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电子分色机的图象记录原理

中国测控网 2006-01-18 00:00:00

[I] 电子分色机按图象记录系统输出分色图象的性质可分成能制作连续调分色片的连续调电子分色机和记录能制作网点分色片的直接加网电了分色机。在直接加网电了分色机中,根据形成网点的方法又可进一步分为网屏加网电子分色机和电子加网电子分色机,其中电子加网电子分色机是依靠网点发生器来形成网点,且网点质量好。 [/I]

[B]一、连续调电子分色机的图象记录原理 [/B]

原稿的图象信息在电子分色机中经图象输入系统采集和图象处理系统处理后,输出黄、品红、青、黑四通道连续的模拟电信号或离散的数字信号,这些信号其值域范围足确定的,因此不同的信号值则在分色片上形成不同大小密度的图象信息。

连续调电子分色机的记录光源有两种。其一是采用辉光调制管,辉光调制管其发出光的强度随代表图象信息的电信号大小的变化而变化,即其发出的光强就代表了图象信号的大小,因而可直接用此光在感光材料上曝光来获得连续调分色片。具二是采用恒定的记录光源,即记录光源的发光强度恒定,从而要求记录控制系统能采用一定的光调制技术使光源输出的光强度在软片上形成按图象信号大小变化的光、并由此在感光片上获得每一点按分色图象信号大小变化的曝光量,经摄影处理后即可得到密度随曝光量变化的连续调分色片。

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光调制是以图象处理系统输出的信号为控制信号来改变尼录控制系统输出光强度的技术。常用的有电光调制和声光调制。众所周知光具有波动性,其中具有一切可能振动方向的光称为自然光,而具有一个固定振动方向的光称为偏振光。自然光经某些光学器件(如尼科耳棱镜)后可转变为偏振光;而偏振光经某些具有各向异性特性的介质后在一定条件下可改变其偏振状态并导致在某一方向光强度改变。电光调制则是指如图4.4所示。根据泡克耳斯效应制作的电光调制器来由恒定淘汰产生随图象信号大小不同的光强度的技术。即利用某些晶体在外加电场不同时,能够使入射偏振光的偏振状态发生改变,从而使在某一方向上其输出光强度发生变换。如电子分色机记录光源是自然光则先需经起偏器转变为某一振动方向的偏振光,当此偏振光加到由图象输出信号构成电场中的某些晶体上时,随着图象信号值的变化,则使晶体上入射偏振光的偏振方向改变后射出晶体,而检偏器对照射在它上面的偏振光的透过率随入射偏振方向而改变。且当入射光的偏振方向与检偏器偏振方向之间的夹角为0或π时,其透过率最大,而夹角为时,其透过率最小。这样通过改变加在晶体上信号输出电压值即可改变由晶体射出光的偏振方向,进而改变在检偏器处的透过光强度。因此随着输出图象信号电压的变化而改变了光在记录软片上曝光强度,从而获得了连续调分色片。声光调制是指在对某些晶体(如石英)加以不同强度电场时,晶体会产生不同频第的高频机械振动,即产生某种超声波。而另外某种特殊介质在加以不同频率的超声波时,其透光率会发生变化。利用这些特性,将图象信息处理系统输出的电压信号加于石英晶体上,则晶体产生的超声波频率随图象信息输出的电压信号变化,然后再把此超声波源加在某种介质(如钼酸铅)上,则能使介质的透光率随输出信号而改变,这样记录光源恒定的光强度则能按图象信息处理系统的输出信号变化,在感光材料上形成不同的光照度,最终在分色片上产生不同密度,获得所需的分色片密度值。

[B]二、半色调电子分色机的图象记录原理 [/B]

1.网屏加网

电子分色机的网屏加网采用类似于照相制版中的直挂方法。当由图象处理系统输出的电信号进入记录系统后,将其作为对记录光源进行调制的控制信号,并由此来改变记录片上曝光光点的光强度。与此同时将选择的接触网屏密接于记录软片之上,曝光后即可直接获得网点分色片。采用此方法制作的网点分色片要求记录光源强度高,且显影条件严格。

2.激光电子加网

激光电子加网是指采用激光作为记录光源,并以电子加网代替接触网屏加网获得半色调网点图象的技术。

(1)激光电子加网的基本工作原理

激光电子加网采用如图4.5所示的过程来形成能满足印刷要求的半色调网点图象。首先从图象处理系统输出的代表图象不同密度级次的数字信号送入电子分色机图象输出记录系统的网点计算机,并通过比较回路形成作为网点大小,形状及角度的地址指令,并由此地址指令从网点计算机中获得控制激光记录系统的控制信号并加于电光调制器上,从而控制各电光源调制器的输出工作状态,最后把由调制器控制的光信号记录于感光材料上,这样就能获取同原稿图象信息一致的具有特定大小、形状和角度的网点。每个网点的线数、角度、形状和网点百分比等均由网点计算机产生。

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(2)激光电子加网系统的构成。

激光电子加网系统由激光光源、激光电子加网的光学系统和网点计算机三部分构成,其中激光光源如前所述。

激光电子加网的光学系统如图4.6所示,由棱镜、6束分光镜、中性灰片、变焦镜、K棱镜和调整镜、输出镜养一系列光学透镜组成。其完成将激光产生器发出的激光调整分束聚焦于记录软片上。该光学系统调整的是否合适直接决定了加网后输出网点的形状和比例的准确性,并由此决定了复制图象的质量。

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(3)网点计算机 网点计算机是指电子分色机中用来控制电子加网过程的专用计算机。它由网点计算控制单元、网点模存贮单元、网角计算单元 和移位计算单元等构成,其中网点计算控制单元的作用是协调网点计算机各部分的工作。

(a)网点形成机理

激光电子加网的网点形成是在传统照相制版网屏加网的基础上,通过网点的理论解析而发展起来的。其基本原理如图4.7所示,即将连续的图象信号数值化,形成8bit(256)灰梯极阶调的图象信号,并由网点模存贮单元(SPM,Screen pattern Memory)来获得满足一定条件的网点。

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(b)网点的构成

根据印刷制版工艺的要求,任何一种平印或凸印的加网分色片、印版或印刷品,就其网点而言都具有以下几个基本要素。

网点频率:网点频率又称网宽或加网线数,它是指单位面积上网点数的平方根。通常用每英寸或每厘米的网线数L来表示。且:

其中:N为单位面积上的网点数。

网格:网格是指100%网点所占的面积。

网点百分比:网点百分比又称网点比例是指网点实际面积与网格面积之比值。

网角:网角是指网点中心连线与画面垂直线或水平线之间的夹角,电子分色机中备有多种网角组合供用户选择,其中最常用的是0°、±15°、45°。

网点形状:网点开头是指50%的网点所呈现的平面形状。电子分色机中通常有园形、链形、方形和凹版四种子。其中链形点可以通过搭角比例来改变链点的形态。

在电子分色机中各种加网线数的网点基本模型相同。即构成网点的加网点阵(Screen Matrix)相同。该加网点阵决定了网点形状、网点的角度及网点百分比等三大基本要素。因而亦称其为网点模DSP(Dot Screen Pattern)。而网点加网线数即网宽则是由记录系统控制单元中的自动变焦光学系统来实现。换言之加网线数越高,则记录光斑愈小。

(c)网点模

网点模是电子分色过程中电子加网的核心技术。它采和超细胞技术(Super Cell Technology)原理构成一个能确定网点形状、角度及网点百分比的数字系统来实现。使得半色调图象中各分色片黄、品红、青、黑四色的各个网点均通过称之为超级网点模的这一单元的重复来完成。

超级网点模是如图4.8所示的一种数字控制结构体系。每个超级网点模由九个四栅模组或36个栅模构成。每个栅模则由36个曝光点(记录元素)组成,并由6束激光扫描一行来实现。


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对于不同网角每个超级网点模中的网点数目则略有差异。如图4.8中所示。

在0°网角状态中,每个超级网点模可分解成9个网点。

在45°网角状态中,每个超级网点模可分解成8个网点。

在±18.40°网角状态中,每个超级网点模可分解成10个网点。

在上述加网角度中可以发现采用了18.40°来代替常规加网中的15°和75°,其原因是数字化网点技术要求网点元素的各个顶点必须与记录网格重合,才能使同样的网点形状在记录网格上重复复制。即显著地减少生成半色调网点的必要计算量,这就是所谓的有理化正切理论(Rational Tangent,RT)。如图4.9所示,网角采用α=±18.4°恰好使中的分子和分母值为理数,满足了网点元素同输出设备扫描光束的定点能力决定的记录网格间的一致,从而可以控制网点角度和形状。


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由于同一栅模曝光点数相同。即同一超级网点模的曝光点数相同。但不同角度状态同一超级网点模中网点数目不同,则每个网点曝光量不相同如图4.10所示。


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当网角为0°时,一个网点与一个四栅模相同,因此该网点由12×12=144个曝光点组成。则一个超级网点模由9×144=1296个曝光点组成。

当网角为45°时,由于在一个超级网点模中有8个网点,则每个网点曝光点数为个。

当网角为±18.4°时,由于在一个超级网点模中有10个网点,则每个网点曝光点数为个约130个。

由于在同一超级网点模中不同网角的网点数目的差异,使得不同网角所对应的网点频率亦不相同。根据网点频率的定义可知:

网点百分比则是由采用一种门限点阵(Threshold Mattrix)技术的点函数来完成。该点函数是一个数字函数,它对任何给定的网点设置,将图象信息处理单元输出的8bit(256级)图象灰度值,根据视觉MTF特性及印刷工艺要求分解成0~100%(101级)网点值,并向网点计算机传输对应于0%~100%网点值的半色调图象记录元素中需要曝光记录元素的位置

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