Хант Р.В.Г. Цветовоспроизведение

Подождите немного. Документ загружается.

Нетрудно догадаться, что системы высокой печати работали по принципу «все или

ничего»: форма на разных участках оказывалась либо покрытой краской, либо нет, и,

следовательно, в случае обычной черной краски, разные области оттиска оказывались

либо черными, либо белыми, то есть система воспроизводила стимулы лишь двух вари

антов — черного (краска) и белого (подложка). Безусловно, что для тиражирования тек

стов сие было идеально и отпечатанные страницы великолепно читались. Однако для

печати чернобелых фотографий необходимо воспроизводить не только черные и белые

стимулы, но и стимулы промежуточных яркостей, то есть серых тонов. Способ, кото

рым эта задача решалась в высокой печати был на удивление оригинален и задействовал

одно из психофизиологических свойств зрения, успешно эксплуатируемое мозаичными

аддитивными процессами: мы знаем, что существует некий предел пространственного

разрешения изображений, выше которого зрение перестает распознавать мелкие дета

ли, в результате чего отдельные красный, зеленый и синий участки сливаются вместе,

формируя стимулы практически всех возможных промежуточных яркостей и цветно

стей (см. раздел 3.3); высокая печать для воспроизведения серых стимулов создавала

мозаику черных и белых точек, которую зрение воспринимает как серый стимул.

Дробления оригинального изображения на точки добивались путем фотографиро

вания оригинала через т.н. растр,— приспособление, расположенное на небольшом

расстоянии от эмульсии фотопластины или пленки. Растр состоял из двух стеклянных

пластин, с нанесенными на них сверхтонкими непрозрачными линиями. Пластины

плотно скреплялись друг с другом, причем так, что линии располагались под прямым

углом, образуя квадратные ячейки (см. рис. 26.3 вверху). Об этих ячейках можно гово

рить как о неких примитивных «линзочках», образовывавших на пленке слегка рас

фокусированные «изображения» (см. рис. 26.3 снизу).

Фотопленку брали сверхвысококонтрастную, благодаря чему после ее проявки ре



631

ГЛАВА 26 ФОТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

Рис. 26.2 Схематичное представление отличий между технологическими принципами высо

кой, литографской и глубокой печати. Печатные формы в разрезе после наноса краски.

продуцируемое изображение оказывалось состоящим из черных точек и прозрачных

промежутков между ними. Поскольку дырочные элементы ярких областей оригинала

активировали большее количество зерен серебра, чем темные области, после обработ

ки пленки светам оригинала соответствовали крупные черные точки, а теням — мел

кие, и полученный негатив при сильном увеличении выглядел так, как показано на

рис. 26.4. На участках негатива, соответствовавших высоким светам оригинала, точ

ки оказывались настолько крупны, что порой сливались между собой.

Изображения растровой структуры (растрированные изображения) часто именуют

полутоновыми (в противоположность изображениям непрерывного тона, или, как еще

говорят, безрастровым или контонным), а растры, с которых эти изображения были

получены, именуются полутоновыми растрами или перекрестными растрами.Рас

трирующие фотокамеры называются репродукционными фотоаппаратами, а полу

чившиеся с их помощью негативы (или позитивы) — растрированными, полутоновы

ми или точечными негативами (или позитивами).

На следующем этапе фотомеханического процесса растрированный негатив копи

ровался на медную или цинковую пластину, после чего пластина эта обрабатывалась

так, что участки, соответствовавшие темным областям негатива (света оригинального

изображения), вытравливались, а те, что соответствовали светлым, — оставались не

тронутыми. Понятно, что после покрытия пластины слоем краски получалось пози

тивное точечное изображение (рис. 26.5), которое и оттискивалось на бумагу.

Напомним, что достаточно мелкий точечный растр воспринимается зрением как

изображение непрерывного тона, аналогичное оригинальному. При постоянном про

смотровом расстоянии лучше (по данному параметру) смотрится тот оттиск, на кото

ром растровые точки мельче. Частота (мелкость) точечного растра определялась час

тотой растра репродукционного фотоаппарата и могла доходить до 300 линий на дюйм

(120 линий на см). Однако изображения, растрированные с такой высокой частотой

(или, как говорят, — линиатурой), к сожалению, могли воспроизводиться только на

специальных особоглянцевых бумагах очень высокого качества, поэтому книги и

журналы обычно печатались (и печатаются сегодня) с линиатурой порядка 133, 150

или 175 lpi (lines per inch — линий на дюйм), а газеты и того меньше — 65–100 lpi,

изза чего точечная структура газетных фотографий порой хорошо видна.

Кстати говоря, резкую потерю разрешающей способности зрения хорошо иллюст

рирует плавное удаление наблюдателя от газетной фотографии: ее точечная структура

пропадает очень быстро. Но если на расстоянии пропадания фотографию повернуть на

45° — растровая сетка снова становится заметной. Так происходит потому, что паттерн

чернобелых точек на растрированных фотографиях исходно всегда повернут на 45°

(см. рис. 26.3) и никогда не бывает строго вертикальногоризонтальным, поскольку

зрение хуже всего различает мелкие детали при повороте на 45° (возможно, благодаря

тому, что зрительная система человека в первую очередь реагирует на вертикальные

и горизонтальные стимулы, а не на диагональные).

Итак, мы видим, что воспроизведение серых полутонов в высокой печати оказыва

лось весьма трудоемким и вело к разного рода тональным искажениям. Некоторые

стимулы воспроизводились слишком темными, некоторые — слишком светлыми. Ис

кусство адекватного тоновоспроизведения методом высокой печати заключалось глав

ным образом в верном выборе выдержки и диафрагмы репродукционного фотоаппара

та, правильном подборе расстояния между растром и фотопленкой, а также в опти

мальном режиме обработки растрированного негатива. Несмотря на дополнительные

632

ГЛАВА 26 ФОТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

633

ГЛАВА 26 ФОТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

Рис. 26.3 Вверху: мелкий фрагмент стеклянного полутонового растра (сильно увеличено). Вни



зу: световая картина, возникающая, когда стеклянный полутоновый растр расположен на не



большом расстоянии от фотопленки. Так же выглядит контактный растр.

хлопоты и трудоемкость, особо значимые области изображений подвергались ручной

коррекции (Bryngdahl, 1978).

26.3 ЛИТОГРАФИЯ

В литографском процессе промежуточные серые тона также воспроизводятся на

базе физиологического эффекта слияния растровых точек разных размеров. Печатная

форма при этом не рельефна, как в высокой печати, но совершенно плоская (см. рис.

26.2 [b]). На ранних этапах развития данной технологии, так же как и в высокой печа

ти, использовался растрированный негатив, который затем копировался на форму, на

которой специальная жиросодержащая краска удерживалась только в промежутках

между точками, но не на самих точках (либо же наоборот: на форму копировался рас

трированный позитив, а краска при этом садилась на точки, но не удерживалась в про

межутках между ними).

Принцип выноса жирной краски из пробельных участков построен на том, что уча

стки эти обладают большей смачиваемостью, чем печатные элементы (растровые точ

ки), поэтому форма перед накатом краски увлажняется. Таким образом, печатный

цикл состоит из смачивания, наката краски и печати (затем вновь смачивания, нака

та, печати и т.д.).

Нетрудно догадаться, что технологичнее использовать вращающиеся цилиндры,

нежели подвижные плоскости, поэтому красочное изображение вначале переносится

с формы на резиновый вал, а уже потом на бумагу. Метод получил название офсетной

печати.

Наконец, отметим, что сегодня офсетная трихроматическая литография повсеме

стно вытеснила трихроматическую высокую печать.

26.4 ГЛУБОКАЯ ПЕЧАТЬ (ИНТАЛИЯ)

В отличие от высокой и офсетной печати, глубокая печать в своей классической

форме воспроизводит промежуточные тона не за счет варьирования относительным

размером черных точек и промежутков между ними, а за счет того, что в печатной фор

ме имеются выемки (ячейки) разной глубины, заполненные краской, в то время как не

выбранные участки формы свободны от нее (рис. 26.2 [c]). Темные, светлые и все про

межуточные тона получаются за счет выноса на поверхность большего или меньшего

количества краски, определяемого глубиной ячейки.

Как видим, системы глубокой печати не требуют растрирования, то есть дробления

изображения на точки, но, с другой стороны, глубокой печати критично, чтобы про

бельные (невыбранные) участки формы были абсолютно свободны от краски. Послед

нее достигается путем специальной очистки, следующей за наполнением всех ячеек.

К сожалению, в процессе чистки возникает паразитный вынос краски из крупных

ячеек. Дабы уйти от этого, в них создается плотная сеть перегородок, для чего приме

няются опять же растры, причем довольно высокой линиатуры (обычно 175 lpi [70 ли

ний на см]). Цель такого растрирования, как мы видим, принципиально отлична от

цели растрирования в высокой печати и офсете, где тот или иной объект формируется

из точек переменного диаметра: в традиционной глубокой печати диаметр всех «то

чек» неизменен на всех уровнях оптической плотности.

634

ГЛАВА 26 ФОТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

От английского «offset» — смещение, отвод. — Прим. пер.

635

ГЛАВА 26 ФОТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

Рис. 26.4 Полутоновый негатив. Сильно увеличено.

636

ГЛАВА 26 ФОТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

Рис. 26.5 Полутоновый позитив. Сильно увеличено.

В трихроматической глубокой печати имеют место сложности с регулировкой вы



носа краски из мелких ячеек, поэтому их диаметр меньше, чем диаметр всех осталь

ных, что придает технологии некоторую схожесть с растровым полутоном высокой и

офсетной печати.

Глубокая печать более всего подходит к работе с поверхностями среднего глянца,

поскольку метод малопригоден к воспроизведению высококачественных изображе

ний с высокой деталировкой (т.е. требующих высоких растровых линиатур, к приме

ру, 175 lpi). По этой причине глубокая печать активно применяется в производстве де

шевых еженедельных журналов, где низкая стоимость издания не предполагает высо

кого качества бумаги, а высокая цена печатных валов «раскидана» на большое коли

чество экземпляров. Применению глубокой печати в газетных публикациях препятст

вуют сложности с внесением изменений в тексты: печатные формы гравируются еди

ножды и для каждого следующего номера требуется новый комплект форм. Методом

глубокой печати часто изготавливаются денежные банкноты, поскольку технология в

состоянии воспроизводить очень тонкие кривые линии, которые трудно подделать. Се

годня основной сферой применения глубокой печати являются этикеточное и упако

вочное производства.

26.5 НАЛОЖЕНИЕ КРАСОЧНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Мы знаем, что в цветной фотографии используются три красочных изображения

(голубое, пурпурное и желтое), наложенных друг на друга и точно совмещенных. В 18

главе мы говорили о микроскопической структуре таких изображений. Напомним,

что чернобелые серебряные изображения, из которых в конечном счете получаются

все цветные, состоят из мельчайших частиц восстановленного серебра — т.н. зерен.

В некоторых гидротипных процессах, таких как Technicolor, Kodak Transfer Process,

а также в системах Polarcolor и Instant Kodak (см. раздел 17.10), гранулярная структу

ра исходного серебряного изображения (с которого и получалось цветное) за счет диф

фузии красителей практически полностью размывалась, т.е. процесс был в полном

смысле субтрактивным. Однако с позиции визуальной резкости перенос красителей —

нежелательный фактор, поэтому в большинстве субтрактивных процессов красители

остаются в гранулярной форме, точно повторяя при этом структуру исходного сереб

ряного изображения (как, скажем, в пленках Kodachrome), либо же слегка меняя ее за

счет структурной специфики краскообразующих компонент (как, скажем, в пленках

Ektachrome и Kodacolor) (см. рис. 12.4, 12.5 и 12.6, а также 18.1 и 18.9).

Неоднородность фотографических красочных изображений в целом незаметна, по

этому некоторые субтрактивные цветофотографические процессы даже обрели репу

тацию «беззернистых». Однако в сильный микроскоп хорошо видно, что цветное фо

тографическое изображение обладает т.н. случайной структурой, что также встреча

ется в случайномозаичных аддитивных процессах (хотя гранулярность последних

примерно в десять раз выше).

26.6 НАЛОЖЕНИЕ ТОЧЕЧНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Как было показано в предыдущем разделе, большинство субтрактивных фотографи

ческих изображений состоит из гранулярных красочных паттернов, положенных друг

на друга. Успех цветной фотографии наводит на мысль, что в полиграфии адекватное

цветовоспроизведение достигаемо простой последовательной печатью трех точечных

637

ГЛАВА 26 ФОТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

красочных изображений одно поверх другого (см. 26.7). Действительно, субтрактивное

трихроматическое цветовоспроизведение в полиграфии строится на принципе, откры

том еще в начале XVIII в. Жакобом Кристоффелем Леблоном (Birren, 1981): с трех сепа

рированных чернобелых негативов, выполненных за красным, зеленым и синим

фильтрами, получают три точечных (растрированных) изображения и печатают их со

ответственно голубой (cyan), пурпурной (magenta) и желтой (yellow) красками. Такая

практика распространена повсеместно, но при этом стоит заметить, что в профессио

нальной полиграфической лексике в отношении печатной триады часто употребляются

термины «синий», «красный» и «желтый» (см. раздел 4.2).

Часто помимо трех красочных изображений в создании результирующего трихро

матического оттиска участвует черное точечное изображение: оно необходимо, напри

мер, для получения на оттисках глубокого черного (поскольку суммарное количество

красок на поверхности по ряду технологических причин ограничено), но также благо

даря blackсепарации снижаются требования к точности приводки сепараций трихро

матических и уменьшается паразитная хроматическая вариабельность в глубоких те

нях изображений. Плюс к тому применение т.н. метода GCR (будет описан в разделе

29.14) позволяет уменьшить общий расход красок (см. рис. 29.7).

26.6.1 Углы поворота растров

Дабы избежать появления на оттисках т.н. муара — паразитных регулярных

структур (интерферентов), инициируемых взаимоналожением параллельных рядов

голубых, пурпурных и желтых точек, — растровые ряды точечных изображений все

гда печатаются повернутыми на разные углы. При этом растр blackсепарации повер

нут на угол минимальной различимости — 45°, cyanсепарации — на 30° от черного,

magentaсепарации — на 30° в противоположную сторону от черного, а yellow

сепарации (точки которой менее всего заметны) на угол, занимающий серединное по

ложение между углом голубого и углом пурпурного — то есть 0° (вертикально) или 90°

(горизонтально) (см. рис. 26.6).

Напомним, что в традиционной глубокой печати изображение не дробится на точ

ки переменного размера, и поскольку гранулы оригинального серебряного изображе

ния слишком мелки, чтобы проявить себя на финальном оттиске, процесс более всего

походит на истинно субтрактивный, то есть аналогичен фотографическим краско

трансферным процессам. Однако характер цветовоспроизведения в высокой и офсет

ной печати лежит гдето между собственно субтрактивным и мозаичноаддитивным.

Сканеры, о которых речь пойдет в гл. 29, тоже дают возможность «заполнять» за

печатываемую поверхность краской в разных пропорциях, но варьируют не диамет

ром растровых точек (как показано на рис. 26.4 и 26,5), а плотностью залегания на

единицу площади случайно (или, как говорят, — стохастически) распределенных

микроточек. Размер последних в этом случае равен примерно одной десятой от разме

ра обычной растровой точки, соответствующей 50% заполнения поверхности. Пре

имущество техники стохастического растрирования состоит в том, что разрешение ре

зультирующего изображения повышается, а визуальная различимость его точечной

структуры — понижается. При этом, однако, за счет эффекта т.н. случайной агрегации

микроточек растет визуальная зернистость результирующих изображений.

638

ГЛАВА 26 ФОТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

Современные алгоритмы стохастического растрирования позволяют уйти от этого нежела



тельного явления. — Прим. пер.

26.7 КОЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ЦВЕТОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

ТОЧЕЧНЫМИ ИЗОБРАЖЕНИЯМИ

Суперпозиция голубого, пурпурного и желтого точечных (растрированных) изо

бражений дает мозаику восьми возможных цветовых стимулов:

— ахроматического белого в промежутках между растровыми точками;

— ахроматического черного, в местах наложения трех точек друг на друга;

— голубого, пурпурного и желтого, каждый из которых виден в просветах между

точками двух других;

— красного, зеленого и синего, образованных парами точек двух колорантов (т.н.

бинарами), видимыми в просветах между точками третьего (рис. 26.1).

В 1937 г. американский физик (немец по происхождению) Ганс Нойгебауер в своей

«Die theoretischen Grundlagen des Mehrfarbenbuchdrucks» предложил (в общем виде)

решение проблемы цветовоспроизведения на основе восьмистимульной мозаики.

Пусть в некоей трехкрасочной системе (голубой, пурпурный и желтый) величина

с — это доля покрытия запечатываемой поверхности (чаще всего бумаги)

cyanточками; m — доля покрытия magentaточками и y — доля покрытия

yellowточками на единицу площади поверхности. Из этого следует, что (1 – с) — это

доля непокрытия cyanточками; (1 – m) — доля непокрытия magentaточками,

(1 – y) — yellowточками на единицу площади поверхности.

Вероятность того, что тот или иной участок поверхности окажется покрытым

cyanточкой, равна с, magentaточкой — m, yellowточкой — y. Следовательно, вероят



639

ГЛАВА 26 ФОТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

Рис. 26.6 Углы поворота растров, обычно применяемые в четырехкрасочной печати.

ность, что тот или иной участок поверхности окажется запечатанным всеми тремя

красками, то есть станет черным, равна произведению этих вероятностей — c´m´y.

Аналогичным образом рассчитываются вероятности непокрытия любой из трех кра

сок любого участка поверхности — (1 – с), (1 – m), (1 – y). Таким образом, по белому вы

ражение выглядит как (1 – с)´(1 – m)´(1 – y). Аналогичным путем можно написать вы

ражения по каждому из восьми стимулов (символы в скобках — это трехстимульные

CIE XYZзначения каждого стимула):

(,,) ( )( )( )

(,,)

XYZ c m y f

XYZ

111 1

222

11 1Белый

Голубой

-- - =

cm y f

XYZ m c y f

()()

(,,) ( )( )

(

333 3

-- =

-- =Пурпурный

,,) ( )( )

(,,) (

YZ y c m f

XYZ my c

44 4

555

Желтый

Красный

-- =

- )

(,,) ( )

(,,) (

XYZ cy m f

XYZ cm

666 6

777

Зеленый

Синий -=

XYZ cmy f

)

(,,)

888 8

Черный

Теперь предположим, что у нас имеется оригинальный стимул P, трехстимульные

значения которого равны X

. Колориметрическое репродуцирование этого стиму

ла предполагает, что колориметрически эквивалентный стимул (т.е. оказывающий на

зрительную систему наблюдателя точно такое же воздействие, что и стимул ориги

нальный) будет иметь те же трехстимульные значения — X

. Данное требование

очень просто записать математически, исходя из грассмановского принципа аддитив

ности (см. раздел 7.4):

fX fX fX fX fX fX fX fX X

fY fY

11 22 33 44 55 66 77 8 8

11 2

+++++++ =

2334455667788

11 2 2 33

++++++ =

+++

fY fY fY fY fY fY Y

fZ fZ fZ f

44 55 66 77 88

ZfZfZfZfZ Z++++ =

По нашему образцу имеем f

единиц белого и f

единиц голубого, что вместе дает:

ffXXfYYfZZ

1111111

единиц белого

единиц голу

º++() () ()

бого º++fX X fY Y fZ Z

22 22 22

() () ()

Коль скоро f

единиц белого аддитивно смешаны с f

единиц голубого, то сие эквива

лентно:

()()()()()()fX fX X fY fY Y fZ fZ Z

1 1 2 2 11 11 11 11

+++++

И так далее по всем оставшимся стимулам.

Следовательно, линейные коэффициенты переменных (X), (Y)и(Z) у аддитивной

смеси всех восьми стимулов будут представлять собой левые части каждого из приве

денных выше трех уравнений. Если коэффициенты эти идентичны X

и Z

, колори

метрическое цветовоспроизведение будет выполнено.

Поскольку приведенная выше тройка уравнений — это реальные уравнения для c, m

640

ГЛАВА 26 ФОТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП