Воспроизведение гравюр с использованием технологии печати высокой четкости

Ю.В. Кузнецов.  Дизайн. Материалы. Технология. 1(41)/2016, с. 36 – 41.

Введение

Начиная с наскального рисунка, изобразительная техника представляла собою двухуровневый, бинарный процесс (есть краска – нет краски), обеспечивающий, прежде всего, передачу контуров объекта как наиболее важной для его распознавания информации. Оставаясь по существу бинарной, появившаяся со временем техника гравюры лишь имитировала полутона объекта, полагаясь на способность зрения игнорировать вполне различимую для него микроштриховую (двухуровневую) структуру такого изображения. Будучи творческой по замыслу, эта техника в тоже время предполагала и получение некоторого множества копий, хотя и весьма малого по сравнению с нынешними тиражами. Со временем гравер взял на себя и не свойственную ему ранее функцию копировщика, изготовлявшего форму для воспроизведения живописной работы или полутоновой фотографии в том или ином печатном издании.

В конце 19го века от этой весьма трудоемкой работы типографию избавила технология автотипии – разбиения тонового изображения на печатные и пробельные элементы переменной площади путем его фотографирования через сетку, т.н. проекционный растр. Автотипный (растровый) способ, реализуемый электронными и компьютерными средствами, преобладает и в современной полиграфии, несмотря на много меньшую точность прорисовки мелких деталей и контуров, присущую прошлому гравированию.

В указанной связи воспроизведение авторских гравюрных печатных изображений прошлого представляет специфическую задачу репродукционной технологии. Для таких оригиналов очень нежелательно показанное на рис. 1 разрушение тонких линий дискретными печатными и пробельными элементами автотипного растра, более подробно рассмотренное в Л.1 и Л.2.

 

    

 

 

 

 

Рис. 1. Более ста лет растровые точки разрушают мелкие детали и контуры изображения: штриховой фрагмент полутонового оригинала (а) и его растровая копия (б); увеличенное «факсимиле» (в) и копия (г) линии гравюры

.

Печатная гравюра как микроштриховой оригинал

 

По своей структуре оригиналы изобразительные для полиграфического репродуцирования делятся на:

•         полутоновые, континуальные (continuous tone – CT) – фотографии, произведения живописи, карандашные и т.п.;

•         штриховые (line work – LW) – текст, графики, таблицы, логотипы и т.д.;  

•         микроштриховые (вторичные) – оттиски гравюр, а также тоновые, но уже растрированные печатные изображения (halftones).

В «компьютерной» допечатной подготовке первые из них изначально представлены цифровыми файлами, где каждому элементу изображения приписано 256 многоуровневых значений тона. Для печатного воспроизведения эти отсчеты кодируют заново, заменяя их бинарными (0/1).

Являясь исходно бинарными, штриховые изображения в этом не нуждаются. Если оригинал отсканирован с достаточной разрешающей способностью, его штрих на оттиске получают с полным разрешением печати, как условно показано на рис. 1 (в).

Таким же способом можно готовить к печати и гравюры, когда их оттиски – оригиналы выполнены, например, с металлических клише на достаточно гладкой бумаге. Однако большей частью подобные изображения, полученные, в частности, и методом фототипии, содержат также и серые, недостаточно пропечатанные штрихи. Многие из них включают и полутоновую составляющую, как результат «подкрашивания» трафаретным способом или вручную после печати. По этой причине для максимального сохранения всех свойств репродукций старых изданий в репринте  их подвергают растрированию. В результате четкость копий существенно снижается из-за разрушения линий автотипными печатными и пробельными элементами. В еще большем масштабе такие искажения показаны на рис. 1 (г).

 

Автотипия и ее дилемма

В фотографическом и ТВ изображении (Рис. 2 а) каждый элемент имеет множество значений тона, тогда как в полиграфии их всего два. Они соответствуют наличию или отсутствию краски на печатной подложке. Иллюзия гаммы полутонов создается за счет слитного восприятия дискретных печатных элементов различной относительной площади. Последняя определяет количество краски на участке, хотя форма и геометрия размещения самих элементов может существенно отличаться (Рис. 2 б, в).

 

 

Рис. 2. В ТВ изображении каждый элемент может белым, светлым, серым, черным и т.п. (а); на печатном оттиске иллюзия разных значений тона создается изменением площади линейных (б) или точечных (в) элементов одной яркости

 

Необходимость и один из способов пространственной дисперсии гаммы полутонов при подготовке иллюстрации к печати поясняет рис. 3.  В исходном цифровом файле все возможные значения яркости приписаны одному лишь элементу изображения (Рис. 3а). В печатном варианте отображения меру тона разносят монотонно или случайно по некоторому пространственному периоду копии, используя т.н. весовые растровые функции (Рис. 3 б, в). Каждый элемент в таком периоде (растровой ячейке) отвечает лишь за одно из значений тона. Заданную яркость представляют на оттиске запечатанной краской площадью по соответствующему горизонтальному срезу такой функции с той или иной формой и геометрией размещения печатных элементов (Рис. 3 г, д).

    

 

 

 

 

Рис. 3. Монотонная (б) или случайная (в) дисперсия меры тона, целиком приписанной одному элементу (а) изображения в исходном файле; знаки (г, д) автотипного растрового алфавита для этих вариантов дисперсии 

 

 

Как видно по рис. 3, для автотипного способа передачи полутонов необходима разрешающая способность на порядок превышающая четкость исходных изображений. Чем меньшим по размеру минимальным элементом способен оперировать конкретный печатный процесс, тем меньше может быть период дисперсии тона и соответственно выше четкость и резкость изображения на оттиске. Сам размер такого элемента зависит, в свою очередь, от гладкости бумаги, качества печатных форм, красок и др.

Дилемма автотипии заключается в том, что с повышением т.н. линиатуры (частоты) растра – величины обратной упомянутому периоду - растет четкость и резкость, растр менее заметен, но снижается контраст и число воспроизводимых градаций. По технико-экономическим причинам на практике используют следующий ориентировочный ряд таких частот, измеряемых в линиях на сантиметр:

•         8 - 24     широкоформатная печать наружной рекламы и «фотообои»;

•         24 - 40   трафаретная печать, газеты;

•         40 - 60    иллюстрации в газетах, офисные принтеры;

•         60 - 70   журналы;

•         70 - 80   рекламные и художественные издания;

•         90 - 100 специальные издания, стереопечать.

Многолетняя практика автотипии показала, что для большинства работ эффективный интервал значений тона один и тот же, Он лежит в пределах от 4% запечатанной краской площади (белое) до 96% (черное), т.е. выбор линиатуры подчинен приоритету контраста в отношении других показателей качества оттиска (четкость, резкость, заметность растра и др.). Однако, как уже указывалось выше, во всех случаях разрешающая способность печати почти на порядок превышает значение линиатуры растра и соответственно четкость тоновой иллюстрации в той же мере уступает четкости штриховой, двухградационной печати. Поэтому весьма актуальна задача сокращения указанного разрыва за счет более эффективного использования ресурсов печатной системы.

 

Растровая печать высокой четкости

 

Объективной посылкой достижения указанной цели служит резкое снижение контрастной чувствительности зрения с уменьшением размеров деталей. На штрихе толщиной 0,1 мм глаз едва различит 3 - 4 градации тона и затруднится судить: голубого или зеленого цвета этот штрих. Решением является оптимальное, учитывающее эти свойства получателя кодирование изображения для печати. Оно заключается в разработанном и описанном нами в патентах разных лет [3] динамическом (по полю изображения) обмене разрешающей способности системы для мелких деталей и контуров на число воспроизводимых ею градаций на крупных деталях и стационарных участках

Как уже указывалось, штриховому режиму присуще высокое разрешение, но воспроизводятся всего две градации тона. И, напротив, в тоновом варианте (растрирование) передается вся гамма градаций однако во много раз снижается четкость. В локально-адаптивном методе эти режимы замещают друг друга с учетом характера воспроизводимого участка изображения.  Помимо основной растровой функции, показанной на рис. 3 (б, в), здесь используются дополнительные распределения весов печатных элементов вдвое меньшего размера (Рис. 4). Соответственно вдвое увеличивается частота отклика печатной системы на резкие изменения тона оригинала, присущие его контурам и мелким деталям, удваивается четкость изображения. Кроме того, весь набор этих функций создает мозаику из порядка тысячи геометрических примитивов, используемых в программе растрирования для более достоверной передачи геометрии той или иной мелкой детали тонового изображения. В результате использования этой мозаики сложная деталь тонового оригинала, имеющая полный контраст, отображается на оттиске почти как и в штриховом режиме (Рис. 5).

 

 

Рис. 4. Геометрии дополнительных растровых функций (а), одна из них (б) и три из ее печатных элементов (в)

 

 

 

Рис. 5 Штриховой фрагмент (а) тонового оригинала и его растровые копии в общепринятой (б) и адаптивной (в) технологиях

 

Разработанная в Санкт Петербурге технология Растровой печати высокой четкости (High Definition Halftone Printing - HDHP) прошла успешную тиражную апробацию в различных традиционных и «цифровых» способах печати. Повышение четкости в офсете наглядно иллюстрируют увеличенные фрагменты, представленные на рис. 6. Сравнить качество воспроизведения гравюр разными технологиями растрирования можно по аналогичным фрагментам на рис. 7.

С использованием этой технологии был отпечатан ряд музейных и коллекционных изданий, иллюстрации которых значительно достовернее воспроизводят фактуру раритетов, текстуру тканей, гравюрные изображения и т.п. [4].

Данный подход к технике иллюстрационной печати во многом исключает т.н. искажения рисунка, поскольку использует привычные растровые точки лишь на протяженных (стационарных) участках изображения. На контурах и мелких деталях эти точки заменяются сегментами, форма которых соответствует геометрии таких деталей. Тонкие линии толщиной меньшей шага растра, т.е. измеряемые десятками микрон, воспроизводятся на оттиске с полным контрастом (сплошным красочным слоем), а не отдельными печатными элементами.

Открывая собою новую, базирующуюся на искусственном интеллекте категорию растровых систем, данная технология имитирует действия гравера. При работе со сложным тоновым оригиналом последний осознанно сочетает преимущества растровой (многоградационной) и штриховой (двухградационной) печати. На фоновых участках он применяет штриховку или точечное, как в технике акватинта, заполнение. Мелкие детали и контуры он прочерчивает (или прорезает) с тщательностью адекватной печати текста или штриховых рисунков.

 

Рис. 6. Микрофотографии фрагментов офсетных оттисков с линиатурой 70 лин/см (175 Lpi), полученных по технологии Scitex Class Screening (слева) и адаптивным методом (справа)

 

 

 

Agfa Balanced Screening         High Definition Halftone Printing

              (ABC)                                             (HDHP)

 

Рис. 7. Микрофотографии фрагментов офсетных репродукций гравюры, полученных разными методами растрирования.

 

Преимущества данной технологии сводятся в итоге к следующему:

- удвоенная четкость при любой линиатуре растра стационарной (фоновой) части изображения;

- передача тонких линий сплошным пробелом или слоем краски, а не отдельно стоящими печатными элементами (пробелами);

- повышение общего контраста, сопутствующее росту четкости и резкости;

- отсутствие каких-либо дополнительных требований к печатным подложкам, краскам, формам, оборудованию, объемам файлов;

- не затрагиваются растровая структура фоновой части изображения, а также параметры тоно- и цветопередачи, принятые для печати издания.

 

Библиография

1. Кузнецов Ю.В. Технология обработки изобразительной информации. «Петербургский институт печати», М-СПб, 2002, 310с.

2. Kuznetsov,  D. Zeludev. Method of Objective Evaluation of Fine Detail Distortion in the Process of Screening. Proc. of 35 Int. Conf. of IARIGAI, Valencia (Spain), 2008, pp.347-357.

3. Патенты:  SU 1288934,RU 2126598,DE 4498946,GB 2300328,US 5822086,RU 2308167, US 8031373, RU 2335094, US 8004720.

4.Масонская коллекция Государственного музея истории религии. СПб.2006,60с.; Мусульманская коллекция Государственного музея истории религии. СПб. 2006,56с.; Федурин Д.А. Кортики мира. «Атлант», СПб, 2006, 500с.