Увеличение растровой точки: растискивание (Dot gain) vs усиление тона (TVI)

Большие бренды, новые красочные дизайны, специальные материалы, различные формы упаковок – все это направлено на привлечение клиентов и продажу товара. Удивительно какое многообразие форм и полета дизайнерской фантазии можно наблюдать как в живую на различных выставках, так и онлайн.

Прошедшая в 2019 выставка LabelExpo, стала практически последним значимым международным событием, перед наступлением новой вынужденной эры перехода в онлайн. На ней было продемонстрировано достаточно много эволюционных решений, направленных на улучшения внешнего вида изделия. Это не может не радовать, поскольку научно-технический прогресс во многом призван стимулировать потребление и формировать устойчивые спрос не только на содержание (товар), но и на оболочку (упаковку).

Но одно дело выставка, когда общественности демонстрируется единичный товар – штучное производство, а другое дело массовое производство упаковки, например, этикеток для прохладительных напитков. Здесь счет идет о тоннах материала и сотнях часов трудозатрат. Случайная ошибка в одном из элементов дизайна или недостаточный уровень контроля качества может привести к отправки всего тиража в мусорную корзину, включая все прямые и косвенные затраты.

Рассмотрим один из важнейших элементов дизайна и соответственно элемента контроля качества – полутоновые переходы для цветов CMYK и специальных (смесевых) цветов.

Остановимся на печатном процессе, поскольку на нем лежит основная нагрузка получения качественного продукта. А в качестве параметра оценки корректности воспроизведения изображения рассмотрим изменение площади растрового элемента на запечатываемой поверхности.

Растискивание растровой точки (Dot Gain): экскурс в историю

Процесс нормирования увеличения размера растровой точки (растискивания) для цветов CMYK, а соответственно и нормируемые параметры давно стандартизованы. Оценка качества производиться по формуле Мюррея-Дэвиса, которая была введена в индустрию еще в 1936 году.

Для получения информации и последующего расчета этого параметра, традиционно использовались т.н. зональные цветофильтры: красный, зеленый и синий – (RGB). Изначально эти фильтры, были предназначены для цветоделения в фоторепродукционных аппаратах, а затем нашли применение в денситометрах для оперативного контроля качества печати.

Сами фильтры, используемые для расчета коэффициента отражения, долгое время стандартизовались по национальному стандарту DIN 16536 для Германии; ANSI Status T – для США и Англии, ANSI Status E – для Европы и остального мира, в соответствии с американским институтом стандартизации.

В настоящее время используемые физические фильтры RGB в денситометрах и их математическая эмуляция в спектрофотометрах основана на международном стандарте ISO 5-3: 2009.

Долгое время оптическая плотность, растискивание и остальные параметры контроля печати вычислялись исходя из количества поглощённого и отраженного света. Все вычисления основывалась на значении оптической плотности плашки — 100% поля соответствующего цвета (Рис. 1).

В случае измерения растрового поля, на результат оказывало колоссальное влияние запечатываемый материал, форма и «стабильность» точки. Именно поэтому долгое время шла борьба производителей сначала фотонаборных автоматов, а затем CTP устройств, за получение т.н. «жесткой» растровой точки на пленке или печатной форме.

Т. е. элемента изображения, обладающего однородной плотностью без размытости краев (рис. 2). В случае стабильной точки репродукционный процесс, независимо от используемых промежуточных носителей, становился более предсказуем и контролируем.

Благодаря постоянным исследованиям и развитием технологий, а том числе оптических и спектрофотометрических систем, появилось понятие оптического и механического растискивания, где оптическое растискивание, является результатом уменьшения плотности точки по краям из-за резкого уменьшения плотности внутри точки, а механическое – увеличение ее размера в следствии механического воздействия. На производстве оба этих показателя не разделяются, определяя увеличение размера элемента растра как растискивание.

По мере улучшения качества печатной продукции денситометры нашли применение для управления технологическим процессом в печати. Здесь измеряемые области находятся в контрольных шкалах оперативного контроля и печатаются голубой, пурпурной, желтой и черной красками соответственно.

Каждая краска в своей спектральной кривой отражения имеет участок, который наиболее чувствителен к изменению толщины слоя краски. На рис. 3 приведен пример спектральных кривых отражения CMY и зоны действия соответствующих фильтров RGB в соответствии с ISO 5-3:2009.

Рис.3 Спектральные кривые отражения красок CMY

Бесчисленное количество раз можно слышать вопрос, насколько хорошо соотносится значение оптической плотности и тона с тем, что зрительно воспринимает человек?

Как уже было сказано, значения растискивания являются очень хорошим параметром относительных измерений градационной передачи, однако эти измерения «слепы» в случае изменения оттенка цвета. Это эффект может быть как результатом загрязнения краски в печатаном аппарате, либо переходом на краску другого производителя, либо иной причиной, приводящей к изменению спектральной характеристики краски.

Представьте себе использование в процессе производства двух разных желтых цветов, один из которых «более теплый», второй более «холодный». Величина растискивания остается одна и таже, но на оттиске будет наблюдаться явное смещение оттенка. При отсутствии спектрофотометра величину цветового различия определить не удастся, а денситометры будут продолжать показывать растискивание точки в соответствии с регламентной документацией.

Усиление тона (TVI) – настоящее время

Когда печатник настраивает свою машину в соответствии со стандартными условиями печати – он традиционно использует денситометрические значения, и настраивает растискивание в соответствии с целевым значением, например, растискивание равно 13% для 40% тонового поля при использовании ISO 12647-2 (2004/2007) или более ранней версии этого стандарта.

Вследствие повсеместного внедрения цифровых технологий в полиграфической промышленности, нормативная деятельность комитета по стандартизации TC 130 все больший акцент делает на сведение соответствующих печатных технологий к единым параметрам оценки и целевым значениям, в том числе специфицируя условия измерения и совершенствуя систему управления цветом. В свою очередь система управления цветом базируется на спектрофотометрических и/или колориметрических данных.

Характеризационные данные о для той или иной спецификации, например, Fogra 39, 51, Swop 2006, IFRA 26 и т.д., определяются как соотношение между входными цифровыми значениями CMYK из файла шкалы IT 8-7/X и измеренными колориметрическими значениями соответствующего цвета.

Однако после создания стандартизованных характеристических данных, базовые спектральные значения растискивания становятся недоступны и превращаются в колориметрические значения XYZ или Lab. Это связано в первую очередь с достаточно большим объёмом данных и усреднением всех значений, включая значения растискивания.

Если сравнить стандартизованные значения денситометрических фильтров ISO для Status E и T, они практически идентичные кроме синего фильтра для измерения желтого цвета. Используя соответствующие значения XYZ, можно вычислить колориметрический значение конкретного тона.

Поэтому вместо соотношения денситометрических параметров отражения и поглощения было принято решение использовать колориметрическую методику, основанную на XYZ координатах. При расчете значения увеличения величины точки для голубой краски будет выбираться значение X, для пурпурного и черного – Y, а для жёлтого – Z.

Формула расчета получила следующий вид:

TVI= 100x((R_бум – R_тона)/(R_бум – R_100%))

где R — значения отражения, рассчитанные исходя из колориметрической системы XYZ.

В последнюю версию международного стандарта ISO 12647-1 2013 была введена небольшая поправка к расчету растискивания точки на основе колори­метрических значений XYZ. Фактически именно из этого стандарта в профессиональный сленг было взято понятие TVI (Tone value increase), хотя де-юре впер­вые этот термин появился в том же стандарте, но в более ранней редакции 2004/2007 года. В российском переводе и адаптации этого стандарта принят термин «усиление тона» вместо общепринятого понятия «рас­тискивание».

В итоге дифференциация между денситометрическим и колориметрическим растискиванием, или усилением тона, может быть сведена к двум основным утверждениям.

Во-первых, режим изме­рения плотности часто осуществляется с помощью поляризационного фильтра М3 (в основном для офсе­та), в то время как колориметрические значения, как правило, основаны на условии измерения фильтра M0 либо М1.

Применение поляризационных фильтров обусловлено желанием свести к минимуму разницу в измерениях плотности между сухим и сырым от­тисками. На практике измерение оптической плотно­сти и величины растискивания за поляризационным фильтром будет давать результат, отличающийся от измерения для M0 или M1, и не будет согласовы­ваться с характеризационными данными, например, Fogra 39 (изготовленными для M0).

Во-вторых, различия расчета оптических величин для денсито­метрических и колориметрических измерений, а также влияние спектральных весовых функций для XYZ не позволяют свести па­раметры растискивания и усиление тона к одному значению.

Итог

В 2010 году институтом Fogra был опубликован доклад об исследованиях разницы между денситомтерическими измерениями плотности и растискивания по сравнению с колориметрической (спектральной). Наиболее ощутимая разница наблюдалась на голубой краске (табл. 1)

Таблица 1 Разница между растискиванием точки и усилением тона для голубой краски. Источник Fogra 2010.

Помимо ревизии колориметрической оценки красок CMYK, увеличения количества запечатываемых основ появление новой формулы цветового различия dE2000 и условия измерения M1 в стандарте 12647-2 от 2013 года.

Появились более детальные характеристики увеличения тона, позволяющие при правильном нормировании производства и использовании современных средств измерения быстрее достигать баланса по серому, контролируя максимальный разброс тоновых значений по всему диапазону.

В Таблице 2 приведены значения усиления тона для стандарта 12647-2 редакций 2004/2007 в сравнении с новой редакцией 2013 года. Выборка сделана для наиболее используемых полей шкал оперативного контроля – 25, 40, 50, 75 и 80%, двух типов бумаг и периодического растрирование.

На практике все изменения в методологии контроля означает, что печатники должны печатать в соответствии с заданными значениями колориметрии, фиксируя оптическую плотность после достижения минимального значения цветового отклонения dE по всем четырем краскам, при этом не имея возможности правильно настроить растискивание с самого начала.

Однако при серьезном входном контроле расходных материалов, настроенной печатной машине и нормировании вполне достижима ситуация, когда печатник выводит машину на печать, ориентируясь на оптические величины плотности и усиления тона и используя контроль цветового отклонения как второстепенный параметр.

Таблица 2. Значение усиления тона для стандарта 12647-2 редакции 2004/2007 в сравнении с новой редакцией 2013 года