Department of Science and Technology
Institutionen för teknik och naturvetenskap
Linköpings Universitet
Linköpings Universitet
SE-601 74 Norrköping, Sweden
601 74 Norrköping
Examensarbete
LITH-ITN-MT-EX--06/054--SE
Studie av FujiFilms FM raster
TAFFETA
Tobias Johansson
Linda Karlsson
Studie av FujiFilms FM raster
TAFFETA
Examensarbete utfört i medieteknik
vid Linköpings Tekniska Högskola, Campus
Norrköping
Tobias Johansson
Linda Karlsson
Handledare Simon Sjöberg
Handledare Fredrik Gustafsson
Examinator Sasan Gooran
Norrköping 2006-12-14
Rapporttyp Report category Examensarbete B-uppsats C-uppsats D-uppsats _ ________________ Språk Language Svenska/Swedish Engelska/English _ ________________ Titel Title Författare Author Sammanfattning Abstract ISBN _____________________________________________________ ISRN _________________________________________________________________
Serietitel och serienummer ISSN
Title of series, numbering ___________________________________
Nyckelord
Keyword
Datum
Date
URL för elektronisk version
Avdelning, Institution
Division, Department
Institutionen för teknik och naturvetenskap Department of Science and Technology
2006-12-14
x
x
LITH-ITN-MT-EX--06/054--SE
Studie av FujiFilms FM raster TAFFETA
Tobias Johansson, Linda Karlsson
Denna studie har utförts på uppdrag av Fujifilm Sverige AB, de önskade en utvärdering av deras rastreringsprodukt Taffeta. Installation av Taffeta skedde på Norrköpings Tryckeri och vid denna genomfördes kompensation för punktförstoring
av Taffeta för möjlighet till kombinerat tryck med Taffeta och AM raster på samma tryckplåt. Närvarande vid installationen gav mer insikt i tryckprocessen och kunskap om Taffeta inhämtades. En subjektiv utvärdering av Taffeta var av högst prioritet, då Fujifilm speciellt önskade just det. Genom att även göra en objektiv utvärdering kunde paralleller med den subjektiva utvärderingen dras. Eftersom det finns många parametrar att studera i de två utvärderingarna valde vi ut ett fåtal som vi ansåg hade stor betydelse vid visuell upplevelse samt vid objektiva mätningar. Då beslut tagits om vilka parametrar som skulle studeras producerades ett provark som skulle användas
vid installation av Taffeta på Norrköpings Tryckeri, detta provark innehöll bilder för den subjektiva utvärderingen samt mätytor för den objektiva utvärderingen.
Den subjektiva utvärderingen innebar att en testpanel bestående av arton personer bedömde bilder tryckta med AM raster samt Taffeta. Resultaten från den subjektiva studien visade att tryck med AM raster och Taffeta uppfattas visuellt
som nästintill lika. Taffeta visade tydliga resultat på en bättre skärpa, medan jämnhet och naturlighet var parametrar som upplevdes något bättre med AM raster.
I den objektiva utvärderingen jämfördes punktförstoring, färgomfång och färgåtgång för de båda rastreringsmetoderna. Punktförstoringen och färgomfånget visade på liknande värden för AM raster och Taffeta, vilket var målet då kompensering för detta utförts vid installationen. Resultatet av färgåtgången visade på ca 15% mindre färgåtgång på bestruket papper och ca 10% mindre på obestruket papper för Taffeta jämfört med AM rastret.
Detta dokument hålls tillgängligt på Internet – eller dess framtida ersättare –
under en längre tid från publiceringsdatum under förutsättning att inga
extra-ordinära omständigheter uppstår.
Tillgång till dokumentet innebär tillstånd för var och en att läsa, ladda ner,
skriva ut enstaka kopior för enskilt bruk och att använda det oförändrat för
ickekommersiell forskning och för undervisning. Överföring av upphovsrätten
vid en senare tidpunkt kan inte upphäva detta tillstånd. All annan användning av
dokumentet kräver upphovsmannens medgivande. För att garantera äktheten,
säkerheten och tillgängligheten finns det lösningar av teknisk och administrativ
art.
Upphovsmannens ideella rätt innefattar rätt att bli nämnd som upphovsman i
den omfattning som god sed kräver vid användning av dokumentet på ovan
beskrivna sätt samt skydd mot att dokumentet ändras eller presenteras i sådan
form eller i sådant sammanhang som är kränkande för upphovsmannens litterära
eller konstnärliga anseende eller egenart.
För ytterligare information om Linköping University Electronic Press se
förlagets hemsida
http://www.ep.liu.se/
Copyright
The publishers will keep this document online on the Internet - or its possible
replacement - for a considerable time from the date of publication barring
exceptional circumstances.
The online availability of the document implies a permanent permission for
anyone to read, to download, to print out single copies for your own use and to
use it unchanged for any non-commercial research and educational purpose.
Subsequent transfers of copyright cannot revoke this permission. All other uses
of the document are conditional on the consent of the copyright owner. The
publisher has taken technical and administrative measures to assure authenticity,
security and accessibility.
According to intellectual property law the author has the right to be
mentioned when his/her work is accessed as described above and to be protected
against infringement.
For additional information about the Linköping University Electronic Press
and its procedures for publication and for assurance of document integrity,
please refer to its WWW home page:
http://www.ep.liu.se/
Abstract
The study of Fujifilm´s halftoning method Taffeta has been done on behalf of Fujifilm Sverige AB, they especially wanted a subjective evaluation of Taffeta. Taffeta is a FM halftoning method of second generation, specific for this halftoning method is the structure of the dots, which should give a print with more evenness. Being present at the installation of Taffeta at Norrköpings Tryckeri gave a better understanding for the printing process and Taffeta. During the installation, the settings were done so the print with Taffeta is as similar it can be with print with AM halftoning method, in this way the printing company can use them both combined in print.
Due to Fujifilm’s wishes, a subjective evaluation of Taffeta was set with highest priority. An objective evaluation was also performed, in this way there could be drawn parallels between this and the subjective evaluation. There are several parameters that can be studied in these two evaluations; we chose some of them that we found had importance in both visual opinion and when measuring the objective capacity of Taffeta. When decision was made of which parameters we should study a sheet, which should be used during the installation at Norrköpings Tryckeri, was produced. This sheet contained images to the subjective evaluation and areas that could be used in the objective evaluation.
In the subjective evaluation a test panel was arranged, in this test panel it was eighteen persons present, these were divided into four groups dependent on experience from printing business. Parameters that were studied were; a general impression of the image, evenness, naturalness and sharpness in images. Persons in the test panel graded our five chosen images, printed with both AM halftoning method and Taffeta, in these five parameters. There was also a test where the persons compared the images, printed in AM and Taffeta, in this way we got a result which halftoning method that was found as better for each image. In the subjective evaluation we studied dot gain, gamut for prints and the amount of paint used in the halftoning methods.
These evaluations has shown that print with AM halftoning method and Taffeta is found visual almost as same, but sharpness is much better reproduced with Taffeta according the test panel. Results from the subjective evaluation shows that the professional category does not distinguish much. Persons working with advertising and people that work in the printing industry found print with AM as better, while teacher at the university and students found print with Taffeta as better. In the objective evaluation the dot gain and the gamut for the prints with the two different halftoning methods did not distinguish, because the settings that was done at the installation. The amount print that is used in print is much less with Taffeta, 15% less than print with AM halftoning method. Strands Tryckeri, which has used Taffeta a longer time has established this.
Sammanfattning
Denna studie har utförts på uppdrag av Fujifilm Sverige AB, de önskade en ut-värdering av deras rastreringsprodukt Taffeta. Taffeta är ett andra generationens FM raster, specifikt för detta raster är att punktuppbyggnaden är anpassad till god tryckbarhet som ska ge en trycksaksprodukt ett jämnare intryck. Närvarande vid installation av Taffeta på Norrköpings Tryckeri innebar en bättre förståelse för tryckprocessen och Taffeta. Vid installationen önskades tryck med Taffeta ge ett så likt resultat som möjligt som tryck med AM raster, på detta vis kan tryckeriet kombinera AM raster och Taffeta.
En subjektiv utvärdering av Taffeta var av högst prioritet, då Fujifilm speciellt önskade just det. Genom att även göra en objektiv utvärdering kunde paralleller med den subjektiva utvärderingen dras. Eftersom det finns många parametrar att studera i de två utvärderingarna valde vi ut ett fåtal som vi ansåg hade stor betydelse vid visuell upplevelse samt vid objektiva mätningar. Då beslut tagits om vilka parametrar som skulle studeras producerades ett testark som skulle användas vid installation av Taffeta på Norrköpings Tryckeri, detta testark innehöll bilder för den subjektiva utvärderingen samt mätytor för den objektiva utvärderingen.
Vid den subjektiva utvärderingen arrangerades en testpanel på arton personer, dessa indelade i fyra grupper beroende på erfarenheter från tryckeri branschen. De parametrar som studerades var helhet av bildens intryck, jämnheten i bilden, naturligheten som bilden återger samt skärpan i bilden. Betygsättning av de fem utvalda bilderna, tryckta i AM raster och Taffeta, skedde, samt ett jämförelsetest av samma motiv tryckta med vardera rastreringsmetod.
I den objektiva utvärderingen framtogs punktförstoringskurvor, färgomfång och färgåtgång för de båda rastreringsmetoderna. Utvärderingen har visat att tryck med AM raster och Taffeta uppfattas visuellt som nästintill lika, skärpan återges dock bättre med Taffeta enligt vår testpanel. Resultaten från det subjektiva testet visar att yrkeskategoriernas uppfattning av tryck med Taffeta inte skiljer sig myc-ket, en viss antydan finns att originalare och tryckare uppfattar tryck med AM raster bättre, medan lärare och studenter uppfattar tryck med Taffeta som bättre. I den objektiva utvärderingen framgick att punktförstoringskurvorna och fär-gomfånget inte skiljer sig markant mellan AM raster och Taffeta, detta till grund för installationens syfte att tryckeriet ska kunna kombinera rastreringsmetoderna. Färgåtgången skiljer sig markant mellan rastreringsprodukterna, vid framtagning av färgåtgång var resultatet att tryck med Taffeta innebär 15% mindre färgåtgång än AM raster, detta är något som Strands Tryckeri, som kört med Taffeta en längre tid, även har konstaterat.
Tack
Vi tackar Sasan Gooran som har varit vår examinator under tiden för vårt ex-amensarbete. Fredrik Gustafsson, Simon Sjöberg och Leif Olsson från Fujifilm Sverige AB. Thomas Strand och Mikael Strand från Strands Tryckeri för kom-mentarer och erfarenheter av Taffeta. Ulf Bolmgren från Norrköpings Tryckeri där vi genomförde installation och provtryck. Samt ett tack till alla som var med i våra subjektiva test.
Innehåll
1 Inledning 5 1.1 Bakgrund . . . 5 1.2 Syfte och mål . . . 5 1.3 Metod . . . 5 1.4 Avgränsningar . . . 6 1.5 Disposition . . . 6 2 Bakgrund 7 2.1 Färglära . . . 7 2.1.1 Ljus . . . 7 2.1.2 Ögat . . . 7 2.1.3 Färgblandning . . . 9 2.1.4 Färgsystem . . . 10 2.1.5 Färgmatchningsfunktioner . . . 10 2.1.6 Färgomfång . . . 13 2.1.7 RGB . . . 13 2.1.8 CMY . . . 14 2.2 Papper . . . 15 2.2.1 Pappersmassa . . . 15 2.2.2 Papperskvaliteter . . . 16 2.3 Offsettryck . . . 16 2.3.1 Tryckflödet . . . 16 2.3.2 Offset . . . 17 2.4 Rastrering . . . 18 2.4.1 Rastercell . . . 192.4.2 Amplitud Modulerad rastrering . . . 20
2.4.3 Frekvens Modulerad rastrering . . . 21
2.4.4 Hybridraster . . . 23
2.4.5 Skillnader mellan AM och FM rastrering . . . 23
2.4.6 Färgrastrering . . . 25
2.4.7 Rastreringsmetoder . . . 28
2.4.8 RIP, Raster Image Processor . . . 33
2.5 Punktförstoring . . . 33
2.5.1 Optisk punktförstoring . . . 34 ix
2.5.2 Mekanisk punktförstoring . . . 35
2.5.3 Matematiska modeller för punktförstoring . . . 35
2.5.4 Punktförstoring efter uppmätning . . . 35
2.5.5 Kompensation . . . 37
2.5.6 Punktförstoring på tryckerier . . . 38
2.6 Taffeta . . . 38
2.6.1 Ett andra generations FM raster . . . 38
2.6.2 Punktuppbyggnad av Taffeta . . . 39
2.6.3 Erfarenheter av Taffeta från Strands tryckeri i Lindesberg . 39 3 Provtryck 41 3.1 Installation av Taffeta . . . 41
3.1.1 Kompensation . . . 42
3.2 Testark . . . 43
3.2.1 Papper för provtrycket . . . 44
3.2.2 Bilder för subjektiva testen . . . 45
3.2.3 Objekt för objektiva mätningar . . . 45
4 Subjektiv utvärdering 47 4.1 Subjektiva kvalitetsmått . . . 47 4.1.1 Helhet . . . 47 4.1.2 Jämnhet . . . 47 4.1.3 Naturlighet . . . 47 4.1.4 Skärpa . . . 48 4.2 Subjektivt test . . . 48 4.2.1 Testbilder . . . 48 4.2.2 Papper . . . 48 4.2.3 Testpanel . . . 48 4.2.4 Testmetoder . . . 49 4.2.5 Ljussättning . . . 50 4.2.6 Dokumentation . . . 50 4.3 Resultat . . . 50 4.3.1 Sammanfattning . . . 61 5 Objektiv utvärdering 63 5.1 Objektiva kvalitetsmått . . . 63 5.1.1 Punktförstoring . . . 63 5.1.2 Färgomfång . . . 63 5.1.3 Färgåtgång . . . 64
5.2 Utförande av objektiv utvärdering . . . 64
5.2.1 Punktförstoring . . . 64
5.2.2 Färgomfång . . . 66
5.2.3 Färgåtgång . . . 67
5.2.4 Sammanfattning . . . 67
7 Diskussion 71 Litteraturförteckning 73
Ordlista 75
A Bilder i det subjektiva testet 77 B Färgomfång för alla papper 82 C Punktförstoringskurvor för alla papper 85
Innehåll 1
Figurer
2.1 Det synliga området i spektrumet . . . 7
2.2 Våglängdsintervall för S,M och L-tappar . . . 8
2.3 Additiv färgblandning . . . 9
2.4 Subtraktiv färgblandning . . . 10
2.5 Våglängdsintervall för x(λ),y(λ) och z(λ) . . . 11
2.6 Kromacitet i en 2D rymd. . . 12
2.7 L*a*b* rymden . . . 13
2.8 Färgomfång för ögat, en enhet som hanterar RGB rymden och en enhet som hanterar CMYK rymden i 2D. Skillnaderna i bilden visar att olika enheter kan representera olika delar av den totala färgrym-den. . . 14
2.9 RGB . . . 14
2.10 CMY . . . 15
2.11 Färg-, fukt och tryckverk i våtoffset. 1 tryckcylinder, 2 mottryckscy-linder, 3 plåtcymottryckscy-linder, 4 färgcylindrar, 5 färgupptagningscylinder med hoppvals, 6 fuktvattenscylinder, 7 fuktvattensupptagningscy-linder med hoppvals . . . 18
2.12 En rastrerad bild med en förstoring från bilden som visar tydligt det raster som bilden representeras av. . . 19
2.13 Rasterceller med exponeringspunkter i varje cell. Cellerna har 6x6 antal rutor vilket ger 36+1 antal grånivåer för varje rastercell. . . . 20
2.14 Bild 2.14(a), 2.14(b) och 2.14(c) representerar samma bild med olika rasterfrekvenser och med en kostant upplösning. . . 21
2.15 40% konstant ton rastrerad med AM respektive FM raster. . . 22
2.16 Närbild på ett öga i AM respektive FM raster. . . 24
2.17 Kontinuerliga ramper för AM respektive FM raster. . . 26
2.18 Exempel på hur moaré kan uppstå av rastret, figur 2.18(a) visar hur två mönster bildar moaré. Figur 2.18(b) visar ett exempel på hur det kan se ut med en bild i CMYK vid AM rastrering där endast några grader skiljer de olika vinklarna för de olika färgerna. . . 27
2.19 Det finns två typer av rosetter: med öppet centrum och med en punkt i centrum. . . 28
2.20 Rastrering med konstant tröskel . . . 29
2.21 Tabelllrastrering . . . 29
2.22 De sex första tabellerna samt de två sista som användes till figur 2.25(c) vid tabellrasteringe. . . 29
2.23 Tröskelrastrering . . . 30
2.24 Error diffusion . . . 31
2.25 Exempel på rastreringsmetoder som presenteras i 2.4.7. . . 32
2.26 Optisk punktförstoring . . . 34
2.27 Punktförstoringskurva . . . 36
2.28 En okompenserad och en kompenserad bild. . . 37
3.1 Punktförstoringskompensation av Taffeta, kompensationen visar skill-naden mellan AM och Taffeta. Enligt figurerna kan följande utläsas att AM rastret skall ha en täckning med 50% skall Taffeta rastreras med en täckning av ca 38% i cyan, magenta, gul och ca 29% i svart
enligt profilen för bestruket papper. . . 43
3.2 Testarket som användes vid provtryckningen vid Norrköpings Tryc-keri i Norrköping. Bilder från vänster: Micke, Frukt och grönsaker, Motorcykel, Hus och himmel, Kvinna i svartvitt. . . 44
4.1 Svar från alla testpersoner av alla testbilder vid de båda testen. . . 51
4.2 Svar för alla testbilder i bestruket och obestruket papper för båda testen. . . 51
4.3 Svar för alla testpersoner för bild 1, Micke. . . 53
4.4 Fördelning av svar för alla testpersoner för bild 2, Frukt. . . 54
4.5 Svar för alla testpersoner för bild 3, Motorcykel. . . 55
4.6 Svar för alla testpersoner för bild 4, Hus och himmel. . . 56
4.7 Svar för alla testpersoner för bild 5, Kvinna i svartvitt. . . 57
4.8 Svar för för originalare för bestruket respektive obestruket papper. 58 4.9 Svar för för tryckare för bestruket respektive obestruket papper. . 59
4.10 Svar för för lärare för bestruket respektive obestruket papper. . . . 60
4.11 Svar för för studenter för bestruket respektive obestruket papper. . 61
5.1 Punktförstoringar för de fyra primärfärgerna på bestruket papper. 65 5.2 Punktförstoringar för de fyra primärfärgerna på obestruket papper. 66 5.3 Färgomfång . . . 67
5.4 Medeltäckningar från de digitalt rastrerade bilderna från Norrkö-pings tryckeri. . . 68
A.1 Bild 1, Micke, som användes vid provtryckningen vid Norrköpings Tryckeri i Norrköping. . . 77
A.2 Bild 2, Frukt och grönsaker, som användes vid provtryckningen vid Norrköpings Tryckeri i Norrköping. . . 78
A.3 Bild 3, Motorcykel, som användes vid provtryckningen vid Norrkö-pings Tryckeri i Norrköping. . . 79
A.4 Bild 4, Hus och himmel, som användes vid provtryckningen vid Norrköpings Tryckeri i Norrköping. . . 80
A.5 Bild 5, Kvinna i svartvitt, som användes vid provtryckningen vid Norrköpings Tryckeri i Norrköping. . . 81
B.1 Färgomfång för papper A . . . 82
B.2 Färgomfång för papper B . . . 83
B.3 Färgomfång för papper C . . . 83
B.4 Färgomfång för papper D . . . 84
B.5 Färgomfång för papper E . . . 84
C.1 Punktförstoringar för de fyra primärfärgerna på papper a. . . 85
Innehåll 3
C.3 Punktförstoringar för de fyra primärfärgerna på papper c. . . 87 C.4 Punktförstoringar för de fyra primärfärgerna på papper d. . . 88 C.5 Punktförstoringar för de fyra primärfärgerna på papper e. . . 89
Tabeller
1.1 De parametrar som studerades vid de två utvärderingarna. . . 6 3.1 Papper som användes vid provtryckningen vid Norrköping Tryckeri
samt valet av inställningar för respektive rastreringsmetod. Papper D och E användes senare vid subjektiva testen samt vid de objektiva testen. . . 44
Kapitel 1
Inledning
1.1
Bakgrund
Taffeta är ett frekvens modulerat (FM) raster som har utvecklats på Fujifilm i Japan. Rastret är ett andra generationens FM raster som används vid arkoffset. Ett antal tryckerier i Sverige använder idag Taffeta, en del använder endast Taffeta och en del kombinerar Taffeta med ett traditionellt amplitud modulerat (AM) raster. FujiFilm Sverige AB är intresserade av att se skillnaderna mellan att använda Taffeta jämfört med ett traditionellt AM raster vid offset.
1.2
Syfte och mål
Syftet med detta examensarbete är att studera skillnaderna mellan att använda Taffeta vid tryckning i offset, jämfört med att använda ett traditionellt AM ras-ter. Målet är att utvärdera Taffeta objektivt och visuellt, samt att studera dess tryckegenskaper och förfarandet vid installation och kaliberering på tryckeriet. Re-sultaten kommer även att jämföras med ett traditionellt AM raster och skillnader och likheter kommer att presenteras.
1.3
Metod
Examensarbetet inleddes med ett besök på Strands Tryckeri, som har använt Taf-feta som rastreringmetod en längre tid. Vid detta tillfälle ställdes frågor till per-sonalen om erfarenheter av Taffeta. Efter detta inleddes en större förstudie där information och kunskap inhämtades om området. För att kunna göra subjektiva tester och objektiva mätningar togs ett provark fram som trycktes i samband med installationen av Taffeta på Norrköpings Tryckeri. Provarket som användes bestod av mätytor för det objektiva testet och fem bilder för det subjektiva testet. Då testarket tryckts, både med AM raster och Taffeta, användes detta till att jämföra resultatet mellan de båda rastreringmetoderna.
1.4
Avgränsningar
Denna utvärdering av Taffeta kommer endast att inkludera en jämförelse mellan ett AM raster och Taffeta. Vårt framtagna testark har tryckts i samma tryckpress, Komori 428, samt på fem olika papperstyper med varierande egenskaper. Vid den objektiva utvärderingen har vi valt att endast titta på ett fåtal parametrar som vi fann ha betydelse för den slutliga trycksaksprodukten. I den subjektiva utvär-deringen har testpanelen bestått av arton personer, dessa indelade i fyra grupper baserat på bakgrund och erfarenheter av tryckeribranschen. I tabell 1.1 redovisas de parametrar vi studerat i de objektiva respektive subjektiva utvärderingarna.
Subjektiv utvärdering Objektiv utvärdering
Helhet Färgomfång
Jämnhet Punktförstoring
Naturlighet Färgåtgång
Skärpa
Tabell 1.1. De parametrar som studerades vid de två utvärderingarna.
1.5
Disposition
Rapportens första del innefattar den bakgrund som behövs för att kunna förstå huvudämnet, rastrering, i vårt examensarbete. Efter detta illustreras vårt provark som vi använt vid vår subjektiva och objektiva utvärdering, i denna del förklaras även vad som finns med på provarket och varför. I kapitel 3 beskrivs vår objektiva utvärdering, här förklarar vi vilka parametrar vi har studerat och illustrerar resul-tat för dessa parametrar. Därefter beskrivs vårt subjektiva test och resulresul-tateten från detta. Då resultaten från våra utvärderingar illustreras i vardera kapitel kom-mer en sammanlagd slutsats efter detta, här beskrivs de resultat vi kommit fram till under vår utvärdering. Avslutningsvis kommer vår diskussion som innefattar kommentetar och tankar kring vår utvärdering av Taffeta.
Kapitel 2
Bakgrund
2.1
Färglära
2.1.1
Ljus
Ljus är elektromagnetisk strålning som utgör det synliga området i spektrumet, med våglängder mellan 360-830nm. I figur 2.1 nedan illustreras det synliga spektru-met, som sträcker sig från blåvioletta toner till röda toner. Då ögat träffas av ljus som innehåller en jämn styrka av alla våglängder i det synliga området i spektru-met uppfattar ögat det som vitt. Ögat uppfattar färgen svart då det inte träffas av något ljus med våglängder i det synliga området i spektrumet [1].
360 nm 830 nm
Figur 2.1. Det synliga området i spektrumet
2.1.2
Ögat
Den mänskliga uppfattningen av färger är resultatet av en interaktion mellan män-niskans ögon och hjärna. Strukturen i ögat är uppbyggd för att fokusera ljus på näthinnan, vilket främst är hornhinnan och linsens uppgift. Ögats näthinna består av två celler, tappar och stavar. De har samma uppbyggnad men olika funktioner för ögat. Stavarna är mest ljuskänsliga vilket gör att de har god upptagningsför-måga även i mörker, men har dock ingen förupptagningsför-måga att uppfatta kulörer. Tapparna
däremot ger god synskärpa under bra ljusförhållanden samt har tre olika möjlig-heter till upptagning av kulörer i och med att det finns tre olika sorters tappar. När tapparna utsätts för ljus skickas svarssignaler, responssignaler, till hjärnan som behandlar dem och ger upphov till färgseende.
De olika typerna av tappar är olika känsliga för olika delar av spektrumet, vilket illustreras i figur 2.2. L-tappar är känsliga för långa våglängdsintervall och M och S-tappar är känsliga för mellan respektive korta våglängdsintervall. Således är L, M och S -tappar känsliga för röd, grön respektive blå våglängdsintervall [1].
L M S Våglängd, nm Relativ absorption 0.9 0.45 0 360 600 830
Figur 2.2. Våglängdsintervall för S,M och L-tappar
Ljus som har olika spektralfördelningar kan ändå uppfattas som samma färg för ögat, detta ger en anledning till att skapa tristimulusvärden som matematiskt beskriver den mänskliga uppfattningen av färgen [11]. Dessa tristimulusvärden baseras på ögats känslighetsfunktioner S, M och L som beskrivs i ekvation 2.1:
S = Z λ E(λ)S(λ)dλ (2.1) M = Z λ E(λ)M (λ)dλ L = Z λ E(λ)L(λ)dλ
Ljusets spektralfördelning E(λ) i ekvation 2.1 kommer antingen direkt från en ljuskälla eller från ljus som reflekterats, spektralfördelningen beräknas enligt ekva-tion 2.2, där R(λ) är reflektansegenskaper för ett objekt och I(λ) är det infallande ljuset.
2.1 Färglära 9
2.1.3
Färgblandning
Färgfotografier innehåller tusentals färger, då endast ett fåtal grundkulörer an-vänds vid tryck och vid visning på skärm måste fotografiet återskapas så bra som möjligt med dessa färger. På bildskärmar används tre ljuskällor, röd, blå och grön, medan de tre kulörfärgerna cyan, magenta och gult används i tryck. Då ljus med olika spektrum blandas kan olika resulterande färger fås. Detta utnyttjas i olika metoder, de vanligaste är additiv färgblandning som används av bildskärmar samt subtraktiv färgblandning som används vid tryck.
Additiv färgblandning
När ljus med olika våglängder infaller på samma område i ögat uppfattas det som en enda färg. Detta sker då ljus adderas och skapar en färg, det kallas för additiv kulörblandning och används bland annat för att återge bilder på en bildskärm. Färger skapas då av addition från ljus med tre olika våglängder, rött, grönt och blått ljus (RGB). Då alla tre ljuskällor belyser samma område i ögat kommer ögat att uppfatta ljuset som vitt och då inget ljus belyser området kommer ljuset uppfattas som svart. Olika färger kan tas fram med olika kombinationer, se figur 2.3.
B + G = C (2.3)
R + B = M R + G = Y
Figur 2.3. Additiv färgblandning
Subtraktiv färgblandning
Vid tryck skapas flera olika färger genom att tre färger blandas, cyan (c), magenta (m) och gult (y), se figur 2.4. De olika kulörerna vid tryck uppstår genom en
kom-bination av samarbetet mellan rastret och ögat samt att olika ljus reflekteras och absorberas på olika sätt av tryckytan. Benämningen på denna blandning kommer från att kulörer från det infallande ljuset subtraheras. I teorin skulle en blandning av de tre kulörfärgerna resultera i en svart färg, i praktiken får denna färg en mer mörkbrun ton och därför tillförs en svart färg som benämns k vid tryck.
Figur 2.4. Subtraktiv färgblandning
2.1.4
Färgsystem
I den grafiska branschen är det viktigt att färger återges på bästa sätt, samma färg kan önskas vid olika tillfällen. Det är på grund av detta som det är viktigt att kunna kommunicera med färger, till hjälp finns det en hel del färgsystem där olika färger kan anges och beskrivas. En del system bygger på hur färger ska blandas medan andra baseras på fysikaliska angivelser.
2.1.5
Färgmatchningsfunktioner
1931 tog Commission Internationale d’Eclairage, CIE, internationella belysnings-kommissionen fram tre funktioner för att kunna ersätta känslighetsfunktionerna som är baserade på L, M och S-tapparna, då dessa inte har en korrekt skattning. Dessa funktioner togs fram genom experiment och benämns r(λ), g(λ) och b(λ), med hjälp av dem kan färgmatchningsfunktioner tas fram [8]. Då negativa värden i färgmatchningsfunktionerna inte önskas utfördes ett linjärt basbyte enligt ekva-tionen 2.4. Hur kännslighetsfunktionerna ser ut och uppfattas ses i figur 2.5, där z(λ) täcker ett lågt frekvensområde och där x(λ) och y(λ) går omlott och täcker ett större och högre frekvensområde.
x(λ) y(λ) z(λ) = 0.49 0.31 0.20 0.17697 0.81240 0.01063 0 0.01 0.99 . r(λ) g(λ) b(λ) (2.4)
2.1 Färglära 11 360 550 830 Våglängd, nm 1.8 0.9 0 z(λ) y(λ) x(λ)
Figur 2.5. Våglängdsintervall för x(λ),y(λ) och z(λ)
CIE standarder
CIE har ett eget färgsystem, CIE-systemet. Systemet är skapat med observationer som grund. Människors uppfattning av olika färger har studerats i olika tester som sedan har resulterat till ett system för människans känslighet för färger. Alla människor har olika känslighet för färger och observationerna resulterade i tre känslighetskurvor - tristimulusvärden som beskriver det mänskliga färgseendet[8].
CIE XYZ
CIE XYZ-systemet är ett tredimensionellt koordinatsystem med parametrarna X,Y och Z. Med hjälp av färgmatchningsfunktionerna från ekvation 2.4 och figur 2.5 kan tristimulusvärden, X, Y och Z beräknas enligt ekvation 2.5. k är en nor-maliseringsfaktor för att en vit yta alltid ska resultera i ett Y -värde på 100, R(λ) representerar reflektansen och I(λ) det infallande ljuset.
X(λ) = k Z λ R(λ)I(λ)x(λ)dλ (2.5) Y (λ) = k Z λ R(λ)I(λ)y(λ)dλ Z(λ) = k Z λ R(λ)I(λ)z(λ)dλ k = R 100 λI(λ)y(λ)dλ
Utifrån tristimulsvärden kan färger representeras i en tvådimensionell rymd med kromaticitetvariablerna x och y, se ekvation 2.6.
x = X
X + Y + Z y =
Y
X + Y + Z (2.6)
Färgerna som fås ur ovanstående ekvation kan representeras i ett diagram över kromaticitet, detta diagram har form som en hästsko och i mitten av diagrammet finns vitpunkten. Nackdelen med detta system är att det är oregelbundet, små förändringar i en del av rymden medför liten färgskillnad (se grön kulör i figur 2.6) medan samma förändring på annan del medför stor färgskillnad [7].
y
x
Figur 2.6. Kromacitet i en 2D rymd.
CIE Lab
Färgsystemet CIE Lab utvecklades för att erhålla ett system som överensstämmer bättre med det mänskliga färgseendet. Nackdelen som finns i CIE XYZ existerar inte i detta system, förflyttningar i systemet uppfattas med lika färgskillnad oav-sett var de utförs. CIE Lab är det färgsystem som används i störst utsträckning inom den grafiska branschen eftersom systemet både tar hänsyn till ögats förmåga att uppfatta färger samt att det är likformigt. Koordinaterna i systemet är L*, a* och b*, där L* är ljushetskomponenten, a* den röd-gröna komponenten och b* den blå-gula komponenten, se figur 2.7.
Mättnaden, det vill säga intensiteten går att beräkna från CIE Lab genom ekvation 2.7.
Cab∗ =
p
(a∗)2+ (b∗)2 (2.7)
2.1 Färglära 13 +L +a -b +b -a -L
Figur 2.7. L*a*b* rymden
hab∗ = arctan
b∗
a∗ (2.8)
Färgskillnaden mellan två färger erhålls genom beräkning av det euklidiska avståndet, detta betecknas ∆E, se ekvation 2.9. Ungefär då ∆E < 2.3 kan ögat inte uppfatta någon skillnad mellan färgerna [1].
∆E =p(∆L∗)2+ (∆a∗)2+ (∆b∗)2 (2.9) Det finns nyare och utvecklade versioner av ekvationen som beräknar färgskill-naden mer exakt. 1994 kom ∆E94 som är en uppdaterad version som skall repre-sentera CIE Lab rymden bättre samt att år 2000 kom ∆E2000 från CIE organi-sationen.
2.1.6
Färgomfång
Då det talas om färgomfång i den grafiska branschen menas det färgomfång som en viss enhet klarar av att visa. Det färgomfång som ögat kan uppfatta är mycket större än det färgomfång någon enhet har, detta kan ses i figur 2.8. Färgomfånget för en enhet som använder RGB innehåller de färger som kan ses på en bildskärm. Färgomfånget för enheter som använder CMYK har oftast mindre volym och be-står av de färger som kan tryckas med hjälp av tryckfärg. När färger ligger utanför enhetens färgomfång kan de inte visas eller skrivas ut. Genom att använda värden för kromaticitet, som beräknas från CIE XYZ, kan ett färgomfång för en viss enhet ritas upp.
2.1.7
RGB
Färgsystemet RGB är ett additivt färgsystem som används i blandning av emiterat ljus, som i bildskärmar. Färger anges med tre intensitetsvärden där varje delfärg,
y
x
rgb
ögat
cmyk
Figur 2.8. Färgomfång för ögat, en enhet som hanterar RGB rymden och en enhet
som hanterar CMYK rymden i 2D. Skillnaderna i bilden visar att olika enheter kan representera olika delar av den totala färgrymden.
R, G, och B har ett värde. RGB-systemet kan åskådliggöras som en kub, se figur 2.9, där origo (0,0,0) representerar svart och (1,1,1) representerar vitt. Längs di-agonalen finns färgerna rött, grönt och blått. Detta system tar ingen hänsyn till hur ögat uppfattar färger eller fungerar. Olika bildskärmar kan därför visa olika resultat för samma färg i RGB rymden.
gul vit cyan magenta blå svart grön röd Figur 2.9. RGB
2.1.8
CMY
Färgsystemet CMY är ett subtraktivt färgsystem och används vid tryck. Beteck-ningarna står för cyan, magenta och gult, där CMY-färger i detta system beskrivs med en procentangivelse för varje färg. Även detta färgsystem kan åskådliggöras lik en kub, skillnaden från RGB systemet är att origo (0,0,0) representerar vit färg
2.2 Papper 15
och (1,1,1) svart färg och mellanliggande färger representerar alla rymdens färger, se figur 2.10. blå svart röd grön gul vit magenta cyan Figur 2.10. CMY
2.2
Papper
Papper är ett naturmaterial som till större delen består av cellulosafibrer som utvinns från trä. Inom tryckeribranschen används papper flitigt och detta i flera olika kvaliteter och med olika egenskaper. Papperet påverkar tryckets kvalitet i flera olika parametrar, så som flammighet, kontrast och färgomfång.
2.2.1
Pappersmassa
Efter det att skog har huggits och stockarna blivit flis bearbetas flisen till pappers-massa, flisen består av separata cellulosafibrer. Fibrerna från flisen tas till vara på med antingen mekaniska eller kemiska metoder, eller en kombination av de båda.
Kemisk massa
Papper är uppbyggt av cellulosafibrer som utvinns då flisen från träden kokas un-der högt tryck. I denna kemiska process kan cellulosa utvinnas genom att använda sura ämnen (sulfitprocess) eller alkaliska ämnen (sulfatprocess). Sulfitmassan är ljus i färgen från början, medan sulfatmassan är mörkt brun som ger ett starkt papper och används oblekt till omslagspapper och wellpapp.
Mekanisk massa
Mekanisk massa framställs antingen genom slipning av stockar eller genom att utsätta flis för värme och tryck. Denna massa är billig men fibrerna i papperet är inte helt separerade, många delar av träts beståndsdelar finns kvar och detta inne-bär att papperet gulnar under inverkan av luft och ljus. Mekanisk massa används främst som tidningspapper.
2.2.2
Papperskvaliteter
Det finns många olika kvaliteter på papper. Papper som används i tryck mås-te uppfylla många krav, mekaniska egenskaper, optiska egenskaper och kemiska egenskaper. Till de mekaniska egenskaperna hör styvhet och styrka, dessa är vik-tiga för att ge en god tryckbarhet och körbarhet, detta för att papperet inte ska gå sönder i tryckpressen. Vithet, opacitet och glans är viktiga optiska egenska-per, medan ytenergi och uppsugningsförmåga är viktiga kemiska egenskaper. Även ytjämnhet är en viktig faktor som påverkar tryckkvaliteten.
Obestruket papper
Obestruket papper har låg ytjämnhet, för att få mer jämnhet ytlimmas dessa papper. Obestrukna papper ger i allmänhet större punktförstoring jämfört med bestrukna papper, då färgen flyter ut i ojämnheterna och detta påverkar trycket negativt. Obestruket papper används oftast till brevpapper och kopieringspapper.
Bestruket papper
Bestruket papper har en jämnare yta och är glättat, denna papperstyp kan vara lättbestruket, mediumbestruket eller högbestruket. Ett bestruket papper är mindre styvt och har sämre opacitet än ett obestruket papper. Bestruket papper används ofta till broschyrer och tidskrifter.
2.3
Offsettryck
Det finns ett flertal olika tryckmetoder i dagens tryckindustri. De olika metoderna är anpassade till vilket material det ska tryckas på, vanligaste metoden för arktryck är offset.
2.3.1
Tryckflödet
Ett tryckjobb på ett tryckeri går igenom ett flertal olika steg innan det levere-ras till kund. När materialet har lämnats till tryckeriet tar en projektledare hand om tryckjobbet och ser till att det kommer in i tryckeriets flöde. Flödet består av prepress där materialet kontrolleras mot de specifikationer som krävs för att genomföra tryckningen med förväntad kvalitet och tidsram. Därefter genomförs tryckningen med en, för tryckjobbet, lämplig tryckmetod. Efter tryckning kom-mer postpress, efterbehandling. I detta steg sker skärning, falsning och eventuell bindning. Då efterbehandling har skett är trycksaksprodukten klar och kan leve-reras till kunden.
PrePress
Prepress är det steg som inrymmer förberedelserna inför tryckningen. I detta steg sammanställs och kontrolleras det material som ska användas vid tryckningen, ma-terialet måste anpassas till trycket. I prepress sker även rippningen av mama-terialet,
2.3 Offsettryck 17
det innebär anpassning till tryck och här sker även rastrering av materialet. Det rastrerade materialet kan även användas av en inkjetskrivare för att få fram ett provtryck som referensutskrift för kund och tryckeri.
Analogt
Den stora skillnaden mellan ett analogt flöde och ett digitalt flöde är filmen. Film för överföring av materialet till plåten är det som skapar mest kostnader vid ett analogt flöde. Att skapa material genom att klippa ihop och skapa film användes framför allt innan desktop publishing mjukvaror börjades användas på 80-talet.
Digitalt
Det digitala flödet tar bort stora delar av prepressarbetet som tidigare var en betydande del av ledtiden vid tryck. Flödet har stegvis klivit över till digitala metoder. Med Desktop Publishing-mjukvaror från leverantörer som Adobe och Quark kan allt material, bilder och texter, sättas ihop digitalt. Detta kan överföras till film för senare överföring till plåt eller direkt till plåt, computer to plate (CtP), som används i större delen av tryckeribranschen idag.
Fördelarna med det digitala flödet är framför allt att det tar mindre tid att utföra momenten. Många moment görs av datorer per automatik. Processerna får även en högre kvalitet, felen minskas när materialet hålls digital så långt som möjligt i tryckprocessen. Det digitala prepressflödet ger även möjlighet till nya metoder för rastrering så som Frekvens Modulerade raster som Taffeta. Utbytet mellan olika aktörer i branschen så som bildbyråer, reklambyråer och tryckerierna blir enklare och snabbare med digitaliseringen. För ett digitalt flöde används en RIP för att skapa ett rastrerat material som sedan överförs till film eller direkt till plåt. Det rastrerade materialet kan även överföras direkt in i tryckprocessen, det sker då ingen framkallning separat från tryckpressen av plåtar för tryckprocessen, denna metod benämns computer to press (CTP).
2.3.2
Offset
Inom offset finns två olika metoder, torroffset och våtoffset, där våtoffset är den mest använda metoden. Vid våtoffset används en plåt som innehåller informatio-nen som ska tryckas, se figur 2.11. Plåten har ytor som är färgvänliga där färg fäster, dessa ytor är även vattenavstötande. De ytor som inte är tryckande är vat-tenvänliga som gör att fuktvattnet fäster. Fuktvattnet består av vatten samt en tillsats som oftast är någon form av alkohol. Tillsatsen används för att minska ytspänningen på fuktvattnet för att få en så exakt seperation mellan tryckta och otryckta ytor.
Färgen överförs till färgvalsarna genom hoppvalsen som justerar färgflödet i tryckriktningen. Färgskruvar används även för att justera färgflödet i tvärstryck-riktningen. Färgen valsas sedan ner till plåtcylindern för att bilda ett tunt lager med färg på plåten. Färg överförs sedan från plåten på plåtcylindern till tryckcy-lindern på en gummiduk som sedan trycker mot pappret. För att få rätt tryck på
1
2
3
4
6
5
7
Figur 2.11. Färg-, fukt och tryckverk i våtoffset. 1 tryckcylinder, 2 mottryckscylinder, 3
plåtcylinder, 4 färgcylindrar, 5 färgupptagningscylinder med hoppvals, 6 fuktvattenscy-linder, 7 fuktvattensupptagningscylinder med hoppvals
pappret används en mottryckscylinder mot undersidan på pappret. Se figur 2.11 för de olika delarna i våtoffset.
Parametrar för offset
För ett perfekt offset tryck krävs det att många faktorer samverkar. Nedan är några av de viktigaste parametrar som påverkar ett offset tryck enligt Helmut Kipphan [8]. Parametrar: • fuktvattnets ph-värde • färgens viskositet • färgens ytspänning • färgens temperatur
2.4
Rastrering
Ögat upplever färger som kontinuerliga toner. Vid tryck kan inte kontinuerliga toner återges, det skulle innebära att en stor mängd färg måste användas i tryck-pressen. Istället arbetar tryckpressen med tryckande och icketryckande ytor och oftast med fyra färger: cyan, magenta, gul och svart. För att lösa problemet att endast använda ett fåtal färger används olika rastreringstekniker. Teknikerna får ögat att se färgerna som kontinuerliga toner när de betraktas på ett anpassat av-stånd. Det som sker är att produkten som ska tryckas delas upp i mindre delar, så små att ögat inte kan uppfatta dem. Produkten som ska tryckas omvandlas till en binär bild, med enbart ettor och nollor. En etta talar om att denna position
2.4 Rastrering 19
ska tryckas med färg, medan en nolla bibehålls. Det är denna process som kallas rastrering vilket illustreras i figur 2.12 där en närbild visar rastret från bilden.
Figur 2.12. En rastrerad bild med en förstoring från bilden som visar tydligt det raster
som bilden representeras av.
2.4.1
Rastercell
De små delar som en trycksaksprodukt delas upp i benämns rastercell, dessa byggs upp av ett rutmönster som kan ha varierande storlek, i figur 2.13 illustreras ett exempel på rasterceller med exponeringspunkter i varje cell. En ruta i mönstret motsvarar en exponeringspunkt/pixel, där en exponeringspunkt är den inställda minsta punkt som bygger upp rastercellen på den framställda plåten. Hur många exponeringspunkter som finns per tum anges i dpi. Ett exempel är då CtP:n har en utskriftsupplösning på 2400 pixlar per tum (dpi) kan en ruta motsvara en exponeringspunkt av storlek ca 10 µm. Det vill säga att när den klarar av att exponera plåten med 2400 dpi kan en ruta motsvara en exponeringspunkt på ca 10 µm.
Då rastrering förr skedde analogt från film till plåt motsvarade oftast en ras-tercell en rasterpunkt. I dag finns det digitala verktyg som skapar plåt direkt från datorn och med denna utveckling används benämningen supercell, vilket innebär att en supercell kan innehålla flera rasterceller. En rasterpunkt byggs upp av des-sa i rastercellen, rasterpunkten kan ha olika former, i AM rastrering kan den ha former som rund eller diamantformad.
En rastercell innehåller ett begränsat antal exponeringspunkter och ska repre-sentera toner från 0% till 100%. För att kunna reprerepre-sentera 0% krävs det att ingen
Figur 2.13. Rasterceller med exponeringspunkter i varje cell. Cellerna har 6x6 antal
rutor vilket ger 36+1 antal grånivåer för varje rastercell.
exponeringspunkt är exponerad i rastercellen, samt vid 100% krävs det att alla exponeringspunkter är exponerade. Detta gör att antalet grånivåer, det vill säga antalet nivåer från 0% till 100%, är antalet exponeringspunkter + 1.
Rastertätheten, antal rasterceller per tum, anges som linjer per tum (lpi) och kallas även rasterfrekvens. Den bild som erhålls efter rastrering har en viss täthet, utskriftsupplösning, och anges i pixlar per tum (dpi), antal exponeringspunkter per tum. Sambandet mellan de två frekvenserna bildar antalet grånivåer (n) i en rastercell som är lika med antalet exponeringspunkter i en rastercell, antalet grånivåer fås genom ekvation 2.10.
n = 1 + (dpi/lpi)2 (2.10)
En ökad rastertäthet ger en mindre rastercell, vilket innebär att mindre antal nivåer går att återge vid konstant utskriftsupplösning och med detta upplevs bilden mer kontinuerlig för ögat. Se figur 2.14(a), 2.14(b) och 2.14(c) för AM rastrerad bild med olika rastertätheter. I 2.14(a) syns rastret väl för att rasterfrekvensen är för låg för normalt betraktningsavstånd. I 2.14(b) är rasterfrekvensen bra och rastret syns inte lika väl. I 2.14(c) blir bilden “platt”, detta beror på att rasterfrekvensen är hög, 150 lpi. Antalet grånivåer i bilden blir för få då upplösningen är 300 dpi, se ekvation 2.10, på grund av det kan bildens alla grånivåer inte representeras på ett sätt att bilden känns naturlig.
2.4.2
Amplitud Modulerad rastrering
Amplitud Modulerad (AM) rastrering är idag den vanligaste typen av rastrering vid offset. Amplitud Modulering betyder att rasterpunktens storlek ändras be-roende på vilken täckning som skall uppnås. Rasterpunktens centrum bibehålls vilket innebär ett konstant avstånd till andra punkter som i sin tur innebär en
2.4 Rastrering 21
(a) AM 50 lpi (b) AM 100 lpi (c) AM 150 lpi
Figur 2.14. Bild 2.14(a), 2.14(b) och 2.14(c) representerar samma bild med olika
ras-terfrekvenser och med en kostant upplösning.
konstant rasterfrekvens, se figur 2.15(a) och 2.15(b). Figur 2.15(b) har dubbelt så hög upplösning jämfört med figur 2.15(a), vilket gör punkterna hälften så små jämfört med den första figuren.
För att ögat skall uppleva rastret kontinuerligt krävs att rastret bildar ett mönster med små punkter med en hög frekvens (rasterfrekvens) vid ett normalt bektraktningsavstånd mellan ögat och det rastrerade materialet. Vid en ökad ras-terfrekvens minskar dock antalet nivåer i trycket och punktförstoringen ökar.
2.4.3
Frekvens Modulerad rastrering
Frekvens Modulerad (FM) rastrering innebär att det sker en variation av antalet punkter för att skapa den slutliga gråtonen. Gråtonens värde varierar med antalet satta exponeringspunkter inom ett visst område. Då gråtonens värde ökar, ökar även antalet punkter.
Det finns flera olika metoder för att placera ut det varierande antalet expo-neringspunkter på i denna rastreringsmetod, såsom error diffusion, stokastisk för-delning och “blue noise masks”, dessa går att läsa mer om i kapitel 2.4.7. FM rastrering existerar i två olika former som kallas första respektive andra genera-tionens FM raster.
Skillnaden mellan första och andra generationens FM raster är hur rastret byggs upp. Första generationens FM raster använder en konstant storlek på punk-terna och fördelar dessa över ytan. Medan andra generationens FM raster även använder varierad storlek på punkterna. Detta för att öka tryckbarheten och jämn-heten i trycket samt för att minska punktförstoringen.
Första generationens FM raster
Första generationens FM raster kallas stokastiskt raster, se figur 2.15(c) och 2.15(d) för en rastrerad konstant ton. Här syns tydligt hur de olika punkterna bildar ett oregelbundet mönster där punkterna har en konstant storlek som ibland grupperas ihop till större områden med punkter. Dessa områden kan dock ibland även innehålla enstaka icke tryckande ytor (vita områden) som kan bli svåra att
(a) AM, konstant ton (b) AM, konstant ton
(c) FM 1:a generationen, konstant ton
(d) FM 1:a generationen, konstant ton
(e) FM 2:a generationen, konstant ton
(f) FM 2:a generationen, konstant ton
2.4 Rastrering 23
bibehålla vid exempelvis offsettryck. Figur 2.16(c) och 2.16(d) visar hur en bild av ett öga är uppbyggd med första generationens FM raster.
Andra generationens FM raster
Den stora skillnaden mellan ett första generationens FM raster och andra genera-tionen är punktuppbyggnaden, se figur 2.15(e) och 2.15(f) för andra generagenera-tionens FM raster. Punkterna i andra generationens raster varierar i storlek och har en högre tryckbarhet än första generationens FM raster på grund av formen på ras-terpunkten. Till skillnad mot första generationens FM raster varierar storleken och punkterna grupperar sig för att skapa en god jämnhet och tryckbarhet. Detta bidrar till en stabilare tryckprocess och ett mindre brusigt resultat på trycksaks-produkten jämfört med ett första generationens FM raster.
2.4.4
Hybridraster
En bild innehåller oftast både detaljer och homogena ytor, AM raster lämpar sig bättre för homogena ytor och FM raster för detaljer. Detta kan kombineras och användas av ett raster som benämns hybridraster. Detta raster är tänkt att ge en detaljrik bild som samtidigt innehåller jämna homogena ytor [15].
Hybridraster används framförallt i flexotryck där den minsta rasterpunkten är förhållandevis stor i och med den tryckmetod som används i kombination med materialet som används, samt det material som används för att trycka på. Detta gör att ett hybridraster kan komplettera ett traditionellt AM raster i högdager och skuggor medan höga och låga toner skapas med ett FM raster. Problemen som finns idag är att skapa en övergångar, mellan AM och FM rastret, som inte blir visuellt märkbara [4].
Skillnaden mellan ett hybridraster och ett andra generationens FM raster är fortfarande stor på grund av att ett hybridraster använder AM rastrering fullt ut vid mellantoner och homogena ytor. Detta gör till exempel att ett hybridraster fortfarande använder olika rastervinklar vid färgrastrering som inte ett FM raster gör.
2.4.5
Skillnader mellan AM och FM rastrering
AM rastrering lämpar sig bäst för områden där variationen i toner är liten, medan FM rastrering i dessa områden ger ett brusigare intryck.
Det finns för- och nackdelar med båda rastren, de stora fördelarna med ett FM raster är att det inte uppkommer några moarémönster i rastret eller i objek-ten i det tryckta materialet. Det uppkommer inte heller mönster av rosetter som följd av rastrets uppbyggnad, detaljrikedomen återges bättre i FM raster. Dock är punkterna i första generationens FM raster mycket små och mönster som inte har god tryckbarhet kan uppstå då punkterna placeras nära varandra, jämför figur 2.16(d) och figur 2.16(f). Resultatet av detta blir att punktförstoringen blir stor och även ojämn, detta märks framför allt på homogena ytor där det lätt uppstår en viss brusighet.
(a) AM (b) AM
(c) FM 1:a generationen (d) FM 1:a generationen
(e) FM 2:a generationen (f) FM 2:a generationen
2.4 Rastrering 25
Vid användning av FM raster används inte måttenheten rastertäthet (lpi) som i tryck med AM raster, i stället används storleken på den minsta punkten som skall användas vid tryckprocessen som måttenhet. Vanligt förekommande mått på minsta punktstorlek är mellan 20-40 µm, beroende på papperstyp och plåtens upplösning.
Punktförstoringen i ett FM raster är generellt högre än ett AM raster, detta då det är fler och mindre punkter i ett FM raster.
I figurerna 2.16(a) till 2.16(f) kan de olika rastren studeras, samma bild har använts vid samtliga rastreringar. Här syns tydligt skillnaden mellan ett AM ras-ter och ett FM rasras-ter. Här syns även skillnaderna i hur första respektive andra generationens FM raster bygger upp detaljer i bilden och hur de skapar homogena ytor.
Skillnaderna syns även i figur 2.17(b) och 2.17(e) som är en tonramp för förs-ta generationens FM raster, samt figur 2.17(c) och 2.17(f) som visar en tonramp med ett andra generationens FM raster. I tonramperna syns tydligt hur andra generationens FM raster skapar större punkter när tonen ökar, i jämförelse med hur första generationens FM raster skapar fler punkter. Här syns även hur andra generationens raster skapar fria ytor runt de större punkterna för att bibehålla en jämnhet i ytan. För att skapa en god tryckbarhet och minsta möjliga punkt-förstoring skapas så få punkter som möjligt med en så liten omkrets som möjligt, det vill säga näst intill ett AM raster. Men skillnaden finns fortfarande mellan FM rastret och AM raster som ses i figur 2.17(a) och 2.17(d) där punkterna är placerade enligt ett mönster som inte FM rastret är.
2.4.6
Färgrastrering
Vid färgrastrering används normalt fyra olika färger: cyan (c), magenta (m), gul (y) och svart (k). Den svarta färgen används som komplement till de tre andra, då dessa tillsammans ger en svart färg med en brun ton. Svarta färgen används också för att kunna trycka ren svart, såsom text, detta för att minska färgåtgången vid tryckprocessen. Kompensering med svart används även på andra ställen där risken annars är att det blir för mycket färgmängd, detta benämns akromatik. Grey Component Replacement (GCR) är en metod inom akromatik, den innebär att minsta gemensamma nämnaren av cyan, magenta och gul ersätts med svart.
Vid AM rastrering av färgbilder kan vissa defekter uppkomma, där ibland mo-arémönster samt rosetter. I figur 2.18(a) går det att se hur moaré kan uppkomma. Det finns två typer av moaré, dels objektsmoaré, där objekt i bilden så som tyger eller andra frekventa mönster bildar moaré. Den andra typen är att rastret bildar moarémönster av punkternas kombination mellan de olika färglagren c,m,y och k se figur 2.18(b). Moarémönster uppkommer som ett fenomen som på engelska kallas beats. Beats uppkommer då två raster vars rasterfrekvens ligger nära men inte är lika. När detta händer uppkommer en ny frekvens som är lägre än de två grundfrekvenserna. I och med att ögat agerar som ett lågpassfilter ser ögat lättare dessa frekvenser som är lägre. För att undvika moaré mönster vid färgrastrering så vrids de olika rastreringarna för färgerna.
(a) Ramp AM
(b) Ramp FM 1:a generationen
(c) Ramp FM 2:a generationen
(d) Ramp AM
(e) Ramp FM 1:a generationen
(f) Ramp FM 2:a generationen
2.4 Rastrering 27
+ =
(a) Raster moaré
(b) Exempel på moaré
Figur 2.18. Exempel på hur moaré kan uppstå av rastret, figur 2.18(a) visar hur två
mönster bildar moaré. Figur 2.18(b) visar ett exempel på hur det kan se ut med en bild i CMYK vid AM rastrering där endast några grader skiljer de olika vinklarna för de olika färgerna.
ögat har egenskaper att uppfatta mönster horisontellt och vertikalt bäst används en vinkel på 45 grader för den mest dominanta färgen svart (k). Därefter placeras c och m med 15 grader respektive 75 graders vinkel. Y placeras med 0 graders vinkel eftersom den är minst dominant för ögat.
En defekt vid AM rastrering som uppkommer vid vridning av rastren är roset-ter. Det är framförallt i homogena ytor som ögat uppfattar dessa rosetroset-ter. Med en högre rasterfrekvens minskas risken för att ögat identifierar rosetterna. Det finns två olika typer av rosettmönster, en typ där det bildas en ring av punkter och en annan typ där det bildas en ring med en punkt i centrum, se figur 2.19.
Även vid FM rastrering i färg delas färgkanalerna upp och det finns två angrip-ningssätt, antingen rastreras färgerna oberoende eller beroende av varandra. Pla-ceringen av punkterna kan även ske på två sätt, dot-on-dot innebär att punkterna placeras så att färg trycks på varandra medan vid dot-off-dot placeras punkterna på det vis att färg inte behöver tryckas på varandra. De olika metoderna kan an-vändas till olika fördelar, vid dot-off-dot minskas smetning, vilket innebär att det blir mindre lager av färg och färgen torkar fortare.
75˚ 45˚ 15˚ 0˚ 75˚ 45˚ 15˚ 0˚
Figur 2.19. Det finns två typer av rosetter: med öppet centrum och med en punkt i
centrum.
ett beroende sätt för att minska brusighet. Förutom att beroende rastrering ökar kvaliteten på tryck minskas färgmängden [3].
2.4.7
Rastreringsmetoder
Nedan följer några enkla digitala rastreringsmetoder som är grunden till de meto-der som finns idag.
Rastrering med konstant tröskel
Att rastrera med en konstant tröskel innebär att en tröskel sätts till ett konstant värde, säg i detta fall 0.5. Genom att värden, i originalbilden se figur 2.20, registre-ras som 0 då det pixelvärdet är mindre än 0.5 och som 1 då pixelvärdet är större än 0.5 kan en rastrerad bild fås. I figur 2.20 visas hur en rastrering med konstant tröskel går tillväga, resultat kan ses i figur 2.25(a). I figur 2.25(b) används i stället en slumpvis tröskel, detta skapar ett bättre resultat.
b(i, j) = (
1, om g(i, j) ≥ 0.5
0, om g(i, j) < 0.5 (2.11)
Tabellrastrering
I tabellrastrering delas originalbilden in i ett antal lika stora kvadratiska celler, i varje cell beräknas medelvärdet för grånivån. Det beräknade medelvärdet säger med vilken rasterpunkt originalcellen ska ersättas. Rasterpunkten tas ur ett alfabet som består av successivt växande punkter. Se figur 2.21 för illustration. Denna metod behåller grånivån i bilden, se figur 2.25(c). Tabellerna som används vid exemplet är 4x4 stora (17 tabeller) och är uppbyggda enligt figur 2.22 vilket ger en rastrerad bild som innehåller horisontella linjer.
2.4 Rastrering 29 Originalbild
0.5
0 1 Tröskelvärde Rastrerad bild 0.2 0.8Figur 2.20. Rastrering med konstant tröskel
Beräkna medelvärdet för dessa områden med 2 x 2 pixlar, välj sedan den kandidat som har närmast medelvärde.
Kandidater, tio olika grånivåer
Tabellrastrerad bild Originalbild Figur 2.21. Tabelllrastrering 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ... 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Figur 2.22. De sex första tabellerna samt de två sista som användes till figur 2.25(c)
vid tabellrasteringe.
Tröskelrastrering
Vid rastrering används en tröskelmatris för att avgöra om pixeln skall vara vit eller svart. Denna matris vandrar över hela bilden. Ekvationen 2.12 nedan visar
hur bestämningen sedan sker.
b(i, j) = (
1, om g(i, j) ≥ t(i, j)
0, om g(i, j) < t(i, j) (2.12) I ekvation 2.12 är b,g och t den rastrerade bilden, kontinuerliga bilden re-spektive tröskelmatrisen. Enligt formeln 2.12 är matrisen av samma storlek som den kontinuerliga bilden. Vid rastrering används en mindre matris som periodiskt vandrar över hela den kontinuerliga bilden. I figur 2.23 illustreras ett exempel på tröskelrastrering, då värdet i orignalbilden är större än värdet i tröskelmatrisen sätts värdet för just den pixeln till 1 i den rastrerade bilden, se resultat i figur 2.25(d). Alla pixlar i originalbilden jämförs med tröskelmatrisen och en rastre-rad bild går att få. I exemplet används en tröskelmatris på 3x3 pixlar men i den rastrerade bilden i figur 2.25(d) används matrisen i 2.13, som bildar ett linjeraster.
0.6 0.2 0.1 0.3 1 0
Tröskelmatris Rastrerad bild
Original bild Figur 2.23. Tröskelrastrering t(i, j) = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 /17 (2.13) Error Diffusion
1975 introducerade Floyd och Steinberg en algoritm, error diffusion, som baseras på felspridning. Denna algoritm kräver grannoperationer och är därmed beräk-ningstung, jämfört med tidigare nämnda metoder. Error diffusion illustreras i figur 2.24, där g representerar originalbilden i gråskala och b den rastrerade bilden, i 2.14 återfinns det felfilter som användes vid bilden i figur 2.25(e).
f = 0 • 7 3 5 1 /16 (2.14)
Tröskelvärdet är i detta fall satt till 0.5 och originalbilden antas ha värde mellan 0 och 1, det trösklade resultatet jämförs i varje position med originalbilden.
Skill-2.4 Rastrering 31
fel Tröskel
Felfilter
g b
Figur 2.24. Error diffusion
naden sprids sedan till grannpositionerna genom ett felfilter, Floyd och Steinbergs felfilter visas i 2.14, där • betecknar den position som ger felspridning.
Motiveringen till att använda detta filter är att ett filter med fyra element är det minsta filter som ger bäst resultat. Vid jämförelse med bilder rastrerade med andra rastreringstekniker går det att konstatera att error diffusion ger finare detaljer och att punktspridningen är mindre strukturerad. Nackdel med denna algoritm är då punktspridningen är ostrukturerad kan ögat uppfatta mönster, speciellt i tonövergångar och ljusa ytor.
Iterativa rastreringsmetoder
Det som skiljer sig med dessa rastreringsmetoder är att hänsyn tas till hela bilden då en pixel ska tas fram, det följer att de är mer beräkningstunga och tidskrävande än andra rastreringsmetoder men ger oftast en bättre rastrerad bild. Metoderna mäter oftast det kvadratiska felet, baserat på skillnaden mellan den rastrerade bilden och originalbilden som innehåller kontinuerliga toner. Eftersom ögat beter sig som ett lågpassfilter önskas det kvadratiska felet vara så litet som möjligt.
Direct Binary Search (DBS) är en iterativ rastreringsmetod som består av tre delar, i första delen skapas en rastrerad bild av den kontinuerliga originalbilden. Då denna är skapad mäts det kvadratiska felet mellan dem med hjälp av en modell för det mänskliga ögat. När ett fel tagits fram så börjar del tre, där söks hela bilden igenom och olika förändringar sker, till exempel byte av exponeringspunkt med annan exponeringspunkt eller rotation av mindre ytor i den rastrerade bilden. Vid varje förändring beräknas nytt kvadratiskt fel som jämförs med det föregående. Om det nya felet är mindre bibehålls förändringen, det finns olika typer av förändringar och tillvägagångssätt för att rastrera bilder på detta sätt [10][12].
Iterative Method Controlling Dot Placement (IMCDP) är en annan iterativ rastreringsmetod, se figur 2.25(f), som är framställd av forskare på Linköpings Tekniska Högskola. Denna metod fungerar på det vis att antalet punkter i den binära bilden placeras ut utifrån originalbildens utseende. Skillnaden mellan den rastrerade bilden och originalbilden önskas vara minimal med hänseende till ögats egenskaper. Det medför att de båda bilderna ska ha samma medelvärde, på detta
(a) Tröskelrastrering med konstant tröskel
(b) Tröskelrastrering med slumpvis tröskel
(c) Tabelrastrering (d) Tröskelrastrering
(e) Error diffusion (f) IMCDP
Figur 2.25. Exempel på rastreringsmetoder som presenteras i 2.4.7.
sätt går det att redan från start beräkna antalet punkter som ska placeras ut. Den binära bilden är från början vit, bestående endast av nollor. Metoden placerar den första punkten på den plats i originalbilden där den största densiteten finns. Efter utplaceringen går bilden igenom ett cirkulärt filter som har en anpassad storlek efter vilken ton som skall reproduceras. Skillnaden mellan den filtrerade
2.5 Punktförstoring 33
bilden och originalbilden används för att beräkna ett nytt maximum för densiteten. Där placeras nästa punkt ut på bilden och detta pågår till det fastställda antalet punkter är utplacerade [2] [3].
Blue Noise Mask
Blue Noise Mask, BNM är den första teknologin som kombinerar hög bildkvalitet med hög renderingshastighet för rastrering. Teknologin är mer isotropisk än error diffusion och ger mindre upphov till periodiska mönster eftersom den bygger på lågfrekventa komponenter som ögat är mindre känsligt för. BNM kan implemen-teras som ett filter i en mjukvara eller som film i de optiska processerna som blivit vanligare vid fotokopiering och dagstidningsproduktion. För en k-bitars gråskale-bild med dimensionerna M*N får även, med denna teknologi, den rastrerade gråskale-bilden dimensionerna M*N, ingen interpolation är nödvändig då ett filter med dimensio-nerna J*K används, där J<M och K<N. Filtret är uppbyggt så att det kan vara mindre än gråskalebilden. Att notera för teknologin är att filtret är oberoende av vilken bild som ska rastreras. Samma k-bitars filter kan användas för vilken k-bitars gråskalebild som helst. Det krävs inga beräkningar eftersom BNM är ett filter. Det krävs bara en simpel jämförelse av den skanderade pixeln till filtret för att framställa en rastrering [13].
2.4.8
RIP, Raster Image Processor
RIP:en är den del i tryckflödet som rastrerar det material som ska tryckas. I dagens flöde är allt material som kommer till RIP:en baserat på sidbeskrivningspråket PostScript. Genom PostScript, som är ett plattformsoberoende språk, beskrivs bland annat materialet som ska tryckas, materialets utformning efter tryck och vilka bilder som finns med. RIP:en tar materialet och konverterar om det till ett eget format där upplösning, färg och format är anpassat till den utmatare som ska användas. Utmataren kan vara en CtP som hanterar 2400 dpi samt plåtar som motsvarar färgerna c,m,y och k, separerade i det interna formatet. Det sista RIP:n gör är att rastrera materialet så att alla sidor blir bitmapbaserade som kan överföras till utmataren som tillverkar plåtarna inför tryck [8].
2.5
Punktförstoring
Punktförstoring är ett fenomen som studerats en längre tid och detta handlar om att punkterna i produktionen blir större än vad de var från början. Punktförstoring består av två komponenter, optisk och mekanisk punktförstoring. Den optiska punktförstoringen uppstår av reflekterande ljus i papperet som gör att punkterna i rastret upplevs större, medan den mekaniska punktförstoringen uppstår bland annat vid exponering av plåtar och överföringen av färg till papper. Vid överföring till papper kan exempelvis punkterna bli mekaniskt pressade i tryckpressen och då bli större.
Det som ögat uppfattar som punktförstoring är summan av dessa två kom-ponenter. Vid punktförstoring blir punkterna till ytan större vilket bidrar till att
tryckets täckning blir högre, trycket blir mörkare. Det finns flera parametrar som ger upphov till detta fenomen, så som rastrets uppbyggnad, papperet, färgen och plåtens egenskaper samt inställningar för tryckpressen.
a
b
c
d
Figur 2.26. Optisk punktförstoring
2.5.1
Optisk punktförstoring
Den optiska punktförstoringen inträffar när ljus träffar en pappersyta men inte reflekteras utan går ned en bit i papprets struktur och reflekteras med en viss spridning. I detta fall kommer ljus som träffar en otryckt yta, men nära en tryckt yta, att delvis reflekteras in under den tryckta ytan och absorberas av färgen underifrån, se ljuset vid b och d jämfört med a och c i figur 2.26. Den tryckta ytan kommer på detta sätt att se större ut. En modell för att beräkna den optiska punktförstoringen är Yule-Nielsens ekvation 2.16.
Skillnaden mellan bestrukna och obestrukna papper beror framförallt på två parametrar, spridningen av ljus samt absorptionen/reflektionen av ljus. Spridning-en av ljus är större i ett obestruket papper och bidrar då till mer ljus som passerar genom lagret med färg. Reflektionen är mindre i ett obestruket papper, vilket bidrar till mer absorberat ljus än reflekterat ljus vilket tillsammans ger större punktförstoring [9].
Punktförstoringen skiljer sig något mellan AM och FM rastrering, detta på grund av skillnaden hur punkterna placeras och hur rastret är uppbyggt. Ett FM raster har alltid en större punktförstoring än ett AM raster. Detta beror på att FM raster använder mindre och fler punkter vilket skapar en större punktförstoring. Vanligt är att i andra generationens FM raster är punkten något större, detta framförallt i mellantoner vilket gör att punktförstoringen är något mindre än i ett första generationens FM raster.
