Система тест-объектов для оценки качества цифровой печати

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белорусский государственный технологический университет

Система тест-объектов для оценки качества цифровой печати

Сипайло Сергей Владимирович

к.т.н., доцент кафедры полиграфических производств

Болобосова Анна Анатольевна

студент 4-го курса факультета принттехнологий и

медиакоммуникаций, специальность

«Технология полиграфических производств»

Аннотация

В статье рассмотрены вопросы контроля качества цифровой печати. Цифровая печать находит широкое применение в офисной и коммерческой полиграфии. Для более полной и объективной оценки качества печати следует использовать систему тест-объектов в сочетании с визуально-инструментальными методами контроля. В статье предложен набор тест-объектов для оценки тоно- и цветопередачи, разрешающей способности, способности воспроизводить шрифтовые объекты, выявления геометрических искажений, оценки однородности заливки. На основе разработанной системы тест-объектов проведен анализ качества цифровой печати при использовании устройств электрофотографического и струйного типов.

Ключевые слова: тест-объекты, качество печати, цифровая печать.

A system of test objects for assessing the quality of digital printing

Sipaila Siarhei Uladzimiravich

PhD, Associate Professor of the Department of Printing Production

Bolobosova Anna Anatolievna

4nd year student of the Faculty of Print Technology and Media Communications, Degree Programs «Technology of Printing Production»

Belarusian State Technological University

Republic of Belarus, the city of Minsk

Abstract

The article deals with the issues of quality control of digital printing. Digital printing is widely used in office and commercial printing. For a more complete and objective assessment of print quality, a system of test objects should be used in combination with visualinstrumental control methods. The article proposes a set of test objects for assessing tone and color reproduction, resolution, ability to reproduce font objects, detecting geometric distortions, and evaluating fill uniformity. Based on the developed system of test objects, the quality of digital printing was analyzed using electrophotographic and inkjet devices.

Keywords: test objects, print quality, digital printing.

В настоящее время существуют различные технологии воспроизведения информации на материальном носителе. Если информация воспроизводится путем переноса красящего вещества на поверхность материала, такой процесс называется печатью. Традиционный подход к печатному процессу состоит в многократном получении идентичных оттисков путем переноса краски на запечатываемый материал (бумагу) с помощью печатной формы -- постоянного носителя текстовой и изобразительной информации, установленного в печатной машине для печати тиража. С развитием информационный технологий получил широкое применение альтернативный подход к печати, при котором печатная форма отсутствует, а информация воспроизводится на основе цифровых данных, поступающих в печатающее устройство. Такие методы печати без печатных форм, реализуемые на основе цифровых данных, получили собирательное название «цифровая печать» [1]. Отсутствие печатных форм позволяет печатать небольшие тиражи, начиная от одного экземпляра, а также вносить изменения в каждый новый оттиск, т. е. осуществлять персонифицированную печать (печать переменных данных).

Сегодня цифровая печать -- это динамично развивающееся направление печати, доля применения которого по отношению к традиционным технологиям с каждым годом неуклонно возрастает. Цифровая печать с точки зрения способа выборочного нанесения красителя на запечатываемый материал может быть реализована на основе различных физико-химических процессов. Чаще всего на цифровой основе реализуются такие способы печати без печатных форм как электрофотография и струйная печать.

К самым простым устройствам цифровой печати можно отнести принтеры, которые часто находят офисное применение. Для коммерческой печати текстово-изобразительной информации используются более сложные по конструкции устройства -- цифровые печатные машины, которые обеспечивают высокопроизводительную печать в больших объемах на широком спектре сортов бумаги. В случае коммерческой цифровой печати предъявляются более высокие требования к качеству, чем в офисной полиграфии, что предполагает осуществление контрольных и управляющих процедур.

Наиболее простой метод контроля качества цифровой печати -- визуальная оценка воспроизводимой на оттиске информации. Однако такой метод носит субъективный характер и позволяет лишь весьма приближенно оценить результат печати. Более совершенным методом является визуально-инструментальный контроль по системе тест- объектов [2, С. 4-11], который позволяет дать более полную и объективную оценку качества печати. Система тест-объектов может применяться для оценки качества печати при принятии решения о приобретении печатного оборудования, а также для выявления репродукционных ограничений печатающего устройства и их учета при подготовке цифровых оригинал-макетов.

Для комплексной оценки качества цветной цифровой печати была разработана цифровая тестовая полоса, в состав которой вошли следующие тест-объекты:

1) ступенчатые полутоновые шкалы, соответствующие краскам базовых цветов (CMYK), а также их бинарных сочетаний (RGB);

2) непрерывная полутоновая шкала;

3) штриховые тест-объекты (миры) для оценки разрешающей способности печатающего устройства в сочетании с используемым запечатываемым материалом;

4) текстовые элементы, выполненные позитивным и негативным шрифтом различного кегля и гарнитуры;

5) система пересекающихся тонких линий криволинейной формы;

6) образцы пиксельной (растровой) и векторной графики;

7) однотонные поля сравнительно большой площади для оценки однородности заливки;

8) размерные шкалы с малой ценой деления для выявления геометрических искажений;

9) крестообразные метки для оценки точности совмещения красок на оттиске.

Ступенчатые полутоновые шкалы позволяют оценить точность градационной передачи как путем визуальной оценки (соседние поля не должны сливаться), так и инструментальным методом. Объективный контроль точности воспроизведения полутонов производится по показателю относительной площади растровой точки (tone value или dot area), измеряемой денситометром. Еще одной контролируемой характеристикой изображения является общий контраст, который можно оценить по результатам измерения оптической плотности 100%-ного поля каждого из базовых цветов CMYK за вычетом оптической плотности бумаги. Чем больше общий контраст, тем выше различимость тоновых деталей изображения, распределенных в этом интервале оптических плотностей. Также по шкалам возможен объективный контроль цветопередачи путем измерения цветовых координат, соответствующих колориметрической системе Lab. Для этих целей требуется использование спектрофотометра.

По непрерывной шкале можно дать визуальную оценку плавности передачи полутонов. В случае уменьшении количества полутонов, воспроизводимых при печати, участки шкалы на оттиске могут приобрести ступенчатый характер.

Для оценки разрешающей способности печатного процесса в составе тестовой полосы присутствуют миры (рис. 1), образованные штриховыми элементами заданной толщины в виде параллельных прямых отрезков или концентрических окружностей. Штриховые элементы чередуются с пробелами такой же ширины. Смыкание пробелов при печати говорит о том, что штрихи данной толщины находятся за порогом разрешающей способности печатного процесса. Также в составе шкалы присутствуют миры радиального типа, штриховые элементы которых являют собой круговые секторы или сегменты. Ширина сегментов и пробельных областей между ними сужается к центру, приближаясь к нулевому значению. Из-за ограниченной разрешающей способности пробелы ниже пороговой ширины смыкаются и в центре миры образуется темное пятно определенного размера. Разрешающая способность обратно пропорциональна диаметру этого пятна.

Рисунок 1. Штриховые тест-объекты для определения разрешающей способности (миры): а -- кольцевые миры; б -- штриховые миры с прямолинейными элементами; в -- радиальная мира

тест качество цифровая печать

Миры и система криволинейных контуров представлена на разработанной тестовой полосе не только в векторном, но и пиксельном (растрированном) виде. Разрешение растрирования должно соответствовать разрешению печати тестируемого устройства. Дублирование объектов в пиксельном виде сделано для выявления на оттиске неточности интерпретации математического описания векторных контуров при обработки данных растровым процессором устройства цифровой печати.

Пиксельные фотографические изображения, содержащиеся на тестовой полосе, представлены в двух вариантах разрешения -- 300 и 600 ppi. Такое решение связано с тем, что различные устройства цифровой печати могут отличаться используемыми методами растрирования и их количественными параметрами. Это различие обусловливает разную детальность изображения, воспроизводимого при печати системой растровых элементов.

Для создания текстовых объектов использовались шрифты трех видов гарнитур: без засечек, с засечками, а также декоративные, имитирующие каллиграфический рукописный текст. Кегль текстовых объектов изменялся в диапазоне 3-9 пт.

Разработанная тестовая полоса использовалась для оценки качества печати цифровых электрофотографических устройств Konica Minolta bizhub C224 и Konica Minolta AccurioPrint C3070L. Печать полосы осуществлялась на матовой мелованной бумаге ColorCopy массой 1 м² 90, 160, 280 г и фактурной бумаге «Лён» массой 1 м² 300 г. Также тестовая печать осуществлялось на струйном принтере Epson Stylus Photo 1410 с использованием глянцевой фотобумаги Lomond массой 1 м² 260 г. Оценка качества печати производилась как визуальным, так и инструментальным методом.

В результате визуальной оценки воспроизведенных мир было выявлено, что при печати на мелованной бумаге с гладкой поверхностью разрешающая способность в случае

Konica Minolta AccurioPrint C3070L составила 10 штрихов/мм, Konica Minolta bizhub C224 -- 6 штрихов/мм, Epson Stylus Photo 1410 -- 7 штрихов/мм. При печати на фактурной бумаге разрешающая способность для Konica Minolta AccurioPrint C3070L не изменилась, а для Konica Minolta bizhub C224 уменьшилась до 5 штрихов/мм. Это может быть связано с использованием во втором устройстве более простого по конструкции узла переноса тонера на запечатываемый материал, не обеспечивающего равномерность переноса на неоднородную по высоте поверхность. При печати на бумаге с одинаковым характером поверхности, но разной массой 1 м² разрешающая способность практически не изменилась. В связи с этим можно предположить, что при печати на одном и том же устройстве первоочередное влияние на разрешающую способность оказывают свойства поверхности бумаги. Владея информацией о разрешающей способности при печати на различных видах бумаги, можно сформулировать технические требования к оригинал-макету, касающиеся наименьшей допустимой ширины штриховых элементов.

Криволинейные векторные контуры толщиной 0,1 мм во всех случаях воспроизвелись без разрывов и явного нарушения геометрической формы.

Оценка качества воспроизведения позитивного и выворотного текстов показала, что Konica Minolta AccurioPrint C3070L в обоих случаях хорошо воспроизводит классические гарнитуры малого кегля до 3 пт включительно. Декоративные гарнитуры в случае выворотного текста сохраняют читаемость при уменьшении кегля до 5 пт, а в случае позитивного текста -- до 3 пт. Konica Minolta bizhub C224 и Epson Stylus Photo 1410 показали худшие результаты, особенно при печати выворотного текста декоративной гарнитуры. В последнем случае текст кеглем меньше 9 пт не удалось воспроизвести в читаемом виде. Эти результаты следует учитывать при подготовке оригинал-макетов, содержащих текстовую информацию.

Рисунок 2. Градационные характеристики устройств цифровой печати: &ад -- заданные значения относительной площади растровой точки; 5печ -- полученные при печати значения относительной площади растровой точки

Инструментальная оценка тоновой передачи производилась по показателю относительной площади растровой точки. По оптической плотности плашек (полей со 100%-ной заливкой) оценивался общий контраст. В качестве измерительного прибора использовался спектроденситометр X-Rite eXact Basic. В целом меньшие градационные искажения характерны для устройства Konica Minolta AccurioPrint C3070L. При этом для всех протестированных устройств характерны различные градационные искажения при печати на одной и той же бумаге, но разными базовыми цветами (рис. 2). Наибольшие градационные искажения присущи голубой краске (Cyan). Неодинаковые для разных базовых цветов CMYK градационные искажения приводят к нарушению цветового баланса на оттиске. Искажения цветопередачи диагностированы и в результате визуальной оценки отпечатанных фотографических изображений, которые приобрели посторонний цветной оттенок. При сопоставимых значениях оптических плотностей красок можно улучшить цветовой баланс путем приведения градационной характеристики в каждом из цветовых каналов изображения к одному виду. Это можно обеспечить расчетом компенсационных значений [3], обратных возникающим при печати искажениям, и нелинейной градационной коррекцией цветовых каналов в программе пиксельной графики, например Adobe Photoshop, инструментом «Кривые». Такой метод доступен в реализации, но является не самым точным с точки зрения цветопередачи. Наиболее же точное цветовоспроизведение на оттиске можно обеспечить путем цветового профилирования устройства цифровой печати. Для построения цветового профиля, описывающего особенности цветопередачи печатающего устройства, требуется использование приборов для измерения цветовых координат (колориметров или спектрофотометров) и специального программного обеспечения. При этом для бумаги разной степени белизны и характера поверхности требуется создавать отдельные цветовые профили.

Изменение массы бумаги при печати на электрофотографических устройствах практически не сказалось на градационных искажениях. При этом оптическая плотность плашки, а тем самым и общий контраст изображения сначала немного возрастает при увеличении массы бумаги, а затем достигает предельного значения. Первоначальное небольшое увеличение оптической плотности можно объяснить увеличением степени прижима красконесущей поверхности к бумаге при увеличении ее массы и соответственно толщины. В случае фактурной бумаги с рельефной поверхностью общий контраст оказался немного ниже из-за переноса тонера в меньшем количестве. Также в случае Konica Minolta bizhub C224 на несколько процентов уменьшились и градационные искажения.

Для оценки способности растровой структуры воспроизводить мелкие графические детали были напечатаны два варианта фотоизображений: с разрешением 300 и 600 ppi. Визуальное сравнение показало, что в случае регулярного метода растрирования, используемого в электрофотографических устройствах, заметной разницы в детальности двух изображений на оттиске нет. Поэтому в данном случае нет необходимости на допечатной стадии задействовать более высокое разрешение тонового пиксельного изображения. Отсутствие визуальной разницы напечатанных изображений, имевших разное исходное разрешение, связано со значением линиатуры регулярного растра, ограничивающим детальность изображения на оттиске. В случае же печати на струйном принтере, использующем стохастический метод растрирования, изображение с разрешением 600 ppi на оттиске выглядит более детализированным. Следовательно, если при печати используется стохастическое растрирование, можно рекомендовать использовать более высокое разрешение пиксельных изображений.

Таким образом, использование системы тест-объектов в сочетании с инструментальным контролем дает возможность более полно оценить качество цифровой печати. Полученные результаты контроля впоследствии позволят избежать появления брака благодаря учету выявленных репродукционных ограничений при подготовке оригинал- макета, в том числе за счет предварительной компенсации искажений, возникающих при печати.

Список литературы

1. Харин О. Сувейздис Э. Цифровая печать. Основные технологии и оборудование. - М.: Научтехлитиздат, 2012. - 356 с.

2. Сипайло С. В. Оперативная полиграфия. Лабораторный практикум: учеб.-метод. пособие. - Минск: БГТУ, 2020. - 70 с.

3. Сипайло С. В. Линеаризация выводных устройств в оперативной полиграфии // Труды БГТУ. - 2011. - № 9: Издат. дело и полиграфия. - С. 15-18.

Размещено на Allbest.ru