第一章 数字加网技术

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数字加网技术,吕剑,1,加网简史,雕刻凹版（,Intaglio,）,半色调工艺起源，硬质工具在金属表面产生刮痕（凹坑），用来容纳油墨，可认为刮痕就是网点，因而用硬质工具加工金属表面即为半色调工艺。,2,加网简史,金属板制版法：,17,世纪时欧洲发明的金属雕版制版工艺，用黄铜版或钢板通过擦刮和打磨等工艺措施制作成印版,图像暗调区域因刮擦程度很高而变得更粗糙，形成类似现代凹版滚筒的网穴结构，刮擦方式是随机性质。,3,加网简史,摄影对半色调工艺的影响,主要贡献：,1.,用照相机提供原稿图像，不靠艺术家技艺,2.,照相制版生成（分色与加网）,1850,年摄影技术证实半色调工艺的可行性,专用网屏产生：,玻璃网屏,：两片中心对齐的刻线玻璃组成，中间夹入图像，有一定焦距,接触网屏,：,20,世纪,40,年代出现。,4,加网简史,玻璃网屏：,玻璃网屏上刻划着不透光的垂直交叉的十字线，每个方形网孔边缘清晰。网屏放置在照相机暗箱的网屏架上，与涂有碘化银的湿版保持平行但相隔一定距离。加网时，光线通过网屏上的网孔投射到感光湿版上，由于感光湿版感色性能的局限性，光线在湿版上感光形成大小不同的点子，从而使连续调图像的明暗变化转变成感光湿版上的一个个大小不等、间距相等的网点，这些网点在经过印刷后便呈现出印刷品上图像的明暗层次。,5,加网简史,接触网屏：,接触网屏是一种需要与,感光材料,紧密接触的,网屏,，与,玻璃网屏,不同的是接触网屏的,透明小方格,的,透光能力,有一定的变化，即中心,透光,能力强，四周的透光能力依次递减。由于原稿上表现出来的明暗差别，加之高反差的感光材料，从而也可形成大小不同的网点。,将接触网屏与感光软片密附在一起，置于照相机暗箱内的感光片架上（接触网屏的“接触”三字由此得来），曝光时，光线通过网屏上的透光光孔在感光片上曝光成像。由于网屏上网孔边缘有晕染，使曝光点中间曝光量大，向四周的曝光量逐渐减少，兼于感光胶片的感光特性，从而形成了一个个大小不等、间距相等的网点。,6,加网简史,激光加网技术,激光加网技术：,无论是玻璃网屏加网还是接触网屏加网，都是手工完成的；且每一色版的网屏角度都不同，工作量大；网屏种类有限，特殊网点的应用受到限制。,随着电子分色机的发展，网点计算机的出现使电子分色机能,根据扫描输入光亮的强弱,，将获得的数字信号送入电分机图像输出计录系统的网点计算机中，,并通过比较回路，由网点计算机计算出网点的大小,，会同输入的网点形状、网点角度、加网线数等地址指令,控制激光记录系统的控制信号并加于光电调制器上,，从而控制各光电调制器的输入工作状态，最后把由调制器控制的光信号在电子分色机输出滚筒的感光软片上扫描出一个个符合原稿要求及设计制作要求的网点,7,加网简史,激光加网技术,激光加网技术：,物质载体：电分机网点发生器,（电子加网工艺的需要导致加网算法研究繁荣局面，出现多种多样的算法）,首创激光加网技术：,PrintingDevelopment,公司和,Hell,公司各自独立研发，前者称为,PDI,电分机,激光加网与传统工艺区别：,电分由多个激光光斑堆积而成，网点边缘出现锯齿，足够小则不影像视觉效果,光斑堆积按预定规则通过控制器曝光，为此需要相应的半色调算法配合，算法本身一定是预先定义数字运算规则。,8,加网简史,激光加网技术,电子激光加网的优点：,(1),网点实，密度高，精度好，网点边缘清晰。,(2),每个网目调网点都由许多微小的点子构成。,这些点子的数量可由激光照排机等输出系统的分辨率决定，因此，可满足高清晰度、丰富层次、良好再现性的细微层次图像的复制。如图,8,所示为一个有,40,个子网点构成的,50%,网目调网点，激光照排机的输出分辨率为,1270,点英寸。,(3),可在不同的阶调处产生形状各异的网点，易于控制网点扩大。在各色版上能获得不同网角、不同加网线数的网点，易于控制印刷质量。,9,加网简史,激光加网技术,PDI,电分机：,扫描部分捕获的图像信号包含：,像素阶调值：决定网点面积率,像素的空间分布信息：决定图像细节；,激光束通过专用控制器调制信号，并根据阶调值和像素空间分布信息产生网点，记录到包裹在旋转滚筒表面的胶片上。,10,加网简史,激光加网技术,电分机发展：,彩色查找表、参数设置；,彩色监视器：以实时视觉评价的方式指导工艺参数设置步骤；,计算机的加入，导致分色技术革命（扫描仪是延续）,分色工艺分解：图像捕获、图像处理、输出记录,11,加网简史,激光加网技术,电子分色与加网原理：,早期分析方法：,Clapper1969,年针对模拟电分机提出,蒙版方程，,多次回归计算最佳色彩校正参数,基于电位计的最小二乘拟合计算,通过电分机面板的电位器调整，使两套性能明显差异的油墨对于同一原稿能复制相似的结果。,12,加网简史,激光加网技术,电子分色与加网原理：,查找表算法：,无需蒙版方程，但推导某些彩色查找表的依据还是蒙版方程电路,（蒙版方程：,是电分中进行校色的依据，利用适宜蒙片，使基本色和相反色密度比例发生改变达到提高基本色，降低相反色的目的。）,电分机计算依据：,蒙版方程,纽介堡方程,电分机以此分类,分色加网原理：输入信号转换成三刺激值，再找到彩色查找表中与油墨数量相对应的值。,13,加网简史,数字加网技术,定义：,能够建立连续掉假象的任何算法，根据像素值判断二值图像的取值，并做合理排列，常称为,空间抖动。,分类：,记录点集聚,记录点分散,14,加网简史,数字加网技术,记录点集聚半色调：,记录点集聚有序抖动,通过像素比较，建立半色调图像，转换过程由阈值数组控制；,阈值数组：有序排列的数组，有周期性特征,记录点分散半色调：,有利于保留原图像高频成分（模式抖动，误差扩散算法等）,其中,递归栅格法,为通用方法，产生最优的齐次有序抖动阈值数组。,该法在一个方向上很容易提高分辨率，另一个方向很难,15,加网简史,数字加网技术,算法优化：,记录点分散抖动改进明显,新的方法：,基于打印机模型的算法：,直接二值搜素算法：递归运算过程,适合于激光打印机，以记录点扩散函数描述打印机模型，考虑了墨粉质量和静电照相成像特点,基于模型的误差扩散算法：,基于测量模型的优化算法,16,加网简史,数字加网技术,加网技术的优化组合：,复合加网技术,提高边缘清晰度，改善复制效果,避免或降低莫尔条纹效应,逆加网技术,从已有半色调恢复到连续调图像，,基于查找表，以模式识别为基础,建立在神经网络的基础上,17,加网简史,加网方法分类,加网技术,实现手段,网点类型,算法,手工描绘,照相加网,电子加网,数字加网,调频加网,调幅加网,调幅、调频混合加网,有理数正切,无理数,超细胞,误差扩散,模式抖动,多区域分割,网格像素分配,按阶调分段,二阶调频,18,图像与图像复制,1.1,图像处理与印刷,一、,印刷在人类活动中的地位,印刷品,二、,图像复制是印刷的重点,印刷的主要任务是将文字、图像和线条图复制到某种介质上，其中图像的复制是关键。,书刊：在较长时间内不会被替代,包装：不会被替代,19,图形、文字,由轮廓和填充构成,图像,有颜色和浓淡（深浅）的变化,三、印刷业对图像处理有特殊的要求,处理对象：,原稿,表现方法：,多值设备（,电视,机,和计算机,）,二值设备（印刷机）,呈色机理：,加色法和减色法,需要处理的信息量 ：,信息量,大,20,原稿或印刷品幅面大,分辨率高 信息量大,CMYK,四色,CPU,速度,快,内存,高,传递,快,交换,快,数据压缩,21,1.2,数字图像,数字加网的前提,:,连续调原稿 数字图像,这一过程称为原稿的数字化,所用设备称为数字化设备,早期的图像处理方法：,光学方法（照相），属模拟,现在的图像处理方法：,数字方法，用数字（亮度）表示图像特征,制作蒙版,手工修正,22,一、数字图像的优点,图像质量：,图像,由基本单元像素构成,像素,一个具体的数字,图像的质量取决于像素值的正确性,处理方法：,简便易行、灵活可变,存储：,存储方便、节省空间、调用方便,23,二、,连续调图像与数字图像,连续调图像：,像元的亮度是像元位置的函数,连续调图像可以用一个二维的连续函数,f(x,y,),来表示,Z=,f(x,y,),函数值为图像亮度值,即图像的信号是位置的函数,数字图像是一组有序排列的数据集合，需要用图像数字化设备获得图像数字化,24,二、,连续调图像与数字图像,25,三、图像数字化,26,三、图像数字化,27,三、图像数字化,28,三、图像数字化,原稿的数字化,模,/,数转换的指标,29,三、图像数字化,30,三、图像数字化,31,三、图像数字化,32,量化,：,量化是将空间上离散的函数,f(i,j),数值，经过“数值量化过程”变为分层（分级）灰度值。,最常用的数值量化过程是“均匀量化”，也称“线性量化”，即每个量化区间的大小是相等的。,当对,f(i,j),作,线性量化时，通常把灰度值的范围均匀地划分为,2,n,个区间（,n,为,1,，,2,，,3,，,等正整数,）。落在每个灰度区间内的所有灰度值用一个确定的,n,位（,bit,）,的二进制数表示。,n=8,灰度分层总数为,256,。,n=12,灰度分层总数为,4096,。,n,小，由量化过程引起的误差大；反之，误差小。,f(x,y) f(i,j) g(i,j),连续函数,离散函数,量化后的灰度值,33,原稿数字化步骤,采样,量化：模,/,数转换和数值量化两个过程,抽样,光信号,模拟信号,光,/,电转换器件,电信号,模拟信号,模,/,数转换器,电信号,数字信号,量化,电信号,灰度值,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,作业：,1.,数字加网方法,2.,影响模数转换因素,3,，,Lab(65,15.-10),二进制,10100110 00001111 11110110,45,