Термин растрирование тесно связан с таким понятием, как полутоновое изображение – то есть изображение, имеющее множество значений тона, его непрерывное и плавное изменение от самых темных до самых светлых оттенков. Примером полутонового изображения может служить иллюстрация, нарисованная при помощи красок.
Но печатные машины и принтеры не являются полутоновыми устройствами, они состоят из ограниченного количества красочных секций и не способны одновременно наносить тонер с разной интенсивностью. Обычно существует только два режима переноса тонера: печатный, когда тонер переносится, и непечатный, когда бумага остается белой.
Так как же происходит печать полутоновых изображений, с которой мы встречаемся повсеместно?
И вот здесь мы сталкиваемся с таким понятием как растрирование (или растеризация). Растрирование – это способ передачи полутонов изображения на неполутоновых устройствах.
Человеческое зрение обладает важной особенностью, которая и легла в основу растрирования – разрешающая способность человеческого глаза составляет конечную величину, и на определенном расстоянии человек перестает различать отдельные точки и воспринимает их как сплошные элементы. То есть печатать тоновые переходы можно не сплошной краской, а отдельными маленькими точками, размещенными на некотором расстоянии друг от друга. Эти точки и составляют полутоновый растр изображения.
Характеристики этих точек (форма, размер, количество, расположение) и будут определять визуальную плотность получаемого изображения. Современные технологии печати позволяют делать размер отдельных точек и расстояний между ними настолько малыми, что с близкого расстояния они не различимы для человеческого глаза, и мы видим непрерывные градации цвета и плавные тоновые переходы.
Сущность растрирования
Итак, растрирование в полиграфии – это процесс преобразования изображения в набор точек, которые используются при печати для создания иллюзии непрерывных плавных тональных переходов.
Печатающее устройство наносит на бумагу мельчайшие точки краски или тонера – печатные точки, располагая их в узлах регулярной прямоугольной растровой сетки. Разрешение печати dpi (dot per inch), указанное в технических характеристиках принтера – это и есть количество печатных точек, которые машина способна воспроизвести на отрезке в один дюйм.
Соседние ячейки растровой сетки объединяются в полутоновые ячейки (halftone cells). При выводе на печать пиксели изображения будут представляться не печатными точками принтера, а именно полутоновыми ячейками, в зависимости от заполнения которых печатными точками и получают различную градацию тона.
Методы растрирования
Существует два метода растрирования, используемых для передачи полутонов при печати:
- Амплитудно-модулированное растрирование (англ. amplitude-modulated screening, AM-screening) – интенсивность тона регулируется за счет формирования печатными точками принтера в центрах полутоновых ячеек так называемых растровых точек различного размера: чем темнее изображение – тем больше размер растровой точки и тем большую площадь полутоновой ячейки она занимает. Растровые точки распределяются с определенной периодичностью, поэтому данный метод также называют регулярным растром.
- Частотно-модулированное растрирование (англ. frequency-modulated screening, FM-screening) – интенсивность тона регулируется за счет изменения расстояния между печатными точками одинакового размера. Размер точки остаётся неизменным, но меняется их количество: чем темнее изображение – тем большее количество печатных точек содержит полутоновая ячейка, а расстояние между ними уменьшается. Точки расположены в бессистемном (хаотичном) порядке, поэтому данный метод также называют стохастическим или нерегулярным растром.
Далее мы вкратце рассмотрим амплитудно-модулированное растрирование, так как в полиграфии, при офсетной, лазерной и трафаретной печати, традиционно применяется именно оно.
Амплитудно-модулированное растрирование. Регулярный растр
Основной принцип АМ-растрирования – разбиение изображения на отдельные элементы разного размера – растровые точки, расположенные на равном расстоянии друг от друга.
Полутона формируются именно за счет изменения размера растровой точки:
- чем темнее оттенок – тем больше размер растровой точки и меньше белого (пробельного) пространства между ними
- чем светлее оттенок – тем меньше размер растровой точки и больше белого (пробельного) пространства между ними
Так, в теневых участках растровые точки занимают практически всю площадь запечатываемой области, а в полутоновой части - примерно половину.
При амплитудно-модулированном растрировании существует три основные характеристики растровых точек:
- форма растровой точки
- линиатура растра
- угол поворота растра
Форма растровой точки
Растровая точка – это минимальный элемент структуры растрового изображения. Это простая геометрическая фигура, которая и формирует растровый рисунок.
К наиболее часто используемым формам растровых точек можно отнести круглую, квадратную, эллиптическую и ромбовидную формы.
Линиатура растра
Линиатура растра – это количество полутоновых ячеек (или растровых точек) на единицу длины. Измеряется в линиях на дюйм или линиях на сантиметр. Аббревиатура – lpi (line per inch).
Типичные значения линиатуры растра, применяемые для различных видов полиграфии:
- для печати на газетной бумаге: 75–133 lpi
- для печати на офсетной и мелованной бумаге: 133–175 lpi
- для печати на высококачественной мелованной бумаге: 200 lpi
Линиатура является одной из основных характеристик печати. Чем больше растровых точек на единицу длины, то есть чем выше линиатура – тем меньше заметна дискретность изображения и тем более мелкие детали можно воспроизвести при печати.
Угол поворота растра
Печать полноцветных изображений осуществляется с использованием нескольких базовых цветов. Оригинал-макеты цветного изображения вначале разлагают на отдельные цветоделенные изображения для четырех цветов модели CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black), а затем только растрируют на отдельные печатающие элементы. При этом каждое цветоделенное изображение растрируется со своим, строго определенным углом наклона растровой сетки.
Угол поворота растра или угол наклона растра – это угол между осью растра и горизонтальной осью изображения.
Значения углов наклона растра для каждого цвета стандартизированы и определены с учетом многолетней практики.
Так, при полноцветной печати триадными красками в системе CMYK характерными значениями углов поворота растра являются следующие:
- Cyan (голубая) – 15 (или 105) градусов
- Magenta (пурпурная) – 75 (или 15) градусов
- Yellow (желтая) – 90 (или 0) градусов
- Black (черная) – 45 (или 135) градусов
Растровая розетка строится на оси в 90 градусов, поэтому в скобках указаны соответствующие им симметричные значения.
Подробнее о характеристиках растровых точек, в том числе связи линиатуры и доступных градаций тона при одинаковом разрешении печати, про понятие растровой розетки и причины проявление муара, можно прочитать в статье Растрирование на нашем сайте. В статье вы также найдете информацию о стохастическом растре (Частотно-модулированное растрирование), которое мы практически не затронули в данной публикации.