Одной из важных характеристик качества является резкость изображения, которая обнаруживается прежде
всего в области сюжетно важных мелких деталей оригинала. Резкость деталей ограничивается разрешающей способностью устройств сканирования оригинала,
записи данных на фотопленку, формную пластину или
в процессе переноса на запечатываемый материал.
Рис. 13
Иллюстрации с различным разрешением;
a реальный формат репродукции;
б деталь из файла низкого разрешения, используемого для отображения на цветном
мониторе [1]
Рис. 14
Преобразование данных сканирования в растровую точку при
цифровом выводе на фотопленку или формную пластину
Оригинал считывают либо посредством цифровой камеры (рис. 3.2.3), либо с помощью сканера
. Информация об изображении поступает не непрерывно, а дискретно в соответствии с определенным разрешением сканирования и числом
ступеней градаций (или градаций серого). Решетка
разложения, состоит из пикселей, размер которых
определяется разрешающей способностью сканирующего устройства. Эта пространственная частота
оценивается числом элементов на сантиметр или на
дюйм. Данная величина представляет частоту сканирования (пространственную частоту), также известную как разрешение сканирования (рис. 1.4-32).
Решетка разложения должна быть значительно
мельче, чем мелкие детали изображения. На рис.
13,б показан фрагмент тестового диапозитива с
сюжетом "Паяц", который на репродукции воспроизводится в масштабе, приведенном на рис. 13, а.
При выборе частоты сканирования существует еще
один важный аспект: данные изображения должны занимать по возможности минимальный объем памяти,
ибо расточительно с точки зрения временных и денежных затрат обрабатывать неоправданно большой
цифровой массив данных. Удвоение частоты сканирования приводит к четырехкратному увеличению объема файла. Хороший компромисс между воспроизведением мелких деталей и объемом файла достигается
при условии, что коэффициент F в приводимом ниже
уравнении принимает значение, равное двум:
Частота сканирования (fs) =
F • коэффициент увеличения (М) •
частота растровой структуры (L)
Если, например, диапозитив форматом 5,3 х 8см,
воспроизводится в масштабе 1:1 с растровой сеткой
60 линий (т.е. линиатура растровой структуры составляет 60 лин/см), частота сканирования должна
быть равна:
fs = 2 • 1 • 60 лин/см = 120 лин/см
(приблизительно 300 dpi)
Это соотношение иллюстрируется рис. 14. Обычно каждой растровой ячейке на выводе соответствуют четыре отсчета, полученные при считывании. При
этом зона каждого отсчета приходится на одну четверть ячейки (поскольку коэффициент F = 2).
Данные по градации, регистрируемые четырьмя
отсчетами в процессе считывания, усредняются, а
результат сохраняется в памяти. Полученное таким
образом среднее значение компенсирует аппаратно-зависимые незначительные колебания светочувствительности фотоприемников считывающего сканера
и, тем самым, обеспечивается получение более надежных данных, особенно для равномерных светлых
участков изображения.
Разрешение сканирования не должно быть излишне большим, так как это приводит к необходимости обработки файлов, имеющих неоправданно
большие объемы, что, в свою очередь, приводит к
ненужному увеличению времени обработки.
"Частота растровой структуры" иногда представляется посредством такой характеристики как линиатура растра. Стандартный ряд частот (линиатур) растровых структур для наиболее важных видов репродукции приведен в таблице 2.
Таблица 2
Частоты растровых структур,
интервал значений относительных площадей точек и их
минимальный диаметр для
характерных условий и технологии печати
Единицей измерения частоты сканирования или
частоты растровой структуры обычно служит величина 1/см или см-1 и реже число точек на см (dpcm).
Часто используется единица измерения, принятая в
США – число точек на дюйм (dpi, dots per inch).
Если требования, предъявляемые к передаче мелких деталей изображения, не являются слишком высокими, то обычно для обработки изображения достаточны минимальные требования к памяти. Если памяти недостаточно, то в упомянутом выше уравнении
можно использовать более низкое значение коэффициента F, чем F = 2 (например, F = 1,4), а считывание проводить с меньшим разрешением.
При выводе изображения на фотопленку, формную пластину или непосредственно на запечатываемый материал первоначально должны быть определены форма растровой точки, частота растрирования и
углы поворота растровых структур. Поскольку растровые точки формируются из отдельных пикселей (за исключением глубокой печати), то должен быть определен их размер. Аналогично разрешению сканирования на вводе говорят о частоте или адресуемости вывода. В зависимости от выводного устройства диапазон разрешений находится в диапазоне от 197 см-1
(500 dpi) до 1000 см-1 (2540 dpi) и выше. Разрешение
простых электрофотографических офисных принтеров обычно составляет только 118 см-1 (300 dpi).
Рис. 15
Структура растровой точки при различных значениях разрешения
(частоты записи) выводного устройства (относительная площадь
растровой точки 50%)
Рис. 16
Число ступеней градации как функция частоты растровой структуры;
параметром кривых служит разрешение (частота) системы вывода
При выборе разрешения вывода необходимо
учесть несколько факторов:
- значение разрешения должно быть выбрано таким
образом, чтобы оно оказалось достаточным для
обеспечения записи растровой точки желаемой
формы с соответствующей точностью;
- число воспроизводимых ступеней градации должно
быть достаточно большим для того, чтобы ни одна
ступень (скачок на участках плавного изменения тонов) во всем воспроизводимом тоновом диапазоне
не оказалась видимой;
- время записи (вывода) должно быть по возможности коротким; излишне высокое разрешение вывода увеличивает его.
Как следует из примеров, приведенных на рис. 15,
около 10х10 пикселей требуется для того, чтобы
сформировать желаемые очертания растровой точки.
Это означает, что частота вывода должна быть примерно в 10 раз больше, чем частота периодической
растровой структуры.
Значение коэффициента, равное 10, вводится и
из других соображений: число воспроизводимых
ступеней градации заметно увеличивается с ростом
частоты записи. Очевидно, что можно передать
столько ступеней градации, сколько пикселей содержится в растровой ячейке. Если незапечатанная поверхность бумаги принимается за ступень градации,
то число воспроизводимых ступеней градации (уровней серого) равно
Предполагается, что одним пикселем может быть передана только одна ступень (т. е. 2 градации серого).
Человеческий глаз может распознать немногим
больше 100 уровней градации. Следовательно, в пределах элементарной растровой площадки достаточно
иметь 10х10 пикселей. Это позволяет воспроизводить 101 ступень градации с шагом изменения площади растровой точки, равным 1%.
При этом, если растровое изображение воспроизводится растровой структурой с частотой 60 лин/см,
частота вывода не должна превышать 600 лин/см
(1524 dpi).
Таким образом частота растрирования не должна
быть больше, чем это технологически необходимо.
Растровые структуры очень высоких частот (например, 120 см-1 или 300 лин/дюйм (lpi)) чаще всего необходимы для выполнения дизайнерских работ, по
качеству близких к фотографическому воспроизведению с сохранением сюжетно важных тоновых переходов. К сожалению, высокочастотные растровые
структуры также приводят к потере качества, поскольку запись на формную пластину становится
процессом менее стабильным, а отклонения в процессе печати становятся более значительными, не говоря уже о повышеннии стоимости изготовления печатных форм.
Таблица 3
Число ступеней градации (уровней серого) для различных частот
записи растровых структур. Комбинации, отмеченные звездочкой (*),
чреваты потерей качества
Если частота вывода соответствует нижнему разрешению вывода, например, 600 см-1, то при линиатуре, превышающей 60 см-1, воспроизводится менее
100 уровней градации. Так, например, фотовыводное
устройство для высокочастотной растровой структуры 120 см 1 будет воспроизводить только 26 уровней
градации. В данном случае для передачи 100 уровней
градации, необходимо, чтобы разрешение выводного
устройства составляло не менее 1200 см-1. На
рис. 16 приведены результаты, полученные в соответствии с ранее упомянутым уравнением. В зависимости от сюжета потери качества могут уже возникать при передаче менее 100 уровней градации
(табл. 3). При этом плавные тоновые переходы
могут воспроизводиться с заметными скачками (известными как ступенчатость).