Исследование и разработка метода оценки искажений деталей полутоновых оригиналов в автотипном процессе

Автотипный процесс обычно включает в себя стадии допечатных процессов, изготовления фотои печатных форм, печати. Для их технической реализации используются аппаратные и программные растровые генераторы, устройства записи фотоформ, установки для изготовления печатных форм, машины различных способов печати.

Специфика этого процесса заключается в трансформации полутонового оригинала в двухуровневый оттиск, составленный из множества закрашенных (печатных) и пробельных элементов. В процессе трансформации оригинал разбивается на равные по площади участки, значения тона внутри которых усредняются. На основании полученных средних значений внутри участков формируются печатные и пробельные элементы определенных площадей. При этом искажается геометрия мелких деталей и контуров оригинального изображения.

Эти искажения зависят от параметров печатных элементов, задаваемых растровым преобразованием на допечатной стадии, и усугубляются различными физико-химическими процессами (экспонирование, проявление, травление, растаскивание, проскальзывание.), происходящими на формной и печатной стадиях автотипного процесса в упомянутом выше оборудовании.

С приходом в полиграфическое производство вычислительной техники и ее стремительным прогрессом, усилиями отечественных и зарубежных ученых был разработан ряд новых эффективных технологий растрирования. В этой ситуации возникает требование корректного, количественного сравнения репродукционных возможностей различных технологий растрирования в отношении качества получаемых с их помощью оттисков.

Все многообразие параметров качества может быть подразделено на две группы. Параметры первой из них характеризуют воспроизведенный цвет, контраст или тоновый диапазон, количество и распределение градаций внутри последнего, равномерность однотонных участков изображения и т. д.

Наряду с визуальной оценкой эти показатели качества репродуцирования могут быть объективно и раздельно измерены колориметром и денситометром с использованием соответствующих тестовых шкал. В результате могут быть построены кривые гистограмм тоновоспроизведения, оценены цветовые охваты, распределения отклонений тона и др. Существенный вклад в развитие и обоснование методов оценки таких параметров изображений сделан А. Д. Рабиновичем, Ю. М. Овчинниковым, Б. Крузе, Р. Хантом.

Ко второй группе относятся параметры, которые ответственны за воспроизведение составляющей оригинального изображения с высокими пространственными частотами, то есть его резкости, четкости и геометрической точности мелких деталей. В приложениях к телевидению и научной фотографии оценка этой группы параметров достаточно развита, например, в работах М. В. Антипина, Ю. С. Андреева. Такая оценка основана на измерении коэффициентов передачи модуляции (электрический сигнал) или передачи контраста (фотография) периодических исходных сигналов. В первом случае с этой целью используют, например, измерение яркости, а во втором — денситометрию. Однако, в отличие от телевидения и фотографии, результирующее изображение в печати характеризуется в своей микроструктуре всего двумя значениями тона. Следовательно, такие методы не могут быть напрямую применены для указанных целей в полиграфии. Поэтому разработка новых подходов и методов объективной количественной оценки таких параметров представляется актуальной.

Таким образом, целью диссертационной работы является создание метода объективной количественной оценки искажений деталей полутоновых оригиналов в процессе автотипного репродуцирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: проанализировать причины искажения такого типа информации оригинала при его автотипном репродуцировании;

— оценить применимость методов визуальной оценки качества репродуцирования на оттиске мелких деталей и контуров, применяемых в полиграфии, для количественной оценки степени искажения таких элементов изображения;

— предложить подход объективной количественной оценки степени искажения высокочастотного содержания полутонового оригинала в печати;

— разработать метод и инструментарий, необходимый для такой оценки;

— для повышения компактности получаемых с помощью разработанного метода количественных данных проанализировать возможность интегральной оценки эффективности репродуцирования мелких деталей и контуров оригинала.

В диссертации изложены научно обоснованные технические разработки в области оценки искажений мелких деталей и контуров полутоновых оригиналов в автотипном репродукционном процессе. Внедрение этих разработок будет способствовать научно-техническому прогрессу в полиграфической промышленности и повышению качества печатной продукции. По работе можно сделать ряд основных выводов.1. Предложен новый подход к построению методов оценки качества репродуцирования высокочастотного содержания полутоновых оригиналов, заключающийся в сопоставлении битовых карт штрихового «прообраза» полутонового оригинала и его растровой копии.2. В качестве количественной меры разрушения геометрии мелких деталей и контуров в автотипном процессе предложена норма растровых искажений Ы.

ц, представляющая собой относительное количество субэлементов битовой карты штрихового «прообраза» полутонового оригинала, изменивших свое значение с «1» на «О» или обратно в процессе растрирования. Для удобства интерпретации и нормировки получаемых значений, а также схожести формы графика зависимости величины растровых искажений от частоты оригинала с частотно-контрастной характеристикой (ЧКХ) были предложены следующие параметры: коэффициент геометрической точности репродуцирования Кпполучаемый вычитанием нормы растровых искажений из единицы, и нормированный контраст деталей на растровой репродукции К*. Последний есть частное от деления относительного количества субэлементов в пробельных участках оригинала, изменивших свои значения в процессе растрирования, на относительное количество субэлементов внутри печатных участков, сохранивших свои значения.3. На основе предложенного подхода и параметров разработан метод объективной количественной оценки искажений деталей полутоновых оригиналов в автотипном процессе.4. Разработаны тест-объекты с двумя конфигурациями полутоновых штрихов (линейной и кольцевой) и модель растрового процессора, с использованием которых подтверждена представительность метода.5. Установлены взаимосвязи между предложенными и общепринятыми в известных методах параметрами. Это позволило предложить такой критерий интегральной по спектру частот оценки, как эффективность передачи деталей, определяемой как часть площади под кривой частотного распределения коэффициента геометрической точности, а также связать новые параметры с разрешающей способностью автотипного репродукционного процесса.6. Установлено, что нерегулярное растрирование не обеспечивает заметного преимущества в геометрической точности воспроизведения периодических деталей оригинала по сравнению с регулярным, более того, при снижении контраста оригинала, начинает ему уступать.7. Получены зависимости эффективности передачи деталей и разрешающей способности автотипного процесса от линиатуры и коэффициента растрирования для полутоновых оригиналов полного контраста.8. Выявлено, что и Д-алгоритм, и технология HDHP репродуцируют высокочастотное содержание полутоновых оригиналов с большей геометрической точностью, чем регулярное и нерегулярное растрирование.