автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.15, диссертация на тему:Растровая полиграфическая репродукция

- выводы о недоиспользовании возможностей печатного процесса традицион ными методами симуляции полутонов и эффективности решения проблемы в адаптивном подходе к двухуровневому представлению многоградационных изображений;

- объяснение диагональной ориентации растра «рисующей» краски какдействия правила «трех угловых анизотропии» и примера оптимального учета и согласования свойств источника, системы переработки и получателя информации;

- экспериментально подтвержденное заключение о возможности повышения качества растровых оттисков за счет вдвое большей представительности выборки при считывании оригинала в шахматной сетке отсчетов;

- теоретическое обоснование нецелесообразности использования растровых решеток гексагональной геометрии;

- метод и устройство коррекции высокочастотных растровых искажений без увеличения объема используемого видеосигнала;

- методы и устройства адаптивного растрирования, сочетающие в себе альтернативные преимущества режимов репродуцирования тоновых и штриховых изображений;

- систематизация критериев оценки и методов коррекции муара многокрасочной печати, а также адаптивный подход к коррекции с учетом муарогенности воспроизводимого участка оригинала;

- методика имитационного графического и компьютерного моделирования результатов функциональных преобразований изображения в репродукционном процессе.

Мировая новизна проведенных исследований подтверждается двумя десятками регистрации изобретений. Последние из созданных научно-технических решений признаны патентными ведомствами США, Германий и Великобритании новыми и полезными в свете позднейших разработок западных корпораций, ведущих в области техники и технологии печатных СМИ.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- скорректированы критерии и предложены варианты методик выбора частоты и геометрии растровой структуры, а также оценки копировальных свойств фотоформ;

- выработаны рекомендации по оценке репродукционных возможностей систем растрирования применительно к характеристикам конкретных средств воспроизведения изображений;

- предложены, апробированы и документально оформлены в виде объектов промышленной собственности оригинальные методы, алгоритмы и устройства коррекции высокочастотных растровых искажений, адаптивного растрирования и коррекции муара;

- созданы лабораторные и опытно-промышленные образцы репродукционной техники и приборов, составившие объект лицензии, реализованной западным фирмам;

- разработана методика имитационного графического и компьютерного моделирования базовых стадий репродукционного процесса, нашедшая эффективное применение в исследованиях последнего и в учебном процессе.

Разработанные в результате проведенных исследований идеи, представления, критерии и методики положены в основу дисциплин по иллюстрационной печати, преподаваемых на кафедре Технологии полиграфического производства в СПб институте филиале) МГУП для специальностей 281400, 210100, 220200, 170800, атакже в системе повышения квалификации и переподготовки работников издательско-полигра-фической отрасли.

В создании экономического эффекта, полученного государством от продажи лицензий фирмам ФРГ, Австрии и Японии на ряд упомянутых научно-технических решений через В/О «Лицензинторг», доля участия автора составила 250 тыс. долл. США.

По системам адаптивного растрирования ведется лицензионная проработка и консультации с ведущими западными производителями допечатной техники и цифровых печатных машин.

Достоверность результатов проведенных исследований подтверждается:

- полученными оттисками;

- хорошим совпадением показателей разработанных имитационных моделей и реальных изображений;

- соответствием сформулированных теоретических положений характеристикам процессов, используемых на практике, и, в ряде случаев, результатам других более поздних исследований.

Апробация работы имела место в докладах и обсуждениях на отечественных и международных конференциях, симпозиумах и семинарах разного уровня.

Всесоюзная конференция по телевизионной технике, Л-д, 1970 г.

Всесоюзные конференции по электронной технике, 1971 и 1973 гг.

Всесоюзный научный симпозиум по проблемам офсетной печати, М., 1972 г.

Республиканская конференция «Повышение качества черно-белых и цветных иллюстраций», Минск, 1972 г.

Всесоюзная конференция по развитию телевидения в СССР, Л-д, 1974г.

Всесоюзная научно-техническая конференция «Совершенствование технологии офсетной печати», Москва, 1978 г.

Всесоюзный симпозиум «Проблемы цифрового кодирования и преобразования изображений», ГПИ, Тбилиси, 1980 г.

Всесоюзная научно-техническая конференция «Повышение эффективности использования НИР в полиграфической промышленности», Львов, 1980 г.

Первая всесоюзная конференция «Автоматизированные системы обработки изображений», М., 1981 г.

Всесоюзная научно-техническая конференция «Научные исследования в полиграфии.», ВНИИ КПП, М., 1981 г.

Всесоюзная конференция «Оптическое изображение и регистрирующие среды», Л-д, 1982 г.

Международная научная конференция «Информационные технологии в печати», Москва, 1994г.

Третья международная конференция «Региональная информатика-94», СПб, 1994г.

Международный семинар шведской национальной научной программы «Бумага - кратка - оттиск» (PFT), Стокгольм, 1995 г.

Международные конференции «Цифровые печатные технологии» американского общества Imaging Science and Technology (IS&T): NIP 13, Сиетл 1997 г.; NIP 15, Орландо 1999 г. ,"■.

Первая научно-практическая конференция СПб института МГУП «Отечественная книжная индустрия на рубеже веков», СПб, 2000г. По материалам диссертации сделано 60 научных публикаций. В том числе 2 монографии, 23 авторских свидетельства и патента России, США, Германии и Великобритании, 35 статей, докладов и тезисов конференций и семинаров, 5 научно-технических отчетов по НИР, руководителем которых являлся автор.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2.1 Эволюция информационной технологии в полиграфии и задача репродукционного процесса

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенный анализ эволюции и современного состояния репродукционного процесса позволил:

- сформулировать его задачу как оптимальное приведение информации изобразительного оригинала к объему, вмещаемому оттиском, в условиях ограниченной пропускной способности печатной стадии в отношении основных показателей его качества;

- сделать вывод о том, что традиционный автотипный метод передачи полутонов в значительной мере недоиспользует возможности печатного процесса в отношении важнейших показателей качества оттисков;

- определить на этой основе, как приоритетную задачу повышения качества печатных иллюстраций, совершенствование систем двухуровневого представления исходных многоградационных изображений - растрирования.

2. В свете указанных представлений и сформулированных задач были созданы первые отечественные приборы и устройства для электронного растрирования полутоновых оригиналов.

3. Исследованы структурные преобразования, связанные с цифровым кодированием и последующим растрированием тоновых изображений, в результате чего:

- дано объяснение причины диагональной ориентации растра «рисующей» краски как действия правила «трех угловых анизотропий» и примера оптимального учета и согласования свойств источника, системы переработки и получателя информации;

- выявлена большая представительность выборки при считывании тонового изображения в шахматной сетке отсчетов, несмотря на его последующую низкочастотную фильтрацию полиграфическим растром;

- теоретически обоснована нецелесообразность использования растровых решеток гексагональной геометрии;

- вскрыто несоответствие принятой практике рекомендаций ISO по установке эффективного интервала тона оттисков и его связи с базовым информативным показателем - линиатурой растра;

- предложена методика выбора линиатуры с учетом эффективного интервала печати и подтвержденного многолетней практикой баланса между конфликтными в реализации показателями четкости и тонопередачи;

-(Сформулирован перечень критериев оценки эффективности систем растрирования;

- определены условия корректного сравнения репродукционных возможностей традиционных и модифицированных растровых систем;

- расширен контекст и сформулировано понятие растаскивание (dot gain) как увеличение растровых элементов в средней части эффективного диапазона изменения их площадей в цепи: битовая карта - фотоформа - печатная пластина - оттиск.

4. Выполнен анализ технологических показателей качества растровых фотоформ, который сделал возможным:

- установить в качестве основного из них копировальные свойства, как определяющие стабильность и однозначность преобразования значений тона в формном процессе;

- выявить недостаточность предлагаемого ISO критерия оценки этих свойств (зона размытости края растровой точки) и ввести в качестве более представительного параметра - градиент фронта денситограммы точки на уровне копировальной оптической плотности;

- предложить косвенную сравнительную оценку копировальных свойств фотоформ, полученных в различных устройствах или технологиях, путем пакетного копирования их растровых шкал при различных экспозициях.

5. Проведенное в работе исследование проблемы тоновоспроизведения позволило разработать методические основы и установить приоритетные задачи решения проблемы, включая:

- разграничение задач на ориентированные на тождественное (оригиналу) и редакционное воспроизведение;

- разработку комплексной обобщенной схемы описания взаимосвязи технологических, компенсирующих и управляющих функциональных преобразований тона в полиграфическом процессе;

- методику оптимизации и нормализации системы растр - форма - краска -бумага в отношении тоновой иллюстрационной печати по критерию контурной емкости оттиска на основе изготовления предельных ступенчатых тест-объектов (шкал);

- определение приоритета растровой стадии в обеспечении линейной передачи исходных равноконтрастных значений тона полиграфической системой.

6. Усовершенствован растровый процесс с целью незатратного (в условиях существующих технологических ограничений) повышения качества иллюстрационной печати и, в том числе, разработаны:

- метод и устройство коррекции высокочастотных растровых искажений без увеличения объема используемого видеосигнала;

- методы и устройства адаптивного растрирования, сочетающие в себе альтернативные преимущества режимов репродуцирования тоновых и штриховых изображений;

- критерии оценки муара многокрасочной печати, систематизация методов и адаптивный подход к его коррекции с учетом муарогенности воспроизводимого участка оригинала.

Обобщая изложенное выше можно заключить, что в основном поставленные научные цели достигнуты, научно-технические задачи решены, а полученные результаты широко апробированы с подтверждением их практической значимости и новизны.

Основное содержание диссертации изложено в публикациях: Монографии

Ml. Кузнецов Ю.В., Узилевский В.А. Электронное растрирование в полиграфии. «КНИГА», М. 1976.

М2. Кузнецов Ю.В. Подготовка иллюстраций к печати. Растрирование. М., «МИР КНИГИ», 1998. Статьи, опубликованные тезисы и доклады

С1. Советкин В.В., Кузнецов Ю.В. Растрирование полутоновых изображений при помощи ЭЛТ. Труды НТК ЛЭИС, вып.3,1970.

С2. Однолько В.В., Узилевский В.А., Каваляускас Р.А., Советкин В.В., Кузнецов Ю.В. О возможностях электронно-механических разверток в фототелевизионных системах. Тезисы докл. Всесоюзн. конф. по телевизионной технике. Л-д. 1970.

СЗ. Кузнецов Ю.В., Шелепец В.А., Евтушенко Н.А., Юревич Б.В. Некоторые электрические и световые параметры растрирующей ЭЛТ. Труды конф. по электронной технике, вып.5/31/ т.З, 1971. .

С4. Кузнецов Ю.В. Электронное растрирование изображений для офсетного способа печати. Тезисы докл. Всесоюзн. научн. симпозиума «Проблемы развития офсетной печати», М., 1971. С5. Кузнецов Ю.В. О возможностях улучшения качества полиграфических иллюстраций. Тезисы докл. Респ. конф. «Повышение качества ч/б и цветных иллюстраций», Минск, 1972. Сб. Кузнецов Ю.В. Электронное растрирование изображений для офсетного способа печати. Материалы Всесоюзн. научн. симп. Полиграф, пром-ность. Вып.6/37/«КНИГА», М., 1972. С7. Кузнецов Ю.В. О формировании светового пятна модулируемой площади на экране ЭЛТ. Труды 5 Всесоюзной конф. по ЭЛП и ФЭП, вып. 1 /1/, 1973.

С8. Кузнецов Ю.В., Узилевский В.А., Щаденко А.А. Телевизионные методы формирования изображений с микроштриховой структурой. Аннотации и тезисы докладов Всесоюзн. конф. по развитию телевидения в СССР, Л-д. 1974.

С10. Кузнецов Ю.В., Узилевский В.А. АЭР - новый советский скеннер. «ПОЛИГРАФИЯ», 6,1978. СП. Кузнецов Ю.В. Аппарат для электронного растрирования. Тезисы докл. Всесоюзн. НТК «Совершенствование технологии офсетной печати», М., 1978.

С12. Кузнецов Ю.В., Коган Е.З. Задачи цифровой обработки изображений при электрическом репродуцировании. Тезисы докл. Всесоюзн. симп. «Проблемы цифрового кодирования и преобразования изображений», ГПИ, Тбилиси, 1980.

С13. Кузнецов Ю.В., Узилевский В.А., Щаденко А.А., Коган Е.З., Нишнианидзе Г.А. Повышение качества цветных и ч/б иллюстраций при электронном растрировании с ЭЛТ 8ЛМ4А. Тезисы докл. Всесоюзн. НТК «Повышение эффективности использования НИР в полиграфической промышленности», Львов, 27-28 окт. 1980.

С14. Кузнецов Ю.В. Современные полиграфические скеннеры. «ПОЛИГРАФИЯ», 11,1981,5 с. С15. Кузнецов Ю.В., Нишнианидзе Г.А. Адаптивная пространственная дискретизация изображений в системах переработки иллюстраций. Тезисы докл. первой Всесоюзн. коиф. «Автоматизированные системы обработки изображений», «НАУКА», М., 1981. С16. Батаев В.М., Басов А.Н., Кузнецов Ю.В., Махотин Е.А., Узилевский В.А., Шмаков П.В. Перспективы применения телевизионной техники в полиграфии. Тезисы докл. Всесоюзн. НТК «Научные исследования в полиграфии.», ВНИИ Комплексных проблем полиграфии, ML, 1981. С17. Кузнецов Ю.В., Нишнианидзе Г.А. Электронное растрирование полутоновых оригиналов с адаптивной расстановкой элементов модулируемой площади. Тезисы докл. Всесоюзн. юнф. «Оптическое изображение и регистрирующие среды», 27-28 апр. 1982, Л-д.

С18. Кузнецов Ю.В., Коган Е.З., Нишнианидзе Г.А., Узилевский В.А., Шмаков П.В. Растровая, полутоновая и штриховая запись неподвижных изображений ЭЛТ 8ЛМ4А. Тезисы докл. Всесоюзн. конф. «Оптическое изображение и регистрир. среды», 27-28 апр. 1982, Л-д. С19. Кузнецов Ю.В., Соболев В.М. Моделирование методов коррекции ошибок пространственной дискретизации растрирования. В сборнике «Технология и оборудование полиграфических процессов» Вып. 3,1989, М.

С20. Y.V. Kouznetsov. Sampling and screen grid orientation on images. Proceedings of the 3d StPetersburg Int. Conf. «Regional Informatics - 94», UNESCO. StPetersburg. May 10-13, 1994,p. 240-248. C21. Кузнецов Ю.В. Растрирование в современной допечатной технологии. Тезисы докл. меж-дунар. научн. конф. «Информационные технологии в печати», 25 - 30 нояб. 1994, с. 47 - 48. С22. Ю.Кузнецов. Иллюстрации в допечатном процессе. Растр, цвет, качество. «PRINT & PUBLISHING» декабрь/январь 1994/1995, с. 32-34.

С23. Кузнецов Ю.В., Облапенко К.А. Адаптивное растрирование полутоновых оригиналов. Программа и тезисы докладов третьей СПб междунар. конф. «Региональная информатика-94», ч.2, СПб, 10-13 мая 1994;

С24. Кузнецов Ю.В. Оптимизация тонопередачи в системах полиграфического репродуцирования изобразительных оригиналов. Тезисы докл. (ч.2) четв. Санкт-Петербургской междунар. конф. «Региональная информатика- 95», с.298-299

С25. Кузнецов Ю.В., Облапенко К.А. Растровый процесс. Повышение точности передачи контуров и мелких деталей. «PRINT & PUBLISHING» апрель/май 1995, с. 54-56. С26. Кузнецов Ю.В., Александров Д.М. Моделирование тиражной иллюстрации на допечатной стадии.» Полиграфия», 2,1996, с. 24-25.

С27. Ю. Кузнецов, Д. Александров. Цветопроба. Типы, методы, проблемы. «PRINT & PUBLISHING» апрель/май 1996, с. 14-17

С28. YV. Kouznetsov, D.M. Alexandrov. Screening technique modification and its effect on a halftone print quality. Proc. ofIS&TNIP13: Int Conf. onDigital Printing Technologies, Nov. 2-7,1997, pp. 650-654. C29. Y.V. Kouznetsov. The adaptive screening of continuous tone images. Proc. of IS&TNIP 13: Int. Conf. on Digital Printing Technologies, Nov. 2-7,1997, pp. 558-561.

C30. Y.V. Kouznetsov, D.M. Alexandrov. Screening technique modification and its effect on a halftone print quality. «Recent Progress in Digital Halftoning II», IS&T, 1999, pp. 358-362. C31. Y. V. Kouznetsov. The adaptive screening of continuous tone images. «Recent Progress in Digital Halftoning II», IS&T, 1999, pp. 302-305.

С32. Кузнецов Ю.В. Проблемы качества полиграфического исполнения печатной продукции. В сб. «Кто есть кто в полиграфии?», ARS Grafik, 1999, с. 23-24.

СЗЗ. Кузнецов Ю.В. Копировальные свойства растровых фотоформ в свете стандарта ISO 12647. «Компьюпринт», 1,2000, с. 38-43.

С34. Кузнецов Ю.В. Эволюция технологий иллюстрационной печати во второй половине XX века. Материалы 1ой научно-практ. конф. СПб ин-та МГУП «Отечественная книжная индустрия на рубеже веков», СПб, 2000, с.36-38.

С35. Кузнецов Ю.В., Костюк И.В. Качество цветной печати: опыт и проблемы управления. Материалы 1 ой научно-практ. конф. СПб ин-та МГУП «Отечественная книжная индустрия на рубеже веков», СПб, 2000, с.41-43.

С36. Y.V. Kouznetsov. Does some philosophy still exist for the halftone frequency selection. Proc. of

IS&TNIP15:IntConf.onDigitalPrinting Technologies, Oct. 17-22,1999, pp. 362-365.

Брошюры

Б1. Кузнецов Ю.В., Узилевский В. A. Electronic device for screening polygraphic images. Проспект междунар. выставки «ИНПОЛИГРАФМАШ-69», ЛЭИС, 1969.

Б2. Кузнецов Ю.В., Узилевский В. A. The technique and equipment for screening continuous-tone images with dot-recording CRT 8LM4A. Проспект В/О «Лицензинторг», 1983. Изобретения

И1. В.М.Батаев, Л.В.Гаврилов, Ю.В.Кузнецов, В.В.Однолько, М.В.Рыжков, В.А.Узилевский. Фототелеграфный аппарат для междугородней передачи полиграфических изображений. Авт. свид. 343397, заявл. 19.08.1970.

И2. Р.А.Каваляускас, Ю.В.Кузнецов, В.В.Советкин. Способ изготовления растрированных полиграфических фотоформ с цветных и черно-белых оригиналов на цветокорректирующей машине. Авт. свид. 395799, заявл. 14.07Д970.

ИЗ. Ю.В.Кузнецов, Б.В.Максимов, К.Б.Воронова. Электронный синтезатор цветоделенных растровых фотоформ. Авт. свид. 538328, заявл. 03.06.1974.

И4. Р.А.Каваляускас, Ю.В.Кузнецов. Способ изготовления растрированных полиграфических фотоформ с цветных И'черно-белых оригиналов на цветокорректирующей машине. Авт. свид. 611171,заявл. 14.07.1970.

И5. Ю.В.Кузнецов, В.А.Узилевский, А.А.Щаденко. Электрическая репродукционная система Авт. свид. 651501, заявл. 04.01.1976.

И6. Ю.В.Кузнецов, Е.А.Махотин, А.А.Щаденко. Электронный синтезатор цветоделенных растровых фотоформ. Авт. свид. 717705, заявл. 03.01.1978.

И7. Ю.В.Кузнецов, Е.З.Коган, Г.А.Нишнианидзе, А.А.Щаденко. Устройство для растрового воспроизведения полиграфических оригиналов. Авт. свид. 832771, заявл. 25.12.1978. И8. Е.З.Коган, Ю.В.Кузнецов, В.А.Узилевский. Устройство для изготовления растрированных полиграфических фотоформ. Авт. свид. 851329, заявл. 11.11.1979.

И9. Ю.В.Кузнецов. Устройство для изготовления растровых изображений с нерегулярной структурой. Авт. свид. 909659, заявл. 22.10.1976.

И10. Е.З.Коган, Ю.В.Кузнецов, Г.А.Нишнианидзе, Е.Л.Рабкин. Устройство формирования сигнала контура изображения. Авт. свид. 1190537, заявл. 24.10.1983.

И11. Ю.В.Кузнецов, А.А.Коган, Г.А.Нишнианидзе. Устройство для растрового воспроизведения полиграфических оригиналов. Авт. свид. 1246408, заявл. 10.12.1982.

И12. Ю.В.Кузнецов, А.А.Щаденко. Способ электрического репродуцирования цветных изображений и устройство для его осуществления. Авт. свид. 1248076, заявл. 23.12.1981. И13. Ю.В.Кузнецов. Г.А.Нишнианидзе. Способ растрового воспроизведения полутоновых оригиналов при электрическом репродуцировании. Авт. свид. 1288934, заявл. 13.01.1982. И14. Г.С.Ершов, Ю.В.Кузнецов, В.М.Соболев, А.А.Щаденко. Устройство формирования сигнала записи полутоновых изображений. Авт. свид. 1634119, заявл. 12.07.1987. И15. Ershov G.S., Kuznetsov J.V., Sobolev V.M., Scadenko A.A. Method of making a half-tone reproduction of an image. Англ. пат. публ. GB 2249910 А от 20.05.1992. И16. Ersov G.S., Kuznetsov J.V., Sobolev V.M., Scadenko A. A. Verfahren and Einrichtung zur Rasterbildwiedergabe. Герм. пат. публ. DE 40 37 319 Al. от 27.05.92.

И17. Г.С.Ершов, Ю.В.Кузнецов, В.М.Соболев, А.А.Щаденко. Японская патентная публикация 4-207265 от 27.07.92 (Official Gazette) по заявке 2-330869.

И18. Ershov G.S., Kuznetsov J.V., Sobolev V.M., Scadenko A. A. Method of and apparatus for making a half-tone reproduction of an image. Пат. СИ1А US 5229867 от 20.07.93. И19. Ю.В.Кузнецов. Способ и устройство адаптивного растрирования полутоновых изображений. Российский патент 2126598, заявл. 16Л1Л 993.

И20. Ю.В.Кузнецов. Способ и устройство для адаптивного растрирования полутоновых оригиналов. Междунар. пат. публ. WO 95/14346 от 25.05.1995 по заявке PCT/RU94/00256. И21. Kuznecov J.V. Verfaren und Einrichtung zum adaptiven Rastern von Halbtonvorlagen. Герм, пат. публ. DE 44 98 946 Т1 от 21.11.1996.

И22. J.V.Kuznetsov. Method and device for adaptive screening of continuous tone originals. Англ. пат. GB 2 300 328 от 08.04.1998.

И23. J.V.Kuznetsov. Method and device for adaptive screening of continuous tone originals. Пат. США US 5 822 086 от 13.10.1998. Учебно-методические издания

У1. Кузнецов Ю.В., Костюк И.В. Методические указания, темы и исходные данные к курсовому проектированию по дисциплинам цикла «Допечатная обработка изображений», СПб Ин-т МГУП, 2000.

У2. Кузнецов Ю.В., Костюк И.В., Щаденко А.А. Методическое руководство к лабораторным работам по дисциплинам цикла «Допечатная обработка изображений», часть 1, СПб Ин-т МГУП, 2000.

УЗ. Кузнецов Ю.В., Костюк И.В. Перечень контрольных вопросов для тестирования и самоконтроля ло дисциплинам цикла «Допечатная обработка изображений», СПб Ин-т МГУП, 2000. ynJ1. Тираж 100 экз. 3aKa-4j-X£

Отпечатано в ИПЦ СПб института (филиала) МГУП, СПб, пер. Джамбула, 13,