Критерии оптимизации режима тоновой иллюстрационной печати: происхождение и смысл «стандартных» значений

«Полиграфия» №3, 2009, с. 56-58
Профессор Ю.В. Кузнецов, член рабочей группы Технического комитета по стандартизации ТК 350 «Технология полиграфии»

Стандарты полиграфии вчера и сегодня

Как на одну из гарантий качества печати ныне принято ссылаться на соответствие ее технологических параметров нормам, установленным стандартами, справедливо полагая при этом, что эти нормы выработаны с ориентацией на максимальный уровень показателей качества самого оттиска как конечного продукта печатного процесса. Но, тем не менее, связь между показателями качества оттисков (параметрами первого рода) и параметрами печати всегда опосредована соответствующими параметрами второго рода – характеристиками материалов, оборудования, способов формирования изображений, а также через рабочие отклонения и допуски. Четкость изображения, например, далеко не всегда гарантируется лишь разрешающей способностью используемых материалов или устройств, а его цвет – соответствием оптических плотностей или координат цвета «плашечных» полей контрольных шкал рекомендованным стандартом значениям.

По нынешним правилам стандарты на технологические процессы, не затрагивающие безопасность жизнедеятельности или экологические аспекты, имеют лишь рекомендательный характер. Их основной целью является скорее регламентация отношений и повышение технологической культуры участников издательско-полиграфической деятельности, а, главное, - нормализация и обеспечение стабильности технологии как первостепенное условие эффективного управления качеством конечной продукции с применением современных информационных средств.

В основе разработок отечественных стандартов по технологии полиграфии, приостановившихся в начале 90ых годов, лежали серьезные научные исследования, в основном, ВНИИ КПП, выполнявшиеся при участии передовых типографий и исследовательских организаций смежных отраслей. Освоение (обязательных тогда к исполнению) новых норм и регламентов шло поэтапно (ТУ, ОСТы, ГОСТы) через заводские лаборатории и технические отделы с комментариями в многочисленных отраслевых источниках научно-технической информации.

Случилось так, что прекращение этой деятельности в нашей стране совпало с активизацией работ по стандартизации в международном полиграфическом сообществе и, прежде всего, в Техническом комитете ТС 130 ИСО «Технология полиграфии». Основная причина заключалась в том, что с приходом в полиграфию настольных издательских систем, универсального языка описания страниц, компьютерных сетей, программ переработки текста и изображений технология не могла более оставаться «черным ящиком» отдельной типографии, способа печати или вида печатной продукции. Ее потребовалось изложить универсальным языком как эффективным инструментом коммуникации в совершенно новой, а именно, открытой для различных участников и разомкнутой географически издательско-полиграфической информационной среде. В результате этой работы к настоящему времени Комитетом ТС 130 переработаны устаревшие версии или вновь создано более 50ти стандартов под общей рубрикой «Технология полиграфии».

 

Серия стандартов ИСО 12647

В 2008 году Госстандарт РФ учредил Технический комитет по стандартизации ТК 350 «Технология полиграфии» при Московском госуниверситете печати, задачей которого является обновление отечественной нормативной базы данного направления. В отсутствие целевого финансирования такой работы со стороны отрасли или государства и поддержке лишь со стороны МГУП Комитет ТК 350 вынужден на первом этапе ограничиться разработкой идентичной отечественной версии серии стандартов ИСО 12647 «Технология полиграфии. Управление процессом изготовления растровых цветоделенных изображений, проб и тиражных оттисков». Эта серия включает на сегодня семь следующих частей:

1. Параметры и методы измерения (12647–1:2004)

2. Процессы офсетной печати (12647-2:2004)

3. Высокая и «холодная» офсетная печать газет

4. Глубокая печать издательской продукции

5. Трафаретная печать

6. Флексографская печать

7. Процессы «цифровой» печати или репродукции, получаемые разными традиционными видами печати с цифровых файлов

К настоящему времени ТК 350 подготовил и представил на обсуждение отрасли версию первой части этого стандарта, оговаривающей параметры и методы, которые являются общими для данной серии. В создании и обсуждении первой (1996 г.) и второй (2004) редакций оригинала отечественные представители участия не принимали и в настоящее время в Интернете можно найти несколько его «вольных» переводов на русский язык. Уже на начальном этапе обсуждения русскоязычной адаптации этого стандарта в Комитете ТК 350 возникли некоторые разногласия по адекватности русскоязычных аналогов ряда терминов и определений. И это понятно, так как в отрабатываемой сейчас первой части этого стандарта терминологический аспект весьма важен не только потому, что здесь устанавливается лексика всех его последующих частей. Принятые термины и их определения впоследствии окажутся обязательными для употребления в государственных образовательных стандартах отрасли и учебных пособиях, а также в экспертных заключениях и других юридических документах, связанных с разрешением тех или иных спорных производственных вопросов.

 

Критерии оптимизации

В текстах стандартов обоснования или объяснения рекомендуемым нормам и значениям не приняты, а имеются лишь примечания, касающиеся методов измерений и формы записи результатов. Поэтому в свете вышеизложенного представляются уместными некоторые технические комментарии ряду основных положений рассматриваемого стандарта.

Основной мерой в автотипии является, как известно, относительная площадь элементов, запечатанных краской на том или ином участке изображения. Измеряемая в процентах она, согласно данному стандарту, называется значением тона (tone value). И здесь уместно напомнить, что это значение можно изменять для управления градацией, лишь при самом наличии таких дискретных элементов, поскольку их отсутствие на каком-либо участке репродукции противоречит автотипному принципу передачи тона запечатанной площадью участка изображения. В этой связи практика тоновой иллюстрационной печати исключает использование внутри изображения участков с предельными и близкими к ним значениями тона 0% и 100%, где такие элементы вовсе отсутствуют (незапечатанная подложка и сплошной красочный слой). Присвоение значения тона бумаги (0%) самому светлому участку белой рубашки чревато, например, передачей на оттиске лишь ее внешнего контура или очертания, так как более высокие значения тона, передающие «рельеф» такого светлого объекта и составляющие, например, 0,5; 1,0; 1,5 или 2,0% соответствуют несуществующим, невоспроизводимым печатью элементам. За исключением случая воспроизведения бликов («зеркальных светов» - specular highlights), подобное присвоение претендует на управление градацией в светах изображения печатными элементами бесконечно малого или, по крайней мере, технически нереализуемого размера.

Поэтому исходным условием настройки системы форма-краска-подложка для тоновой иллюстрационной печати всегда являлось отыскание такого режима подачи краски, давления и других параметров, которые обеспечили бы минимальные по своему абсолютному размеру, но, в то же время, устойчиво воспроизводимые по полю оттиска и в тираже печатные элементы. Наличие растровых точек в светах это – первое, на что, получив печатную форму, обращает свое внимание печатник, ибо в отсутствие таких элементов – «печатать», буквально, нечем. Не менее важно и присутствие управляемых пробелов в глубоких тенях. Иначе, по аналогии с приведенным выше примером, о присутствии лацканов на черном пиджаке читатель лишь догадывается, подсознательно опираясь на свой зрительный опыт.

В указанной связи базовым положением всего стандарта ИСО 12 647 следует считать численно предписываемый его второй частью эффективный интервал значений тона (tone value range), лежащий в пределах 3% - 97%. То, что такой интервал рекомендуется для почти для всех значений линиатур, отражает сложившийся в более, чем вековой практике автотипии приоритет контраста оттиска, при котором значение линиатуры, определяющее другой важнейший параметр качества изображения – четкость, оказывается на втором плане.

Сноска. Исключение из этого правила в ИСО 12 647 -2, предписывающее «коммерческой» печати (линиатура 80 лин/см) интервал значений тона 5% - 95%, т.е. меньший, чем у низколиниатурных изображений контраст, представляется весьма спорным.

Исходя из такой рекомендации и зная абсолютный размер минимального надежно воспроизводимого печатного элемента, можно определить свое рабочее, т.е. дающее «право» печатать в соответствии со стандартом значение линиатуры растра. Простое правило, предполагающее, например, минимальное значение тона 4% и квадратную форму точки в светах, позволяет определить значение линиатуры как обратную величину пяти линейных размеров такого элемента. Если следовать такому эмпирическому правилу, значение линиатуры, отвечающее стандарту, составит 50 лин/см при размере минимальной растровой точки 40 мкм. Этой логике подчиняется большинство технологий традиционной печати в диапазоне линиатур от 20 до 80 лин/см [1, 2]. Исключение составляет лишь флексография, где, в современной практике, значение линиатуры завышено в ущерб интервалу значений тона и контрасту. В итоге, имеют место такие проблемы тонопередачи, как «обрыв в светах», отчасти компенсируемый применением т.н. «гибридных» растровых структур.

Критерием ещё более высокого порядка является контурная емкость [3], определяющая количество откликов на малейшие изменения значения тона (в современных условиях, например, в цифровом файле), которые данная печатная система может обеспечить в предусмотренном стандартом интервале этих значений. Данный параметр оценивают числом сочетаний по два из числа свободно примыкающих друг к другу полей т.н. предельной ступенчатой тоновой шкалы. Последней считается шкала, которая при попытке вместить в нее N плюс первое поле с уменьшением перепадов между остальными полями на 1/ N- ую превращается по всей ее протяженности в непрерывное изменение тона («растяжку»). Контурная емкость печати не оговаривается стандартом и в большей мере зависит от закона изменения формы печатного элемента по интервалу полутонов, количества знаков в растровом алфавите и других причин, связанных с процессом растрирования.

Но, тем не менее, этот параметр весьма представительно характеризует возможности печати в отношении ее реакции на малейшие, но, в то же время, информативные перепады тона на изобразительном оригинале и печать таких шкал могла бы даже служить упражнением в соответствующем профессиональном конкурсе.

 

Сопутствующие параметры

После того, как первичные параметры печати (интервал значений тона и жестко связанная с ним линиатура растра) установлены, можно обсуждать другие, вторичные, рекомендуемые стандартом значения. Таким параметром является, прежде всего, растискивание (прирост значения тона), определяемое стандартом как разность значений тона на оттиске и на растровой фотоформе или в цифровом файле. Столкнувшись с таким определением, «пытливый» студент обычно задает вопрос: «А разве нельзя снизить подачу краски и давление, чтобы получить на оттиске 50ти процентную точку того же или даже меньшего, чем на форме размера? Ведь, как нас учили, количество краски, перешедшей с формы на резину и с последней на бумагу, зависит от соотношения сил когезии и адгезии, действующих на каплю, которая, разорвавшись надвое, и образует растровую точку на оттиске». Ответ на это дают встречные вопросы: «А перейдут ли при этом на оттиск минимальные точки и пробелы и не ограничится ли интервал воспроизводимых значений тона диапазоном 20% -80%, вместо предписываемых 3% - 97%? Что будет с контрастом изображения? Чем будем передавать его светлые и темные детали?».

«Непропечатка» может в той или иной мере снизить качество штриховой печати (текст, чертежи), но на полутоновой иллюстрации она вообще недопустима. В то же время, растискивание здесь может быть компенсировано еще на допечатной стадии. В данной связи, упомянутое выше формально вполне адекватное определение растискивания вполне уместно было бы дополнить пояснением, раскрывающим сопутствующий характер данного явления: «…в условиях настройки печатной системы по критерию эффективного интервала значений тона».

 

Терминологический аспект

Менее удачно данное явление растискивания характеризует английское dot gain (буквально – усиление точки). По всем своим словарным значениям gain указывает на некий «выигрыш», тогда как по существу, как было показано выше, речь идет о подлежащих компенсации «издержках». К тому же, точка (dot) присутствует как таковая лишь до того, как коснется с соседними в средних тонах, а в тенях оттиска «точками» оказываются скорее пробелы. Кроме того, возникал вопрос и том, что называть растровыми точками на изображениях с нерегулярной («стохастической») структурой: микроточки или образуемые ими уже в светлых тонах конгломераты таких субэлементов? (Сноска.) По этим причинам в последних редакциях данного стандарта площадь точки (dot area) заменили значением тона (tone value), а усиление точки (dot gain) - приростом значения тона (tone value increase), причем именно приростом, а не усилением или увеличением. При этом стандарт не рекомендует к дальнейшему употреблению опять же именно усиление точки, а не растискивание, которому авторы русскоязычных монографий, научных статей и учебных пособий и ранее сопоставляли английское dot gain. Так стоит ли выводить из употребления вполне удачный русский термин? Не лучше ли оставить его как синоним наряду с нововведенным приростом значения тона, а упомянутую рекомендацию стандарта (не употреблять более dot gain) перевести в его русском варианте применительно к буквальному переводу -  усиление точки?  

Сноска. В русскоязычных изданиях широко встречаются сегодня и такие сочетания как «усиление полутоновой точки», где, поленившись заглянуть в Полиграфический англо-русский словарь (еще 1960 года!), слово halftone (растровый) переводчик пишет с точностью «до наоборот», тогда как, на деле, русскому полутоновый соответствует английское continuous tone.

 

Стабильность

Соответствующего комментария в контексте обсуждаемых критериев оптимизации режима иллюстрационной печати заслуживает и широко распространенное мнение о том, что чем выше растискивание (прирост значения тона), тем хуже, что при большом приросте почти неизбежно возникает непроработка («завал») градаций в тенях. На самом деле, современные допечатные компьютерные средства способны компенсировать растискивание с дискретой в 25 или 100 мкм² площади красочного слоя (соответственно разрешающей способности выводных устройств 200 и 100 лин/мм). Эта точность существенно превышает шумы или допуски на отклонения в самом печатном процессе. Поэтому более важно не столько само значение прироста тона, сколько временная (по тиражу или от дня ко дню) и размерная (по полю оттиска) стабильность этого значения. (Сноска.)

Сноска. Теоретически, чем выше растискивание, тем более нелинейное преобразование значений тона необходимо для его компенсации, а, поскольку данные значения квантованы (дискретны), такому преобразованию сопутствуют большие потери информации. Однако следует учитывать, что нелинейность такой компенсации много ниже имеющей место при переходе от одних колориметрических значений к другим, например, от XYZ МКО к Lab МКО, или от колориметрических значений к денситометрическим (количествам краски).

Значение растискивания, являясь, как уже упоминалось, параметром вторичным, не определяет оптимальности настроек процесса иллюстрационной печати. Поэтому «подгонять» последний под числа, прописанные в стандарте, целесообразно далеко не всегда, а лишь при производстве такой стандартной продукции широкого потребления, как периодические издания, а также в отсутствие обратной связи с заказчиком, поставляющим на производство Постскрипт файлы, ориентированные на данный стандарт или соответствующий ему т.н. профиль печати [4].  В иных случаях предпочтительнее опираться на те значения растискивания, которые сопутствуют оптимальной настройке по базовым критериям, обеспечивающим наибольший контраст, число воспроизводимых градаций и четкость изображения в конкретном производственном процессе. Такие значения могут быть представлены соответствующими кривыми прироста значений тона или учтены в профиле печати, передаваемом заказчику или оператору допечатной подготовки.

Следует отметить также, что и сам стандарт вовсе не «абсолютизирует» рекомендуемых им значений тона, а, следовательно, и его прироста. Все эти значения были получены при разработке стандарта применительно к некоторым эталонным условиям и, в том числе, печатным подложкам. Полагая при этом, что условия конкретного изготовителя печатной продукции могут отличаться от эталонных, стандарт определяет соответствующими ему не собственно прописанные в нем колориметрические значения или значения тона, а те, которые получит изготовитель в своих условиях, следуя настройке печати по описанной в стандарте методе. Например, соответствующие стандарту, но в то же время «свои» колориметрические значения рекомендуется определять с помощью лабораторного тестера печати ИГТ или на тиражной машине. В первом варианте предлагается расположить в тестере две полоски бумаги: своей и эталонной. Во втором - лист своей бумаги вкладывается через каждые сто листов в стопе эталонной. В обоих случаях рекомендуется произвести такую настройку, которая даст на эталонной бумаге приведенные в стандарте значения, но соответствующими стандарту считать те, которые будут измерены при таком условии на своей бумаге.

 

1. Y.V. Kuznetsov. Does some philosophy still exist for the halftone frequency selection? Proc. of IS&T’s Int. Conf. on Digital Printing Technologies, Orlando (USA), Oct.17-22, 1999, pp. 362-365.

2. Ю.В. Кузнецов. Технология обработки изобразительной информации. М - СПб, «Петербургский институт печати», 2002.

3. А.Д. Рабинович. Задача оптимизации и преобразование изображения в полиграфических электронных машинах. Труды ВНИИОПИТ. Электронные системы преобразования информации. М., 1976.

4. Ю.В. Кузнецов. Системы управления цветом: замысел и возможности. «Полиграфия», № 4 – 5, 2005.