешение записи: наибольшее значение скорости достигается при наименьшем значении разрешающей способности, что объясняется в основном оптико-механическими особенностями конструкции ФНА. Для барабанных систем зависимость скорости записи от разрешения близка к обратно пропорциональной, для систем с пошаговой протяжкой с ростом разрешения скорость падает еще быстрее. Максимальную скорость экспонирования имеют системы с внешним барабаном, в которых невысокая скорость вращения цилиндра компенсируется многолучевой системой экспонирования. Системы с внутренним барабаном и пошаговой протяжкой материала имеют вполне сопоставимые между собой скорости записи, которые достигаются за счет больших частот вращения разворачивающих зеркал.

Время загрузки / выгрузки пленки (для систем on-line и для любых барабанных систем) в быстрых машинах вполне сопоставимо со временем экспонирования полного формата. Несмотря на специальные меры, предпринимаемые для ускорения этого процесса, лучший результат для машин большого формата - 20-30 секунд (при времени экспонирования полного формата около одной минуты). Таким образом, оценивая реальную производительность системы, следует учитывать время на вспомогательные операции.

Время подготовки информации (передачи по сети и растрирования) сильно зависит от конкретной работы и может быть оценено лишь "на смеси" работ некоторого типичного характера. Скорость экспонирования современных выводных устройств столь высока, что не только RIP, но и сеть могут стать "узким местом" в потоке вывода (простой пример: четырехкрасочный файл формата А1 при разрешении 300 dpi передается по сети AppleTalk 10mbps 10-15 минут. Ровно столько, сколько он "рисуется" на DT-R3100). Практически подбор растрового процессора (если варианты доступны) нередко зависит от добросовестности поставщика. За потребителем остается выбор: купить более дешевый RIP, оставив быстродействие выводного устройства недоиспользованным, либо потратиться, но приобрести сбалансированное по скоростям решение.

Надежность выводных систем, как правило, нигде и никем не нормируется. Однако для пользователя отнюдь немаловажно, сколько проживет его устройство и какую часть времени оно будет простаивать из-за неисправностей. К сожалению, характеристики надежности, даже если их и указать, достаточно трудно использовать для практической оценки.

Дополнительные параметры и возможности

Для повышения конкурентоспособности ФНА компании-производители закладывают в свои изделия возможности расширения, называя это «факультативными параметрами». Подобные расширения увеличивают функциональные возможности оборудования, повышают его технологическую гибкость и удобство эксплуатации.

Одной из важных опций является возможность использования в некоторых моделях специального формного материала, который экспонируется прямо в ФНА, превращая его в устройство «компьютер-печатная форма».

На большинстве ФНА нового поколения, с использованием барабанного типа протяжки материала, установлены системы пробивки штифтовых приводочных отверстий. Это позволяет облегчить длительные и трудоемкие операции ручного совмещения цветоделенных фотоформ. Обычно компании, производящие ФНА, предлагают несколько вариантов пробивки отверстий для различных печатных машин.

В целях сокращения времени изготовления фотоформ многие производители совмещают проявочные машины с выводными узлами ФНА (принцип on-line). Так можно получить полностью проявленные и высушенные фотоформы за один технологический цикл.