Словарь

Клиппинг — эффект, при котором некоторые участки изображения становятся окрашенными в сплошной цвет. Клиппинг может возникать при сканировании из–за неправильного выбора диапазона плотностей. Проверить наличие или отсутствие клиппинга можно с помощью построения гистограммы изображения.

Линиатура — см. Частота растра.

Линии растра — Ячейки растра, соприкасающиеся сторонами и расположенные на одной линии образуют линии растра (см. рис. 8).

Муар — периодическая структура, возникающая при наложении периодических структур, например, растров. Частота муара равна разности частот накладываемых структур.

Рис. 7. Примеры образования муара. На двух нижних изображениях разница в образовании муара связана с разными взаимными углами накладываемых структур: слева — 15, справа — 45 градусов.

Оптическое разрешение сканера — указанное в паспорте максимальное разрешение сканера, при котором не используется интерполяция; измеряется в ppi (пикселях на дюйм). Сканирование с разрешением больше оптического не дает дополнительных деталей изображения (с таким же или даже большим успехом можно сканировать изображение с оптическим разрешением, а затем повышать разрешение в программе Photoshop, используя бикубическую интерполяцию). Для удаления растра фильтром Descreen оптическое разрешение сканера должно превышать линиатуру сканируемого изображения минимум в 4 раза. Сканирование с разрешением больше оптического к повышению качества не приведет. Оптическое разрешение сканера обычно хуже его реальной разрешающей способности.

Офсетная печать — способ печатания, при котором краска с печатной формы передаётся под давлением на промежуточную эластичную поверхность, а с неё на бумагу или другой печатный материал. Печатную форму (обычно металлическую) изготавливают следующим путем. В специальном аппарате к форме плотно прижимают пленку с изображением и засвечивают со стороны пленки. Затем форму травят в специальном растворе, в результате чего незасвеченные участки оказываются способными принимать печатную краску (становятся печатными элементами), а засвеченные — нет (становятся пробельными элементами). В процессе печати краска наносится на печатную форму тонким слоем равной толщины. Краска прилипает к печатным элементам и затем переносится на оттиск. В результате образуется изображение, состоящее из двух градаций цвета — "краска нанесена" и "краска не нанесена". Это изображение не содержит полутонов (промежуточных градаций цвета). Для имитации полутонов в офсетной печати применяют растрирование изображения.

Оцифровка сигналов — преобразование непрерывных сигналов в цифровую форму. Примеры: цифровая запись музыки, сканирование, цифровая фотография. Осуществляется снятием отсчетов сигнала через равные интервалы (времени или пространства).

 Для оцифровки важно правильно выбрать интервал оцифровки и глубину разрядности (число битов в отсчетах). Разрядность определяет число градаций оцифрованного сигнала — чем она выше, тем точнее передается исходный сигнал. В случае сканирования оно обычно составляет 8 бит (256 градаций) на каждый цвет. В случае записи музыки СD–качества — 16 бит (65536 градаций) на каждый канал. С выбором интервала оцифровки дело обстоит немного сложнее — он определяет максимальную частоту, которая может быть правильно передана при оцифровке. Согласно известной теореме Найквиста–Котельникова (1928–1933), если максимальная встречающаяся в сигнале частота равна F, то для точной его оцифровки необходимо, чтобы интервал оцифровки был не более 1/(2*F). Теорема утверждает, что если сигнал оцифрован с таким интервалом и глубина разрядности равна бесконечности, то исходный сигнал может быть в точности восстановлен по его записи. В случае записи музыки CD–качества оцифровка производится с частотой 44100 отсчетов в секунду. Это позволяет правильно записывать звуки, частота которых не превышает 22050 Гц. Если в сигнале окажется частотная составляющая выше 22050 Гц, скажем, 22050+A, она будет записана как частота 22050–A. Например, если A будет равно 21900 Гц, то в записи получится составляющая 150 Гц. При воспроизведении она будет слышна как посторонний призвук. Чтобы этого не происходило приходится круто обрезать высокие частоты перед оцифровкой. Однако, и то и другое приводит к характерной для CD шепелявости на высоких частотах. Записи Super Audio CD и DVD Audio с частотой 96000 Гц и выше этим дефектом уже не обладают.

 Механизм понижения частоты легко понять на примере оцифровки обычной синусоиды — если частота отсчетов меньше частоты синусоиды более чем в два раза (то есть на один период приходится менее двух отсчетов), то оцифровка может иметь частоту ниже частоты синусоиды. Например, если частота оцифровки равна частоте синусоиды, отсчеты будут производится в одном и том же месте периода синусоиды и оцифровка будет иметь вовсе нулевую частоту (постоянный сигнал). Таким образом, если на вход оцифровывающего устройства с частотой отсчетов F подать сигнал частотой G, то на выходе будет получаться следующее. Пока G<F/2, сигнал на выходе будет иметь ту же частоту, что и на входе. Если G превысит F/2, выходной сигнал будет иметь частоту F–G. При дальнейшем повышении частоты входного сигнала частота выходного сигнала будет уменьшаться, пока не дойдет до нуля, после чего она снова начнет увеличиваться. Проще говоря, по мере увеличения частоты входного сигнала частота выходного сигнала доходит до F/2, заворачивается и идет назад к нулю, дойдя до нуля снова заворачивается и идет обратно к F/2 и так далее.

 Применительно к сканированию теорема Найквиста–Котельникова означает, что разрешение сканирования должно по меньшей мере в два раза превышать максимальные пространственные частоты, встречающиеся в изображении. В противном случае эти частоты "завернуться" и окажутся в области более низких частот. Если они дойдут до окрестности низких частот, они станут особенно заметны. Визуально это будет выглядеть как муар (фактически, это и есть муар, возникающий из–за интерференции высоких частот изображения со сканирующей линейкой сканера). Если амплитуда этих частот не велика, муар будет незаметен. Однако, бывают случаи, когда амплитуда высокочастотных составляющих весьма велика и пренебречь ею нельзя. Например, в спектре изображения, напечатанного офсетным растром, имеются высокие пики на частоте растра, а также на частотах, кратных ей (расположение гармоник в спектре изображено на рис. 9а). Наихудшим случаем (в отношении возникновения муара), является сканирование такого изображения с разрешением сканирования, близким к частоте растра и нулевым углом наклона растра к линейке сканера — при этом в сканированном изображении основной пик растра оказывается в районе нуля, что выглядит как очень сильный муар. Аналогичная ситуация будет возникать, если разрешение сканирования будет близко к частоте одной из гармоник растра. Для правильного сканирования необходимо, чтобы гармоники растра не только не оказывались в области нуля, но и не попадали в область с полезной информацией изображения, расположенной в частотном диапазоне от нуля до первой гармоники (изображена белым кругом на рис. 9а). Здесь важно то, то что амплитуда гармоник с ростом их частоты уменьшается. Скорость спада тем больше, чем меньше резкость краев растровых точек. При резких краях растровой точки значимую амплитуду могут иметь даже гармоники с частотой до 15*S, где S — частота растра. Например, такое бывает, если сканируемым оригиналом являются фотонаборные пленки. Поскольку гармоники с ростом частоты спадают, всегда можно выбрать достаточно большую частоту сканирования, чтобы они не попадали в область с полезной информацией изображения. Если для примера взять случай, когда все гармоники с частотой выше 15*S равны нулю (или пренебрежимо малы в сравнении с шумом), то для того, чтобы значимые гармоники при "заворачивании" не попали в область с полезной информации изображения, разрешение сканирования должно быть не менее 16*S. Если края растровых точек размыты (в самом оригинале или путем оптической расфокусировки сканера), так что всеми гармониками с частотой выше 3*S можно пренебречь, то для правильного сканирования достаточно разрешения 4*S.

 Понижение разрешения можно рассматривать как частный случай оцифровки, а именно, как прореживание исходных отсчетов. Здесь действуют те же правила. В частности, чтобы избежать появления муара при понижении разрешения необходимо предварительно удалить верхние частоты. В противном случае они могут "завернуться" и образовать муар. Понижение разрешения с учетом этого требования выполняется плагином Downsample.

Розеточный муар — муар, возникающий при цветной растровой печати из–за наложения растров различных красок. При типичных значениях углов наклона растров этот муар по виду напоминает розетки и поэтому так и называется (см. пример на рис. 3). Наиболее заметен муар, возникающий между темными красками: голубой, пурпурной и черной. При сканировании цветных печатных изображений приходится помимо удаления растра принимать также меры по подавлению розеточного муара.

Разрешающая способность сканера — характеризует способность сканера различать близкорасположенные линии. Определяется как минимальная частота тестового изображения (см. далее), при котором его линии не различаются сканером (то есть в отсканированном тестовом изображении они выглядят как сплошной фон). Тестовое изображение состоит из параллельных прямых черных линий равной толщины с расстоянием между линиями, равным их толщине. (На практике в качестве тестового изображения используется один клин из сходящихся линий — так называемая "мира"). Его частотой называется число линий в одном дюйме. Разрешающая способность сканера лишь в идеале равна его паспортному оптическому разрешению. У реальных сканеров разрешающая способность ниже паспортного оптического разрешения (чем качественнее сканер, тем меньше различие).

Растрирование — преобразование исходного изображения в изображение с периодической структурой, состоящей из однотипных ячеек одинакового размера. В большинстве случаев ячейки имеют квадратную форму, и везде в данном описании подразумевается именно эта форма. Примеры: мозаика из прямоугольных плиток, отображение фотографии на экране монитора пикселями, сканирование. В офсетной печати растрирование используется для передачи полутонов (промежуточных градаций цвета). При этом применяется особый вид растрирования, в котором каждая ячейка состоит только из двух цветов. Например, при черно–белой офсетной печати каждая ячейка состоит только из белого и черного. Ячейки имеют малый размер: 0.1–0.5 мм. Поэтому частично заполненные черным цветом ячейки воспринимаются глазом как серые. Это позволяет передавать полутона изображения, используя только черную краску. Наблюдаемый оттенок серого цвета определяется отношением площади, занимаемой черным цветом, к площади ячейки. При этом расположение черной краски внутри ячейки, вообще говоря, может быть любым. На практике оно выбирается таким образом, чтобы его легче было напечатать. Как правило, используют круг или эллипс, расположенный в центре ячейки. При необходимости круг обрезается, чтобы заполнить большую часть ячейки или чтобы точнее передать форму растрируемого изображения. Если принять белый цвет за 0%, а черный — за 100%, то оттенок серого в 10% после такого растрирования будет выглядеть как круги с диаметром, равным 0.36 расстояния между их центрами (см. рис. 8). Иногда применяется стохастическое растрирование. В принтерах оно называется диффузным. В этом случае каждая ячейка заполняется не одним пятном, а множеством маленьких пятен. Стохастическое растрирование позволяет получить более ровные оттенки полутонов и полностью устранить розеточный муар. Однако, оно предъявляет высокие требования к качеству печатного процесса и поэтому не имеет широкого распространения в офсетной печати. Получить наглядные примеры растрирования можно в программе Photoshop. Для этого откройте небольшое Grayscale–изображение и конвертируйте его в Bitmap, указав метод «Halftone Screen» («Полутоновый растр») и задав выходное разрешение 2400 ppi.

Рис. 8. Пример растрирования (увеличено в 30 раз): вверху — исходное изображение с полутонами 10%, 30%, 50% и 70%, внизу — результат растрирования (круглая растровая точка, угол наклона линий растра 15 градусов). Отмечена одна линия растра. Примеры реальных растровых точек см. на Рис. 6.

Растр — результат растрирования. Параметрами растра являются: линиатура, угол наклона и тип растра (способ растрирования).

Печатный муар — см. Розеточный муар.

Угол растра — угол наклона линий растра. Поскольку любые две линии растра либо параллельны, либо перпендикулярны друг другу, то для однозначного задания угла их наклона достаточно указать наклон какой–либо одной линии в интервале от 0 до 90 градусов. Значения, большие 90 градусов или меньшие 0, приводятся к этому интервалу путем вычитания или прибавления 90 градусов. При многокрасочной печати углы растров красок подбираются таким образом, чтобы розеточный муар был наименее заметен. Для этого разность между углами должна быть максимальной. 

Удаление растра из сканированного печатного изображения выполняется с целью предотвращения появления муара. Рассмотрим однокрасочное печатное изображение, сканированное в режиме Grayscale. Частотный спектр такого изображения содержит высокий пик на частоте растра, а также пики на более высоких частотах (см. рис. 9). При выводе изображения на растровое устройство (дисплей, принтер или фотонабор) с частотой растра близкой к одному из этих пиков, будет возникать муар. Чтобы муар не появлялся ни при каких обстоятельствах, все эти пики необходимо удалить. Фильтр Descreen удаляет из спектра изображения все частоты, равные или превышающие частоту растра (пример см. на рис. 2). 

Рис. 9. Спектр изображения:

a) Область с основной информацией изображения.

b) Область с пиками растра и его гармоник, удаляемая фильтром.

Граница областей находится чуть ниже частоты растра.

В действительности, спектр изображения является двухмерным и спектральные пики растра расположены в точках с координатами (n*S, m*S), где S — частота растра, а n и m — целые числа. На рис. 9 этот двумерный спектр изображен лишь в радиальной координате. Первый пик, изображенный на рис. 9, соответствует точкам (1,0), (0,1), (-1,0), (0, — 1), его частота равна S. Второй пик соответствует точкам (1,1), (-1,1), (-1, — 1), (1, — 1), его частота равна 1.41*S. Эти два пика обычно имеют наибольшую амплитуду. Амплитуда остальных пиков (гармоник растра) постепенно спадает по мере роста их частоты. Скорость спада амплитуды с ростом частоты зависит от резкости краев растровой точки — чем меньше резкость, тем быстрее спад.

Рис. 9а. Двухмерный спектр растра. За единицу принята частота растра S.

Цветная растровая печать — заключается в последовательном нанесении на бумагу (или другой носитель) красок, каждая из которых накладывается в виде растра. В большинстве случаев применяется печать четырьмя красками: Cyan (голубой), Magenta (пурпурной), Yellow (желтой) и Black (черной), обозначаемых также аббревиатурой CMYK (Буква B не используется, чтобы не путать ее с Blue в аббревиатуре RGB). Частоты растров всех красок обычно одинаковы. Углы наклона растров подбираются таким образом, чтобы свести к минимуму интерференцию растров различных красок (розеточный муар).

Рис. 10. Пример цветной растровой печати.

В общем случае, розеточный муар наименее заметен, если углы между темными красками CMK максимальны (и следовательно равны 30 градусам), а желтая краска находится посередине между двумя из них, например: C15, M75, Y90, K45 (желтая краска находится между голубой и пурпурной). Для уменьшения муара желательно, чтобы желтая краска была чистой (без темных примесей) и расположена между наименее интенсивными красками. Например, если печатаются лица людей, то желтую краску желательно поместить между черной и голубой, а если лесные пейзажи, то между пурпурной и черной. Распространенный способ уменьшения муара — использование растровой точки эллиптической (см. Эллиптический растр) или линейчатой формы. Иногда для уменьшения розеточного муара частоты растров делают немного различными или применяют более сложные приемы, например, изменение частоты растра или формы растровой точки в зависимости от оттенка цвета. Все эти меры уменьшают, но полностью не устраняют муар и в отпечатанных изображениях он проявляется характерным розеточным паттерном. При выборе углов растра остается некоторый произвол — все углы можно повернуть на одну и ту же величину и взаимное расположение красок от этого не изменится. На практике этот произвол устраняется дополнительными соображениями, например, тем, что для уменьшения зубчатости вертикальных и горизонтальных краев черных элементов, желательно, чтобы черная краска была равна 45 градусов.

Частота растра (линиатура) - число линий растра, умещающихся в 1 дюйме (25.4 мм). Обозначается lpi (англ. «lines per inch»). Чем выше частота растра, тем лучше могут быть переданы мелкие детали и тем менее растр заметен для глаза. Однако для печати с высокими частотами растра требуются качественные бумага, краски и печатное оборудование. Некоторые типичные значения линиатуры: уличные плакаты — 35–120 lpi; газеты — 50–150 lpi; журналы и книги — 100–175 lpi; открытки, альбомы по искусству и высококачественные рекламные материалы — 150–250 lpi, почтовые марки и ценные бумаги — более 300 lpi. Наряду с единицей lpi используются также lpm (линии на миллиметр) и lpc (линии на сантиметр). 

Примечания:

Плагин Downsample

Этот плагин входит в дистрибутив фильтра Descreen и доступен через меню File > Automation. Он позволяет понизить разрешение в 2 или 3 раза без образования муара. Путем повторного его применения можно понизить разрешение в 4, 6, 8, 9, 12 и т.д. раз. Его следует применять всегда, когда при понижении разрешения есть опасность возникновения муара из–за наличия каких–либо периодических элементов в изображении — офсетного растра, текстуры тканей, гравюр, мелких изображений лестниц, заборов, зданий и т.п.

Увидеть, что дает понижение разрешения с помощью плагина Downsample, в сравнении со штатной командой Image Size можно из следующего примера. Создайте Grayscale изображение 30х20 мм, 600 ppi. Сделайте горизонтальную градиентную заливку — левый край 100%, правый край 0%. Проведите несколько тонких (толщиной в две точки) кривых линий черного и белого цвета в разных местах изображения. Конвертируйте в Bitmap, указав выходное разрешение 2400 ppi и метод Halftone Screen (Полутоновый растр), линиатура 150, угол 30, круглая растровая точка. Получится растровое изображение. Конвертируйте его в Grayscale 1:1. Сделайте дубликат. Понизьте разрешение обоих изображений до 600 ppi, первого — через Image Size, второго — через Downsample. Удалите растр из обоих изображений фильтром Descreen. Сравните результаты.

Замечание: плагин Downsample, как и другие плагины в разделе Automation, является по сути actions, оформленным для удобства в виде плагина. То есть это набор последовательно выполняемых команд программы Photoshop. В данном случае, при его выполнении используются команды Image Size, Canvas Size и Descreen. Если плагин Descreen не установлен, плагин Downsample не сможет работать. Для отката применения плагина Downsample требуется ведение истории не менее 6 шагов. Однако, при обработке больших изображений ведение истории все же желательно уменьшить до одного шага, чтобы освободить память.