Исследование фотопленок с пониженным содержанием серебра для фотовыводных устройств Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ

УДК 778.19

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОПЛЕНОК С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ СЕРЕБРА ДЛЯ ФОТОВЫВОДНЫХ УСТРОЙСТВ

В.Р. Севрюгин

На основе разработанной автором теории воспроизведения бинарных изображений в процессах поэлементной записи проведено исследование возможности качественного воспроизведения растровой структуры фотопленками с пониженным содержанием серебра. Приведена методика выбора экспозиции в фотовыводном устройстве и оценены параметры качества элементов изображения для ряда фотопленок.

Ключевые слова: поэлементный способ записи, фотовыводной процесс, сенситометрия, структурометрия, качество элементов изображения.

В последние годы большинство ведущих производителей фотоматериалов для полиграфии выпускает фотопленки с пониженным содержанием серебра с целью снижения их стоимости и повышения конкурентоспособности. При этом среди производителей и специалистов нет единого мнения о возможности использования таких фотопленок не только для газетного производства с низкой линиатурой от 36 до 40 см-1, но и для изготовления качественной полиграфической продукции с линиатурами от 60 см-1. Снижение содержания серебра приводит к уменьшению оптической плотности плашки и, как следствие, к проблемам выбора рабочей экспозиции, так как большинство специалистов используют именно этот критерий для такого выбора. В рекламных и технологических материалах производитель обычно приводит рекомендуемую оптическую плотность плашек только для нескольких марок фотовыводных устройств (ФВУ) без учета их состояния и технологических условий.

В статье на основе разработанных автором методов [1-5] и проведенных исследований [6, 7] рассмотрены вопросы выбора рабочей экспозиции в ФВУ и качества воспроизведения бинарной растровой структуры фотопленками Agfa Alliance с пониженным содержанием серебра —HNS (позиционируется фирмой Agfa как высококачественная фотопленка для офсетной печати) и HNU (бюджетное дополнение к HNS) — в сравнении с фотопленкой HN, выпуск которой уже прекращен.

1. Методы исследования.

В основу сравнения фотопленок положим их способность качественно воспроизводить бинарные элементы изображения, к параметрам которых стандарты плоской офсетной печати [8, 9] устанавливают ряд требований (приведены для оптической плотности прозрачной пленки 0,02 Б):

- оптическая плотность ядра в центре непрозрачных растровых точек со значением тона от 3 % должна быть не менее 2,52 Б, а в центре прозрачных точек со значением тона до 97 % должна быть не более 0,12 Б;

- ширина ореола размытия растровых точек, образованного между оптическими плотностями 0,25 и 2,25 Б, не должна превышать одной сороковой периода растровой структуры;

- градационные искажения должны быть минимальны (точное соответствие тонов между фотоформой и файлом может быть достигнуто с помощью линеаризации в РИП-растровом процессоре изображения ФВУ).

Параметры качества элементов изображения зависят от экспозиции, тогда достижение наилучших значений параметров или параметров, установленных стандартами, является основным критерием ее выбора.

В [4, 5] качество воспроизведения элементов изображения предложено оценивать по функции воспроизведения пикселя и сенситометрической кривой процесса, а также рабочей экспозиции.

Функция воспроизведения пикселя - нормированное распределение плотности энергии, формирующее пиксель в эмульсионном слое фотопленки [1], для конкретного процесса может быть рассчитано по экспериментальным данным с помощью растрового метода [2]. Из-за движения луча лазера с гауссовым распределением плотности энергии и рассеяния энергии в эмульсионном слое фотопленки распределение имеет колоколо-образную форму (рис. 1). Плотность энергии, формирующая произвольный элемент изображения, складывается из подобных распределений отдельных пикселей, поэтому ее значение в центре элемента зависит от количества пикселей, а на краях элемента образуется градиент плотности энергии.

Сенситометрическая кривая - зависимость относительной оптической плотности плашки d от относительной экспозиции [3]. Все экспозиции рассматриваются по отношению к некоторой минимальной экспозиции Итт , через которую при использовании логарифмического масштаба проходит ось ординат (рис. 2). В процессе записи на фотоформе формируются два вида элементов изображения:

- в результате целенаправленного действия излучения начиная с минимальной экспозиции Ит[п - активные (непрозрачные) элементы с

относительной плотностью ядра йв > 1, достаточной для сохранения полного копировального слоя на печатающих элементах печатной формы;

- при нецеленаправленном действии излучения до пороговой экспозиции Нпор - пассивные (прозрачные) элементы с относительной плотностью йн £ 0,04, не препятствующей формированию пробельных элементов при изготовлении печатной формы.

Рис. 1. Функция воспроизведения пикселя

Рис. 2. Сенситометрическая кривая фотовыводного процесса

190

Сенситометрическая кривая по форме, отличной от пороговой, не обладает свойством бинаризации и приводит к искажению элементов изображения: к меньшей оптической плотности по сравнению с плашкой в центре непрозрачных элементов, к большей оптической плотности по сравнению с прозрачной пленкой в центре прозрачных элементов, а так же к формированию ореола размытия на краях элементов изображения. Для оценки этих искажений на кривой (см.рис. 2) выделены параметры [3]:

- воспроизведения - верхний и нижний уровни dв = 1,0 и dн = 0,04 относительной плотности, соответствующие экспозициям Н т^п и Н пор;

- переходной зоны (зоны размытия) - уровни 0,1 и 0,9 относительной плотности при экспозициях Н1 и Н 2, ширина участка переходной зоны Ь2 = Н2/ Н1;

- формирования контура Н± - плотность энергии, по которой формируется эквивалентный элемент изображения с оптической плотностью плашки и размером, соответствующим денситометрическому измерению на фотопленке.

Для оценки качества воспроизведения элементов изображения используются нормированные по отношению к рабочей экспозиции Нраб

плотности энергии Ит^п, Ипор, И1, ^, и энергетические параметры

распределения плотности энергии, формирующего элемент изображения в эмульсионном слое:

- энергетическая плотность ядра И^ и И^ - доля плотности энергии в центре активной (непрозрачной) и пассивной (прозрачной) точек по отношению к максимальной плотности энергии на плашке [4];

- энергетическое значение тона - относительная площадь растровой точки внутри контура уровня и энергетическое усиление тона - разница между энергетическим значением тона и значением тона в файле данных [5]. Усиление тона минимально при балансной экспозиции Н0 [2, 5], при которой края плашки проходят по точному геометрическому контуру и одинаково воспроизводятся прозрачные и непрозрачные элементы, формируемые подобными пикселями.

- ширина переходной зоны - среднее расстояние в шагах развертки между изолиниями 0,1 и 0,9 относительно плотности, обычно рассматривается по отношению к периоду растра [4].

Энергетические функции пиксельного диапазона, усиления тона и ширины переходной зоны - зависимости вышеперечисленных энергетических параметров от относительной экспозиции Н / Н т^п(рис. 3).

191

а

б

в

Рис. 3. Выбор экспозиции для фотопленки NN по энергетическим функциям: а - пиксельного диапазона; б - усиления тона; в - ширины переходной зоны

192

Для энергетической функции пиксельного диапазона по энергетическим плотностям ядра И^ и И^ и уровням Ит^п и Ипор рассчитываются

количества пикселей ка и кп, формирующие минимально воспроизводимые непрозрачные и прозрачные точки при данной экспозиции [4]. Образуются кривые (рис. 3, а) для непрозрачных (2) и прозрачных элементов (1), причем слева от Нраб будут воспроизведены все непрозрачные, а

справа - все прозрачные к-пиксельные элементы. Минимально воспроизводимые точки, ближайшие к Нраб, образует пиксельный диапазон

ка ^ кп, связанный с диапазоном воспроизводимых тонов от его нижней Ан до верхней Ав границы (табл. 1), причем Ан = А и Ав = 100 - А .

Энергетическая функция усиления тона строится для круглой 50 %-ной точки и нескольких линиатур, например 60 и 70 см-1 [5] (рис. 3, б).

Таблица 1

Значение тона А, % для к-пиксельныхрастровых точек (разрешение 1000 см1)

Линиатура, см-1 Количество пикселей к

1 2 3 4 5 6

60 0,3 0,7 1,0 1,4 1,7 2,1

70 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

По энергетическим функциям при выбранной рабочей экспозиции находятся рабочие параметры качества воспроизведения: пиксельный диапазон ка ^ кп, энергетическое усиление тона ЛА°, ширина переходной зоны 5, которые позволяют оценивать способность процесса воспроизводить элементы изображения с точки зрения диапазона воспроизводимых тонов, градационной точности и резкости края.

2. Результаты исследования и их обсуждение.

Исследования фотопленок Agfa Alliance HN, HNS и HNU проведены с использованием ФВУ Primesetter 74. Функция воспроизведения пикселя (см .рис. 1) практически совпала для всех фотопленок, что говорит о примерно одинаковом уровне рассеяния энергии в их эмульсионном слое. В табл. 2 приведены параметры сенситометрических кривых процессов с использованием исследуемых фотопленок. Энергетическая чувствительность, которую можно оценивать по минимальной экспозиции H min , заметно выше у фотопленок с пониженным содержанием серебра HNS и HNU, но при этом у них больше ширина переходной зоны Li .

Таблица 2

Параметры сенситометрической кривой

Фотопленка 2 Экспозиция, мкДж- м" l2

Нпор H1 H2 Hmin

HN 1300 1389 2767 2932 2,0

HNS 622 655 1472 1642 2,2

HNU 641 677 1569 1758 2,3

Рассмотрим, какое влияние оказывают различия в сенситометрических параметрах на качество воспроизведения растровой структуры при рабочей экспозиции.

Выбор рабочей экспозиции с помощью энергетических функций. На рис. 3 - 5 приведены энергетические функции пиксельного диапазона (а), усиления тона (б) и ширины переходной зоны (в) для фотопленок HN, HNS, HNU соответственно, которые позволяют наглядно находить рабочую экспозицию и рабочие параметры качества воспроизведения.

Исследования [6, 7], проведенные для процессов поэлементной записи, позволили выявить некоторые закономерности этих процессов. При низких экспозициях, близких к минимальной Hmin, лучше воспроизводятся малые прозрачные элементы изображения (растровые точки в тенях) и процесс записи практически линейный (балансная экспозиция H0 для фотопленки близка к минимальной H min), но при этом резко увеличивается ширина ореола размытия и плохо воспроизводятся малые непрозрачные элементы изображения (растровые точки в светах). При увеличении рабочей экспозиции улучшается воспроизведение непрозрачных элементов изображения, уменьшается ширина ореола размытия, но хуже воспроизводятся прозрачные элементы, увеличивается нелинейность вывода (рис. 3 -5).

Таким образом, выбор балансной экспозиции H0 в качестве рабочей, который рекомендуют некоторые специалисты, приведет к плохому воспроизведению растровых точек в светах и недопустимой ширине ореола размытия. С увеличением экспозиции градационные искажения усиливаются, однако могут быть скомпенсированы линеаризацией в РИП ФВУ.

Для всех фотопленок нижнюю границу выбора экспозиции следует ограничивать значением 1,68Hmin, с которого ширина ореола размытия близка к минимальной (рис. 3, в, 4, в, 5, в). При функции воспроизведения пикселя, подобной рис. 1, воспроизведение непрозрачных 6-пиксельных растровых точек (3 % по табл. 1), не является критичным для этих фотопленок (рис. 3, а, 4, а, 5, а).

а

б

в

Рис. 4. Выбор экспозиции для фотопленки HNS по энергетическим функциям: а - пиксельного диапазона; б - усиления тона; в - ширины переходной зоны

Для фотопленки HN верхняя граница выбора экспозиции 1,91H

определена по воспроизведению прозрачной 5-пиксельной растровой точки (рис. 3, а). Рабочая экспозиция находится как среднее геометрическое

верхней и нижней границ ^/1,68 • 1,91 • Hm^n »1,79Hm^n » 5248 мкДж^м"2.

Рабочие параметры качества воспроизведения сведены в табл. 3, а. Фотопленка HN позволяет воспроизводить растровую структуру с линиатурами 60...70 см-1 с диапазоном воспроизводимых тонов от 1 до 97...98 %, с допустимой шириной ореола и нелинейностью в средних тонах 5... 6 %.

Для фотопленки HNS верхняя граница 2Hm^n определена по воспроизведению прозрачной 6-пиксельной точки (рис. 4, а). Для рабочей экспозиции д/1,68 • 2,00 • Hmjn »1,88Hmjn » 3080 мкДж-м-2 параметры качества воспроизведения приведены в табл. 3, б. Фотопленка позволяет воспроизводить растровую структуру 60 см-1 с диапазоном воспроизводимых тонов от 1 до 98 % с допустимой шириной ореола и нелинейностью 4,5 %.

Таблица 3

Рабочие параметры качества воспроизведения фотовыводного процесса с использованием фотопленок Agfa Alliance

HN (а)

Линиатура, см -1 Оптическая плотность плашки, Б Диапазоны воспроизведения, % Усиление тона, % Ширина переходной зоны к периоду растра

ка * кп = 2 * 5

60 4,56 от 0,7 до 98,3 4,9 1/48

70 от 1,0 до 97,4 6,0 1/40

HNS (б)

Линиатура, см -1 Оптическая плотность плашки, Б Диапазоны воспроизведения, % Усиление тона, % Ширина переходной зоны к периоду растра

ка * кп = 2 * 6

60 3,86 от 0,7 до 97,9 4,5 1/42

70 от 1,0 до 96,9 5,5 1/35

HNU (в)

Линиатура, см -1 Оптическая плотность плашки, Б Диапазоны воспроизведения, % Усиление тона, % Ширина переходной зоны к периоду растра

ка * кп = 2 * 6

60 3,66 от 0,7 до 97,9 4,8 1/41

70 от 1,0 до 96,9 5,8 1/34

а

б

0,8 0,6 0,4 0,2 0

5, шаг развертки

V

5=0.42 к ■

1,00 Я .

1,41

2,00

Я .=1,81Я

раб ' m

log ¿НМЛ

в

Рис. 5. Выбор экспозиции для фотопленки HNU по энергетическим функциям: а - пиксельного диапазона; б - усиления тона; в - ширины переходной зоны

Для фотопленки HNU верхняя граница 1,95Hmin выбрана по воспроизведению 6-пиксельной растровой точки (рис. 5, а). Рабочая экспозиция составила ^аб »1,81Hmin » 3182 мкДж^м"2. Рабочие параметры качества воспроизведения (табл. 3, в) для фотопленки HNU практически соответствуют фотопленке HNS (табл. 3, б) и также полностью отвечают требованиям стандартов для линиатуры 60 см-1.

Воспроизведение фотопленками HNS и HNU растровой структуры с линиатурой 70 см-1 ограничивается шириной ореола размытия, который больше допустимой одной сороковой периода растра.

На практике при выборе рабочей экспозиции для фотопленок HNS и HNU может быть использован следующий подход: находится минимальная экспозиция, соответствующая оптической плотности плашки примерно 2,5 Б, и рабочая экспозиция принимается большей в 1,8 раза. Если в ФВУ рабочая экспозиция задается в относительных величинах, то учтем, что минимальная и рабочая экспозиции для фотопленок типа Rapid Access соответствуют прямолинейному участку характеристической кривой, коэффициент контрастности которого для этих фотопленок составляет g» 5. В таком случае оптическая плотность плашки при рабочей экспозиции должна быть £>пл = 2,52 + g-lg(^аб/Н^п)»2,52 +1,28 = 3,8Б. При этом

важно контролировать на фотоформе воспроизведение растровых точек 3 и 97 % и ширину ореола размытия по методикам [8], а также проводить линеаризацию в РИП выводного устройства.

Заключение. Фотопленки HNS и HNU с пониженным содержанием серебра обладают по сравнению c выпускаемой ранее фотопленкой HN большей рабочей чувствительностью и большей шириной переходной зоны сенситометрической кривой. Уменьшение оптической плотности плашки примерно с 4,6 до 3,7...3,9 Б незначительно повлияло на качество воспроизведения элементов изображения, но большая ширина переходной зоны привела к заметному увеличению ореола размытия элементов изображения. По этой причине растровая структура с линиатурами от 70 см-1 может воспроизводиться менее стабильно, с возможным дополнительным ослаблением тона в формном процессе на 1...2 %.

Фотопленка HNU по сравнению с HNS имеет лишь немногим меньшую оптическую плотность плашки с практически той же шириной переходной зоны, и ее применение практически не снижает качество элементов изображения на фотоформе и печатной форме и, в конечном счете, качество печатной продукции. Диапазоны воспроизводимых тонов равны, а увеличение ширины ореола размытия и усиления тона крайне незначительно.

Таким образом, более дешевая фотопленка HNU может использоваться вместо фотопленки HNS для изготовления фотоформ офсетной печати без заметного снижения качества печатной продукции. Для ФВУ, использованного в данном исследовании, выбрана рабочая экспозиция

-2

3180 мкДж-м" и косвенные критерии ее контроля: оптическая плотность

плашки Опл » 3,65 Б, усиление тона 5 %, лучшее воспроизведение непрозрачных элементов по сравнению с аналогичными прозрачными. Показано, что на практике нужно выбирать экспозицию не по достижению линейности записи, а по достижению оптической плотности примерно 3,8 Б.

При использовании высоколиниатурных (от 70 см-1) амплитудно-модулированных или частотно-модулированных растровых структур следует использовать фотопленку типа Hard Dot, например Agfa DigiDot HND, которая позволяет получить значительно меньшую ширину ореола размытия и, следовательно, большие стабильность и точность воспроизведения тонов и цвета изображений в печатном процессе.

Список литературы

1. Севрюгин В.Р. Система структурометрии процесса поэлементной записи. Пространственные характеристики воспроизведения // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела.

2012. № 4. С. 46-59.

2. Севрюгин В.Р. Краевые функции процессов поэлементной записи // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2012. № 5. С. 44-58.

3. Севрюгин В.Р. Система сенситометрии процессов поэлементной записи бинарных изображений // Вестник МГУП им. Ивана Федорова.

2013. № 5. С. 89-100.

4. Севрюгин В.Р. Методы оценки параметров качества воспроизведения элементов изображения в процессах поэлементной записи бинарных изображений // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2013. № 2. С. 66-80.

5. Севрюгин В.Р. Методы оценки точности и стабильности воспроизведения элементов изображения в процессах с поэлементной записью // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2012. № 6. С. 66-80.

6. Севрюгин В.Р., Андреев Ю.С. Исследования воспроизведения бинарных изображений в процессах поэлементной записи // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 3. С. 24-33.

7. Севрюгин В.Р. Исследование точности воспроизведения бинарных элементов изображения в процессах поэлементной записи // Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. 2013. № 2. С. 126-129.

8. ГОСТ Р ИСО 12647-1: 2009 Технология полиграфии. Контроль процесса изготовления цифровых файлов, растровых цветоделений, пробных и тиражных оттисков. Ч. 1. Параметры и методы измерения.

9. ГОСТ Р 54766—2011 (ИСО 12647-2:2004) Технология полиграфии. Контроль процесса изготовления цифровых файлов, растровых цветоделений, пробных и тиражных оттисков. Ч. 2. Процессы офсетной печати.

Севрюгин Вадим Рудольфович, д-р техн. наук, проф., sewadimamail.ru, Россия, Ижевск, Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова

RESEARCH OF FILMS WITH LOWER SILVER CONTENT FOR CTF

V.R. Sevryugin

The paper deals with the research of the films with lower silver content ability connected with the half-tone pattern reproduction. This research is based on the developed by author binary image reproduction theory of the pixel-by-pixel processes. The paper contain the procedure of the exposure selection and the estimation of quality parameters of image elements for a number offilms.

Key words: pixel-by-pixel imaging mode, filmsetting, sensitometry, detail reproduction theory, quality parameters of image elements.

Sevryugin Vadim Rudolfovich, doctor of technical sciences, professor, sewa-dim@,mail.ru, Russia, Izhevsk, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

УДК 621.397.13

МЕТОДИКА ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ПРОЕКЦИИ АСФАЛЬТОВОГО ПОКРЫТИЯ В ЗАДАЧАХ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И КОМПРЕССИИ АЭРОВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ

И.Е. Агуреев, Е.И. Минаков, Д.С. Калистратов, А.П. Киселев, Н.А. Фролов

Подчёркнута необходимость качественного распознавания и восстановления проекции асфальтового покрытия в задачах статистического анализа и компрессии видеоизображений транспортных потоков. Предложена методика геометрической реконструкции проекции дорожного покрытия автотрассы в потоке квазистационарных аэровидеоизображений. Представлены использованный математический аппарат и результаты моделирования указанной задачи.

Ключевые слова: аэровидеосъёмка, нестационарный источник, видеоизображение, асфальтовое покрытие, проекция, распознавание, реконструкция, статистический анализ, компрессия.

Одной из важнейших задач, возникающих в процессе цифровой обработки квазистацонарных изображений потоков автотранспортных средств [1, 2], полученных с помощью квадрокоптера (малогабаритный

200