周嘯 孫冰 黎達(dá)

數(shù)字半色調(diào)技術(shù)又稱數(shù)字加網(wǎng)技術(shù)，它是數(shù)字印前環(huán)節(jié)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其目的是將連續(xù)調(diào)圖像轉(zhuǎn)換成用于制版印刷的半色調(diào)圖像。半色調(diào)圖像由網(wǎng)點(diǎn)構(gòu)成，網(wǎng)點(diǎn)是表達(dá)階調(diào)的最小單位，油墨附著在網(wǎng)點(diǎn)上反映原稿的色彩和階調(diào)。數(shù)字半色調(diào)技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展和演變，產(chǎn)生了多種多樣的方法。從最本質(zhì)的原理上劃分，數(shù)字半色調(diào)技術(shù)主要包括幅度調(diào)制半色調(diào)（AM）、頻率調(diào)制半色調(diào)（FM）和復(fù)合半色調(diào)（AM/FM）三類。AM半色調(diào)通過改變網(wǎng)點(diǎn)尺寸表現(xiàn)原稿階調(diào)，而FM半色調(diào)通過改變網(wǎng)點(diǎn)密度表現(xiàn)原稿階調(diào)，它們各自存在優(yōu)缺點(diǎn)。為克服缺陷，保留優(yōu)勢，將二者融為一體的復(fù)合半色調(diào)應(yīng)運(yùn)而生。目前，這三種技術(shù)都發(fā)展到相對成熟的階段，在這三種技術(shù)基礎(chǔ)之上，仍然有新的技術(shù)不斷出現(xiàn)。本文在幅度調(diào)制半色調(diào)技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了一種能夠提高印刷質(zhì)量的新方法。

幅度調(diào)制半色調(diào)存在的相關(guān)問題

幅度調(diào)制半色調(diào)的4項(xiàng)指標(biāo)包括網(wǎng)點(diǎn)形狀、加網(wǎng)線數(shù)、加網(wǎng)角度和網(wǎng)點(diǎn)面積率，其中加網(wǎng)線數(shù)對印刷質(zhì)量具有決定作用，線數(shù)越高，印刷獲得的圖像越精細(xì)，質(zhì)量越高。但是目前具有的印前記錄設(shè)備往往精度固定，精度越高的設(shè)備越昂貴，非一般印刷廠商所能接受，且由它決定的加網(wǎng)線數(shù)具有一定上限，不能無限制提高。一般印刷復(fù)制采用的記錄精度為1200dpi、2400dpi、2540dpi等，加網(wǎng)線數(shù)一般在133lpi和150lpi，精細(xì)印刷采用175lpi，甚至高達(dá)200lpi。線數(shù)越高，所需要的設(shè)備精度就越高，這是目前應(yīng)用幅度調(diào)制半色調(diào)印刷所受到的局限。調(diào)幅網(wǎng)點(diǎn)按照規(guī)則的網(wǎng)角排列，原稿的不同階調(diào)控制網(wǎng)點(diǎn)不同的尺寸，這種四色版各自規(guī)則排列的網(wǎng)角和線數(shù)，非常容易導(dǎo)致莫爾干涉條紋的出現(xiàn)，使最終獲得的印刷品在視覺上出現(xiàn)撞網(wǎng)現(xiàn)象，影響印刷質(zhì)量。因此四色版網(wǎng)角通常以30°交錯排列以最大限度削弱莫爾條紋影響。目前采用的方法一般形成規(guī)則玫瑰斑，視覺影響上達(dá)到最小。從上述分析可知，目前幅度調(diào)制半色調(diào)的主要問題在于，印刷質(zhì)量受加網(wǎng)線數(shù)制約，提高線數(shù)需要提高記錄設(shè)備精度，莫爾條紋難以避免等。

新算法的思路和方法

針對幅度調(diào)制半色調(diào)存在的相關(guān)問題，可以從以下幾個方面思考新的思路：第一，能否在現(xiàn)有的普通印刷廠商能夠承擔(dān)的記錄設(shè)備精度條件下產(chǎn)生高線數(shù)、高質(zhì)量的印刷產(chǎn)品；第二，能否有效控制莫爾條紋，至少能將其控制在已被廣為接受和認(rèn)可的幅度調(diào)制半色調(diào)莫爾條紋的水平；第三，能否有效改善傳統(tǒng)幅度調(diào)制半色調(diào)的算法模型，獲得更簡便、更高效的算法。新方法圍繞這幾個方面建立算法模型。

1.加倍方法

要想提高印刷品質(zhì)量，對于幅度調(diào)制半色調(diào)而言，必須提高加網(wǎng)線數(shù)。怎樣才能在不改變記錄精度的前提下提高線數(shù)呢？這需要在半色調(diào)單元內(nèi)思考。在加網(wǎng)過程中，原稿圖像的一個像素對應(yīng)半色調(diào)圖像的一個半色調(diào)單元，而一個半色調(diào)單元又是由多個記錄柵格組成。傳統(tǒng)幅度調(diào)制半色調(diào)在一個半色調(diào)單元中以中心為胞點(diǎn)生成一個網(wǎng)點(diǎn)，原稿有多少像素就生成對應(yīng)灰度級的多少個網(wǎng)點(diǎn)。半色調(diào)單元中的網(wǎng)點(diǎn)精度和表達(dá)的灰度級有記錄設(shè)備的精度決定。保持記錄柵格的精度不變，就是保持半色調(diào)單元的精度不變，將一個網(wǎng)點(diǎn)等分成多個，并在半色調(diào)單元中有規(guī)則地排列，可以形成高線數(shù)模式。

將一個半色調(diào)單元分成2份、3份或4份，可以形成尺寸不同的小網(wǎng)點(diǎn)。圖1所示為半色調(diào)單元和網(wǎng)點(diǎn)四等分后形成線數(shù)加倍網(wǎng)點(diǎn)分布的過程。由圖可知，一個半色調(diào)單元經(jīng)過拆分，形成由4個獨(dú)立小網(wǎng)點(diǎn)構(gòu)成的分布形態(tài)，作為黃版0°加網(wǎng)而言，這種拆分模式在沒有改變記錄設(shè)備精度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)點(diǎn)在水平方向上的加倍，即將加網(wǎng)線數(shù)提高了一倍。

2.四色版方向上的線數(shù)加倍

根據(jù)常規(guī)加網(wǎng)，網(wǎng)角設(shè)置在0°、15°、45°和75°時莫爾條紋控制到最小，因此本文提出的方法也基于相同的網(wǎng)角設(shè)置。傳統(tǒng)幅度調(diào)制半色調(diào)采用PS語言編程，對具有加網(wǎng)角度的網(wǎng)點(diǎn)排列實(shí)行重復(fù)編號循環(huán)記錄網(wǎng)點(diǎn)出現(xiàn)的位置，從而生成網(wǎng)點(diǎn)。本文通過模板法編程能夠直接生成半色調(diào)圖像。首先需要設(shè)計(jì)制作四色版四個網(wǎng)角方向的模板。圖2所示為CMYK四個網(wǎng)角方向模板網(wǎng)點(diǎn)示意圖。根據(jù)模板網(wǎng)點(diǎn)排列，可以形成如圖3所示的網(wǎng)點(diǎn)分布。

根據(jù)記錄設(shè)備和半色調(diào)單元精度，設(shè)計(jì)的模板由n×n像素構(gòu)成，因此分色圖像對應(yīng)的半色調(diào)圖像像素?cái)?shù)量為分色圖像的n×n倍。設(shè)計(jì)好0～256灰度級模板后，根據(jù)讀取的所有分色圖像像素灰度級填充模板，生成半色調(diào)圖像。利用圖2所示的模板填充形成的半色調(diào)圖像可以同時實(shí)現(xiàn)以下要求：第一，不改變記錄設(shè)備的精度；第二，加網(wǎng)線數(shù)加倍；第三，網(wǎng)角排列與傳統(tǒng)幅度調(diào)制半色調(diào)相同，形成類似莫爾條紋。

3.半色調(diào)模擬對比

利用傳統(tǒng)幅度調(diào)制半色調(diào)算法排列四色分色圖像的網(wǎng)點(diǎn)，獲得四色分色半色調(diào)圖像疊加的網(wǎng)點(diǎn)效果圖，如圖4（a）。再利用本文的新方法排列四色分色圖像的網(wǎng)點(diǎn)，獲得四色分色半色調(diào)圖像疊加的網(wǎng)點(diǎn)效果圖，如圖4（b）。兩圖的比例相同。

從圖4可以看出，傳統(tǒng)幅度調(diào)制半色調(diào)算法四色版網(wǎng)點(diǎn)疊加后形成了規(guī)則的玫瑰斑，這種玫瑰斑在印刷圖像上對視覺的影響較小，可以作為能夠接受的莫爾條紋。本文算法形成的四色版網(wǎng)點(diǎn)疊加圖，形成了與傳統(tǒng)方法近似的玫瑰斑，但網(wǎng)點(diǎn)尺寸明顯比傳統(tǒng)算法減小3/4，形成在對應(yīng)網(wǎng)角上線數(shù)加倍的模式。因?yàn)榫€數(shù)加倍、網(wǎng)點(diǎn)尺寸減小，所以能夠獲得比傳統(tǒng)算法更加精細(xì)的印刷效果，而這種印刷效果的獲得是在不改變記錄設(shè)備精度的條件下獲得的，普通印刷廠商都能夠接受。

算法評價與研究方向

雖然該方法具有一定優(yōu)勢，但它本質(zhì)上仍然是具有網(wǎng)線排列的幅度調(diào)制半色調(diào)算法。將四色版網(wǎng)點(diǎn)排列在相差30°的網(wǎng)角上，也只能將莫爾條紋降低至最小，不能完全避免。頻率調(diào)制半色調(diào)通過改變網(wǎng)點(diǎn)分布的密度來表現(xiàn)階調(diào)，網(wǎng)點(diǎn)分布隨機(jī)，四色版網(wǎng)點(diǎn)疊印時不會產(chǎn)生莫爾條紋。將幅度調(diào)制半色調(diào)和頻率調(diào)制半色調(diào)的優(yōu)勢融合在一起，同時避免二者存在的問題，是復(fù)合半色調(diào)算法的思路。在本文算法的基礎(chǔ)上，如果能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)點(diǎn)的隨機(jī)分布，那么就可以打破幅度調(diào)制半色調(diào)網(wǎng)角排列的局限，形成類似頻率調(diào)制半色調(diào)的網(wǎng)點(diǎn)分布，從而完全消除莫爾條紋。

從生成的網(wǎng)點(diǎn)上看，本文算法的網(wǎng)點(diǎn)尺寸是傳統(tǒng)幅度調(diào)制半色調(diào)的1/4，相同灰度等級下網(wǎng)點(diǎn)總周長有很大程度增大，導(dǎo)致壓印網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大嚴(yán)重，因此該方法印刷得到的圖像近似于頻率調(diào)制半色調(diào)效果，但沒有頻率調(diào)制半色調(diào)的印刷色彩那么濃重。但通過擬合印刷階調(diào)復(fù)制曲線和擬合曲線，就可以有效調(diào)節(jié)和控制網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大。針對網(wǎng)點(diǎn)尺寸問題，可以將本文算法拆分的網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行一定程度的整合，使拆分后尺寸縮小3/4的網(wǎng)點(diǎn)融合成較大的網(wǎng)點(diǎn)，如原網(wǎng)點(diǎn)尺寸的1/2。整合后的較大網(wǎng)點(diǎn)不會帶來過于苛刻的印刷難度，同時可以生成隨機(jī)分布的網(wǎng)點(diǎn)以形成頻率調(diào)制半色調(diào)的印刷效果。或者直接利用幅度調(diào)制半色調(diào)的網(wǎng)點(diǎn)，形成在整幅半色調(diào)圖像空間區(qū)域內(nèi)的隨機(jī)分布，即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)點(diǎn)容易控制、消除莫爾條紋的印刷效果。這些優(yōu)勢融合、消除缺陷的新思路和新方法，都是今后研究的方向。