Тема 4.Оптическая плотность. Качество оттиска как проблема

Если ты можешь воспринять нечто разумом, значит, это может быть перенесено в твой

физический мир.

Из книги «Повседневная мудрость» Уэйна Дайера

Вся природа наполнена излучениями. Эта самая распространенная связь между явлениями

и предметами. И только ничтожная часть спектра излучений видима для человеческого глаза,

определяется она как свет (видимое излучение). Маленькая щель в гигантском спектре

излучений — всего-то от 380 до 760 нанометров (миллимикрон. 10-9 метра).

Спектр видимого света содержит цвета всей гаммы от синего, через зеленый и желтый до

красного. Сколько цветов в спектре, никто не скажет. Шредингер очень точно дал определение

цвета: цвет — часть, полоса спектра, в зоне которой глаз не различает никаких изменений.

Этот интервал люди обозначают как синий, зеленый, голубой, оранжевый, красный, малиновый

и прочие цвета.

Цвет, наверно, самое субъективное понятие. Он зависит от очень многих факторов, даже

таких, которые на первый взгляд кажутся несущественными. Например, национальность,

вероисповедание, воспитание, профессия, возраст, пол, внимание и пр.

Объективным параметром цвета является его спектр, т. е. интенсивность излучения

(отражения, пропускания) по каждой из длин волны. Спектр индивидуален для источника

светового излучения, для поверхности отражения света и для поверхностей, пропускающих

свет, как индивидуальны отпечатки пальцев для человека.

Объекты и явления могут быть источниками света (Солнце, лампы, живые существа),

могут отражать свет (Луна, любые нечерные предметы) или пропускать свет (прозрачные или

полупрозрачные, мутные тела). Чтобы иметь объективное представление о свете (цвете, как

части спектра видимого света), можно измерить его спектр или только отдельные его зоны

(полосы). Суммарно (интегрально) всю мощность спектра измеряют фотометрами, мощность

излучения в зависимости от длины волны измеряют спектрометрами в виде спектра, а

интегральную мощность его отдельных зон — денситометрами в оптической плотности

(безразмерная величина).

Оптическая плотность (D) - мера пропускания света для прозрачных объектов и отражения

для непрозрачных. Количественно оптическая плотность определяется как десятичный

логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания (отражения).

В полиграфии оптическая плотность является основным параметром контроля при

производстве печатной продукции и используется для оценки издательских оригиналов,

промежуточных изображений (фотоформ) и оттисков. Десятичный логарифм очень удобен с

точки зрения интуитивного понимания физического смысла оптической плотности. Например,

если отраженный свет равен падающему (идеальный случай), то К = 1 и логарифм 1 = 0. Если

свет уменьшился в 10 раз, т. е. отражена только 1/10 часть, то логарифм 1/10 = 1, в 100 раз —

логарифм 1/100 = 2 и т. д.

С каждым днем увеличивается число полиграфических предприятий, оснащенных

высококачественной допечатной и печатной техникой. Вместе с этим растут требования к

качеству печатной продукции. Однако оснащение первоклассной техникой и внедрение

передовых технологий еще не гарантируют высокого качества печатной продукции. В чем же

причины? Одной из них является отсутствие контроля качества полиграфической продукции на

каждом этапе технологического процесса.

Контроль должен проводиться на базе объективных инструментальных измерений. Один

из самых распространенных методов инструментального контроля — денситометрический с

измерением величины оптической плотности или ее производных, где оптическая плотность

является базовой. Применяется он на каждой стадии репродуцирования от оригинала до

оттиска.

Качество оттиска как проблема

Общеизвестно, что качество оттиска зависит от множества причин и определяется

различными факторами и показателями. К основным причинам можем отнести технологию их

изготовления, уровень нормализации самого процесса печати, качество фотоформ и печатных

форм, а также качество и сочетаемость используемых основных и дополнительных

материалов.

Для различных способов и технологий печати используются разные показатели и критерии

оценки качества. Эти критерии приведены в технологических инструкциях и отраслевых

стандартах. При отсутствии количественных оценок или при низкой квалификации

исполнителей, а также при предъявлении заказчиком необоснованных претензий оценка

качества оттиска осуществляется в терминах «нравится/не нравится», «годится/не годится» и

т. п.

Для того, чтобы качество не оценивалось на эмоциональном уровне необходимы знания

способов и методик оценки качества, включающих показатели и критерии по которым эту

оценку можно проводить.

Качество оттисков - это совокупность внешних признаков отпечатанной продукции. К

оценке качества можно и нужно подходить двумя путями.

Во-первых, качество оттисков можно оценивать в целом по зрительному впечатлению, т. е.

без выделения того, что хорошо и что не хорошо воспроизведено. Качество в этом случае

определяется интегрально всей совокупностью признаков. Визуальную оценку качества по

всей совокупности признаков проводят путем опроса наблюдателей. При усреднении оценок,

даваемых различными наблюдателями, удается получить достаточно достоверное

представление о качестве репродукции. Визуальную оценку качества выражают словами

«хорошо», «лучше», «отлично», «плохо».

Во-вторых, качество оттисков можно оценивать по отдельным признакам. Эта раздельная

оценка качества по признакам может быть проведена визуально или объективно - при помощи

приборов. Раздельная оценка признаков качества обычно сопровождается указаниями

технологических факторов - причин, приводящих к изменению данного признака.

Методы, применяемые для визуальной оценки качества оттисков, называют

психологическими. Они подразделяются на методы парного сравнения оттисков,

последовательного и параллельного.

Постоянно предпринимаются попытки решать и обратную задачу оценки оттисков, т. е.

разработать расчетный метод оценки качества. При этом предполагается, что расчетный

метод позволит по значениям сенситометрических, денситометрических и других

характеристик процесса и объекта репродуцирования предсказывать результаты визуальной

оценки соответствующих изображений на оттиске.

Признаки качества оттисков.

Визуальная оценка печатной продукции по частным показателям качества используется

для выяснения влияния технологических факторов на тона- и цветовоспроизведение,

например, при выборе оптимальных режимов изготовления печатных форм, печатания и др.

Для каждого технологического процесса определяют в первую очередь те частные

показатели, изменение которых значимо и заметно, и те, которые зависят от регулируемых

технологических факторов.

При визуальной оценке оттисков по частным показателям их требуется располагать в

порядке значимости. Значимость признаков может в зависимости от изображаемого объекта

сильно изменяться, поэтому порядок их расположения представляет сложную задачу.

Например, для одних объектов важно передать больший контраст, для других - резкость

мелких деталей, для третьих - плавность тоновых переходов и т. д.

Приведем в качестве примера следующий перечень частных показателей качества

воспроизводимого оригинала:

1) однородность светов;

2) заметное отличие высоких светов и бликов от светлых деталей оригинала;

3) воспроизведение насыщенных цветов (без «зачернения»);

4) точность воспроизведения цветов на тиражных оттисках по сравнению с пробным

оттиском (цветопробой);

5) воспроизведение градации тонов и мелких деталей в светах оригинала;

6) воспроизведение градации тонов и мелких деталей в тенях оригинала.

На качество оттисков существенное влияние оказывает отделка поверхности (лакирование,

тиснение и др.).

Преимущества визуальной оценки контроля частных показателей качества особенно

выявляются при обнаружении дефектов типа неоднородности тона. Глаз легко и быстро

улавливает даже малейшие нарушения в плавных тональных и цветовых переходах, например

на изображении небо. Проследить по денситометрическим данным за нарушением плавных

тональных и цветовых переходов значительно труднее, требуется много времени на

измерение и обработку данных, и часто просто невозможно. В некоторых ситуациях отчетливо

визуально заметны даже небольшие искажения цвета, например, на лице человека (памятные

цвета), и не обращаем внимания на большие, определенные на денситометре, цветовые

искажения в изображении фона,

Несмотря на большую роль психологии зрения в оценке качества изображений, необходим

объективный денситометрический контроль изображений на отдельных стадиях

технологического процесса.

Задача оценки качества цветовоспроизведения

Контроль операций технологического процесса проводят по специальным изображениям,

которые называются контрольными шкалами и тест - объектами. К ним относятся серые

шкалы, цветные шкалы, шкалы цветового охвата и штриховые миры, применяемые для оценки

резкости изображения.

Результаты объективного контроля выражают значениями градационных,

цветоделительных, геометрических и резкостных (частотных) характеристик.

Объективные характеристики, так же как и визуальные характеристики точности цвета- и

тоновоспроизведения, определяют в следующих случаях:

1) когда требуется установить соответствие между изображениями на оттиске и на

оригинале; в этом случае оттиск (репродукцию) сравнивают с оригиналом;

2) когда требуется установить соответствие между тиражным оттиском и пробным оттиском

(цветопробой);

3) при контроле тиражестойкости печатных форм. В этом случае сравнивают оттиски,

сделанные в разное время;

4) когда требуется определить восприятие тоно- и цветовоспроизведение наблюдателем,

потребителем продукции. Наблюдатели выбирают или ранжируют несколько оттисков

одинакового сюжета, но заметно различающихся между собой по цвето- и тонопередаче, по

совмещению и общей подачи краски (этот контроль как правило проводят перед началом

печати тиража или при допечатке или перепечатке тиража.

Оценку точности воспроизведения тиражных оттисков и их соответствие пробным оттискам

можно установить объективными методами - денситометрическим контролем.

Оценка точности воспроизведения цветов оригинала на репродукции представляет весьма

сложную задачу, требующую введения понятия о видах точности цветовоспроизведения и о

допустимых преобразованиях.

Рассмотрим сначала некоторые денситометрические показатели качества воспроизведения

оригинала полиграфическими средствами.

Денситометрические характеристики.

Важнейшими объективно оцениваемыми характеристиками цветных изображений на

оттиске являются:

- максимальная оптическая плотность, которая определяет насыщенность цветов;

- оптическая плотность отпечатка с участка формы, имеющего 75% (80%)-ую площадь

печатающих элементов;

- коэффициент контрастности (градиент) и форму градационной кривой воспроизведения

серой шкалы оригинала на репродукции;

- интервал оптических плотностей на оттиске, воспроизводимых градаций оригинала;

- неравномерность оптической плотности, которая характеризует неоднородность

изображения (пятнистость).

Максимальная плотность для каждой краски в основном определяется толщиной

красочного слоя. Однако повышение толщины красочного слоя ограничивается тем

количеством краски, при котором происходит недопустимо большое «закатывание» мелких

пробельных растровых элементов. Чтобы сохранить градации тонов в тенях изображения,

приходится ограничивать толщину красочного плоя и идти на понижение максимальной

оптической плотности на оттиске. Рисованные цветные оригиналы имеют в среднем интервалы

плотностей, не превышающие 1,6. На оттисках с форм высокой печати удается получить

максимальные плотности до 1,6, а при печатании на бумаге, впитывающей краску, не более

1,3. Не лучше достижения и при офсетной печати на мелованной бумаге.

Вследствие того, что в процессах с растровым синтезом тоно- и цветовоспроизведение

существенно зависит от изменения размеров растровых элементов, как на фотоформе,

печатной форме и оттиске, то помимо денситометрического контроля поля кшалы с 75%-ной

площадью растровых элементов, проводят визуальный и инструментальный контроль

размеров этих элементов на фотоформе, на печатной форме, а не только на оттиске.

Разновидности оценки точности цветовоспроизведения и цветовой коррекции

Цветовая коррекция сводится к преобразованию цветов изображения в пределах цветового

охвата, создаваемого красками синтеза. Поэтому точное цветовоспроизведение является

наилучшим только для малоконтрастных изображений оригинала, в которых не имеется

цветов, выходящих за пределы цветового охвата красок синтеза цветного изображения на

оттиске.

Так как многие оригиналы, особенно цветные диапозитивы, имеют больший цветовой

охват, чем тот, который может быть получен на изображении, приходится изменять

градационную характеристику преобразования изображения по сравнению с линейным под 450.

Это градационное преобразование практически сводится к некоторому уменьшению

контрастности деталей в глубоких тенях изображения оригинала на оттиске. При выборе

наилучшего режима всегда следует учитывать, что чем больше используются прямолинейные

участки кривых тоновоспроизведения, тем большее многообразие различных по интервалу

яркостей оригиналов может быть удовлетворительно воспроизведено данным

репродукционным процессом. Чем меньше используется криволинейный участок в

фотографическом процессе, тем точнее может быть тоно- и цветовоспроизведение при

изготовлении фотоформ фоторепродукционными технологиями. С внедрением компьютерных

издательских систем это уже стало неактуально. Мало кто из работающих на компьютерных

системах слышал о прямом и косвенном растрировании, о масках и контактных растрах, о

маске - обмазке и о градационном и камерном маскировании изображения оригинала.

Оценка точности цветовоспроизведения.

Различают три вида точности цветовоспроизведения изображения оригинала на оттиске:

физическую, физиологическую и психологическую.

Физически точное цветовоспроизведение означает точное воспроизведение спектрального

состава излучения оригинала на репродукции. Оно существует только в процессе

репродуцирования изображений полиграфических оригиналов, выполненных теми же красками

синтеза. Этот принцип воспроизведения цветов, заданных красками синтеза, лежит в основе

дубликационной теории цветовоспроизведения, которая используется для поиска оптимальных

условий коррекции цвета.

Колориметрически, или физиологически, точное воспроизведение цвета изображения

оригинала на оттиске наблюдается при равенстве цветовых координат на изображении и

оригинале. К колориметрически точному воспроизведению цвета на оттиске целесообразно

стремиться при репродуцировании оригиналов, цветовой охват которых не превышает

цветового охвата красок синтеза.

Как правило, оригиналы имеют больший контраст, чем тот, который может быть получен на

оттисках. Поэтому приходится ограничиваться лишь психологической точностью

воспроизведения цвета на оттиске.

Психологически точными называют такие изображения, в которых изменение цвета любой

детали влечет за собой снижение качества цветовоспроизведения всего изображения в целом.

Таким образом, подчеркивается необходимость сохранения цветовых соотношений, а не

абсолютных характеристик цвета на отдельных деталях.

Психологически точное изображение получается, если градационные и цветоделительные

преобразования репродукционного процесса соответствуют визуально допустимым

преобразованиям.

Допустимыми считаются преобразования, которые соответствуют изменению восприятия

цветов при естественном изменении условий рассматривания. Это объясняется тем, что

естественные изменения освещения и условий рассматривания сохраняют привычные

представления о соотношении цветов предметов. Лучшим из репродукционных процессов

является тот, в котором градационные и цветоделительные преобразования соответствуют

зрительному восприятию при изменении условий освещения. Существуют два типа

допустимых преобразований:

1) «разбеливание» изображения, которое, например, мы видим на матовом стекле

фотоаппарата или экране телевизора и компьютера при попадании на стекло или экран

постороннего света;

2) «зачернение» изображения, которое мы видим при понижении освещенности.

87

Например, снижение насыщенности цветов, происходящее при загрязнении красок,

является психологически допустимым, потому что оно соответствует изменению восприятия

цветов при понижении освещенности. Исчезновение мелких деталей в тенях изображения тоже

относится к допустимым преобразованиям, поскольку при понижении освещенности и

удалении от рассматриваемого объекта мы, прежде всего, перестаем различать мелкие детали

в тенях этого объекта.

К выбору технологического процесса.

При выборе технологического процесса цветной печати необходимо выявить возможности

цветовоспроизведения заданных оригиналов, возможность согласованного по качеству

воспроизведения текста и иллюстраций, а самое главное - соответствие стоимости

репродукций их художественной значимости.

Следует помнить, что высокое качество всегда требует больших затрат. Поэтому

неизбежен ассортиментный подход к печатной продукции, а соответственно и к

технологическим процессам. Не имеет смысла, например, трамвайные билеты печатать в три

краски на глянцевой бумаге. К пригласительным же билетам на торжества, к репродукциям

известных картин, к печатной рекламе предъявляются иные требования: они должны быть

отлично оформлены. Поэтому, выбирая репродукционный процесс, необходимо всесторонне

рассмотреть не только его изобразительные возможности (недостатки и преимущества), но и

иметь представление о его трудоемкости. Например, при изготовлении репродукций с картин

художников-классиков необходимы и аккуратность и большие затраты для получения высокого

качества и психологического соответствия между тем, что наблюдатель знает и помнит о

данной картине и тем, что он видит.

Подготовка к репродуцированию завершается определением исходных характеристик

оригинала и установлением для них технологических параметров по всем звеньям процесса

репродуцирования изображения оригиналов и печати издания.

Назначение денситометров

Восприятие цвета и оттенки серого тона субъективно. Один и тот же цвет, одна и та же

картина каждым человеком воспринимается по разному. На восприятие оказывает

существенное влияние эмоциональное состояние, опыт, окружающий фон, цель и возраст. При

денситометрических измерениях оценка цвета и оттенки серого, хотя и объективна, но

решающей всегда остается визуальная оценка заказчика и его индивидуальные особенности и

требования.

Денситометры это оптика электронные приборы для объективного контроля и оценки

качества полутоновых и растровых негативов, диапозитивов, слайдов, а также для оценки

качества полутоновых цветных и черно-белых оригиналов и оттисков в полиграфии.

Денситометры в полиграфии являются составной частью систем анализа изображений при

подготовке оригиналов к репродуцированию. Непосредственно во время печати оттисков

денситометрами проводят контроль качества печатной продукции, так и самого процесса

печатания. Они находят широкое применение для контроля процессов и полуфабрикатов на

всех стадиях технологического процесса изготовления издания. В концепции денситометров

отражены все тенденции развития контрольно - измерительного приборостроения:

использование микропроцессорной техники; вывод результатов измерения на видеоэкран;

автоматизация измерений и их быстрого преобразования и математической обработки; их

выдача в графической форме; соединение с периферийными (управляющими, считывающими,

преобразующими, записывающими, печатающими) устройствами.

Всем известно из собственного опыта, что спектр излучаемого света источника освещения

существенно влияет на восприятие человеком цвета. В отличие от визуальной оценки цвета,

зависящей от освещения и самого наблюдателя, денситометрические измерения зависят

только от конструкции и возможностей самого денситометра. Для значительного уменьшения

влияние конструкции денситометра (фильтры, диафрагмы, источники света, принципы

преобразования измеряемых световых потоков) применяют, как правило, на всех этапах

технологического процесса денситометры одного производителя.

Принципиальные схемы построения денситометров

Различают две схемы построения и работы денситометров:

1) Денситометры, работающие в отраженном свете, когда измеряемый участок освещается

источником света (как правило, находящийся в денситометре). Падающий, направленный,

нормализированный поток света проходит через слой краски или лака и поверхностный слой

непрозрачной подложки. Часть потока поглощается подложкой, а оставшаяся часть проходит

88

обратно через слой и попадает в приемник денситометра. На базе попавшего в приемник

потока света количественно оценивает отдельные оптические параметры.

2) Денситометры, работающие в проходящем свете, когда измеряемый участок

просвечивается световым потоком денситометра, который проходит не только через

поверхностный слой, но и через подложку. Слой и подложку поглощают часть проходящего

потока, а оставшаяся часть попадает в приемник денситометра. На базе попавшего в приемник

потока света количественно оценивает отдельные оптические параметры.

С каждым днем увеличивается число полиграфических предприятий, оснащенных

высококачественной допечатной и печатной техникой. Вместе с этим растут требования к

качеству продукции. Однако оснащение первоклассной техникой и внедрение передовых

технологий еще не гарантируют высокого качества печатной продукции.

В чем же причины?

Одной из них является отсутствие контроля качества полиграфической продукции на

каждом этапе технологического процесса. Контроль должен проводиться на базе объективных

инструментальных измерений с использованием контрольных шкал и тестов. Один из самых

распространенных методов инструментального контроля - денситометрический. Применяется

он на каждой стадии репродуцирования - от приема оригинала до сдачи оттисков и тиража

издания.

Каковы преимущества использования инструментальных средств для контроля качества?

Во-первых, как известно, восприятие цвета чисто субъективно. Одна и та же картина может

быть воспринята каждым человеком по-разному. При денситометрических измерениях цвет

получает объективную оценку.

Во-вторых, цвет светового источника оказывает существенное влияние на восприятие

человеком цветовых нюансов. Например, при дневном и неоновом освещении один и тот же

цвет воспринимается по - разному. А денситометрические измерения не зависят от

окружающего освещения.

В-третьих, хотя сегодня в пробной печати и способах цветопробы получены

удовлетворительные, хорошие, а иногда и отличные результаты, это еще не означает, что те

же самые результаты достигаются при тиражной печати.

Фотоформы, прошедшие проверку с помощью денситометра, в дальнейшем могут быть

воспроизведены в печати без потери качества, что во многих случаях делает цветопробу не

столь уж и необходимой. К тому же сравнение оттисков пробной и тиражной печати можно

выполнить с помощью денситометров быстро и объективно. Измерения при тиражной печати

обеспечивают объективный контроль качества. Это повышает надежность в работе и

уменьшает потери от брака и перепечаток.

В-четвертых, часто различные типографии работают с одними и теми же фотоформами.

Здесь особенно велика опасность нежелательных цветовых искажений. Решением проблемы

является стандартизация печати с помощью денситометрических измерений. Перечисленные

преимущества, как инструментального денситометрического контроля, так и визуального, как

решающего для потребителя, я думаю, заставят задуматься любого полиграфиста и заказчика

печатной продукции.