Анализ причин муарообразования

    2.2 Поворот растров цветоделенных изображений. Системы растровых углов.

    Решетка под углом 90º по сути эквивалентна решетке под углом 0º, - точно так же, как решетка под углом 135º эквивалентна решетке под углом 45º (хотя при асимметричных формах пятен их ориентация изменяется при любом угле поворота, что, однако не существенно для образования структур муара). Поэтому максимально возможно отличие между двумя налагаемыми растрами составляет 45º. Если создается двухтоновое изображение Duotone (Дуплекс) углы растров двух красок должны отличаться на 45^º (доминирующая краска должна располагаться под углом 45º, т.к. он наименее заметен; вторичная – под углом 0º).

    В полиграфической промышленности был установлен стандарт для цветных изображений, состоящих из комбинации из четырех компонентов системы CMYK: три – с угловым смещением относительно друг друга на 30º и один – на 15º. Голубой под углом 15º, черный – 45º, пурпурный – 75º и желтый под углом 0º.

    Растры  контрастных, «рисующих» (черной, голубой  и пурпурной) красок образуют муар меньшего периода, т.к. отнесены друг от друга  на 30˚. Растр желтой краски, располагаемый  под углом 15˚ по отношению к двум из них, дает более низкочастотный, но в то же время менее заметный муар в силу его относительно невысокого контраста. В гексагональной структуре этому варианту соответствуют углы 0˚, 10˚, 20˚ и 40˚. Всю систему углов иногда незначительно смещают в ту или другую сторону на 7,5˚, с тем, чтобы линии печатных элементов и желтой краски, будучи близкими к горизонтали или вертикали, не создавали заметных ступенчатых искажений на краях изображения.

    Поскольку желтая краска является наиболее светлой и наименее заметной, ее растр можно спокойно расположить под углом 0º, несмотря на то, что угол этот является наиболее заметным и отклоняется от ближайшего компонента всего лишь на 15º. Отметим, что растр голубой краски иногда устанавливается под углом 105º; но при растровых точках симметричной формы это на самом деле эквивалентно 15º (и даже при растровых точках асимметричной формы это не дает существенных отличий).

    При наложении четырех компонентов  CMYK под указанными углами размер элементов муара становится минимальным. Но если эти углы слегка отклоняются, сразу возникают трудно разрешимые проблемы мозаичности».[2]

    На  рис.3 показаны изображения, получающиеся при различных углах поворота. Картинка, получающаяся при угле 15 градусов, в точности повторяет картинку муара, иногда возникающего в телесных или зеленых тонах. Разностная составляющая появляется, если пространственные частоты фотоформ равны. Это связано с тем, что поворот одной из фотоформ на некоторый угол приводит к относительному увеличению ее пространственной частоты по отношению к другой фотоформе.

    Рис.3 Вид Муара при различных углах наложения двух растровых структур.

    Отметим, что при малых углах поворота линиатура разностной составляющей так же имеет небольшое значение. Очевидно, что поворот на 45 градусов является наилучшим вариантом с точки зрения предотвращения муара, поворот на 30 градусов приемлем, а разница в 15 градусов может вызвать проблему при печати.     Теоретически разностная составляющая отсутствует при нулевом угле поворота растров друг относительно друга. Однако практически осуществить такой режим печати сложно. Любая ошибка совмещения фотоформ при печати вызовет появление муара низкой частоты - наихудшего случая муара (рис.3 для случая 5 градусов). Другая проблема, с которой можно столкнуться при этом - смещение цвета. Краски, нанесенные на бумагу, действуют как фильтр для света, отражающегося от бумаги. Однако в связи с неидеальной природой красок результирующий цвет для случая, когда растровые точки различных красок расположены рядом будет отличаться от цвета для случая, когда они наложены друг на друга. Когда краски печатаются с одним углом поворота, то даже небольшая ошибка совмещения фотоформ приводит к смещению цвета, так как растровые точки в одном случае расположены рядом, а в другом наложены друг на друга. Смещение цвета и муар часто соседствуют на оттиске.

    При трехцветной печати или в случае, когда процентное содержание фотоформы  черной краски низкое желтую краску стоит  расположить под углом 45 градусов.

    Использование технологий GCR (Gray Component Replacement) и UCR (Under Color Removal), которые предназначены в основном для уменьшения общего количества краски, способствует также уменьшению вероятности возникновения муара. Это связано с тем, что, хотя процентное содержание фотоформы черной краски возрастает, процентное содержание других фотоформ уменьшается в большей степени, так как оптическая плотность черной краски выше. При высоком уровне генерации черной краски в любом месте изображения будет присутствовать только три краски, что существенно уменьшает вероятность муара.

    Черная составляющая присутствует практически во всех оттенках цветного изображения (за исключением чистых цветов), а не только в темных нейтральных тонах. В системе GCR оттенки создаются только тремя или меньшим количеством красок, причем одна из них - всегда черная. Преимущества использования технологии GCR: уменьшается муар, характерный для коричневых тонов, созданных четырьмя красками, так как коричневые оттенки создаются из двух цветных и из черной красок, проблемы с приводкой красок в процессе печатания уменьшаются, поскольку черное преобладает и покрывает большинство контуров и областей изображений.

    Суть  технологии UCR состоит в замене в процессе цветоделения трех цветных красок триады, присутствующих в одном элементе цветного оригинала, на эквивалентное количество черной краски. При печатании цветных, особенно темных, изображений наибольшие сложности возникают в самых темных местах изображения, поэтому целесообразно уменьшить количество триадных красок (CMY) в тех местах, где будет нанесена черная краска, сократив тем самым их суммарное количество. Этот метод в русской технической литературе получил название «вычитание из-под черного цвета» или «уменьшение цветных красок». При использовании технологии вычитания из-под черного все тона, состоящие из равного количества триадных красок (так называемые нейтральные, ахроматические тона), печатают черной. Технологию UCR при цветоделении применяют главным образом к темным цветам, что практически не влияет на воспроизведение остальных оттенков.

    При сканировании растрированных оригиналов нужно использовать фильтр, устраняющий  растровую структуру изображения.

    В ряде случаев в целях расширения цветового охвата полиграфического синтеза помимо голубой, пурпурной и желтой красок используют краски, цвета которых являются дополнительными к цветам полиграфической триады, т.к. красную (оранжевую), зеленую и синюю (фиолетовую). Новых проблемы с образованием муара в этом случае не возникает, если растры этих красок расположены под углами красок соответствующих основных цветов, т.е. красная (оранжевая) использует угол для голубой, зеленая для пурпурной, а синяя (фиолетовая) для желтой.

    Растры  красок дополнительных цветов можно  располагать также под одним  и тем же углом, например, 30˚ или 60˚ (между голубой и черной или между черной и пурпурной), поскольку из одновременное присутствие на любом цветном участке изображения исключается самой идеей печати по принципу Hi-Fi Color.

    Семикрасочная печать CMYK+RGB так же печатается при высоком уровне GCR и, в связи с тем, что RGB противоположны CMY, для ее печати требуется всего три угла: Cyan, Magenta, Yellow печатаются с углом 15 градусов, RGB краски печатаются с углом 75 градусов а черная краска расположена под углом 45 градусов. Соображения сдесь те же, что и в предыдущем случае - в связи с высоким уровнем GCR краски, расположенные под одним углом вместе на оттиске не появятся.

    Любую отличную от рекомендованных изготовителем растрового процессора комбинацию углов и линиатур нужно проверять и искать оптимальные комбинации для каждого конкретного растрового процессора, набора красок и т.д.

      «Наиболее распространенный метод  коррекции заключается в минимизации пространственного периода муара. Его частоту стремятся сделать как можно более высокой с тем, чтобы он не был заметен благодаря слитному восприятию усредняемых зрительным анализатором колебаний тона и цвета при относительно малом периоде следования розеток».

    Ниже  приведены нормы ISO для углов поворота растров:

    Для полутонового точечного растра без главной оси поворота точек номинальная разница между углами поворота растра для голубого, пурпурного и черного цветов должна быть 30 градусов, при этом угол поворота желтого растра  должен отличаться от других цветов на 15 градусов. Угол наклона растра преобладающего цвета должен быть равен 45 градусам; эти значения относятся к пленкам.

    Для полутонового точечного растра с  заданной осью наклона  номинальная  разница между углами поворота растра для голубого, пурпурного и черного цветов должна быть равна 60˚. Угол поворота растра  желтого цвета должен отличаться от другого цвета на 15 градусов. Угол наклона растра преобладающего цвета должен быть равен 45 градусам или 135 градусам; эти значения относятся к пленкам.

2.3 Нерегулярное (стохастическое)  растрирование

    «Технология нерегулярного растрирования стала  привлекать к себе внимание с самого начала своего появления, так как  она действительно позволяет  повысить качество оттисков. Первые нерегулярные растровые структуры были получены при изготовлении печатных форм для литографии. В качестве основы такой формы брался литографский камень с естественной зернистостью, которая имела случайный характер. Позднее был разработан так называемый безрастровый офсет - способ создания полиграфических репродукций, при котором в качестве растровой структуры использовали естественную зернистость алюминиевой пластины. Однако этот способ позволял получать формы только с низкой тиражестойкостью.

    Примерно  в конце 60-х - начале 70-х годов были изготовлены оптические модуляторы, работающие по контактному или проекционному принципу и позволяющие производить нерегулярное растрирование, - растр, работающий по принципу поглощения, для создания которого использовалась естественная зернистость фототехнической пленки. С разработкой новых видов растров началось развитие теории нерегулярного растрирования». [6]

    «Еще  одно их название такого вида растрирования - частотно-модулированные растры (frequency modulated, FM) в противоположность традиционным амплитудно-модулированным (amplitude modulated, AM) растрам. В борьбе за повышение качества полиграфической продукции FM-растрам принадлежит особое место. Попытаемся разобраться почему. На рис.8 приведены результаты растрирования одного и того же оригинала по разным алгоритмам: переменная по величине растровая точка при традиционном растрировании и итог работы алгоритма стохастического растрирования. Полутоновой точке оригинала в стохастике ставится в соответствие «облако» одинаковых по размеру точек, количество которых определяется уровнем яркости точки на оригинале, а взаимное расположение точек квазислучайно. Чем темнее точка на оригинале, тем больше будет число точек в «облаке».

     Рис. 8  Принципы формирования регулярного и стохастического растров

    Алгоритмы стохастического растрирования цветных полутоновых изображений, конечно же, несравненно сложнее описанного, но принципы формирования растра идентичны.

    Охарактеризуем результаты работы алгоритмов стохастического растрирования и назовем те особенности, которые сделали их столь привлекательными для использования в полиграфии.

    «Данная технология предполагает создание полутонов  изображения на оттиске за счет изменения  густоты (частоты) расположения одинаковых по размеру и форме растровых  элементов при получении полутонов изображения на фотоформе (печатной форме). Технология разработана специально для повышения качества передачи мелких деталей изображения на оттиске и снятия проблемы муара на многокрасочных оттисках, что особенно важно в случае использования технологии Hi-Fi Color и при сканировании растровых изображений.

    Стохастическое  растрирование позволяет воспроизводить очень тонкие линии, мелкие детали и  плавные переходы полутонов, что  неосуществимо при использовании  обычного метода печати полутоновых  изображений с применением регулярных растровых структур. Стохастическое растрирование незаменимо, когда необходима качественная печать альбомов и фирменных каталогов, например мебели, изделий из кожи или дерева, оформления интерьера, модной одежды, где требуется воспроизведение тонких фактур материала.

    Использование стохастического растрирования  приводит к заметному повышению  качества цветных изображений на оттиске при печати на бумаге более  низкого качества по сравнению с  качеством при печати на этой же бумаге с применением традиционного растрирования, например при печати многокрасочных газет, и упаковки.

    Технология  стохастического растрирования  относится к технологии растрирования  с использованием растров с нерегулярной структурой. Такая структура образуется электронным путем с помощью аппаратных и программных средств. Полутона создаются за счет изменения частоты растровой структуры, то есть изменения количества элементов на единицу площади изображения в зависимости от градационного уровня. При этом множество мелких точек заменяет большие точки, получаемые при традиционном растрировании.

    Стохастическое  распределение растровых точек  обладает следующими преимуществами: