Основы полиграфического воспроизведения многоцветных изобразительных оригиналов

Свет или световое излучение — это электромагнитные колебания, воздействия которых вызывает зрительные ощущения.

Цвет — одно из свойств объектов материального мира, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. Тот или иной цвет «присваивается» человеком объектам в процессе их зрительного восприятия.

Световые излучения могут быть простыми (монохроматическими) и сложными.

Монохроматические излучения (от греч. monochromos — одноцветный) имеют определенный цвет и не могут быть разложены на простые составляющие. Такие излучения можно наблюдать только в лабораторных условиях, например, при разложении белого дневного цвета трехгранной призмой. Полученный при этом спектр состоит из монохроматических излучений в диапазоне длин волн 400−700 нм (рис. 18).

Рис. 18. Схема разложения луча белого дневного света на спектр

В спектре располагается непрерывный ряд цветов от фиолетового до красного. Для решения большинства задач многокрасочного репродуцирования видимый спектр условно разделяют на три зоны: синюю 400−500 нм, зеленую 500−600 нм и красную 600−700 нм.

Каждая зона включает в себя множество цветов. В синюю зону входят сине-фиолетовые, синие и голубые. В зеленую зеленые, желто-зеленые и желтые. В красную оранжевые и красные.

Сложное световое излучение — это смеси излучений различных длин волн. Его излучают солнце и практически все искусственные источники света. Таким образом, все окружающие нас предметы освещены светом сложного спектрального состава. Цвет того или иного спектрального состава характеризуется тремя параметрами: цветовым тоном, насыщенностью и светлотой.

Цветовой тон — качественная субъективная характеристика цвета, которая познается через ощущения и определяется понятиями. Например, синий цвет, зеленый цвет, красный цвет, желтый цвет и т. д. Цветовой тон предметов зависит от избирательного спектрального пропускания прозрачных предметов и избирательного спектрального отражения непрозрачных предметов. В нашем сознании цветовой тон может ассоциироваться с окраской хорошо знакомых предметов (т. н. памятные цвета). Например, малиновый, вишневый, розовый, сиреневый, кирпичный, болотный, морской волны и т. д.

Насыщенность цвета — качественная субъективная характеристика цвета, которая определяется интенсивностью ощущения. Насыщенность цвета ассоциируется в нашем сознании с количеством красящего вещества.

Натренированный глаз при ярком дневном освещении различает до 180 цветовых тонов и до 16 ступеней (градаций) насыщенности каждого цветового тона.

Светлота — субъективная характеристика цвета, которая определяется ощущением объективной величины яркости. Когда одновременно рассматриваются разноокрашенные предметы, мы отчетливо видим, какие из них светлее, какие темнее, хотя они различны по цветовому тону.

Цвета, имеющие определенный тон, называются хроматическими, а бесцветные, не имеющие никакого тона, ахроматические. К ним относится белый, все серые и черный цвета. Любой хроматический цвет может быть сопоставим по светлоте с ахроматическим цветом. Чем меньше насыщенность хроматического цвета тем ближе он к ахроматическому и тем легче найти соответствующий ему по светлоте ахроматический цвет.

Цвет, того или иного предмета различим, когда на него падает луч белого света. На глаз действуют лучи, отраженные непрозрачным предметом или прошедшие через прозрачный предмет. С помощью глаза мы получаем количественную характеристику попавшего света, а каждый из трех его цветоощущающих центров реагирует на лучи только одной зоны спектра: синей, зеленой или красной. В этом существует закономерность трехцветной теории зрения и деление видимого спектра на три зоны.

Если возбужден один из цветовозбуждающих центров, мы видим простой цвет: синий, зеленый, красный. При возбуждении двух цветоощущающих центров возникает ощущение сложного цвета. Например, если в равных количествах действуют лучи зеленой или красной зон спектра, мы ощущаем желтый цвет, зеленой и синей — голубой цвет, синей и красной пурпурный цвет. Белый цвет ощущается при одинаковом максимальном воздействии на глаз лучей всех трех зон спектра. Серый цвет ощутим при одинаковом ослаблении интенсивности лучей. Если ни один из лучей, принадлежащих видимому диапазону, не воздействует на глаз, то создается ощущение черного цвета. Таким образом, ощущение нами различных цветов есть результат воздействия на наш глаз лучей трех зон спектра, взятых в различных соотношениях.

Синтез цветов. Субтрактивный синтез цвета (от лат. soubtragare — вычитать) получение цвета в результате вычитания отдельных спектральных составляющих из белого света. Такой синтез наблюдается при освещении белым светом окрашенных прозрачных слоев цветного оттиска. Свет падает на цветной участок; при этом часть его поглощается (вычитается) красочным слоем, а остальная часть, отражаясь, в виде окрашенного потока попадает в глаз наблюдателя. В субтрактивном синтезе основными (первичными) цветами являются желтый, пурпурный и голубой. Их смешением можно получить все другие цвета.

При наложении пурпурной краски на желтую мы получим красный цвет, т. к. из падающего белого света пурпурная краска поглотит («вычтет») зеленые, а желтая — синие излучения. От белой поверхности бумаги отразятся и попадут в глаз только красные излучения. Нанося голубую краску на желтую, мы получим зеленый цвет, а при наложении голубой краски на пурпурную получается синий цвет. На участке, где одновременно наложены желтая, пурпурная и голубая краски из падающего белого цвета последовательно «вычитаются» красные, зеленые и синие излучения, благодаря чему получается цвет близкий к черному (теоретический черный). С увеличением толщины поглощение излучений возрастает. Таким образом, накладывая друг на друга слои различной толщины двух или трех красок основных цветов, мы можем получить самые различные цвета: зеленые, оранжевые, красные, фиолетовые, коричневые и т. д.

На принципах субтрактивного синтеза основано получение многоцветных изображений в цветном кино и фотографии, а также в живописи. Образование цветов на полиграфических оттисках в участках непосредственного наложения друг на друга двух или более цветных красок осуществляется по правилам субтрактивного синтеза. Для обеспечения такого синтеза эти краски должны быть максимально прозрачными.

Аддитивный синтез цвета (от лат. additio — сложение) происходит при смешении (суммировании) различных цветов излучений. Основными излучениями для этого синтеза являются красные, зеленые и синие т. е. зональные цвета спектра. По принципу смешения цветов различают три варианта аддитивного синтеза:

• 1. Сложение излучений вне глаза. Например, на белом экране может быть получен любой цвет путем смешения двух или трех излучений зональных цветов. Синие и зеленое излучение на экране образуют голубой цвет, красное и синее — пурпурный и т. д.
• 2. Пространственное смешение, основанное на ограниченной разрешающей способности глаза. Мы не различаем отдельно стоящие мелкие разноцветные элементы, если расстояние между ними меньше 0,1 мм, а воспринимаем их слитно. В результате получается цвет аддитивной смеси, полученный оптическим смешением излучений.
• 3. Последовательное смешение — образование различных цветов при быстрой смене излучений вне глаза благодаря инерционности зрения. Автотипный синтез цвета — воспроизведение цвета в полиграфии, при котором цветное полутоновое изображение формируется разноцветными растровыми элементами (точками или микроштрихами) с одинаковой светлотой (насыщенностью) отдельных печатных красок, но различных размеров и форм. При этом эффект полутонов сохраняется благодаря тому, что тёмные участки оригинала воспроизводятся более крупными растровыми элементами, а светлые — более мелкими. При наложении растровых элементов на оттиске в процессе печатания синтез цвета носит смешенный аддитивно-субтрактивный характер.

Общая схема 4-х красочного репродукционного процесса изготовления цветоделенных фотоформ. Процесс разложения цветного изображения оригинала на составляющие его однокрасочные изображения, соответствующие триадным цветам (желтый, пурпурный, голубой) называется цветоделением.

Формы, воспроизводящие не весь оригинал, а определенные его цвета, называют цветоделенными формами.

Краска, которой будет производиться печатание с одной из цветоделенных печатных форм, называется выделяемой.

Если на каждую из трех печатных форм нанести краску соответствующего цвета и произвести последовательное печатание с них на один и тот же лист бумаги, точно совмещая изображения, то в результате синтеза цвета получается многокрасочное изображение т. е. репродукция оригинала.

Цветоделение осуществляется с использованием светофильтров, светоделительных зеркал и призм.

Светофильтр во время экспонирования пропускает не все излучения, отраженные оригиналом, а только те, которые соответствуют цвету светофильтра. Поскольку оригинал отражает в той или иной мере излучения трех зон спектра, то светофильтры должны быть зональных цветов: синего, зеленого и красного. Соответственно, применяя при экспонировании разные светофильтры из цветного оригинала можно выделить составляющие: красную, зеленую и синюю.

Светоделительные (или полупрозрачные) зеркала делят один световой пучок на два, распространяющихся в разных направлениях, а именно, часть лучей они пропускают, а часть отражают. Такие зеркала представляют собой плоскую полированную стеклянную пластину, с нанесенным на ее поверхность тонкой полупрозрачной пленки металла. Набор из трех зеркал, каждое из которых имеет разную толщину металлической пленки, разделяет световой поток на три зоны спектра: красную, зеленую и синюю (рис. 20).

Рис. 20. Барабанный сканер: а — с дихроичными зеркалами, б — с цветоделительной призмой

Преломляющие призмы также разлагают излучение на монохроматические составляющие: красную, зеленую и синюю (рис. 17).

Современные методы цветоделения происходят по схеме: сканер — компьютер издательской системы — фотовыводное устройство. Сканеры, посредством светофильтров, светоделителных зеркал или призм, ПЗС-устройств и аналогово-цифровых преобразователей, записывают изображения оригинала в файл (битовую карту), содержащую цветовую информацию о каждом пикселе изображения. Файл записывается компьютером издательской системы, и после редакции направляется в фотовыводное устройство для получения комплекта цветоделенных фотоформ. Изображение в цифровом виде может быть получено также с использование цифрового фотоаппарата, либо графического редактора и уже содержит информацию с учетом цветоделения.

Идеальные и реальные печатные краски. Общая схема процесса полиграфического воспроизведения многоцветного оригинала была рассмотрена при идеальных условиях, характеризующихся, прежде всего применением теоретически идеальных печатных красок для цветового синтеза изображения на оттиске. Такие краски должны быть прозрачны, полностью отражать излучения двух зон спектра и полностью поглощать излучения третьей зоны. Однако печатных красок, обладающих такими свойствами, нет. Реально существующие краски не совсем прозрачны и рассеивают свет. Кроме того, они не имеют полного отражения и поглощения ни в одной из зон спектра.

Печатные краски для воспроизведения многоцветных оригиналов выпускают в виде комплектов трех красок, цвет которых получен в результате сложения двух монохромных зональных цветов (красного, зеленого и синего). Таким образом, красный и зеленый дают желтый, красный и синий дают пурпурный, а синий и зеленый дают голубой.

Обычно тремя реальными красками невозможно получить на оттисках высокой и плоской печати черные и нейтрально серые цвета, имеющиеся на многих оригиналах. Они получаются недостаточно насыщенными, и репродукция в этом случае выглядит осветленной по отношению к оригиналу. Для учета этой особенности на трех красочное изображение печатают четвертое цветоделенное изображение — черное. Черная краска улучшает воспроизведение деталей в тенях репродукции: ее темные участки становятся чернее, а светлые кажутся еще более светлыми. Таким образом, большинство многоцветных оригиналов воспроизводятся последовательным печатанием четырьмя красками.

Исходя из рассмотренного синтеза цветов и некоторых особенностей воспроизведения многокрасочных оригиналов, любой многоцветный оригинал можно воспроизвести полиграфическим способом тремя основными красками: желтой, пурпурной и голубой, так называемой триадой, и дополнительной черной. Для этого необходимо изготовить с многоцветного оригинала четыре фотоформы, затем четыре печатных формы, а затем произвести печать по очереди четырьмя красками на один лист бумаги, точно совмещая цвета.

Применение четвертой черной краски не противоречит принципу трехкрасочного воспроизведения цветов, так как черную краску теоретически и практически можно рассматривать как смесь трех цветных красок. Черная краска одновременно заменяет три цветные и вместе с тем увеличивает их общее количество за один краскопрогон в печатной машине.

Следует заметить, что каждое цветоделенное изображение из четырех в наборе подвергается растрированию. Для того чтобы точки разных цветов не накладывались одна на другую непосредственно, а лишь частично перекрывались угол расположения растровых линий у каждого изображения свой. Для пурпурного обычно применяют углы линий растра 75о, для желтого 90о, для голубого 105о, а для черного 45о.

Таким образом, при воспроизведении цветных оригиналов способами плоской и высокой печати в создании цветовых оттенков на цветной репродукции участвуют 16 разноокрашенных растровых элементов:

• · незапечатанная бумага;
• · три одинарные (основные) цветные печатные краски и черная:

желтая, пурпурная, голубая и черная;

• · три бинарные (парные) наложения трехцветных печатных красок: желтая + пурпурная, желтая + голубая, пурпурная + голубая;
• · двойные наложения цветная + черная:
• · желтая +черная, пурпурная + черная, голубая + черная,
• · тройные наложения основных печатных (цветные и черная): желтая + пурпурная + черная, желтая + голубая + черная, пурпурная + голубая + черная, желтая + пурпурная + голубая;
• · четырехкратное наложение друг на друга с участием черной желтая + пурпурная + голубая + черная.

Человеческий глаз в естественных условиях способен различить более 1 млн. оттенков. Художник может воспроизвести до 0,5 млн. оттенков. Полиграфическим воспроизведением можно получить не более 2 тысяч оттенков. Полиграфический многокрасочный оттиск во многих случаях будет по цветовым оттенкам только приближаться к оригиналу.