RECENT HALFTONING GRAPHIC SYSTEMS

AktUAlni rasterski grafički sustavi

Ana Agić, Nenad Breslauer

Summary

From late nineteen century when technical and technological requirements were reached, acceptable photomechanical screens were developed, and till today wide possibilities usage is a long way. Analog systems were considerable limited in screening combinations and rulings, and demanding in implementing.  Early types of scanners could simultaneous  produce screened image while scanning. Later they were disjoined to scanning unit and imaging unit, using not tables system than programmed based elements building. Recent various screening system, AM and FM modulation are utilized, and programming possibilities for customized  PS based systems are available.

Keywords:
screening systems, screening modulation, programmed elements

Pregled

Moglo bi se reći da je slika bila predstavljena prije nekog pisanog teksta. To prikazuju razne slike iz davnih vremena, te potvrđuju izreku kako slika govori više od tisuću riječi. Potreba za prikazom kao i širenjem neke informacije javlja se davno, može se uzeti kao primjer babilonski pečatni valjčić koji je nosio slikovno-pisanu poruku o vladaru ali i mogućnost ponavljanja informacije.

Slika 1: Babilonski pečatni valjčić, lijevo, stranica Diamond Sutra, desno

Širenje informacija bilo je teško i sporo obzirom da su se tekstovi pisali i prepisivali ručno, koristeći kao podlogu razne materijale. Smatra se da je prva knjiga tiskana metodom ksilografije Diamond Sutra nastala u Koreji (868 g.) gdje je i slikovni prikaz realiziran drvorezom, Sl.1. Izrada papira u Evropi potakla je širenje knjižnica, a sustav Gutenbergovih pomičnih slova uz tiskarsku prešu izdavaštvu dao je širi zamah. Taj sustav otiskivanja odgovara tehnologiji visokog tiska, gdje sus tiskovni elementi izbočeni. Sustav slova (slog) mogao je prenositi i neku boju, osim crne, ali prikaz neke druge boje pretpostavljao je pre-obojenje cijelog sloga ili izradu novog sloga. Promjena tona ili nekog drugog parametra boje pretpostavljala je praktički izradu nove forme. U starim knjigama slikovni elementi su se često rukom docrtavali, dok je dotiskivanje dodatnih boja iziskivalo veliki trud. Slika 2 i 3.  

Slika 2: Prikaz sloga	Slika 3: Stara knjiga sa slikovnim elementom

Prikazivanje tonova (raznih svjetlina) unutar postojećih tehnologija tog doba za slikovni prikaz nije bilo moguće. Tehnologije ksilografije kao i urezivanja linija u metal (bakrorez) zapravo prikazuju jednotonsku sliku. Svjetliji ili tamniji ton se prikazivao gustoćom graviranih linija. Slika 4 i 5. Vremenom su provođeni razni načini prikazivanja tonova, ali do uvođenja sustava rastriranja široka, prihvatljiva i kvalitetna metoda nije prihvaćena.

Slika 4: prikaz otiska drvoreza	Slika 5: detalj bakroreza

Rastriranje

Krajem 19 stoljeća razvoj prirodnih znanosti omogućio je uspješne fotografske postupke, kvalitetne postupke izrade tiskovne forme, što je omogućilo definiranje i izradu sustava staklenog rastera. Takav rasterski sustav, fotomehanički, analogno je stvarao  (modulirao) rastersku sliku na osnovu intenziteta reflektiranog svjetla sa originala. Stakleni raster je amplitudno modulirao sustav (linijaturu), svjetlinu je određivala pokrivenost površine rasterskim elementima.  Sustav je bio osjetljiv na razne utjecaje, što je lako rezultiralo neželjenim rubom oko elementa, aureolom, kao nedefiniranog

a	b	c

Slika 6: rasterski sustav (a), rasterska linija (b), prikaz aureole na elementu (c)

Slika 7: elenenti  sa aureolom	Slika 8: pozicija staklenog rastera u kameri

dijela rasterskog elementa. Ovakav model rastriranja bio je dosta ograničen izborom linijatura i oblika rasterskih elemenata. Kontaktni rasteri donijeli su veću raznolikost mogućnosti  i fleksibilnost sustavu rastriranja za različite postupke i procedure.

Skeneri

Značajka početne “elektronske” reprodukcije podrazumijevala je analogni uređaj-skener koji očitava sliku, analizira je i korigira, te je simultano ispisuje na pogodni (fotografski) ili srodni medij. Dobijena “skenirana” slika predstavljala je kvazi-višetonsku sliku originala, pogodnu za dalnji indirektni postupak. Istovremeno snimanje i rastriranje omogućavalo je kontaktno rastriranje, što je ubrzalo proces.
Razvoj digitalnih sustava  promijenio je poimanje rastriranja. Definirana je osnovna rasterska matrica, a izgradnja rasterskih elemenata bazirana je na (sub)elementima. Pitanje potrebnih subelemenata za izgradnju elementa, njihove veličine i oblika, te kuteva rastriranja postavljeni se prioritetno. Teoretski osnovnu čelija bi zadovoljila matrica 10x10, što bi podrazumijevalo sve pokrivenosti od 0 do 100%. No to bi vrijedilo samo za rasterski kut 0=90o. Mijenjanje različitih oblika elementa  takođe nije u potpunosti podržano. Minimalni prihvatljivi broj subelemenata se pokazao kao 12x12. Napredni izvori svjetla, modulatori, fiber optika te informatički sustavi omogučili su širok razvoj tehnologije rastriranja. Prve verzije su stvarale rasterske slike simultano, a rasterski sustavi (veličina, oblik i kut) su definirani tablično principom “rasterskog brijega”

Slika 9: Stvaranje rasterskog elementa sustavom odvojenim osvjetljavanjem.
Računalo upravlja 6 modulatora, koji osvjetljavanjem izgrađuju lijevi i desni rasterski poluelement. Svaki je element izgrađivan posebno na osnovu uleznih digitalnih vrijednosti.

a	b

Slika 10: Prikaz tabličnog definiranja rasterskih elemenata (a), odstupanje geometrije elementa promjenom rasterskog kuta (b)

Tablično definiranje rasterskih sustava elemenata omogučavalo je “skeniranje” i osvjetljavanje rasterske slike praktično istovremeno.  Tehnologija osvjetljavanja je mogućnost stvaranja aureole bitno smanjila,  ali stanoviti problemi oko definiranja sustava su još postojali, tako da je izbor kombinacija rasterskih sustava bio donekle skučen. Takovo okruženje pogodovalo je značajnom razvoju sustava što se vidi i kroz različite patente, Slika 11. Vremenom je osvjetljivaćka jedinica odvojena, a PS programiranje je omogučilo širi izbor rasterskih sustava.
Podešavanje kuteva rasterskog sustava razvijalo je i neovisne definicije izgradnje osnovne čelije. Racionalni je sustav izgrađivao iz centra čelije, a kuteve je sinkronizirao racinalnim brojem tg(1/n  za  n=3), pri čemu su kutevi iznosili 45, ±18,4 i 90. Taj sustav je omogućavao i stanovite promjene linijature (obično za crnu) bez pojave moirea.  
Iracionalni sustav je rastersku čeliju tretirao iz ugla, te je osnovna funkcija bila aÖ2, a takav je način omogučavao određivanje kuteva na četiri decimale točno.

Slika 11: Dio patenta (Dr. ing. R. Hell) koji opisuje različite rasterske sustave

Slika 12: rasterska superčelija

Način definiranja rasterskih sustava programiranjem oblika unutar izgradnje čelija i superčelija podržanih visokom rezolucijom izlaznih jedinica omogućuje niz različitih rasterskih sustava prilagođenih za standardne i namjenske potrebe otiskivanja promjena oblika elemenata, linijaturta i kuteva.

Namjenski programirani rasterski elementi

Napredno programiranje unutar PS programskog jezika omogućuje kreiranje namjenskih rasterskih/tiskovnih elemenata za specifične potrebe. Takovi sustavi imaju ne samo značenje unutar dizajnerskog okruženja, već se moriste i u sustavima kada se određuje zaštita, pri čemi i slikovni element može preuzimati ulogu  tiskovnog. Za takve namjenske sustave često je potrebno  odrediti i definirati područje unutar kojeg se specifičnost takovih namjenskih elemenata ne gubi.  

Slika 13: primjeri namjenskih elemenata (prsten, izduženi, zrno)

Frekventna modulacija

Za razliku od amplitudne modulacije rasterskog sustava, gdje se sljedeća rasterska linija pojavljuje u točno određenom slijedu (linijatura) što može prouzročiti moire, greške upasivanja, problem kod podešavanja heksa i hepta kromije, frekventno modulirani rasterski sustavi uglavnom su eliminirali te problem. U osnovi rasterski elementi su stohastički raspodjeljeni. Razvoj kreće još od metoda struktura uzoraka (pattern), gdje se elementi mogli biti definirani na razne načine, slika 14, koji se razvio u uređenu frekventnu modulaciju elemenata.

Slika 14: mogući uzorci elemenata pokrivenosti

Slika 15: Ista pokrivenost kod AM I FM modulacije

Sam element  nije generiran samo jednim osvjetljavanjem, već može biti određen kroz matricu 4x4 do 16x16. Kod prve generacije  elementi su se pozicionirali u pseudo slučajnom nanošenju, a same čelije su posložene  jedna us drugu tvoreći sliku.
Takova rasterska slika mogla je iskazati moguće prelaze, dok su male i velike pokrivenosti mogle biti problematične. Primjenjujući i razvijajući algoritme slaganja i  prekrivanja (blue noice, green noice) kao stohastične klasterske metode razvijena je “druga generacija” FM rastera, slika 16., koja uglavnom ispravlja nepravilnosti 1. generacije. Rast elemenata prati svjetlinu, rast elementa može se provesti u jednom smjeru tvoreći crvoliku strukturu, ili u oba smjera (Staccato).
Veličina odgovarajuća linijaturi je definirala elemente u kategorije 10um (fina) 20 i 40 um koja se koristi i u novinskom tisku. Oblik laserskog snopa može utjecati na reprodukciju.

Slika 16: prikaz FM rastera 2. generacije

Obzirom da se nadalje javljaju stanoviti problem kod svjetlih itamnih tonova kreirani su i hibridni sustavi, gdje se svjetli i tamni tonovi ponašaju kao AM tehnologija, a srednji kao FM.

Slika 17: prikaz kombiniranog rastera

Zaključak

Ako se načini određena moguća usporedba rasterskih sustava, standardni AM sustav periodički ponavlja rastersku liniju, rasterski elementi variraju veličinom dok im je oblik isti. Problemi s kutevima nastaju kod reprodukcije vise od četiri standarnih boja, upasivanje može odstupati. Obzirom na veličinu elemenata, dot gain (prirast rasterskog elementa u reprodukciji) može prouzročiti probleme kod svih generacija FM reprodukcija.
FM modulacija prve generacije ima karakteristiku variabilnog pozicioniranja elemenata, istog oblika i veličune elemenata.  Reprodukcija više od četiri boje nije problematična (pojava moirea), upasivanje je olakšano.
Problemi u reprodukciju pojedinih tonova donekle riješeni drugom generacijom, gdje je moguće variabilno pozicioniranje elemenata, moguća variabilna veličina elementa uz isti oblik elementa. Dalnji razvoj ide prema variabilnom pozicioniranju, variabilnoj veličini elementa, kao variabilnom obliku elementa uz korištenje naprednih algoritama.
Može se zaključiti da koliko god današnji sustavi rastriranja uz CTP, CRPR ili neku drugu tehnologiju se i dalje usavršavaju kako bi primjenljivost, materijalna i informatička podrška dali što veću kvalitetu kod raznorodnih sustava reprodukcije.

Literatura

• Born, E.: Handbuch der Rasterphotographie, Pharos Verlag, Basel, 1983, 112-115
• Cogoli, J.: Photography Black and White, GATF, Pittsbourg, 1985, 56-59
• Archer, H.,B.: Halftone Screen for Color Separation, US Pat. 3085878,  www easypatent.com/us_patents/ 3085878-abstract, acc. 5. 2006.
• Ostromoukhov, V Roger, D. :  STOCHASTIC CLUSTERED-DOT DITHERING, Ecole Polytechnique Federale, Lausanne   
  www. academic.research.microsoft.com/Paper/6861131, acc. 10. 2005.
• Ziljak, V., Pap, K.: Postscript Handbook, Printed Publishing Verlag GMBH, 1999
• Dr. ing. R. Hell: Hell_Technich/halbtoning/documentation, www hell_kiel.de/documentation/chromograph,   acc.  6.2002.
• Heidelberg Documentation, A Introduction to Screening Technology, Heidelberg Druckmaschinen o5-2002, www.Heidelberg.com/support/documentation/intro_screening  , 4-12, acc. 2004.
• Widmer, E.: Die Frequenzmodulierte Rasterung, UGRA,   www. viscom.ch/upload/Ugra-Rastertechnologie_teil2.pdf, acc. 2004.
• Freyer., K., Princet Hybrid Screening, Heidelberger Druckmaschinen AG, www .heidelberg.de/documentation/support/screening,  acc. 5. 2006.