17 мая 2016г.
Растрирование — одно из ключевых понятий в полиграфии. Понимание механизмов растровых процессов делает дизайнера не просто профессионалом в своем деле, но и дает дополнительную возможность креативного использования этих знаний. Автор, хорошо сознающий возможности того или иного способа полиграфического воспроизведения сможет использовать преимущества, избежать «тонких» моментов и просто грамотно подготовить свою работу для получения максимально качественного результата.
Одним из камней преткновения для многих начинающих дизайнеров становится та путаница, которая поселилась в полиграфической терминологии нашей страны с началом эпохи компьютерной подготовки изображений к печати. Сумятицу внесли два однокоренных термина: растеризация и растрирование, пришедшие в нашу полиграфию в разное время из разных стран. Оба они означают процессы преобразования изображения, но весьма различные по сути.
Растеризация (комп. Rasterization) — процесс преобразования изображения с непрерывным (или условно непрерывным) тоном в дискретное тоновое изображение, состоящее из пикселов, обладающих множеством дискретных значений тона. Другими словами, уровни непрерывного тона преобразуются в пикселы того же уровня тона. [2] Штриховое изображение будет преобразовано в совокупность чёрных и белых пикселов. Такие цифровые изображения называют однобитными, так как каждый пиксел описан только одним битом информации. Полутоновое изображение преобразуется в совокупность пикселов разных тонов. Для подготовки изображений к печати используются 8-битовые изображения. Один пиксел такого изображение может иметь от 0 до 255 различных значений тонов. Но в пространстве экрана могут использоваться и 16-битные и 32-битные изображения. Растеризация имеет место в процессах сканирования, преобразования векторных изображений и печати штриховых изображений. Термин «растеризация» можно встретить в меню программ векторной графики, где им обозначают процесс преобразования изображения, описанного кривыми (векторного) в изображение, описанное поточечно (здесь растровое, хотя минимальной единицей таких изображений является пиксел).
Растрирование (комп. Halftone Screening) произошло от немецкого raster — сетка, — процесс преобразования тонового изображения в микроштриховое (в частности — в точечное) чёрно-белое изображение, которое только создаёт условия для ощущения тонового диапазона. Другими словами, уровни тона всегда преобразуются в площади сплошных точек. [2] При этом точки настолько малы, что при визуальном восприятии изображения в нормальных условиях их невозможно воспринимать как отдельные элементы. Растрирование имеет место только в процессах подготовки к печати полутоновых или цветных изображений и имеет прямое отношение к конечному продукту графического дизайна.
Процесс воспроизведения и размножения изображений, а также результат этого процесса называют репродукцией. Принцип растровой репродукции, применяющийся до сих пор, предложил Георг Майзенбах из Мюнхена. Ранее репродукции вырезались вручную резцами (гравюра на меди) или с использованием травления метала (офорт), в конце XIX и в начале XX века активно используется литография (травление на камне). Однако, богатые нюансами, выполненные в ручную гравюры на меди, офорты, литографии не могли быть положены в основу промышленного производства печатной продукции. В 1881 г. Георг Майзенбах заложил основы растрирования благодаря изобретению принципа автотипии. Майзенбах получил воспроизводимую растровую структуру с помощью периодической решётки. Для фоторепродукционных аппаратов были созданы решётки со структурой периодической сетки. С их помощью непрерывное изменение тонов оригинала (например, фотографии или картины) с использованием оптико-фотографических средств переводилось в различные по размеру растровые точки. [1] Самые первые два фотоснимка, воспроизведенные в типографии, были напечатаны в «Иллюстрированной газете», выходившей в Лейпциге, в номере от 15 марта 1885 г.
Сейчас этот традиционный способ обработки полутонов производится аппаратно-программным методом (электронное растрирование) с помощью языка PostScript специалистом допечатной подготовки при генерации PostScript-файла или (чаще) на стадии вывода (создания) печатных форм (или предварительно фотоформ). Сформированная подобным способом точечная структура изображения для печати и называется растром, единица растра — точкой растра, а процесс преобразования изображения в точечную структуру — растрированием. Растровые точки можно обнаружить на запечатанной бумаге, на фотоформе (плёнке) или печатной форме, но их не увидишь на экране монитора или при сканировании.
Имитировать различные тона с помощью точек можно по-разному. Существует два основных способа растрирования.
Традиционное, идущее ещё со времен Майзенбаха, называют амплитудно-модулированным (АМ) растрированием, создающим так называемый регулярный растр. При АМ-растрировании точки размещаются в регулярной матрице (сетке). Центры точек находятся на одинаковом, фиксированном расстоянии друг от друга. Тоновые градации достигаются за счёт изменения размера точек. Основные параметры АМ-растрирования: угол поворота, пространственная частота растра, форма точки растра.
Для большинства растровых изображений наилучшее воспроизведение достигается при печати сетки под углом 45°. При этом детали, расположенные вертикально или горизонтально, оказываются более cглаженными по сравнению с прямоугольной сеткой. Кроме того такая сетка будет менее заметна для человеческого глаза. Угол 45° наиболее всего отходит от горизонтальной линии и считается максимальным углом поворота. Его используют для однокрасочной печати изображений. В случае четырёхкрасочной репродукции растровые структуры для каждой краски повернуты друг относительно друга на 30°. При этом максимальный угол (45°) отводится самой тёмной краске (black), а минимальный (0° или 90°) — самой светлой (yellow).
Пространственная частота растра или линиатура растра (комп. frequency) — количество ячеек для размещения точек растра на единицу измерения. Измеряется в линиях на дюйм (line per inch — lpi). От количества точек зависит размер этих точек и возможность передать мелкие детали изображения. Чем выше значение линиатуры, тем менее заметна структура и качественней выглядит изображение. Однако характеристики печатного станка, материала, из которого изготовлена форма, и используемой бумаги ограничивают пространственную частоту. Использование слишком высокой для конкретных условий печати частоты растра может привести к потере деталей изображения в тенях и светлых тонах. Об этом непременно должен помнить дизайнер при подборе и подготовке изображения для того или иного способа воспроизведения. Линиатура измеряется в линиях на дюйм, а не в точках по причине поворота растровой сетки. Диагональная структура затрудняет счёт количества точек, тем более, что оно становится переменным в разных рядах, и для разных красок. Поэтому стали применять термин линии, означающий, что считают не точки, а ряды.
Форма точки легко просматривается лишь при чрезвычайно низких пространственных частотах, но с увеличением линиатуры её становится всё труднее обнаружить невооруженных глазом. В основном различают круглую, квадратную, эллиптическую и цепеобразную. В наибольшей степени выбор формы точки зависит от технологических условий печати, и его следует предоставить специалистам типографии.
Несмотря на столь долгий срок этой технологии репродукции, она имеет некоторые недостатки.
Муар, так называемые интерференционные эффекты — недостаток, возникающий именно при использовании регулярного растра (АМ). Визуально он проявляется в виде посторонних рисунков, муаровых разводов, подобных разводам на муаровой ткани. Возникает муар далеко не часто: при неудачном выборе углов поворота растра для разных красок или при наложении регулярной точечной структуры растра на изображение, также имеющее соразмерную регулярную структуру (например, ткань, филигранный узор, текстуру, полученную в цифровой форме, ранее растрированные изображения).
Растровые розетки образуются при печати CMYK из растровых точек разных красок. Использование более высоких линиатур делает эти розетки незаметными для глаза. Изменение формы этих розеток может произойти из-за нарушения приладки (совмещения) красочных форм, что так же может привести к возникновению муара.
Компьютерные технологии позволили разработать альтернативный способ растрирования, называемый частотно-модулированным (ЧМ) растрированием, формирующим так называемый стохастический растр. В этом случае точки растра имеют фиксированный размер, располагаются хаотично (со случайными интервалами), а тоновые градации достигаются за счёт изменения частоты (количества на единицу площади) точек. Основным параметрами является разрешение, измеряется в точках на дюйм (dpi) и размер точки растра. Сейчас при ЧМ- растрировании используются точки очень маленького размера, что делает их практически незаметными, а детальность изображения при этом повышается. Это метод практически исключает возникновение муара, допускает печать изображений меньшего разрешения. Наиболее широкое применение это растрирование нашло в широкоформатной цифровой печати. Однако и ЧМ-растрирование имеет свои недостатки: ступенчатость передачи градиентных заливок, невозможность использования точек маленького размера в некоторых печатных технологиях.
Также существуют различные гибридные способы растрирования, сочетающие в себе оба основных принципа. Например, использование точек разного размера в стохастическом растре, или использование ЧМ- растрирования в светлых областях изображения регулярного растра для избежания необходимости использования точек слишком маленьких, не соответствующих технологическим требованиям размеров. Формирование таких растровых структур стало возможным также только с внедрением программного управления процессами растрирования.
Итак, налицо совершенно разное значение двух этих однокоренных терминов. Единственное, что их объединяет — это то, что речь идет о делении исходного изображения на мельчайшие элементы с целью дальнейшего воспроизведения. При растеризации — на мониторе, при растрировании — в полиграфической печати или даже просто на домашнем принтере. Но остается понятие растровое изображение. Оно звучит вполне правомерно в отношении напечатанных изображений, это понятно. Но его же мы используем для определения вида цифрового изображения (в противовес векторным), описываемого попиксельно. Даже программы для их обработки или создания мы называем «редакторами растровой графики», термин «растеризация» уже активно используется в графических приложениях и не имеет общего корня со словом «пиксел». К тому же попытка называть растеризованные изображения пиксельными приведёт к новым недоразумениям, так как это понятие уже приобрело иное, более узкое значение. Пиксельной графикой сейчас называют изображения, создаваемые и редактируемые на уровне пикселей, мельчайших элементов цифрового изображения, так как сами изображения довольно малы. Такая графика используется на простых экранах, подобных экранам старых телефонов, а так же для имитации культуры цифровой графики на заре первых компьютерных игр.
Важно так же не приравнивать «растрово-пиксельную» структуру полиграфическому растру, хоть это и кажется привлекательной версией решения рассматриваемой проблемы. Один пиксел, как единица такой структуры содержит сложную цифровую информацию о цвете, согласно выбранной для данного изображения цветовой математической модели. В традиционном (регулярном) полиграфическом растре единицей структуры является точка растра, имеющая лишь одно значение для каждой краски, но меняющая свой размер в зависимости от значения тона в данном участке изображения. На указанном условном участке при печати CMYK содержится до четырёх растровых точек каждого цвета. То есть структура растровой сетки и структура сетки, состоящей из пикселей только на слух кажется идентичной.
Мы оказались на стыке двух языковых систем: компьютерной англо-американской и традиционной типографской, сформированной на терминах немецкого и французского происхождения, терминологий. Волей случая в практике работы с цифровыми изображениями и в процессе подготовки изображений к печати, мы используем очень морфологически схожие термины, описывающие существенно разные процессы. В сложившейся ситуации важной задачей будущего дизайнера и его наставника становится чёткое уяснение этих проблем на основе знаний технологий полиграфического производства и основ цифрового изображения, чтобы при необходимости достичь максимального взаимопонимания со специалистами разных областей дизайна.
Список литературы
1. Киппхан Г. Энциклопедия по печатным средствам информации. M.: МГУП, 2003.
2. Пономаренко С. И. Adobe Acrobat 8: Формат PDF и печать. Спб.: БХВ-Петербург, 2007.
3. Растровые процессы / под ред. Фрэнка Романо // Образовательные модули ассоциации NAPL. — М.: МГУП, 2006.
