К вопросу улучшения качества воспроизведения изображений полиграфическим способом

УДК 655-03

А. В. ГОЛУНОВ Л. Г. ВАРЕПО

Омский государственный технический университет

К ВОПРОСУ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПОЛИГРАФИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

В данной статье описаны результаты исследований свойств поверхности бумаги и картона. На основании экспериментальных данных показана зависимость индекса цветопередачи материала от показателей шероховатости поверхности запечатываемых материалов, ее графическая и аналитическая интерпретации. Результаты данных исследований имеют практическую значимость при прогнозировании качества полиграфической продукции.

Ключевые слова: поверхность бумаги, шероховатость, цветовой охват, качество.

Качество печатной продукции представляет собой сложную совокупность таких показателей, как качество печатания, качество материалов, входящих в состав продукции, и качество ее художественно-технического оформления. Качество печатания оценивается графической, градационной точностью и точностью цветопередачи воспроизведения текстовой и изобразительной информации.

Параметры качества готового оттиска зависят от различных объективных факторов, которые могут оказывать влияние на весь полиграфический процесс: прежде всего это оборудование, на котором производится тиражирование полиграфической продукции, а также расходные материалы для полиграфического процесса. Основными расходными материалами являются: запечатываемые материалы и красочные материалы. Остальные факторы, оказывающие влияние на полиграфический процесс и качество конечного продукта отрасли, такие как цеховые условия, человеческий фактор и др., являются, в некоторой степени субъективными и при контроле параметров климата в цехах и наличии квалифицированных специалистов качество выпускаемой продукции будет удовлетворять потребителя. Основное отличие их от вышеперечисленных объективных факторов — это возможность изменения параметров внутри предприятия под конкретные условия.

Таким образом, в рамках конкретного предприятия рычагами к улучшению качества выпускаемой продукции является контроль свойств расходных материалов и степень их влияния на параметры конечного оттиска.

Графическая точность подразумевает соответствие геометрических размеров и площади элементов изображения, а также взаиморасположение этих элементов на оттиске и оригинале с учетом масштаба воспроизведения. В зависимости от способа печати количество расходных материалов может варьироваться: в офсетном производстве это краски, бумага, печатные пластины, увлажняющий раствор; во флексографском производстве увлажняющий раствор не требуется, формные материалы имеют совершенно другое строение, так же как и сам механизм попадания краски на оттиск; трафаретная печать также имеет некоторые особенности в комплекте расходных материалов, так как сетчатая основа пе-

чатной формы может быть использована многократно. Но вне зависимости от вида и способа печати красочные и запечатанные материалы оказывают наибольшее влияние на качество конечного оттиска.

Точность цветопередачи — подразумевает соответствие цвета отдельных элементов и всего изображения на оттиске и оригинале. В плоской офсетной печати при воспроизведении растровых изображений градационная передача характеризуется размерами растровых элементов, т.е. практически их графической точностью. Цветопередача характеризуется размерами растрового элемента и наложением растровых элементов, таким образом, происходит формирование полноцветного изображения. Следовательно, качество цветопередачи также косвенно зависит от графической точности.

Графическая точность ухудшается при воспроизведении изображения на шероховатой поверхности запечатываемого материала (проваливание краски в неровности, сливаются близкорасположенные штрихи и др.). На точность воспроизведения полноцветных оригиналов значительное влияние оказывают не только оптические свойства красок, но и белизна запечатываемого материала ее шероховатость поверхности, пористость [1].

Таким образом, исследование свойств материала, влияющих на графическую точность и точность цветопередачи, а также возможность прогнозирования параметров качества оттиска при использовании тех или иных расходных материалов, является актуальной задачей. Актуальность данной работы также обусловлена созданием к 2013 году лесопромышленного кластера в Омском регионе, подразумевающем создание целлюлозно-бумажного комбината [2].

Все устройства вывода имеют фиксированный диапазон воспроизводимых цветов и тонов, называемый цветовой гаммой (color gamut) или цветовым охватом. Важной особенностью цветового охвата является то, что охват остается постоянным при соблюдении постоянства всех характеристик цветовос-производящей системы. Например, при изменении параметров бумаги, на которой производится печать, цветовые характеристики оттиска, а следовательно, и цветового охвата системы изменяются.

Цветовой охват естественным образом ограничивается наиболее насыщенными цветами, с кото-

рыми приходится работать устройству, т. е. его основными цветами (СМУК). Наиболее целесообразно для описания цвета, цветового охвата и тел цветового охвата использовать колориметрическую систему CIE Lab [3, 4].

Отображение цветового охвата на диаграмме ab является наиболее распространенным из-за широкого распространения, в силу равноконтрастности, цвето-вого пространства Lab. Также по диаграмме ab достаточно легко оценить насыщенность какого либо цвета. Исходя из этого, возможно сделать вывод о том, что цветопередачу печатной системы, а соответственно, и всех ее компонентов, возможно оценить посредством тела цветового охвата исследуемой системы. Под цветопередачей в данном случае понимается наибольшее количество воспроизводимых системой печати цветов, без учета параметров воспроизведения того или иного цвета определяемых настройками системы управления цветом.

Для многих цветовоспроизводящих систем и оборудования, использующих аддитивный или субтрак-тивный цветосинтез, возможно найти их приблизительный цветовой охват как фигуру, ограниченную положением точек цветностей излучателей. Но границы цветовых охватов в реальности имеют куда более сложную форму и следовательно для исследования цветового охвата необходимо учитывать ряд дополнительных факторов.

Для оценки цветового охвата печатной системы была применена шкала содержащая:

— базовые основные цвета (СМУК);

— цвета, образуемые при смешении двух базовых цветов друг с другом;

— тоновые градации базовых цветов и цветов, образуемых при смешении двух базовых цветов друг с другом, с постоянным шагом;

— плашечные поля для контроля печатного процесса изготовления самих шкал цветового охвата.

Полученный результат удобнее всего представить в виде графика, начерченного на плоскости, либо построенного в аксонометрии. В последнем случае будет учитываться не только координата цветности, но и яркость образца (рис. 1).

Таким образом, чем большим окажется цветовой охват печатной системы, тем большим будет диапазон цветов и их оттенков, которые данная система может воспроизвести и, как следствие этого, тем большие будут возможности получения качественной цветной репродукции с ее использованием. Т.е. качество цветопередачи печатной системы, при соответствующих настройках системы управления цветом в воспроизводящем оборудовании, будет выше.

Рис. 1. Тело охвата цветов в пространстве L*a*b*

Вопрос о контроле качества цветовоспроизведения изображений полиграфическим способом, а также способы моделирования и прогнозирования цветопередачи воспроизводящей системы в последние десятилетия разрабатываются многими научно-исследовательскими коллективами.

В ходе работы были нескольких марок бумаг и картонов: ВХИ, Zeta (молоток), Zeta (лен), Luxpack, Katlin, Zeta (б/т), Alaska, Maule.

Построенное в результате тело цветового охвата системы печати позволяет нам оценить цветовоспроизведение исследуемых нами материалов. Для сравнения цветопередачи материалов воспользуемся интегральным показателем оценки цветового охвата. Данный показатель представляет собой расчет объема данного тела охвата, преимущества данного показателя показаны в работе [5].

Для сравнения показателей цветопередачи печатных систем были сравнены объемы тел цветового охвата для различных материалов с помощью одной и той же красочной триады и одного и того же печатного оборудования.

Контрольные оттиски были выполнены на офсетной печатной машине марки SPEED MASTER 102-2.

Результаты расчетов объема тела цветового охвата для различных материалов представлены в таблице (табл. 1).

Значения параметров микрогеометрии поверхности запечатываемого материала были определенны с помощью методики бесконтактной профилометрии [4]. Значения показателей шероховатости Ra; Rz; Rq представлены в таблице (табл. 2).

Поданным, полученным в ходе проведения экспериментов, были построены модели зависимости объема тела цветового охвата (Утцо) от показателя микрогеометрии Ra.

Представленные графические модели (рис. 2, 3,4) имеют величину аппроксимации R2 = 0,53; R2 = 0,46; R2 = 0,54 соответственно для зависимостей Ra от Утцо; Rz от Утцо; Rq от Утцо. Как видно, самая сильная зависимость наблюдается между Rq от Утцо. Для получения зависимостей с более сильной связью между параметрами были построены полиномиальные графические зависимости. Величина достоверности аппроксимации увеличилась, однако не достигла тех величин в случае достижения, которых существовала бы возможность использовать данные графические модели на практике.

Для нахождения свойств запечатываемого материала, более всего оказывающего влияние на полноту цветопередачи печатной системы, следует оценить степень влияния оптических свойств материала на

Таблица 1

Значения параметров объема цветового охвата печатной системы

с применением различных запечатываемых материалов

Исследуемые образцы марки материалов Объем тела цветового охвата, ед.

1 ВХИ 118000

2 Zeta (молоток) 104567

3 Zeta (лен) 87213

4 Luxpack 81007

5 Katlin 94678

6 Zeta (б/т) 80798

7 Alaska 79664

8 Maule 80244

Таблица 2

Значения параметров микрогеометрии запечатываемых материалов

№ п/п Марка материала Ra Rz Rq

1 ВХИ 2,99 4,04 23,2

2 Zeta (молоток) 2,59 3,31 16,8

3 Zeta (лен) 2,16 2,64 13,4

4 Luxpack 4,46 5,26 18,9

5 Katlin 3,95 4,67 20,4

6 Zeta (б/т) 2,38 3,14 18,6

7 Alaska 0,529 0,642 3,26

8 Maule 0,444 0,558 3,01

PÜ

! 15000 60000 65000 70000 75000 80000 85000 90000 95000 100000 105000 110000 115000 120000 125300,... 130000 135000 140000

Объем тела цветового охвата Рис. 2. Графическая модель зависимости показателя шероховатости Иа и объема тела цветового охвата

iY

75400 78000 80600 83200 85800 88400 91000 93600 96200 98800 101400 104000 106600 109200 111800 114400 117000 119600

Объем тела цветового охвата

Рис. 3. Графическая модель зависимости показателя шероховатости Иг и объема тела цветового охвата

цветовой охват печати. Был рассчитан индекс цветопередачи запечатываемого материала.

Данный показатель разработан для расчета индекса цветопередачи самосветящихся объектов. Использование показателя производилось для расчетов цветопередачи источников освещения. Для определения данного показателя, для не самосветящихся объектов, к которым относится запечатываемый материал, производилось изменения не источника освещения, а контрольного образца (соответствующего поля шкалы).

Методика определения данного показателя заключается в измерении цветовых координат в системе CIE Lab исследуемого оттиска и сравнении их с эталонными значениями. На оттисках, отпечатанных на исследуемых материалах, были измерены координаты плашек СМУК и бинарных смесей компонентов триады RGB. Определено значение АЕ между рассчитанными значениями и значениями цветов, рекомендованных международным стандартом ISO 12647-2 в качестве эталонных значений координат цветов плашек красочной триады и бинарных смесей.

<

о о

сг

8.4-7.98-7.56-7.14-6.72-6.3-5.88 5.46 5.04 4.62 4.2 3.78 3.36 2.94 2.52 2.1 1.68 1.26 0.84 0.42

-е-

75400 78000 80600 83200

91000 93600 96200 98800 101400 104000 106600 109200 111800 114400 117000 119600

Объем тела цветового охвата

Рис. 4. Графическая модель зависимости показателя шероховатости Ия и объема тела цветового охвата

119000-117600-116200-114800-113400-2 112000 СЗ 110600 -в 109200 ^ 107800 ° 106400 О Ю5000 0 103600 СД 102200

О Ю0800

Н 99400 д 98000 Д" 96600 й 95200 93800 ^ 92400 Н 91000 ^ 89600 © 88200 86800 ^ 85400 ^ 84000

г:

45 46.8 48.6 50.4 52.2 54 55.8 57.6 59.4 61.2 63 64.8 66.6 68.4 70.2 72 73.8 75.6 77.4 79.2 81

Яд

45 46.8 48.6 50.4 52.2 54 55.8 57.6 59.4 61.2 63 64.8 66.6 68.4 70.2 72 73.8 75.6 77.4 79.2 81

Ял

Рис. 5. Графическая модель зависимости общего индекса цветопередачи ИА и объема тела цветового охвата:

а) линейная, б) полиномиальная

Таблица 3

Значения общего индекса цветопередачи запечатываемого материала

№ Марка материала Общий индекс цветопередачи запечатываемого материала, Ra.%

1 ВХИ 76,17

2 Zeta (молоток) 73,93

3 Zeta (лен) 70,78

4 Luxpack 62,19

5 Katlin 69,74

6 Zeta (б/т) 52,66

7 Alaska 52,38

8 Maule 57,88

Формула для расчета частного показателя цветопередачи имеет следующий вид:

R = 100 — 4,6хДЕт ..

i ' Lab

Общий индекс цветопередачи находится как среднее арифметическое между частными индексами цветопередачи:

где R — частный индекс цветопередачи для образца i( п — число исследуемых цветовых образцов. В нашем конкретном случае число исследуемых образцов равно семи, так как стандарт ISO 12647-2 «Технология цветной печати» дает данные только семи эталонных цветов (С; М; У; К; R; G; В). Также существует возможность воспользоваться образцами цветовой мишени GretagMacbeth ColorCheker.

Общий индекс цветопередачи запечатываемого материала был рассчитан для 9 марок бумаги исследуемых в данной работе, результаты расчетов представлены в таблице (табл. 3).

Согласно методике МКО 1974 г., характеристика цветопередачи исследуемых материалов: материал с индексом RA свыше 60 % до 79 % имеет хорошую цветопередачу (материалы № 1, 2, 3, 4, 5), а в пределах от 40 % до 59 %, достаточную (материалы № 6, 7, 8).

По данным, полученным в ходе проведения экспериментов, были построены модели зависимости объема тела цветового охвата (Утцо) от общего индекса цветопередачи RA.

Представленные графические модели имеют величину аппроксимации: линейная зависимость — R2 = = 0,75, тогда как полиномиальная R2 = 0,92, что говорит о том что данную зависимость можно использовать на практике для исследования и прогнозирования цветового охвата печатной системы.

На основании графической зависимости (рис. 5) была получена аналитическая модель:

Утцо = 115, ЗОх Ra2- 13444,38х Ra +469316,45.

Однако полученная формула справедлива лишь для исследуемых материалов, и при расширении их перечня возможны корректировки аналитического представления зависимости.

Таким образом,

1. Рассчитан объем тела цветового охвата печатной системы (ПС).

2. Определен показатель шероховатости поверхности запечатываемых материалов, оказывающий наибольшее влияние на цветопередачу ПС.

3. В ходе работы была адаптирована методика подсчета индекса цветопередачи печатной системы для не самосветящихся объектов, к которым относится запечатываемый материал.

4. На основании экспериментальных данных были получена аналитическая модель зависимости объема тела цветового охвата от индекса цветопередачи печатной системы.

5. Получены графические модели зависимости объема тела цветового охвата от показателей шероховатости запечатываемого материала.

Библиографический список

1. Варепо, Л. Г. Полиграфические материалы. Бумага : учеб. пособие / Л. Г. Варепо. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. - 132 с.

2. В регионе создадут высокотехнологичный промышленный комплекс//«Российская газета» — Экономика Сибири. — 2010. — №5299. — 30сентября. [Электронныйресурс] — Режим доступа : http : //www.rg.ru/2010/09/30/reg-sibir/komplex.html (дата обращения: 01.10.10).

3. Домасев, М. В. Цвет, управление цветом, цветовые расчеты и измерения / М. В. Домасев, С. П. Гнатюк. — СПб.: Питер 2009. — 224 с.

4. Голунов, А. В. Оценка цветопередачи оттисков в процессе воспроизведения изображения на упаковочных картонах / А. В. Голунов, Л. Г. Варепо // Изв. вузов. Пробл. полигр. и изд. дела. — 2009. - №5. - С. 3-9.

5. Пожарский, А. О. Оценка цветового охвата системы печати посредством определения объема тела охвата цветов, вычисленного с учетом неоднородности цветового пространства /АО. Пожарский, И. А. Сысуев // Изв. вузов. Пробл. полигр. и изд. дела. — 2006. - №4. - С. 3-12.

ГОЛУНОВ Александр Владимирович, ассистент кафедры «Дизайн и технологии медиаиндустрии». Адрес для переписки: e-mail: sasha_golunov@mail.ru ВАРЕПО Лариса Григорьевна, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Дизайн и технологии медиаиндустрии».

Статья поступила в редакцию 29.10.2010 г. © А. В. Голунов, Л. Г. Варепо