CC BY
10
Gagloeva Anzhelika Efremovna, candidate of technical sciences, docent, gag-la@gmail.com, Russia, Omsk, Omsk State Technical University,
Marchenko Maxim Romanovich, student, maksmaks2000@mail.ru, Russia, Omsk, Omsk State Technical University
УДК 655.2
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПЕЧАТНЫХ ОТТИСКОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ ЦИФРОВОГО СКАНИРОВАНИЯ
И.Е. Маркевич, В.В. Ваганов
Несмотря на свои преимущества по сравнению с стандартными методами исследований оттисков и запечатываемых материалов, компьютеризованный метод сканирования применительно к решению проблем полиграфии с надлежащей тщательностью пока еще не апробировался. В статье рассматривается методика, реализованная в виде собственного программного продукта для исследования качества печатного оттиска методом цифрового сканирования.
Ключевые слова: Информационные технологии, допечатные процессы, цифровое сканирование, исследование оттисков, контроль качества печати.
Высокие требования к качеству возлагают на типографию ответственность по его контролю. Основным, являющимся почти стандартом, способом контроля печатных свойств в полиграфии является получение перед первым тиражом продукции пробного оттиска, утверждаемого заказчиком, и являющемся эталоном при дальнейшем производстве тиражей данной продукции.
Главным критерием качества, интересующим клиента, чаще всего, является полное соответствие цветов на оттиске с согласованным ранее эталоном или оригинал макетом. Для этого применяются методы денситометрии и спектрометрии. Контроль качества осуществляется путем добавления на оттиск цветовых шкал и дальнейшим определением цветового порога различения, или разностного порога, — минимального изменения светлоты цвета, которое впервые замечается глазом. Для измерения цветового различия используется показатель ДБ, определяющийся по уравнению (1):
ДБ =^(Ь - Г)2 + (а - а')2 + (Ь - Ь')2 , (1)
где Ь, а и Ь - цветовые координаты в системе Ь*а*Ь.
Для признания оттиска качественным, для большинства заказов, принято считать нормальным величину отклонения, не превышающую 2-3 единицы, при сравнении с цветовыми координатами эталонного образца [1].
Не смотря на широкое распространение, метод денситометрии для контроля качества имеет ряд недостатков. Рассмотрим основные из них.
Дороговизна. Стоимость денситометрического оборудования начинается от несколько десятков тысяч рублей. Большинство типографий, особенно молодые, не могут позволить покупку данного оборудования в необходимом объеме, особенно на начальных этапах своей деятельности. В больших типографиях эта проблема остается из-за большого количества печатных машин и необходимости наличия денситометра на каждой машине.
Область контроля. Денситометр анализирует цвет в квадратной области размером 5-10 мм. Одно измерение занимает не менее 2-3 секунд, что приводит к невозможности контроля всех точек оттиска, и измерения делают лишь в области цветовых шкал и всего нескольких точках самого оттиска, которые наиболее вероятно могут не совпадать по цветовоспроизведению.
Исследование неоднородности. Часто приходится иметь дело с регулярными (периодичными) тиражами, при выполнении которых качество, печатные свойства и характеристики оттисков из разных партий должны полностью соответствовать, но от поставки к поставке свойства запечатываемых материалов (в данной работе будут рассматриваться в основном бумаги) могут отличаться. Также часто приходится использовать новый материал для получения оттиска по разным причинам, но в этом случае мы также должны полностью соответствовать эталонному образцу.
Используемый традиционно для контроля метод денситометрии не позволяет исследовать неоднородность свойств как материала, так и полученного оттиска в силу специфики измерения, что не позволяет, за редким исключением, предсказывать отклонение от эталона при использовании нового материала, или же изменении других параметров технологического процесс (например, новые красочные материалы, новое оборудование, другие климатические условия в цеху и другие).
Эти и другие недостатки привели к появлению идеи использования методов цифрового сканирования для анализа бумаг и оттисков.
Преимущества анализа с применением цифрового сканирования. Главным преимуществами современных цифровых сканеров является их доступность (очень низкая стоимость относительно денситометрического оборудования) и высокая разрешающая способность даже для самых бюджетных моделей. А в отличии от денситометров, сканеры часто имеются в большом количестве практически в любой типографии или офисе, что не требует дополнительных затрат для обработки и исследования оттисков.
Компьютеризованный метод сканирования применительно к решению проблем полиграфии с надлежащей тщательностью пока еще не апробировался. Можно найти всего лишь несколько работ по этой теме.
Главное преимущества данной методики заключается в том, что она дает возможность характеризовать отражательную способность исследуемых объектов не только их усредненными показателями, но и параметрами оптической неоднородности, что позволяет прогнозировать результат, получаемый с применением других материалах, красок и оборудования еще до печати оттиска.
Методика оценки оттисков. Для оценки оттиска необходимо точно соотнести точки цифрового оригинал макета и отсканированного оттиска. Один из способов обеспечить точное соотнесение точек - использование крестовых меток. Опытным путем было установлено, что метки следует устанавливать определенным образом. Изначально метки размером 5 на 5 мм устанавливаются в углах цифрового оригинал макета, с отступом в 2-5 мм от прямоугольной области, в которой поместился бы весь оригинал макет. Далее между метками в одну линию ставятся такие же метки таким образом, чтобы расстояние между двумя центрами соседних меток составляло не более 10 см.
Использование данной системы меток, позволяет сопоставить точки оттиска с точками цифрового оригинал макета, учтя при этом деформации по вертикальной и горизонтальной оси, а также возможный поворот изображения. Также благодаря знанию разрешающей способности сканера и размера получаемого оттиска, заданного в цифровом оригинал макете, мы можем адаптировать количество точек цифрового сканирования оттиска и оригинального макета, путем объединения или замены одной точки несколькими [2].
После получения данных о точках оттиска соответствующих точкам исходного оригинал макета, мы можем провести исследования оттиска с использованием следующего алгоритма:
расчет / получение матрицы RG коэффициентов отражения света эталонным оттиском в каждой его точке (этот этап делается один раз для каждого оригинал макета, сохраняются в базе и могут повторно использоваться в дальнейшем при работе с этим же оригинал макетом);
расчет / получение матрицы Ri коэффициентов отражения света исследуемым оттиском в каждой его точке;
обработка и сравнение полученных матриц для определения характеристик полученного оттиска и суждения о его качестве.
Матрицы Rg и R1 представляют собой прямоугольные матрицы каждый элемент которых описывает коэффициенты отражения света в соответствующей точке оттиска в определённых цветовых координатах.
Целью нашего исследования является определение качества оттиска путем сравнения его с эталоном. Благодаря цифровому сканированию мы имеем информацию о каждой точке оттиска, в следствии чего на этапе обработки данных и установления соответствия качества наша программа может определить отклонение AE исследуемого оттиска от эталонного в каждой точке, далее это позволит вывести результат в виде среднего значения отклонения AE по всем точкам, а также его максимальное значение. Также в силу особенностей печатного процесса (почти во всех технологиях используется печать оттиска путем печати линий), целесообразным является анализ среднего отклонения по линиям оттиска.
Так мы получим полную картину о качестве исследуемого оттиска и сможем с уверенностью утверждать или отрицать его соответствие эталону с заданным и обговоренным с клиентом отклонением по цвету AE. Данная особенность делает цифровое сканирование очень привлекательным по сравнению с традиционным решением, так как там суждение о качестве, как и говорилось делается на основе визуальных ощущений (индивидуальных, а значит субъективных) человека, проводящего контроль качества, с проведением всего нескольких точечных денситометрических измерений [З].
Большинство цифровых сканеров возвращают коэффициенты отражения цвета в системе RGB (Red, Green, Blue) в диапазоне от G (полное поглощение света оттиском — абсолютно черный цвет) до 255 (полное отражение света оттиском — абсолютно белый цвет).
В полиграфии распространены наоборот распространены 2 цветовые системы: CMYK и Lab. В указанной выше формуле (1) применяемой внутри денситометрическо-го оборудования для расчета отклонения AE от эталона используются координаты цвета в системе Lab, так как пространство RGB в отличии от Lab является не равнозначным (расстояние между оттенками разных цветов может отличаться в значительно отличающихся по ширине интервала диапазонах) [4].
Соответственно алгоритм обработки полученных матриц RG и R1 при анализе оттисков таков:
перевести каждый элемент матрицы из системы RGB в систему Lab;
рассчитать матрицу отклонений AE между каждым элементом матрицы RG (эталонный образец) и R1 (исследуемый образец), тем самым найдя отклонение AE в каждой точке исследуемого оттиска от эталона;
определить максимальные отклонения;
сделать вывод о соответствии исследуемого образца утверждённому с клиентом эталону.
Реализация программного продукта. Почти все исследования, выполняемые в данной области, проводятся с использованием таких масштабных математических продуктов как Matlab, Scilab и других. Мы же считаем, что решением применимым на реальном производстве может служить лишь программный продукт, реализующий данный алгоритм на любом языке программирования. Но на наш взгляд наиболее перспективным является использование языка программирования Python. Данный выбор основан на универсальности, быстродействии, огромному количеству свободно распростра-
няемых библиотек для обработки любых данных, а также возможности запускать готовые программы на любой аппаратной (персональные компьютеры, смартфоны, микроконтроллеры, серверные платформы) и программной (операционные системы: Windows, Linux, Mac OS, Unix) платформах. Данный язык также легко интегрируется с веб-платформами, что значительно расширяет возможные пути использования и применения готового программного продукта.
Апробация предложенной методики. Для исследования методики была использована листовка формата А5, полученная на цифровой печатной машине Xerox iGen 3. Результаты сравнения печатного образца с цифровым оригинал макетом, дали следующие результаты (таблица, первый образец).
Результаты контроля оттисков, в сравнении с эталонным, с применением разработанного программного продукта
Материал: Бумага глянцевая LumiArt 170
Исследуемый образец Среднее отклонение AE Макс. AE
Первый образец 1,07 1,32
Второй образец 4,53 4,86
Как видим среднее отклонение составило 1,07, а максимальное 1,32. Такое отличие допустимо, как уже отмечалось ранее, в отрасли негласным стандартом приняты величины 2-3, а сами отклонения можно объяснить незначительной, но все же имеющей место, нестабильности технологического процесса и неоднородностью самих запечатываемых бумажных субстратов.
Для эксперимента был заведомо искажен (затемнен) оригинал исследуемой печатной продукции и получен печатный экземпляр. С использованием программного продукта было проведено сравнение эталона с заведомо не соответствующим критериям качества образцом (таблица, второй образец). Здесь видим явное отклонение ДE в 4,53 единицы в среднем и 4,86 в пике, что объясняется равномерным искусственным затемнением каждой точки оригинал-макета исследуемой листовки.
Говоря о времени выполнения анализа отметим, что полный цикл исследования занимает около минуты, что сопоставимо со временем денситометрического исследования, где делается 4-5 измерений (по одному измерению на используемую краску), с полным временем одного измерения около 5 секунд, однако при анализе оттиска предложенным методом, точность контроля значительно повышается и из него почти полностью исключается человеческий фактор.
Выводы. Предложенная в данной работе методика исследования оттиска путем цифрового сканирования, позволяет не только удешевить процесс проверки качества оттиска, но повысить его скорость, а главное качество, благодаря контролю в каждой точке оттиска. Следует отметить, что данная особенность позволяет изучить огромный спектр характеристик оттиска, а также путем дополнительной обработки программным продуктом после анализа произвести изменение цветовых параметров точек цифрового оригинал макета для того, чтобы максимально уменьшить отклонение результата печати от желаемого.
Список литературы
1. Ваганов В.В., Виноградов Е.Л., Тропец В. А. Оптика бумаги и оттиска. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. 146 с.
2. Ваганов В.В., Леонтьев В.Н. Печатные свойства бумаги. СПб.: Изд-во Поли-техн. ун-та, 2014. 240 с.
3. Виноградов Е.Л., Ваганов В.В. Физические основы контактной и бесконтактной печати. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. 244 с.
609
4. Виноградов Е.Л., Коротков Д.С. Информационная технология исследования оптических свойств бумажных субстратов и модельных оттисков // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Информатика, телекоммуникации и управление. 2018. №3.
Маркевич Илья Евгеньевич, студент, markevich-i97@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет,
Ваганов Вячеслав Владимирович, канд. техн. наук, доцент., prvaganov_spb@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет
PROCED URE FOR EVAL UA TION OF PRINTED PRINTS WITH APPLYING DIGITAL SCANNING TECHNOLOGY
I.E. Markevich, V. V. Vaganov
Despite its advantages over standard methods for examining prints and substrates, the computerized scanning method has not yet been tested with adequate care for solving printing problems. The article discusses a methodology implemented in the form of its own software product.
Key words: computer technology, prepress, examination of impressions, computerized scanning, print quality control.
Markevich Ilya Evgenyevich, student, markevich-i9 7@,mail. ru, Russia, Saint-Petersburg, Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University,
Vaganov Vyacheslav Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, prvaganov_spb@,mail.ru, Russia, Saint-Petersburg, Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University
