1. Polotóny, tisk šedých úrovní Studijní cíl Tento blok kurzu je věnován problematice principu tisku polotónů a šedých úrovní v oblasti počítačové grafiky. Doba nutná k nastudování 2 hodiny 1.1 Základní pojmy Digitální bod (digital dot, spot) je nejmenší objekt, který tiskne laserová tiskárna nebo vytváří osvitová jednotka na stránce nebo na filmu. Jsou mu přidělovány pouze dvě hodnoty log1 - tisknuto nebo log0 - netisknuto. Rozlišením (rozlišovací schopností zařízení, které zpracovává obrazy) nazýváme nejmenší vzdálenost dvou digitálních bodů, kdy jsou oba ještě rozlišitelné (nesplývají). Jednotkou rozlišení je počet bodů na vzdálenost 1 palce a značí se dpi (dots per inch). Rastrový bod (raster dot) je element digitalizovaného obrazu. Je mu přidělena hodnota fyzikální veličiny, obvykle úměrná jasu odpovídajícího místa předlohy (u obrazů s 24-bitovou barevnou hloubkou je to 256 úrovní jasu). Rozlišení obrazu je dáno tím, jak byl nasnímán, popřípadě dále zpracován. Jednotkou je dpi. Síťový bod (autotypický bod, puntík, halftone dot) je tiskový útvar tvořený více digitálními body pravidelně uspořádanými. Základem je síťová matice o určité velikosti, která je určena parametrem síťové frekvence (lineatura sítě). V síťových maticích se vytvářejí síťové body různých velikostí, jak je patrné z obrázku Obrázek 1. 1
Obrázek 1: Síťové body různé velikosti v síťové matici Síťové body vytvářejí při tisku vjem úrovní šedi. Čím větší je síťový bod, tím je úroveň šedi vyšší a tiskový motiv je tmavší. Síťové body se vytvářejí buď pomocí technologie autotypického síťování, nebo pomocí software v počítači (digitální síťování). Vzdálenost síťových bodů je charakterizována síťovou frekvencí a jednotkou je lpi (line per inch). Pixel (picture element) je útvar totožný s rastrovým bodem, používá se u obrazovek a CCD plošných snímačů. Jednotkou rozlišení je opět dpi. Vzorkový bod (sample dot) je útvar totožný s rastrovým bodem, používá se u skenerů. Jednotkou je opět dpi. Základním problémem při tisku je, jak reprodukovat úrovně šedi všech čtyř tiskových barev -azurové, purpurové, žluté a černé, když zařízení jako tiskárna nebo tiskový stroj umí tisknout pouze digitální body, tedy jednu úroveň danou optickou hustotou natisknutého motivu tiskové barvy. Princip tisku šedi spočívá v rozkladu obrázku na síťové body pomocí technologie síťování. Tyto body jsou umístěny ve stejných vzdálenostech, mají však různou velikost a tak vytvářejí vjem určité úrovně šedi. 1.2 Princip síťování Autotypické síťování je založeno na použití autotypické sítě. Tato síť může být realizována jako průhledná skleněná nebo plastiková deska s jemnou vyleptanou pravoúhlou mřížkou, kdy vzdálenosti jednotlivých čar jsou řádově desetiny 2
milimetru. Předloha se spojitými změnami šedi se exponuje přes tuto síť na nový film, jak je nakresleno na obrázku Obrázek 2. Obrázek 2: Princip autotypického síťování Při projekci se v místech s vyšší úrovní šedi na předloze vytvoří na kopii větší síťové body a v místech s nižší úrovní šedi menší síťové body. Tak se vytvoří dojem větší a menší úrovně šedi také na kopii. Výsledný efekt na kopii je v mikroměřítku zobrazen na obrázku 3.1. Základní parametry autotypického síťování jsou: Síťová frekvence (lineatura) daná vzdáleností linek mřížky na autotypické síti. Jednotkou je lpi (line per inch), což je počet linek na 1 palec. Je možné užívat také počet linek na centimetr. Síťový úhel je natočení autotypické sítě vůči předloze, jednotkou je stupeň. Je dobré si uvědomit, že při autotypickém síťování se změnou úrovně šedi na předloze se mění pouze velikost síťových bodů, nikoliv jejich vzdálenost. 1.3 Digitální síťování Digitální síťování je založeno na softwarovém výpočtu velikosti síťových bodů, podle nasnímané úrovně jasu předlohy v daném bodě. Vstupem do digitálního síťování je na počátku také originál se spojitými změnami úrovní šedi. Tento obrázek se snímá skenerem nebo digitální kamerou. Už při snímání se tedy obrázek digitalizuje tak, že každému nasnímanému bodu odpovídá určitá úroveň intenzity odraženého světla, 3
tedy vlastně velikost jednotlivých barevných složek R, G, B (červená, zelená, modrá) barev obsažených v originálu při zpracování barevné předlohy. Digitalizovaný obrázek je dále zpracován počítačovým programem a po tomto zpracování přichází do výstupního zařízení (laserová tiskárna, RIP). Zde se kromě jiného zpracování provádí také digitální síťování, tedy seskupování digitálních bodů jednotlivých barevných výtažků do síťových bodů takové velikosti, která odpovídá nasnímané úrovni šedi z originálu (viz obrázek Obrázek 3). Obrázek 3: Síťové body digitálního síťování Kromě parametrů síťové frekvence a síťového úhlu (které se volí ve zpracovatelském programu) lze u digitálního síťování volit ještě tvar síťového bodu (kruhový, čtvercový, eliptický, diamant, linkový). V praxi se dnes používá modifikace digitálního síťování, tzv. frekvenčně modulované (nebo také stochastické) síťování, kdy se síťový bod v síťové matici rozpadá do jednotlivých digitálních bodů a ty jsou pak náhodně rozmístěné v síťové matici. Jejich počet je v síťové matici stejný pro stejnou úroveň šedi jako u klasického síťového bodu (viz obrázek Obrázek 4). V praxi se zatím tato technologie používá v omezené míře z důvodu velkých nároků, které tato technologie při výrobě vyžaduje. Stochastický způsob síťování má některé přednosti. Hlavní spočívá v eliminaci moiré, což je porucha, která vzniká při použití nestochatického síťování a je zde potlačována už zmíněným natočením sítě. Nevýhodou jsou velké nároky na tuto technologii při vlastní výrobě. 4
Obrázek 4: Srovnání klasické a stochastické síťové matice U analogového autotypického síťování se velikost síťového bodu na kopii mění spojitě s úrovní šedi na předloze. Tedy počet úrovni šedi je teoreticky nekonečně velký. U digitálního síťování se úrovně šedi mění po skocích, podle počtu digitálních bodů, které vytvářejí síťovou matici. Například pokud je velikost síťové matice 8 x 8 bodů, můžeme takto vytvořit 65 úrovní šedi. Počet možných úrovní šedi v digitálním síťování je dán vztahem R N = F 2 + 1 kde R je rozlišení výstupního zařízení, F síťová frekvence a R/F velikost síťové buňky. Například laserová tiskárna má rozlišení 600 dpi, síťovou frekvenci zvolíme 60 lpi, potom počet úrovni šedi je 101, velikost síťové buňky je 10 x 10 bodů. Počet úrovní šedi tedy ovlivňuje uživatel volbou síťové frekvence. Maximální počet úrovní šedi užívaných v praxi je 256, lidské oko dokáže rozlišit kolem 100 úrovní. Malý počet úrovní šedi má vliv na kvalitu obrázku tak, že jsou patrné tvrdé přechody mezi jednotlivými úrovněmi. Pokud zvětšíme N zmenšením síťové frekvence, má to za následek ztrátu detailů, protože síťování je hrubé, často jsou vidět jednotlivé síťové body (např. na billboardech). Nejlepší způsob, jak získat dobrou reprodukci, je používat výstupní zařízení s vyšším rozlišením. Pokud chceme zachovat 256 úrovní šedi (což znamená velikost síťové matice 16x 16 bodů) a chceme určit potřebné rozlišení výstupního zařízení při zvolené síťové frekvenci platí jednoduchý vzorec nazývaný pravidlo 16. R = 16F 5
Například pro dobrý tisk se požaduje velikost síťové frekvence 100 lpi. Při zachování 256 úrovní šedé musí mít osvitová jednotka rozlišení minimálně 100 x 16 = 1600 dpi. 1.4 Základní faktory ovlivňující volbu síťové frekvence Síťovou frekvenci volí uživatel při zpracování příslušným programem (Adobe Pagemaker, Adobe Photoshop, Corel Ventura, QuarkXpress ) při volbě tisku. Také se zde nastavuje síťový úhel, popřípadě tvar síťového bodu. Dále jsou uvedeny faktory, které je nutné vzít v úvahu při volbě síťové frekvence. Rozšíření autotypického bodu při tisku Tento jev se projevuje výrazněji u vyšších síťových frekvencí, proto u zařízení, která vykazují větší hodnotu rozšíření tiskového bodu volíme raději nižší síťovou frekvenci. Reprodukční technika Pokud tiskneme laserovou tiskárnou nebo kopírkou, nemá smysl volit F >80 lpi. U ofsetového tisku můžeme volit až F = 150 lpi. Potiskovaný materiál Při tisku na novinový papír stačí volit F do 85 lpi. Papír bez povrchové úpravy je omezen na 100 lpi, u povrchově upraveného bílého papíru můžeme jít až na hodnotu 300 lpi. Materiál předlohy Pokud bude předloha na folii, která se dále fotografuje, je F omezeno do 100 lpi. Pokud chceme jít nad 100 lpi musíme vytvořit předlohu přímo na film. Charakter publikace Pokud publikace neobsahuje fotografie nebo velký rozsah odstínů šedi, nemusíme zachovávat 256 úrovní, můžeme jít podstatně níž a tak zvolit vyšší síťovou frekvenci. Tím zjemníme rastr výsledné reprodukce. Když obsahuje publikace méně než 10 úrovní šedi nevadí, když zvolíme velikost síťové matice 5 x 5 bodů, čemuž potom odpovídá při rozlišení 600 dpi síťová frekvence 120 lpi. 6
Otázky na procvičení 1. Vysvětlete pojem digitální bod? 2. Vysvětlete pojem pixel? 3. Vysvětlete zkratku ppi a lpi a k čemu ji používáme? 4. Uveďte způsoby eliminace moiré? 5. Vyjmenujte základní faktory ovlivňující volbu síťové frekvence? 7