Полутоновое растрирование
Большинство находящихся в обращении печатающих устройств, от офсетных печатающих машин до простейших струйных принтеров, используют принципы полутонового растрирования.
Если печать по принципу непрерывной передачи тона можно сравнить с работой малярным валиком или краскопультом, то устройства, использующие полутоновое растрирование, имеют в своем арсенале только кисточку-нулевку и скромную палитру не более чем из четырех красок.
Полутоновое растрирование (halftoning) – это способ имитации оттенков отдельными точками краски или тонера. По многим параметрам человеческий глаз представляет собой непревзойденную оптическую систему, но его разрешение весьма ограниченно. Поэтому множество отдельных точек небольшого размера воспринимается глазом на некотором отдалении в виде однородного поля. Яркость поля зависит от степени заполнения его точками краски (рис. 10.1). Чем меньше точек красителя нанесено на бумагу, тем более светлым кажется тон или краска. Эта психофизическая особенность человеческого зрения используется в устройствах с полутоновым растрированием для передачи градаций яркости и цвета. Рассмотрим принципы полутонового растрирования на примере изображений в градациях серого.
Рис. 10.1. Имитация оттенков серого
Печатающее устройство наносит на бумагу точки краски или тонера и располагает их в узлах регулярной прямоугольной сетки, которую иногда называют физическим растром. Будем называть их печатными точками. Если напечатать страницу сплошным черным цветом и рассмотреть изображение через лупу, то регулярная сетка печатных точек будет отчетливо видна. Расстояние между печатными точками зависит от разрешающей способности устройства и размеров точек. Разрешающую способность (разрешение) принято измерять в точках на дюйм (dot per inch, dpi). Чем выше разрешение, тем ближе точки располагаются друг к другу и, следовательно, тем более тонкие детали изображения передаются при печати. Большинство современных принтеров имеет разрешение от 300 до 1440 точек на дюйм (от 118 до 566 точек на сантиметр). Разрешение профессионального полиграфического оборудования может превышать 3000 точек на дюйм.
Соседние точки физической сетки печатающего устройства объединяются в прямоугольники, которые называются полутоновыми ячейками (halftone cells). Из полутоновых ячеек образуется еще одна сетка, именуемая линейным растром (line screen). Линейный растр – это просто способ логической организации физического растра (рис. 10.2).
Рис. 10.2. Физический и линейный растры
При выводе на печать пикселы изображения представляются полутоновыми ячейками, а не точками физического растра печатающего устройства. Меняя заполнение полутоновых ячеек печатными точками, можно имитировать градации яркости пикселов изображения. Обычно ячейки заполняются в радиальном направлении – от центра к периферии. Печатные точки могут образовывать различные фигуры, чаще всего это круги, эллипсы или квадраты.
Частота линейного растра или количество полутоновых ячеек на единицу длины называется линиатурой и измеряется в линиях на дюйм (line per inch, lpi). Например, линиатура в 100 линий на дюйм (100 lpi) означает, что печатающее устройство может сформировать 100 полутоновых ячеек на один дюйм. Линиатура – это один из самых важных параметров процесса печати, поскольку от него в значительной степени зависит качество напечатанной графики и текста.
Если направление линейного растра совпадает с направлением какой-либо части изображения, например, закрашенными полосами или градиентами, то может возникать своеобразный визуальный резонанс. Он проявляется в виде некоторого паразитного повторяющегося узора, который иногда не совсем справедливо называют муаром (moir). В окружающей человека техногенной среде доминируют вертикали и горизонтали, которые естественно воспроизводятся на компьютерных изображениях. Чтобы подавить появление муара в печатных оттисках, используется простой, но эффективный прием – поворот линейного растра. Для изображений в градациях серого по умолчанию устанавливается направление в 45 градусов, равноудаленное от вертикалей и горизонталей. В общем случае угол поворота растра не должен совпадать с доминирующим направлением рисунка.