TIL и BIL спешат на помощь!

Сталкиваясь с технологическими ограничениями разных печатных машин и типов бумаги для предельного суммарного количества краски (TIL, Total Ink Limit) и ограничения чёрной краски (BIL, Black Ink Limit), каждый полиграфист наверняка задавался вопросом: а как эти ограничения отразятся на качестве оттиска, как скажутся на общем контрасте (динамическом диапазоне), как поведут себя локальные контрасты в тенях? Чем TIL = 300 лучше или хуже для изображения в сравнении с TIL = 330? Что происходит с тенями, когда BIL = 100 меняется на BIL = 95?

Чтобы аргументированно ответить на эти вопросы, я разработал и напечатал тесты в трёх офсетных типографиях, промерил и обсчитал полученные данные. Предлагаю свои наблюдения на суд читателя. Показатели не усреднялись — я лишь выбрал наиболее близкий к линейному результат.

Поиск оптимального BIL

Хотя в офсете практически не бывает ситуаций, когда нужно ограничивать чёрную краску менее 100%, я всё же предпринял попытку поискать осмысленное обоснование для BIL < 100. Использовалось два метода поиска: прямой и косвенный. Во-первых, я искал закономерности в падении контраста в определённых точках BIL при разных TIL; во вторых, искал изменения в функции треппинга — эффективности красконаложения триадных красок поверх чёрного с различным BIL. Изменение (перелом) функции треппинга в одной из трёх типографий косвенно подтвердило, что после прохождения границы BIL = 94 треппинг ухудшается (рис. 1), однако падения контраста при этом в точке BIL = 94 или соседних в целом для разных TIL не происходит. Иными словами, я не получил надёжных экспериментальных данных, подтверждающих, что ограничение BIL с какой-то закономерностью влияет на локальные контрасты в тенях. Никакого приоритета, например, BIL = 95 перед BIL = 100 обнаружить не удалось: по всем тестам контраст в глубоких тенях не падает на границе BIL = 95 или какой-то иной. На трёх из десяти вариантов цветоделения теней было выявлено характерное падение контраста (рис. 2) в районе BIL = 94, однако 7 других вариантов этого скачка не подтвердили. Дополнительно проведённый печатный тест также не подтвердил закономерностей: функция контраста для всех шкал не идеально гладкая, всегда немного разная, и локальные контрасты сохраняются вплоть до BIL = 100. Поговаривают, что при архиогромной площади запечатки и большом количестве воды BIL < 100 может быть как-то обоснован, хотя разумнее было бы просто убавить подачу воды, нежели ограничивать BIL. Ограничение BIL < 100 увеличивает светлоту чёрной точки и тем снижает общий контраст (динамический диапазон) оттиска.

TIL и локальные контрасты в тенях

При ограничении TIL нас в первую очередь интересует: снизится ли общий контраст (или динамический диапазон) оттиска и как повлияет тот или иной TIL на локальные контрасты в тенях. Под последним я подразумеваю разницу между светлотой соседних полутоновых участков шкалы. Например, возьмём два тоновых диапазона со светлотой 15-20 и 20-25. Очевидно, что эти диапазоны равны, и в идеале локальный контраст для первого будет равен локальному контрасту второго: ΔL = 5. На практике в офсетной печати всё может быть не столь гладко, на одном участке локальный контраст (DL) может упасть, а на другом вырасти.

Для выяснения, насколько гладкой, без скачков, будет функция локальных контрастов при разных TIL, были построены равноконтрастные ахроматичные (чёрно-белые) тестовые шкалы в координатах Lab в 16-битном режиме с равным шагом прироста светлоты образцов: ΔL=1. Затем шкалы были поделены в CMYK-профили с различными параметрами TIL, BIL и UCA (Under Color Addition — добавление цветных красок под чёрную; в теории алгоритм UCA служит для восстановления локальных контрастов при высоких TIL), а потом переведены в доступный для типографских RIP 8-битный вид. 16-битное кодирование графического файла контрольной шкалы позволило существенно снизить погрешности (рис. 3) на этапе цветоделения: весь смысл затеи был в том, чтобы получить шкалы с максимальной равноконтрастностью соседних контрольных полей при существующих технологиях растрирования. На последнем этапе — при выводе формных пластин — готовые CMYK-шкалы были, к сожалению, переведены в 8-битную кодировку: ни одна из трёх типографий, куда я обратился, не выводит пластин из 16-битных файлов. Нет даже программы, которая бы графически строила контрольную шкалу в 16-битном режиме; пришлось «рисовать» равноконтрастную шкалу вручную.

Также открытым оставался вопрос: насколько равноконтрастен Lab, не практичнее ли шкала ΔE2000? Расчёты были произведены по обеим формулам: вычислялись обычная Евклидова ΔL и ΔE2000. Разница не сильно заметна на графиках, тем не менее, полезно проиллюстрировать графически (рис. 4), как отличаются обе функции на равноконтрастной ахроматической шкале при вычислении светлотных разниц (локальных контрастов) соседних образцов.

Результатом печати и промеров 12-ти равноконтрастных контрольных шкал (12 вариантов цветоделения) стали графики на рис. 5 (на следующей странице). Изучался не весь светлотный диапазон оттиска, а лишь тени (именно на них оказывает влияние TIL, BIL и UCA). Тут требуется небольшой комментарий. Зелёными точками показана «идеальная» функция локальных контрастов, рассчитанная по формуле DE2000. Тонкими красными кривыми обозначено, как в действительности повели себя локальные контрасты на печати при вариантах цветоделения. Толстой коричневой кривой обозначена сглаженная полиноминальная тенденция (trend) — производная от функции локальных контрастов. Очевидно, что в идеале красная, коричневая и зелёная кривые должны совпадать. Чем больше между ними различия, чем выше скачки красной кривой — тем хуже передаточная характеристика (линейность) процесса, тем больше оттиск отличается от задуманного на экране. Надо понимать, что скачки вверх на красной кривой ничем не лучше скачков вниз: функция контраста такова, что если на одном участке тонового диапазона что-то прибыло, значит, на другом участке убыло. Одно дело, когда мы осмысленно управляем процессом, например, в Photoshop изменяем контраст: мы видим, как локальные контрасты в полутонах растут за счёт падения на краях тонового диапазона — в светах и тенях (рис. 6). Если же локальные контрасты меняются в печати непредсказуемо и эти изменения не учтены в профиле цветоделения и на цветопробе (на практике к такому может приводить нелинейость формного процесса, отклонение растискивания от предполагаемого в процессе печати), то и результат получаем непредсказуемый.

Неудовлетворительная гладкость 12-ти красных кривых обусловлена 8-битным кодированием и труднопредсказуемым влиянием сложения неточностей сразу 4-х красочных секций. А ведь данные получены с термальных пластин хорошо линеаризованного CTP. Что же делать, если линеаризация CTP идеальна, а идеальной гладкости нет? В профиле цветоделения таких скачков, привнесённых неточностью 8-битного кодирования, тоже не учтёшь: программы-профилировщики работают все как один не с 16-, а с 8-битными тест-картами. Думается, что с небольшими шумами 8-битного процесса пока приходится просто мириться, как с неизбежным злом. На всякий случай я проверил по той же методике расчётов три хорошо линеаризованных и профилированных цветопробных струйных принтера: и здесь были скачки локальных контрастов, а отклонения от линейности проявлялись с амплитудой не меньше, чем в офсете. Замечу, что для минимизации погрешности измерений промеры производились 10 раз, а данные усреднялись.

На рис. 5 заметно выделяются плохими локальными контрастами варианты 1 и 2. Это проверка цветоделения формульными профилями Photoshop c максимально задействованным и, наоборот, отключённым алгоритмом UCA. Было предположение, что формульные профили Photoshop, не основанные на замерах дискретных 8-битных тест-карт, могут дать более «гладкие» результаты, но оно не подтвердилось. Алгоритм UCA не совсем корректно справился с задачей нормализации функции локальных контрастов: кривые на рис. 1 и 2 (с сильной UCA и без) различаются, но обе не легли близко к номинальной зелёной кривой. Остальные 10 вариантов — различные сочетания TIL, BIL и параметров GCR (Grey Component Replacement, замещение серой компоненты) в программе-профилировщике Heidelberg Color Toolbox (именно в ней строятся все профили от ECI.org). На рис. 5 и 7 сведены результаты по каждому профилю. Они сравнивались по четырём параметрам: динамический диапазон оттиска — насколько низкую светлоту суперчёрного дал тот или иной TIL; динамический диапазон теней — каков контраст не только между бумагой и чёрным, но между полутонами и тенями; максимальная амплитуда колебаний функции локальных контрастов — большие скачки заметнее; средняя амплитуда колебаний — чем меньше, тем лучше линейность. Наибольший динамический диапазон показал профиль цветоделения с отнюдь не самым высоким TIL = 285, построенный с дополнительным вычитанием жёлтой краски (anti-UCA) из-под чёрного (11). Подробнее об anti-UCA жёлтого в суперчёрном я рассказал в предыдущей статье (Publish № 11, 2011, c. 80; http://www.publish.ru/publish/2011/11/19650226/ ). Наилучшая гладкость и максимальное приближение к линейности было достигнуто при перцепционном цветоделении (5). Во всех случаях релативного цветоделения равноконтрастной контрольной шкалы был задействован алгоритм BPC (Black Point Compensation, компенсация чёрной точки), «сжимающий» тоновой диапазон отдельно в тенях, не затрагивая полутонов и светов, тогда как при перцепционном цветоделении сжимается весь тоновой диапазон. Алгоритм BPC необычайно сложно реализован в Photoshop, его краткое описание с формулами и графиками занимает у Adobe 12 страниц. Уверенно могу сказать, что равноконтрастность контрольной шкалы при цветоделении с BPC была нарушена, однако BPC точно не вносит шумов и скачков: функция BPC нелинейная, но идеально гладко реализована в Photoshop. Поэтому нельзя на основании полученных данных заявить, что перцепционное цветоделение лучше релативного в плане сохранения гладкости функции локальных контрастов.

Графики на рис. 5 показывают, что варианты GCR, TIL и BIL в целом одинаково справляются с локальными контрастами в тенях. Реально влияет на существенное перераспределение контрастов между светлыми и глубокими тенями лишь алгоритм UCA в Photoshop (более ни в одной программе-профилировщике управлять им нельзя). Но есть ещё один инструмент, позволяющий усилить контраст в глубоких тенях за счёт ослабления его в светлых тенях: при построении профайлов в Heidelberg Color Toolbox можно задействовать опцию More Contrast In Dark Colors. Она влияет лишь на перцепционную таблицу в профиле цветоделения, колориметрическая же остаётся без изменений; смысл в том, чтобы искусственно увеличить локальные контрасты в самых глубоких тенях (L < 18). Естественно, за счёт снижения контрастов в тенях не глубоких (20–35): если в одном месте контраста прибыло, то в другом убыло (рис. 8).

Выводы

Программа-профилировщик Heidelberg Color Toolbox хорошо справляется со своей задачей: изменения TIL, BIL и параметров GCR не приводят к заметному перераспределению локальных контрастов в тенях. Наибольший динамический диапазон оттиска (наименее светлая точка чёрного) не всегда даёт самый высокий TIL. Ограничение BIL < 100 фактически не имеет колориметрического и технологического смысла, так как наиболее тёмную точку даёт 100% чёрная краска в CMYK-рецептуре суперчёрного, и падения локального контраста в тоновом диапазоне ближе к 100% чёрного не происходит. 8-битное кодирование графических данных привносит в офсетный процесс заметные и труднопрогнозируемые отклонения от линейности при сложении 4-х неровных красочных функций, однако амплитуда скачков этих отклонений не настолько высока, чтобы быть существенно заметной глазу. Но и не настолько мала, чтобы её не зарегистрировал измерительный прибор.

Об авторе: Михаил Сартаков, главный технолог «Ова-ПреПресс», автор некоммерческого интернет-проекта rudtp.pp.ru.

Автор благодарит за помощь в проведении офсетной тестовой печати Сергея Зинченко и типографию "Август-Борг" (Москва), Игоря Щёголева и типографию "Алмаз-Пресс" (Москва), Андрея Окунева и типографию "Артикул" (Екатеринбург).