Растрирование изображений

Процесс печати налагает на обработку изображе­ния определенные требования. Полутоновые изображения должны быть растеризованы, в то время как полноцветные изображения должны быть подвергнуты цветоделению.

Принцип растрирования - разбиение изображения на маленькие ячейки так называемой рас­тровой сеткой, причем каждая ячейка имеет сплошную заливку. Растровая сетка монитора разбивает изображение на пиксели, пред­ставляющие собой группу точек люминофора. С другой стороны принтер разбивает изображение на черные точки разного размера. Цветной принтер делает то же самое, однако с нескольки­ми монохромными растрами одновременно. При выводе изображе­ния на эти устройства параметры растрирования имеют решающее значение, так как они непосредственно связаны с их аппаратными возможностями.

При цифровой печати использование отдельных красок для передачи каждого оттенка серого невозможно (256 оттенков), по­скольку каждый оттенок требовалось бы наносить отдельно и по очереди, один за другим. На практике для получения градаций серого используют всего одну краску - черную. Полутона при этом передаются за счет растра. Точки располагаются регулярно, на одинаковом расстоянии друг от друга, образуя линейный растр (амплитудно-модулированное растрирование - АМР). Иногда применяется нерегулярное расположение растровых точек. В этом слу­чае растр называется нерегулярным или стохастическим, а спо­соб растрирования называют ЧМ-растрированием (частотно-модулируемым растрированием - ЧМР).

Для передачи оттенков в процессе растрирования формиру­ются растровые точки разных размеров. Точки большего диа­метра, соседствуя в ячейках растровой сетки, оставляют между собой мало белого пространства. Чем светлее оттенок, тем меньше размер растровых точек и, соответственно, между ними больше белого пространства.

Цифровое растрирование организовано другим способом. В этом случае процесс растрирования состоит в объединении то­чек, создаваемых лазерным лучом принтера, в группы, которые образуют растровые точки.

Вспомним, что растр представляет собой совокупность ячеек, на которые разбито изображение. При этом каждой ячейке соответствует одна растровая точка, которая состоит из группы «действительных» точек одинакового размера, создаваемых устройством вывода.

Чем большая часть ячейки заполнена точками принтера, тем больший размер имеет растровая точка и, соответственно, тем более темный оттенок серого она отображает. Существуют различные формы растровых точек, однако наиболее часто используемой яв­ляется круглая точка. Чтобы приблизить форму растровой точки к кругу, растеризатор пытается наносить " действительные" точки как мож­но ближе к центру ячейки.

Практически всегда функции растеризатора возлагаются на са­мо устройство вывода, например, принтер. Наилучшим растеризатором является интерпретатор PostScript.

ЧМР основано на квазислучайном размещении точек одинакового размера, в отличие от регулярной структуры растра в АМР.

АМР, которое пока является более распростра­ненным подходом, представляет собой результат традиционного процесса фотографирования оригинала через сетку некоторой пространственной частоты, позволяющего преобразовать оригинал в структуру точек различного размера. Следует определить, что же такое линиатура. Линиатура это частота сетки растра, измеряемая числом линий на дюйм (lpi).

Метод растрирования, использующий для создания тонированных изображений точки равномерно расположенные (т.е. расстояние между центрами точек растра одинаково), но имеющие различные размеры, называется растрированием с амплитудной модуляцией (АМР).

Качество ЧМР значительно выше, т.к. размер точек существенно меньше, чем при АМР.

При использовании в ЧМР квазислучайного метода распределения точек в ячейках растра (на самом деле с использованием специального программного обеспечения) качество еще больше повышается, исчезает само понятие линиатуры. В ЧМР полностью отсутствуют растры регулярной струк­туры. Существует много реализаций обоих подхо­дов.

Растискивание (dot gain) - это расплывание точек из-за впитыва­ния офсетной краски бумагой. Для получения качественного отпечат­ка необходимо, чтобы точки растра не накладывались друг на друга. Если же линиатура растра велика, то растискивание приведет именно к этому эффекту, и качество отпечатка не возрастет, а наоборот, ухуд­шится. Визуально растискивание приведет к тому, что появится грязь на иллюстрации в тех местах, где есть локальные уменьшения плотности бумаги - ведь даже самая качественная бумага не является абсолютно однородной.

На качество печати оказывает влияние и такой параметр, как форма точки. Круглые точки часто использу­ются для печати фотоснимков продукции, эллиптические - для сюжетов с людьми, а квадратные - для тех, которые требуют чет­кого рисунка. Круглые или эллиптические точки обычно лучше всего подходят для черно-белой печати, эллиптические - для цветной печати. Квадратные точки – для сюжетов, требующих четкого рисунка.

Угол поворота растра является чрезвычайно важным фактором полутонового растрирования. Именно углы поворота определяют, останется ли незаметной иллюзия, созданная растровой структурой, или она будет бросаться в глаза. Углы также влияют на объем дан­ных, которые должно содержать изображение для получения высо­кого качества иллюстрации. При печати оцифрованных полутоно­вых изображений растровая структура всегда разворачивается на некоторый угол. Для полутоновых изображений, заданный по умолчанию угол - 45°. Для цветных изображений четыре печатные формы системы СМУК поворачиваются на разные углы: на 105° для голубой печатной формы, 75° для пурпурной, 90° или 0° для желтой и 45° для черной.

Одним из следствий неточного совмещения растровых структур является появление муара. Муар – как отмечалось ранее, это раздражающая глаз видимая растровая структура, которая отвлекает зрителя от сюжета изображения.

Как отмечалось ранее квазислучайный метод размещения точек в ЧМР, которое на самом деле производится с использованием математического алгоритма, позволяет устранить распознаваемые глазом растровые структуры и муар. Области изображения с повышенной плотностью точек кажутся более темными, а участки с меньшей плотностью точек - более светлыми.

При ЧМР теряет смысл понятие пространст­венной частоты растра, потому что для него отсутствует регу­лярная структура, и в этом случае значение имеет лишь разре­шающая способность устройства вывода и минимальный размер точки растра, который может воспроизводить данная печатная машина при сравнимой пространственной частоте растра.

Особенности реализации преимуществ ЧМР заключаются в следующем:

- более чистые цвета - устранена опасность муара, цвета определены более четко и менее подвержены взаимному загрязнению;

- улучшенная резкость края изображения и детальность - небольшие размеры точек, используемых в ЧМР, способствуют формированию четких краев и деталей рисунка во всех тоновых диапазонах, но особен­но в наиболее светлых участках и тенях. Превосходная рез­кость края изображения в ЧМ-подходе делает его идеаль­ным для воспроизведения тонких подробностей в рисунках тканей и драгоценностях;

- гладкие градации между смежными тонами - темы, для которых характерны тонкие, непрерывные градации тонов, часто лучше представляются с помощью ЧМР, чем посредством традиционного цифрового подхода, если в используемом цифровом изображении кор­ректирован шум, который часто наблюдается в слабокон­трастных областях изображения;

- пониженное входное и выходное разрешение - как прави­ло, при установленной номинальной пространственной час­тоте растра для получения высококачественной иллюстра­ции с помощью ЧМР требуется меньший объем данных изображения, чем с помощью традиционного цифрового подхода.

При всех потенциальных выгодах в области ЧМР существует также ряд проблем.

- увеличение размера растровой точки - описывает тенден­цию увеличения размера или размывания точек растра после того, как печатная краска наносится на бумагу в печатной ма­шине. Хотя исходная ЧМ-точка имеет очень малые размеры, с учетом растекания необходимо резервировать во­круг каждой точки довольно большую область.

- зернистость - некоторые конечные пользователи техно­логий ЧМ-растрирования отмечают наличие зернистости в малоконтрастных областях отпечатанных изображений. Для того чтобы избежать зернистости в ситуации, когда все изображения в документе имеют низкую контрастность, необходимо использовать вместо ЧМР тра­диционный цифровой подход;

- слишком малые размеры точки - изготовители имиджсеттеров обычно предусматривают только один или два фик­сированных размера точки при заданном выходном разре­шении, причем эти точки обычно слишком малы для исполь­зования на немелованной и газетной бумаге или при трафа­ретной печати, где увеличением размера точки труднее управлять. Небольшие размеры точек также частично ответ­ственны за шум, наблюдаемый в малоконтрастных изобра­жениях;

- контроль качества - из-за проблемы увеличения размера растровой точки на ЧМР оказывают отрица­тельное влияние пыльные рабочие помещения.

Вопросы для самопроверки.

1. Назовите основные типы принтеров.

2. Какие существуют методы печати изображений?

3. Назовите основные технические параметры принтеров.

4. Что такое растрирование изображений?

5. Какие существуют методы растрирования?