Разрешение и градационная передача принтера Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

А. В. ФЕДОРОВ И. А. СЫСУЕВ

Омский государственный технический университет

УДК 655.2:004

РАЗРЕШЕНИЕ

И ГРАДАЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА ПРИНТЕРА_

РАССМАТРИВАЮТСЯ ВОПРОСЫ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ПОЛУТОНОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ЛАЗЕРНЫХ ПРИНТЕРАХ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ РЕПРОДУЦИРУЕМЫХ ОРИГИНАЛ-МАКЕТОВ И ФОТОФОРМ. ПОКАЗАНА НЕОБХОДИМОСТЬ УЧЕТА РАСТИСКИВАНИЯ РАСТРОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ПЕЧАТАНИЯ РАСТРИ-РОВАННЫХ ПОЛУТОНОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ, ПРИВЕДЕНЫ СООТВЕТСТВУЮЩИЕ МЕТОДИКИ ТЕСТИРОВАНИЯ ПРИНТЕРА.

В настоящее время все сильнее стирается грань между профессиональным и полупрофессиональным компьютерным оборудованием допечатной подготовки. Не в последнюю очередь заинтересованы в этом малые полиграфические предприятия, где довольно часто применяется способ получения фотоформ с помощью лазерных принтеров для изготовления текстовых, малотиражных и малоответственных изданий, а также для изготовления репродуцируемых оригинал-макетов для дупликаторов.

Современные принтеры, представителем которых является тестируемый HP LaserJet 2200 D, согласно паспортным данным имеют разрешение 600 и даже 1200 точек на дюйм, dpi (ProRes 1200). Кроме того, фирмы часто указывают, что для повышения электронного (алгоритмического) разрешения используются разнообразные технологии, например Resolution Enhancement Technology (Hewl-lett-Packard) или High Resolution Control (Brother). При реализации такого подхода лазерный луч меняет свою интенсивность, то есть уменьшается количество энергии, идущей на формирование одной точки, и тем самым уменьшается ее размер. В современной реализации данной технологии интенсивность луча варьируется от 3 до 5 градаций. При этом разрешение должно находиться на уровне 1800-3000 dpi (600 х 3 = 1800).

Однако можно констатировать, что оттиски, полученные на лазерном принтере, визуально не соответствуют такому разрешению. И в этой связи представляется целесообразным выяснить грань между «теоретически возможным» и «практически реализуемым» разрешением системы электрографической печати.

Согласно поставленной задаче в программе векторной графики (Macromedia FreeHand) был создан тест-объект для исследований, включающий в себя элементы для контроля и оценки характера воспроизведения растровой структуры и передачи полутонов.

Для контроля качества передачи полутонов в тест-объекте имеется восемь градиентных полей с различной линиатурой. В каждом градиенте программно реализовано изменение уровней серого от 0 до 255. По воспроизведению данного тест-объекта можно судить не только о передаче количества градаций серого в зависимости от линиатуры, но и оценить истинную разрешающую способность системы печати принтера.

Так, при воспроизведении градиента (рис. 3) с линиатурой 18 и 24 лин/см нарастание, серого происходит плавно, без заметных скачков. При линиатуре 36 лин/см в области светов проявляется едва заметная ступенчатость, однако с увеличением оптической плотности визуальная заметность перехода от одного уровня серого к Другому пропадает. Максимальная ступенчатость проявляется при линиатуре 80 лин/см. Так, на градиенте длиной 240 мм можно увидеть 32 оттенка серого, воспроизведенного принтером. Следовательно, если один растровый элемент воспроизводт-ся 32 элементарными точками принтера, то истинное разрешение должно составлять = 1200 dpi (80х2,54х321/2 = 1149). Однако на градиенте, воспроизведенном с растром принтера (воспроизводимым согласно документации с линиатурой 180 лин/дюйм = 71 лин/см),

реализована гладкая передача градиента без видимых границ полутонов. При параметрах растра «по умолчанию» плавная реализация полутоновых переходов происходит за счет двойной растровой структуры, которая очень хорошо видна при изучении оттиска под небольшим увеличением: помимо основных растровых элементов видны вторичные элементы меньшего размера (рис. 1,2). Это позволяет сделать вывод о том, что если при выводе графических данных используется не линиатура принтера, то интерпретатор PostScript производит вывод с настройкой на получение максимально «жесткого» элемента растра, что недостижимо при использовании технологии повышения разрешения.

Рис. 1. Реализация растровой точки при заданных параметрах растрирования.

Рис. 2. Реализация растровой точки при параметрах растра «по умолчанию».

Если варьировать размер лазерного пятна, то контур элемента будет «рваным», и, следовательно, при дальнейших формных процессах получить «жесткий» элемент на фотоформе будет невозможно.

Также с увеличением линиатуры вывода граница теней смещается в сторону светов, линейные градиенты становятся близкими к логарифмическим (рис. 3). Из этого можно сделать вывод о возрастании растискивания растровых точек с увеличением линиатуры.

Для контроля воспроизведения растровой структуры применялись растровые поля с 40, 50 и 80 % точками и различной линиатурой. Это программно заданные поля с 40, 50 и 80 % насыщенностью черного, для которых были заданы значения линиатуры и тип растрового элемента (в данном случае использовался эллиптический растровый элемент).

На выводе заметно возрастание оптической плотности растровых полей с увеличением линиатуры вывода. Так, при выводе поля с 40 % растровой точкой при

J 3

в a S

логарифмический 80 лнн/см 72 лнн/см 60 лип/см 48 лнн/см 36 лин/см 24 лин/см 18 л»н/см

"по умолчанию"

s

S

к

и X о

Рис. 3. Воспроизведение градиентов. Возможный муар на отдельных полях обусловлен технологией изготовления настоящего издания.

Оптическая плотность растровых полей распечатки тест-шкалы на лазерном принтере

Таблица 1

Относительная площадь растровой точки Линиатура растра, лин/см

18 24 36 48 60 72 80

40 программно заданная 0,428 (±0,010) 0,469 (± 0,016) 0,667 (± 0,012) 0,780 (± 0,015) 0,889 (± 0,012) 1,017 (± 0,010) 1,166 (± 0,010)

компенсированная 0,325 (±0,001) 0,329 (± 0,003) 0,335 (± 0,006) 0,324 (± 0,008) 0,327 (± 0,004) 0,332 (± 0,004) 0,339 (±0,011)

50 программно заданная 0,514 (± 0,010) 0,580 (±0,010) 0,758 (±0,017) 0,915 (± 0,015) 1,081 (± 0,008) 1,191 (± 0,004) 1,414 (±0,010)

компенсированная 0,412 (± 0,001) 0,411 (± 0,005) 0,422 (±0,001) 0,418 (± 0,001) 0,423 (± 0,003) 0,409 (± 0,005) 0,418 (± 0,005)

80 программно заданная 0,947 (±0,014) 1,023 (± 0,010) 1,234 (± 0,011) 1,422 (±0,014) 1,590 (± 0,014) 1,700 (±0,011) 1,925 (± 0,007)

компенсированная 0,828 (± 0,003) 0,852 (+ 0,035) 0,847 (± 0,048) 0,844 (± 0,039) 0,841 (± 0,051) 0,854 (± 0,050) 0,848 (± 0,037)

Таблица 2

Относительная площадь растровых элементов полей распечатки тест-шкалы на лазерном принтере

Программно заданная относительная площадь растровых элементов

40 50 80

Линиатура, лин/см

18 52 62 86

24

57 66 89

36 72 79 94

48 80 84 96

60 84 91 98

72 88 93 99

80 93 96 100

линиатуре 18 лин/см оптическая плотность составляла 0,428 (по показаниям спектрофотометра Сге<ад/ИасЬе<Л ЗрвскоЕув), а относительная площадь - 52 % (табл. 1,2). При линиатуре 80 лин/см оптическая плотность возросла до значения 1,166; а относительная площадь до 93%. Расчетные значения оптической плотности для этих (40-процентных) полей в идеальном автотипном процессе (по Ше-берстову-Мюррею-Девису) составляют 0,28 (для 50-процентных полей — 0,36; а для 80-процентных — 0,74).

С целью выявления параметров компенсации растис-кивания (параметров передаточной функции) в тест-объект были введены дополнительные растровые поля, на которых экспериментально было выровнено значение визуальных оптических плотностей для различных лини-атур. Заметим, что здесь и далее под «растискиванием» будем иметь в виду комплексный параметр, учитывающий физическое растискивание растрового элемента в печатном процессе и «оптическое растискивание» (по Юлу-Нильсену), обусловленное светорассеянием.

В процессе корректировки значений относительных площадей растровых элементов в файле тест-объекта

проводилось изменение программно заданных значений насыщенности (черного) полей. Значения корректировались в сторону уменьшения, после того как на выводе проводились замеры оптических плотностей и относительных площадей растровых элементов. Экспериментально подбирались программно задаваемые значения, которые на выводе воспроизвелись бы 40, 50 и 80 % элементами. Наибольшей компенсации подверглись поля с линиатурами в пределах 60-80 лин/см (табл. 3, рис. 4-8).

Таким образом, на основе полученных данных можно сделать выводы о границах применения лазерного принтера. В частности, зная истинное разрешение системы в режиме PostScript, можно устанавливать соотношения «количество градаций серого - линиатура вывода» применительно к каждому конкретному изображению, решая что предпочесть в данном случае: высокую лини-атуру и небольшое количество уровней серого или, наоборот, больше градаций при невысокой линиатуре.

Данные, полученные при выводе растровых тест-полей, можно использовать для компенсации растискивания принтера. В соответствии с полученными данными

_ юинш

Программно задаваемая относительная площадь растровых элементов распечатки тест-шкалы, получаемой на лазерном принтере, на полях экспериментально выровненных визуально по оптической плотности

Реальная относительная площадь тест-полей Линиатура, лин/см

на распечатке 18 24 36 48 60 72 80

40 23 17 14 13 12 12 12

50 37 30 20 16 15 14 14

80 75 70 55 42 35 33 32

Рис. 4. Поля для контроля передачи растровой структуры: 1 • поля с программно заданным размером растрового элемента; 2- поля с экспериментально подобранным (визуально по равенству оптической плотности) размером растрового элемента. Возможный муар на отдельных полях обусловлен технологией изготовления настоящего издания.

Рис. 5. Зависимость оптической плотности тестовых растровых полей на распечатке, полученной на лазерном принтере, от линиатуры растра.

Рис.6. Приращение оптической плотности тестовых растровых полей на распечатке, полученной на лазерном принтере, в зависимости от линиатуры растра.

I 1 ;

I .....*

■■•'Ж ; ! ! | : л ■ , I !

• ,м/ у ММ- ;

I !!!!!; '

-40 % поле - 50 % поле ВО % поле

90

90

70

*

ЯЛ

«Р

2 50

й 40

10

20

10

I ' ' 1 [ ;

1 1 1 1 \ 1

1-1 ! ' 1 ! 1 ! 1 ■ 1 1 ;

^ » 1 | ! 1 ; 1

| ; "»! 1 1 1 ;

-к : : ! ' !

........т - ч 1

-•— 40 % пале и 50 % поле » 80 % поле

70 ВО ВО Линнатура, и, лин/см

60 70 ВО 90 Линиа1>ра, I. лин/см

Рис. 7. Относительная площадь растровых элементов тестовых полей в зависимости от линиатуры растра.

Рис. 8. Величина программно заданных относительных

площадей растровых элементов тест-шкалы, для визуально выровненных по оптической плотности растровых полей распечатки в зависимости от линиатуры.

растискивание принтера, особенно в области высоких линиатур, достигает весьма большого значения, однако эта величина варьируется в зависимости от марки и производителя тонера, вида применяемого при выводе материала (бумага, калька, полиэфирная пленка), конкретной реализации принтера и интерпретатора PostScript. Эта компенсация может быть проведена, например, в Adobe Photoshop (функция Dot Gain Curves).

Однако данная функция хорошо работает если принтер откалиброван и линеаризован. В противном случае при выводе возникают большие отклонения от кривой, заданной в окне этой функции. Если вывод производится на некалиброванном устройстве вывода, то для достижения наилучших результатов предпочтительнее пользоваться передаточной функцией (Transfer function). В процессе печати растеризатор PostScript-ycrpovicTBa корректирует значения серого в соответствии с полученной кривой.

Таким образом, для достижения качественного вывода должное внимание необходимо уделять не только обра-

ботке самого изображения, но и техническим характеристикам устройства вывода, тем более что параметры реального печатного процесса могут варьироваться даже у двух конкретных принтеров совершенно одинаковых моделей.

Перед использованием конкретного экземпляра принтера в технологическом процессе необходимо производить тестирование согласно приведенным методикам или иным образом для применения полученных данных в программе обработки изображений с целью компенсации растискивания.

ФЕДОРОВ Андрей Викторович, студент 5-го курса химико-полиграфического факультета, на момент выхода статьи инженер-технолог ООО «Крафтлайн». СЫСУЕВ Игорь Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Дизайн, реклама и технология полиграфического производства».

Информация

КОНФЕРЕНЦИИ, СЕМИНАРЫ

МНПК «Дорожно-транспортные комплексы, экономика, экология, строительство и архитектура», Омск (СибАДИ). май;

13 НТК «Проблемы повышения боеготовности, боевого применения, технической эксплуатации и обеспечения безопасности полетов ЛА с учетом климатогеографических условий Сибири, Забайкалья и Дальнего Востока», Иркутск, июнь;

3-я НПК «Антикризисное управление», Новокузнецк, май;

НПК «Воспитание молодого российского интеллигента», Красноярск, май;

НМК «Актуальные вопросы графического образования молодежи», Рыбинск, июнь;

НТК «Инженерия поверхности и реновация изделий», Ялта, май;

Семинар «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий», Обнинск, июнь;

НПК «Реформа местного самоуправления и национальная безопасность России», Москва, май;

НТК «Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем», Чебоксары, июнь;

5 МК «Природные пожары: возникновение, распространение, тушение, экологические последствия», Томск-Красноярск, июнь;

11 МК «Разрешение конфликтов», СПб., май;

Заочный симпозиум молодых ученых, студентов «Инновационные технологии в проектировании», Пенза, май;

МС «Надежность и качество», Пенза, май;

5 МК «Оптика, оптоэлектроника и технологии», Ульяновск, июнь;

НПК «Актуальные проблемы российского права на рубеже 20-21 вв.», Пенза, май;

МНМК «Педагогический менеджмент и прогрессивные технологии в образовании», Пенза, май;

МНМК «Медицинская экология», Пенза, май;

7 международная школа-семинар "Эволюция дефектных структур в конденсированных средах", Усть-Каменогорск, июнь;

7 международный семинар студентов, аспирантов и молодых ученых «Техника и технология экологически чистых производств», Москва, май;

МНПК «Дополнительное профессиональное образование: от спроса до признания», Москва, июнь;

18-я межреспубликанская конф. по численным методам решения задач теории упругости и пластичности, Кемерово, июнь.