Формирование углов поворота растра при электронном растрировании

В качестве стандартных углов поворота растра в полиграфии применяются:

00 – для желтой краски;

450- для черной краски;

150- для голубой краски;

750- для пурпурной краски.

Эти углы поворота стремятся воспроизвести при электронном растрировании. Проблема заключается в том, что пиксельная сетка, формируемая фотовыводным устройством (ФВУ), сохраняет свое направление вдоль образующей цилиндра. С помощью этой пиксельной сетки мы должны сформировать растровую сетку с разными углами поворота. Проблем совмещения пиксельной и растровой сетки нет только для желтой краски, потому что угол поворота растра для нее равен 0.

Если создаем растровую сетку с другими углами поворота, сталкиваемся со следующими проблемами:

1. так как не можем иметь дробных частей пиксель, то таким образом не можем сформировать оторванную растровую структуру от пиксельной сетки. Что бы обеспечить периодически повторяющейся полиграфический растр надо озаботиться, чтобы узлы периодического растра совпадали с узлами пиксельной сетки. Это будет диктовать размер растрового элемента.

 2. границы растрового элемента будем получать ступенчатые.

Что бы получить рациональный угол линия растровой решетки должна проходить через вершины ячеек пиксельной сетки.

Использование рациональных углов растрирования, а также идея необходимости совмещения узлов растровой и пиксельной сетки приводит к тому , что растровая структура отличается от традиционной ранее применяемой по углам поворота и линиатуре. 

Линиатуры растра  для каждой краски отличается между собой. Углы 00 и 450 для желтой и черной красок сохраняются, а вместо 150 и 750 для голубой и пурпурной красок получаем 71,60 и 170. Такие углы поворота растра применялись в цветовых корректорах и до сих пор присутствуют в некоторых растровых процессорах (RIP).

С развитием вычислительных мощностей фирмы начали разрабатывать новые методы растрирования, которые позволяют соблюдать стандартные углы поворота. Для этого могут быть использованы 2 идеи:

1. Первая идея заключается в том, что чем больше разность между пиксельной сеткой и растровой решеткой, тем с большей точностью можно выйти на совпадение узлов сеток. Чем мельче пиксельная сетка относительно растровой сетки, тем ближе можно приблизится к стандартным углам поворота растров, потому что в качестве рациональных углов поворота можно выбирать отношение не 4:1, а 41:11. Следовательно углы, которые формируются будут ближе к стандартным углам поворота растра.

С одной стороны возможность увеличивать растровую решетку ограничена линиатурой  растра, с другой стороны, возможность уменьшать пиксельную сетку существует только до определенного предела. Поэтому появилась идея рассматривать не один растровый элемент, а создать так называемую растровую суперячейку, на пример, состоящую из 9 растровых элементов (3х3). В этом случае можно для суперячейки выбрать необходимые углы поворота и обеспечить хорошее совпадение узлов пиксельной и растровой сеток.

Применение метода растровой суперячейки позволяет создать углы поворота растра очень близкие к стандартным и с высокой точностью сохранить линиатуру воспроизведения.

Метод растрирования с использованием сеперячейки в настоящее время наиболее применим.

Сложность применения этого метода заключается в том, что необходимо делать электронную матрицу растрирования не для 1 элемента, а для всей суперячейки, следовательно требуется большая вычислительная мощность обрабатывающей станции.

2. Вторая идея – это идея формирования растра с иррациональными углами. Используется в RIP фирмы Heidelberg. Идея системы растрирования заключается в том, что поворачивают не растровую структуру, а само изображение на необходимый угол и применяют структуру растра для желтой краски.

При электронном растрировании должны обеспечить помимо углов поворота растра, линиатуру и структуру растровой точки (изменение формы растровой точки на протяжении градационной шкалы). В настоящее время используются следующие основные формы растровой точки:

• форма точки с преимуществом круглой точки соблюдающейся в светах и тенях изображения;
• квадратная точка;
• эвклидова точка (постепенный переход от круглой к квадратной и обратно к круглой точке);
• эллиптическая точка.

Плюсы эллиптической точки.

Суть воздействия  формы растровой точки на градационную характеристику заключается в то, что когда формируются растровые поля, состоящие из растровых точек, то имеем всегда зоны взаимодействия этих растровых элементов, то есть имеем углы в которых растровые элементы контактируют с соседними растровыми элементами. Если имеем растровую точку круглой формы, то она начинает контактировать сразу по всем 4 сторонам, следовательно, она даст большой скачок градаций. То же самое относится и к квадратной точки.

Преимущества эллиптической точки в том, что она имеет вытянутую форму и поэтому начинает сливаться контактируя с соседними точками сначала только по двум граням, в следствии чего скачок градации получается меньшим.

Степень эллиптичности может быть разная.

Дальнейшее развитие эллиптической точки привело к использованию фирмы Heidelberg линейчатой структуры растра. Это система Mega Dot. В этой системе только растр для черной краски имеет двумерную структуру, а для цветных красок растры имеют линейчатую структуру. растр линейчатый структуры имеет свойство передавать меньшее число градаций, но  так как визуальные эквивалентные серые плотности для цветных красок малы, этого достаточно. 

Существуют растровые структуры, где растровый элемент делится на периодические элементы, концентрированные по краям растрового элемента. Это позволяет сильно увеличить воспроизводимую линиатуру.

Методами электронного растрирования можно создать и не регулярную структуру растра. Идея заключается в том, что формируют растровую ячейку состоящую из 16х16 пиксель. Для этой растровой ячейки определяют необходимую относительную растровую площадь по величине сигнала. Растровая структура формируется не путем концентрации чисел в центре, а случайным их распределением по площади растровой ячейки по методу случайных чисел.

Это тип растрирования называется частотно-модулированным растрированием. 

Плюсами нерегулярной растровой структуры является полное отсутствие муара и независимость или малая зависимость воспроизведения деталей изображения  от направления растровой структуры. 

У растровой структуры с эллиптической точкой есть зависимость воспроизведения деталей изображения от направления растровой структуры.

Признаки, характеризующие структуру растрового изображения

1.      Частота растра или его линиатура:

              · растры низкочастотные (низколиниатурные) – используются для газет раньше были 16-40 лин/см, сейчас с переходом на печать газет офсетным способом  стали 30-34 лин/см;

              · растры средней линиатуры: 48-60 лин/см;

              · высоколиниатурные ратсры: 70-120 лин/см.

С развитием техники растр 70 лин/см переходит в среднелиниатурную группу.

2. Регулярный или нерегулярный (стохастический) растр. Регулярный растр имеет периодическую решетку, в которой все точки сконцентрированы возле узлов решетки и расстояние между точками одинаковое. В нерегулярных растровых структурах растровый элемент расположен случайно по площади растрового поля. Нерегулярные растры могут быть:

-          меняется частота форма и размер растровой точки постоянный;

-          меняется частота и размер растровой точки, а форма постоянна;

-          меняется частота, форма и размер растровой точки, то есть растровая точка подогнана под зерно фотоматериала. Полное отсутствие муарообразования, высокая точность воспроизведения. Электронными методами такой растр не достижим.

3.      Структура растровой точки (форма растровой точки).

4.      Угол поворота  растра.

Растровые процессоры изображения

Растровый процессор – это вычислительное устройство, которое подготавливает изображение для вывода на реальный носитель с помощью фотовывода. Это вычислительное устройство может быть специализированное и тогда на основе говорят об аппаратном РИПе. Или может быть сформировано на основе универсальной вычислительной технике и выполнять свои функции используя программные средства. Которые могут изменяться – тогда говорят о программном РИПе.

Чаще всего растровый процессор содержит в себе как программную часть, так и аппаратную часть. Это связано с тем. Что специализированный аппаратный РИП более быстро действенный, однако, не допускает гибкой перенастройки процесса. Программный РИП более медленный, но позволяет вносить изменения в программу растрирования. Чаще всего рутинные операции растрирования возлагаются на специализированную аппаратную часть РИПа, а подготовка информации осуществляется с помощью дополнительной программной части.

В целом функции растрового процессора могут быть представлены в виде следующей схемы:

В растровый процессор цифровые файлы поступают в формате EPS, TIF, PDF.