Технологические параметры СПОИ
Министерство
образования Российской Федерации
Московский
государственный университет печати
КУРСОВАЯ
РАБОТА
по
дисциплине Технология обработки изобразительной информации
тема
проекта «Технологические параметры СПОИ»
Студент:
Твердохлебова И.В.
Курс
4 группа ПД 4-1
Руководитель:
Макеева Т.А.
«____»__________200__г.
Москва
2005
Оглавление
Введение
Размеры и разрешение сканированного
изображения, коэффициент качества
Апертурные искажения
Формирование и регистрация
изображения в выводных устройствах
Заключение
Список
используемой литературы
Введение
Уровень требований к качеству печатной
продукции, к качеству выполнения заказов в настоящее время значительно возрос.
Если раньше одним из основных требований было наличие совмещения на оттиске (а
на все остальное внимания особенно не обращали), то сегодня заказчик хочет
получить четкое, насыщенное изображение. Основной критерий качества - точность
воспроизведения оригинала. Основным условием получения качественной продукции
является выполнение всех технологических требований.
Наибольшее влияние на качество продукции
оказывают такие параметры, как разрешение при сканировании изображения,
апертурные искажения при сканировании, разрешение выводного устройства, тип
растрирования.
печатный сканированный искажение
изображение
Разрешение - один самых важных параметров
будущего изображения. Заданное при сканировании разрешение невозможно
впоследствии изменить без изменения качественных характеристик изображения (1).
Разрешение определяет уровень детализации
объекта при сканировании и определяется в точках на дюйм (dpi). Чем выше этот
показатель, тем более детально будет передан объект, но тем больше будет и
размер выходного файла (1).
Качество изображения при увеличении разрешения
увеличивается, но до некоторого предела. Непродуманное увеличение разрешения
приведет всего лишь к увеличению размеров выходного файла до сотен гигабайт -
такое изображение компьютер просто не сможет обработать. Имея дело с
разрешением нужно понимать разницу между физическими возможностями разрешения
сканера и так называемым интерполяционным разрешением - программным увеличением
количества точек на дюйм. Именно оптическое разрешение определяет четкость и качество
картинки. Интерполяционное же разрешение используется очень редко для
сканирования мельчайшей графики в черно-белом режиме, при котором увеличение
размеров выходного файла не будет катастрофично для компьютера и жесткого диска
(1).
Чтобы определить надлежащее разрешение при
сканировании любого оригинала, предназначенного для печати, необходимо знать
физические размеры оригинала и желаемые размеры изображения в напечатанном
документе. Эта информация позволит вам вычислить коэффициент увеличения, или масштаб,
- во сколько раз оригинал необходимо увеличить или уменьшить в ходе
сканирования. Кроме того, следует знать кое-что об устройстве вывода, на
котором будет сделан отпечаток или форма. Если окончательный вывод изображения
будет выполнен на растровом устройстве, то следует знать разрешение, которое
будет использовано при печати, пространственную частоту растра,
предназначенного для вывода, и тип технологии растрирования. В отличие от
цветных и полутоновых изображений, для битовых изображений (черно-белой
штриховой графики) выходное разрешение должно максимально соответствовать
разрешению устройства печати (2).
Для определения требуемого разрешения при
сканирования необходимо выяснить показатель lpi у выходного устройства и
умножить его на 1,5 или максимум на 2 (коэффициент качества). Получится
оптимальный показатель в точках на дюйм (dpi), необходимый для наилучшей
передачи изображения (при масштабе воспроизведения =1) (1).
Коэффициент качества служит для того, чтобы
уменьшить нерезкость, которая обусловлена конструкцией устройства и возникает
потому, что при одной точке на оригинале, которая расположена точно между двумя
строками сканирования, оказывается влияние на обе строки.
Размер изображения является величиной,
посредством которой выводится изображение при печати. Так как она в самых
редких случаях совпадает с размером оригинала, изображение должно
масштабироваться (в значительной степени увеличиваться или уменьшаться). Фактор
масштабирования рассчитывается из размера изображения, деленного на размер оригинала,
умноженный на 100% (3).
Всегда следует стараться сканировать изображение
с оптимальными его размером и разрешением, чтобы обеспечить бескомпромиссное
качество при минимально возможном размере массива данных (3).
Если изображение просканировано с более высоким
разрешением, чем это необходимо, или меньшим, чем это необходимо для печати,
массивы данных увеличиваются и тем самым замедляют последующие процессы
обработки изображения (3).
По-иному дело обстоит в том случае, если
изображение очень мало или отсканировано с меньшим разрешением или если
оптическое разрешение сканера недостаточно высоко. Здесь приходится иметь дело
с небольшими массивами данных, которые должны быть увеличены или путем
интерполяции, причем появляются и нерезкость, и неточности, или при выводе
возникает эффект лестницы (aliasing), при котором точка изображения на
оригинале будет представлена в печати несколькими точками, что приведет к
уменьшению разрешения в печати, и в любом случае к потере качества (3).
Если окончательный размер изображения при
сканировании еще неизвестен, то его следует сканировать размером, который может
быть максимальным. И при необходимости изображение может быть расчетным путем
уменьшено без риска потери качества (3).
Апертурные искажения
Наиболее серьезной причиной низкочастотной
фильтрации изображений в репродукционных системах являются так называемые
апертурные искажения, обусловленные конечным размером сканирующего пятна -
апертуры. В цифровых системах аналогичные ограничения на частотный спектр накладывают
ошибки двухмерной (по обеим пространственным координатам) дискретизации
изображения, обусловленные ее конечным, т.е. не беспредельно малым шагом (4).
Рис.1. Реакция (в) считывающего устройства на
изменение коэффициента отражения (б) при сканировании одиночного контура (а)
пятном диаметра d
На рис.1 видна реакция считывающего
устройства на изменение тона изображения при переходе сканирующего пятна
круглой формы через идеально резкую границу, разделяющую темное и светлое поля
оригинала (рис. 1, а). Распределению коэффициента отражения (рис. 1, б) в этом
случае соответствует спектр пространственных частот, содержащий гармоники
бесконечно высокой частоты, т.е. не ограниченный сверху. Этого нельзя сказать о
частотном спектре сигнала, получаемого в результате сканирования такого
перехода (рис.1, в). В тот момент, когда центр пятна находится на самом
контуре, сигнал имеет некоторое среднее значение, т.к. одна половина пятна
приходится на светлое, а другая на темное поле. На бесконечно быстрое изменение
тона оригинала считывающее устройство реагирует лишь за время перемещения
апертуры на расстояние, равное ее величине. Поэтому спектр сигнала ограничен
сверху частотой 
, значение
которой обратно этому времени и определяется частным величины 
апертуры и
линейной скорости 
ее
перемещения: 
(4).
Контрастность, воспроизводимая
некоторой системой формирования изображения на заданной пространственной
частоте, определяется глубиной модуляции. Если изображение из черных и белых
линий воспроизводится так, что уровень «черного» составляет 0%, а «белого» -
100%, то глубина модуляции равна 100%. При измерении с помощью синусоидального
сигнала или прямоугольного сигнала она называется функцией передачи модуляции
(ФПМ) - рис.2 (5).
Рис.2. Функция передачи модуляции
Действие апертурных искажений на
одиночные штрихи и систему штрихов при различном контрасте поясняет рис.3. На
одиночном штрихе и пробеле, ширина которых хотя бы незначительно превышает
величину апертуры, сигнал на выходе еще достигает своих экстремальных значений,
соответствующих уровням «белого» и «черного». Для тонкого одиночного штриха
ухудшение резкости его краев сопровождается потерей контраста (5).
Рис. 3. Перемещение считывающей
апертуры по штрихам различного контраста и периодичности (а); коэффициент
поглощения (б), его искажения и снижение глубины модуляции с уменьшением
толщины штрихов (в)
Как видно из рис.3, амплитуда
импульса не достигает уровня «черного», если считывающее пятно не полностью
перекрывается таким штрихом. По той же причине уменьшается глубина модуляции
сигнала коэффициентом отражения и для системы тонких штрихов, что ведет к
снижению их контраста и различимости на копии (4).
Формирование и регистрация
изображения в выводных устройствах
Современных фото- и формовыводных
устройствах систем допечатной подготовки изданий для формирования изображения
используется принцип сканирования световым лучом, сфокусированным на плоскости
регистрирующего материала в пятно малого размера (6).
Принцип сканирования заключается в
том, что световое пятно, последовательно перемещаясь по расположенным с
определенным шагом вертикальным или горизонтальным линиям, постепенно обходит
всю площадь поверхности регистрирующего материала, где должно быть записано
изображение. При этом вследствие модулирования интенсивности светового сигнала
по принципу «да/нет» осуществляется экспонирование регистрирующего материала и
выполняется запись элементов изображения - отрезков и точек, формирующих
шрифтовые знаки, штриховые и растрированные полутоновые иллюстрации и другие
элементы (6).
Для записи штриховых или полутоновых
иллюстраций их изображения должны быть предварительно преобразованы в растровую
форму и записаны в память компьютера. Растровые точки представляют собой
совокупность микроточек, размер которых равен диаметру сканирующего пятна (6).
Для воспроизведения на выводном
устройстве изображения отдельной полосы издания или полноформатного оттиска на
фотоматериале или формном материале цифровую информацию о шрифтовых знаках и
иллюстрациях, содержащихся в полосе, необходимо преобразовать в матрицу
экспонирования, которая представляет собой массив данных из нулей и единиц,
сформированных в виде математической матрицы. При этом число столбцов и строк
матриц определяется горизонтальным l и вертикальным h форматами, а также
разрешением R выводного устройства и соответственно равно lR и hR . Нули и
единицы, которые служат элементами матрицы, характеризуют наличие (1) или
отсутствие (0) изображения микроточек (6).
Преобразование информации об
изображении в матрицу экспонирования осуществляет RIP (растровый процессор)
(6).
Важной характеристикой растровой
точки является ее геометрическая форма (6).
В высоких светах (10%) во всех трех
реализациях растровая точка имеет круглую форму, наилучшим образом
воспроизводимая в светах изображений. В светах (25%) точки чаще всего имеют
круглую или овальную форму (6).
В полутонах (около 50%) практически
во всех растровых библиотеках форма точки соответствует квадрату или
прямоугольнику. Это объясняется хорошими результатами, которые обеспечивает
точка такой формы при проработке полутонов, и высокой резкостью изображения,
что особенно важно именно в полутонах, так как здесь находится наибольшее
количество сюжетной информации (6).
В тенях (75%) используются те же
формы точки, что и в светах (25%), но в негативном исполнении (белые точки на
черном фоне) (6).
Как всякая система регистрации и
передачи информации, светочувствительный слой воспроизводит информацию с
искажениями:
• потери резкости, выражающиеся в утрате
четкости деталей, содержащихся в оптическом изображении;
• шумовые искажения, проявляющиеся в
возникновении в фотографическом изображении случайной структуры - так
называемой зернистости (6).
Все виды искажений, в общем, обусловлены одной и
той же причиной: дискретным строением светочувствительного слоя и связанным с
этим механизмом образования фотографического изображения (6).
Потери резкости изображения вызваны рассеянием
света в светочувствительном слое. Рассеяние света в слое обусловлено его
дифракцией и отражением на эмульсионных микрокристаллах. Какой из процессов
преобладает, зависит от размеров микрокристаллов. В слоях с микрокристаллами,
имеющими поперечный размер больше длины волны света, определяющим является
отражение, а в мелкозернистых слоях - дифракция (6).
Рассеяние света в эмульсионном слое зависит не
только от собственно светорассеяния, но и от степени поглощения актиничного
света слоем. Поглощение же зависит в первую очередь от количества
микрокристаллов в единице объема и их общей массы (6).
Таким образом, рассеяние света в фотографическом
слое зависит от большого числа причин, взаимодействующих между собой: размеров
и формы микрокристаллов, коэффициентов преломления и спектральных свойств
образующих светочувствительный слой веществ и их концентрации в слое (6).
В обычных фотоматериалах с разрешающей
способностью R =150-200 мм-1 световой квант, попавший на светочувствительный
слой, из-за рассеяния поглощается порой на весьма значительном расстоянии от
места попадания на эмульсионный слой. Однако на высокоразрешающих ( R >400
мм-1) слоях, к которым относятся практически все фототехнические пленки, дело
обстоит значительно лучше. Эмульсионный слой этих пленок очень тонок и
прозрачен. Поэтому большая доля регистрируемого слоем светового потока не
рассеивается. Значительная часть почернения строится теми световыми квантами, которые
поглотились микрокристаллами (6).
В современных выводных устройствах для записи
изображения на светочувствительные материалы используются газовые,
твердотельные и полупроводниковые лазеры (лазерные диоды) (6).
Чем меньше длина волны лазера, тем более четкое
пятно (точку) на светочувствительном материале можно получить при записи. Такие
точки изображения, у которых оптическая плотность на краях очень резко
изменяется от максимального до минимального значения, называют жесткими, а
точки с более плавным изменением оптической плотности на краях - мягкими. В
связи с тем, что растровая точка изображения формируется из некоторого
количества мягких или жестких микроточек, понятие жесткости применимо и для
растровых точек (6).
При записи изображения с невысокими линиатурами
растра (133, 150 lpi) влияние жесткости точки практически неуловимо, а с учетом
погрешностей собственно печатного процесса - и вовсе исчезает. Для печати при
высокой линиатуре «жесткость» луча начинает играть принципиальную роль, так как
для достижения таких линиатур требуется адекватное уменьшение диаметра
сканирующего лазерного пятна (6).
Регистрация изображения на термочувствительных
материалах в выводных устройствах осуществляется под действием инфракрасного
лазера, который используется в качестве источника теплового воздействия,
способного не только нагреть вещество до любой требуемой температуры, но и даже
расплавить и испарить. В процессах записи изображения в выводных устройствах
при допустимой неточности воспроизведения краев штриховых изображений 5-10 мкм
максимальная длительность нарастания и спада температуры нагрева на краях
штрихов должна иметь порядок 10-7 с (6).
В современных выводных устройствах можно
получать изображения на термочувствительных материалах - на пленках для дальнейшего
изготовления печатных форм методом контактного копирования, и непосредственно
на печатной пластине (6).
Могут использоваться так называемые сухие
пленки, не требующие традиционной мокрой химической обработки после
экспонирования. Изображение, полученное этим способом, очень четкое и имеет
резкую границу (6).
Изображение, полученное на пленке, также требует
повышенной по сравнению с обычным ФВУ мощности лазера и отличается очень
высоким разрешением и четким контуром растровой точки (6).
Заключение
В работе было рассмотрено влияние
технологических параметров СПОИ на качество воспроизведения изображений. Было
показано, что на структурные параметры изображения оказывает влияние множество
факторов.
Разрешение - один самых важных параметров
качества изображения. Всегда необходимо выбирать оптимальное разрешение
сканирования и разрешение вывода. Только тогда удастся добиться максимального
качества и не потерять мельчайшие подробности.
Серьезное влияние на воспроизведение изображений
оказывает апертурная фильтрация. С увеличением считывающей апертуры
увеличивается градиент ФПМ изображения, уменьшается резкость изображения,
происходит потеря мелких деталей.
На современном этапе развития полиграфии
подавляющее большинство специалистов уделяют пристальное внимание допечатным
процессам. Используются самые совершенные выводные устройства (которые очень
долго и кропотливо калибруются), высококлассные сканеры и цифровые камеры,
дорогие калиброванные мониторы. Но только тщательный контроль технологии
изготовления продукции на каждом участке производства - от приема расходных
материалов до упаковки тиража - позволит достичь высокого качества.
Список используемой литературы
(1) - Статья
«Выбор разрешения сканирования». Ссылка:
<http://www.scaners.ru/articles/scanning30/choose_resolut.shtml>
(2) - Статья
«Сканирование». Ссылка:
<http://www.pressinfo.km.ru/index.php?main=2&go=1&sub=3#Label1_3>
(3) - В.
Филин «Листовая офсетная печать. О современных допечатных процессах». Ссылка:
http://www.printer-publisher.ruprint.ru/stories/16/238_2.php
(4) - Ю.
В. Кузнецов «Технология обработки изобразительной информации». 2002 М - Ст-П.
Изд. «Петербургский институт печати». Стр. 117-118.
(5) - Адам
Уилт «Чем определяется резкость». Ссылка:
<http://daily.sec.ru/dailypblshow.cfm?rid=8&pid=4316&pos=2&stp=50>