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 轉(zhuǎn)載自微信公眾號“CIFlexo絲艾柔印” ——柔印技術(shù)中容易被誤解的知識點(diǎn)

原創(chuàng) 薛曉樂 CIFlexo絲艾柔印

薛曉樂，從事柔印行業(yè)20多年，2010年加入柯達(dá)柔印事業(yè)部，現(xiàn)就職于邁日侖（上海）貿(mào)易有限公司（柯達(dá)在2019年將整個柔印事業(yè)部全部出售給了Montagu投資公司），繼續(xù)為柔印及Flexcel NX Solution產(chǎn)品服務(wù)。

本文解釋了如何通過使用超級單元的加網(wǎng)方式，突破在輸出分辨率受限制的情況下提高加網(wǎng)線數(shù)，而不會影響灰度級別；還解釋了輸出分辨率對最小網(wǎng)點(diǎn)的直徑?jīng)]有影響，并提出了更高的加網(wǎng)線數(shù)并不能擴(kuò)大印刷品色域和提高色彩對比度。

先說一下為什么想寫或者要寫這篇文章

非常感謝王總編給我這個機(jī)會，在這么專業(yè)的技術(shù)平臺分享我的一些經(jīng)驗和感受。讓更多的讀者了解并知道柔印的一些專業(yè)知識，減少對柔印和印刷的誤解，使柔印行業(yè)有更好的發(fā)展。

在2010年加入柯達(dá)公司之前，我從事的大部分柔印工作是關(guān)于柔印的印前處理、制版、柔印技術(shù)應(yīng)用和色彩管理等，對于軟硬件的一些原理和算法并不是很清楚和理解。當(dāng)有的朋友問我：“為什么只有柯達(dá)使用方形激光成像技術(shù)？為什么柯達(dá)Flexcel NX只需要2400×2400dpi的輸出分辨率就可以在柔版上形成10.2μm的獨(dú)立網(wǎng)點(diǎn)？”諸如此類的問題還有許多。接下來，我來分享一些比較容易被誤解的話題。

說到這里，我應(yīng)該感謝幾個人，Gordon Pritchard、Stephen Zmetana、Jim Third、Steve Smith，是他們分享了一些知識和理論，讓我走出了誤區(qū)，并對這些原理和知識有了更好地理解。

先解釋一下半色調(diào)(halftone)與灰度級別（gray level，簡稱灰階)的原理。

什么是灰階？

如圖1所示的灰階矩陣，灰階表示圖案由最暗到最亮之間不同亮度的層次級別；中間層級越多，呈現(xiàn)的畫面效果也就越細(xì)膩。

圖1   灰階矩陣

什么是半色調(diào)？

半色調(diào)網(wǎng)點(diǎn)是在半色調(diào)“單元”內(nèi)形成的。單元是由像素組成的網(wǎng)格，通過開關(guān)單元里的像素而形成網(wǎng)點(diǎn)。當(dāng)單元里沒有打開任何像素時為0%色調(diào)，當(dāng)像素逐漸打開時，網(wǎng)點(diǎn)將增加，直到單元內(nèi)的所有像素都打開并填滿，即100%色調(diào)。

如圖2所示的單元格，假定單元格的尺寸是2×2個像素組成，整個單元格內(nèi)共有4個像素。

圖2  2×2個像素組成的單元格

按照這樣的規(guī)則，網(wǎng)點(diǎn)與像素的關(guān)系如下：

由此可見，單元格是2×2的網(wǎng)格，半色調(diào)最多只有5個階調(diào)（灰階），數(shù)學(xué)公式是 2×2+1=5。如果單元格物理尺寸不變，單元格里的像素數(shù)量增加了，像素也相應(yīng)變小了，灰階也隨之增加。 

例如：

10×10個像素組成的單元格，灰階是10×10+1=101；

16×16個像素組成的單元格，灰階是16×16+1=257；

如果輸出分辨率(dpi，Dot Per Inch)是固定的，而網(wǎng)線(LPI，Line Per Inch)是增加的，例如從100 LPI增加到175 LPI，那么每個點(diǎn)可用像素的數(shù)量減少，因此灰階的數(shù)量減少。

這一理論就是經(jīng)典的灰階公式：

當(dāng)輸出設(shè)備的輸出分辨率是2400dpi時，灰階與網(wǎng)線的關(guān)系：

由此可見，當(dāng)輸出分辨率除以加網(wǎng)線數(shù)小于16時，有效的灰階就低于256。這可能導(dǎo)致階調(diào)在復(fù)制時不準(zhǔn)確和不均勻，造成在漸變中出現(xiàn)條杠，色彩突然地從一種階調(diào)跳階到下一種階調(diào)，沒有自然平穩(wěn)地過渡；如圖1中的灰階數(shù)越多，過渡就越自然、平滑。

然而，這個經(jīng)典公式僅適用于由單個、孤立的半色調(diào)網(wǎng)點(diǎn)所代表的色調(diào)值，該半色調(diào)網(wǎng)點(diǎn)還是基于一個單獨(dú)的半色調(diào)的網(wǎng)點(diǎn)單元，在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境中是不會發(fā)生這種情況的。

大約在1989年，一種新的算法開始被采用。這種方法是基于這樣一個事實(shí)，即我們不再關(guān)注單獨(dú)的半色調(diào)網(wǎng)點(diǎn)，更關(guān)注的是區(qū)域所呈現(xiàn)的階調(diào)，這就是所謂的“超級單元” (Supercell)技術(shù)。超級單元是通過“抖動”獨(dú)特的半色調(diào)網(wǎng)點(diǎn)，在某個特定的區(qū)域來實(shí)現(xiàn)非常精準(zhǔn)的色調(diào)值，并虛擬任何分辨率。

例如，我們在印刷中希望得到17.5%網(wǎng)點(diǎn)的色調(diào)值。如果受到經(jīng)典公式的限制，對單個、獨(dú)立的半色調(diào)加網(wǎng)方式，我們不可能呈現(xiàn)17.5%的網(wǎng)點(diǎn)。但我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^交替使用17%和18%的網(wǎng)點(diǎn)來創(chuàng)造17.5%網(wǎng)點(diǎn)的值(這被稱為抖動，Dithering)；眼睛(和儀器)整合了17%和18%的交替點(diǎn)，結(jié)果就是平均值，在這個例子中17.5%網(wǎng)點(diǎn)是我們想要的色調(diào)值。另一種方法是:如果我們將半色調(diào)單元限制在16×16像素的矩陣中，那么無論單元內(nèi)的點(diǎn)是如何排布的，我們都會在某一個區(qū)域中擁有257個灰階。然而，如果我們基于多個半色調(diào)單元創(chuàng)建一個色調(diào)區(qū)域——“超級單元”，我們就可以繞過經(jīng)典公式所建議的灰階限制，創(chuàng)造更多的灰階。

通過圖3可以清楚地看到，超級單元技術(shù)在2400dpi×2400dpi的輸出分辨率下，加網(wǎng)線數(shù)150LPI時，可以輕松地再現(xiàn)10.0%、10.1%、10.2%、10.3%、10.4%，10.5%等網(wǎng)點(diǎn)。相當(dāng)于將10%與11%再分成10個灰階，而從0%-100%就達(dá)到了1000位灰階。

圖3  超級單元形成的1000位灰階

超級單元(Supercell)加網(wǎng)方式，是著眼于色調(diào)的區(qū)域(這是關(guān)健)而不是單個的獨(dú)立網(wǎng)點(diǎn)，并超越了經(jīng)典公式對灰階的限制。自1995年以來，幾乎所有廠商針對調(diào)幅（AM）加網(wǎng)方式都采用了超級單元的加網(wǎng)技術(shù)。例如：愛克發(fā)(Agfa)-ABS，海德堡(Heidelberg)-HDS，柯達(dá)(Kodak)-MaxTone等等。大多數(shù)RIP通常將此功能設(shè)置為1024位灰階，這樣就可以滿足最高質(zhì)量印刷機(jī)的色調(diào)需要了。

沒有超級單元功能的用戶，必須通過增加輸出設(shè)備的輸出能力和分辨率、使用較低網(wǎng)線、限制縮放的尺寸來解決灰度級問題。但是，高分辨率的設(shè)備(例如4000dpi或5080dpi)其實(shí)是不必要的，高分辨率的位圖文件更大、處理速度更慢，并影響成像設(shè)備的輸出速度。對于商業(yè)印刷，大約在2400dpi左右是最佳的性能質(zhì)量比。

早在2000年的芝加哥GrapExpo展會上，克里奧(Creo)公司就使用了2400dpi的激光機(jī)(CTP)輸出了1697 LPI的印版，同時印刷了一個幅招貼畫，并獲得了“他們說這不可能做得到(They said it can't be done)”的大獎。直到今天，我們所熟悉的膠印、凹印通常的輸出的網(wǎng)線是175LPI或200LPI，CTP仍然使用2400dpi或2540dpi分辨率輸出，并沒有使用4000dpi或者5080dpi的分辨率。可以看出，輸出的分辨率和輸出的網(wǎng)線并不存在絕對關(guān)系，對灰階也沒有直接影響。

另外，絕大部分的數(shù)碼照片都是8位編碼，個別數(shù)碼相機(jī)可以達(dá)到12或14位編碼(如圖4所示)。我們常用的用于處理圖片的軟件Photoshop，在用于商業(yè)印刷時，也基本上使用8位通道。對于8位編碼的圖片，256位灰階也是圖片可以達(dá)到的最高級別了。如果想達(dá)到更高的灰階（1000灰階），只能在Illustrator這樣的矢量軟件中創(chuàng)建一些圖形，來實(shí)現(xiàn)大于256位灰階了。這也是為什么有時候，某些比較長的漸變看起來有跳階的問題，一方面是圖片的分辨率過低（建議是加網(wǎng)線數(shù)的1.5～2倍），另一方面或者是放大倍數(shù)過高。這些圖片由于本身分辨率不高，當(dāng)輸出的網(wǎng)線較高時，圖片原始的灰階無法滿足輸出要求；而在使用Illustrator制作較長的漸變和相關(guān)圖形，就不會出現(xiàn)類似的問題。使用了Supercell技術(shù)的RIP軟件并沒有限制256位灰階。

圖4  數(shù)碼相機(jī)編碼倍率

還有一個值得關(guān)注的問題是，超過1000的灰階也只能通過某種特殊設(shè)備進(jìn)行測量，人類的肉眼根本分辨不到很高的灰階。對于商業(yè)印刷來講，超過256位灰階，完全是過度的、無意義的。

總之，大家沒有必要通過更高的輸出分辨率來獲得更高的灰階，256位灰階是商業(yè)印刷的最高級別，除了某些特種行業(yè)（防偽、3D光柵等），高分辨率才有意義。

近些年來，柔印在不同印刷領(lǐng)域的加網(wǎng)線數(shù)，有著不同程度的提高。從100LPI提升到175LPI，甚至更高，主要的目的也是為了再現(xiàn)更小的網(wǎng)點(diǎn)，提高印刷的精細(xì)程度。

但是，通過表1數(shù)據(jù)和圖5的比較可以看出，在同樣的網(wǎng)線、最小網(wǎng)點(diǎn)是2%時，輸出的分辨率不管是4000×4000dpi還是2400×2400dpi，最小網(wǎng)點(diǎn)的直徑都是27μm；通過表2數(shù)據(jù)和圖6的比較可以看出，網(wǎng)點(diǎn)是20%時，不同的分辨率下的網(wǎng)點(diǎn)直徑都是85.5μm。

表1  不同輸出分辨率時的150LPI的2%網(wǎng)點(diǎn)

(點(diǎn)擊表格可放大)

圖5  2400×2400dpi（左）與4000×4000dpi（右）分辨率150LPI的2%網(wǎng)點(diǎn)比較

表2  不同輸出分辨率時的150LPI的20%網(wǎng)點(diǎn)

(點(diǎn)擊表格可放大)

圖6  2400×2400dpi（左）與4000×4000dpi（右）分辨率150LPI的20%網(wǎng)點(diǎn)比較

當(dāng)在使用柔性版激光雕刻機(jī)時，如果希望在柔性版上獲得更小直徑的網(wǎng)點(diǎn)，通過提高激光機(jī)的輸出分辨率，在理論上講是沒有什么意義的。也就是說，2400dpi/4000dpi/5080dpi等輸出分辨率對于最小網(wǎng)點(diǎn)的再現(xiàn)是沒有區(qū)別的。只有當(dāng)網(wǎng)線變得更高，最小網(wǎng)點(diǎn)百分比變得更小時，最小網(wǎng)點(diǎn)的直徑才變得更小。

但是，輸出分辨率越高，形成的圓形網(wǎng)點(diǎn)就越圓，鋸齒就越少，如圖6所示。換句話講，激光雕刻的時間更久了，激光雕刻的速度更慢了，只是將小的圓形網(wǎng)點(diǎn)灼燒的更圓。相比低分辨率雕刻的最小網(wǎng)點(diǎn)，網(wǎng)點(diǎn)與網(wǎng)點(diǎn)之間看起來更均勻，大小一致；最終在柔性版上形成的最小網(wǎng)點(diǎn)，也會比低分辨率的要好一些。

分析其原因比較復(fù)雜，激光雕刻機(jī)屬于精密儀器，需要定期進(jìn)行校正及保養(yǎng)。當(dāng)激光機(jī)的誤差超過了標(biāo)準(zhǔn)范圍時，低分辨率由于雕刻速度比較快，再加上柔性版厚度變化有相應(yīng)的誤差，最小網(wǎng)點(diǎn)就看起來大小不一致了。所以，想要獲得高品質(zhì)、穩(wěn)定的柔性版，定期對激光雕刻機(jī)進(jìn)行專業(yè)保養(yǎng)是非常有必要的。低分辨率雕刻的網(wǎng)點(diǎn)同樣可以獲得理想的網(wǎng)點(diǎn)，柯達(dá)Flexcel NX激光機(jī)在2400×2400dpi的輸出分辨率下，完全可以在柔版上形成直徑為10.2微米的平頂網(wǎng)點(diǎn)。

由于網(wǎng)紋輥技術(shù)的限制，柔版的最小網(wǎng)點(diǎn)也不可太小，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的網(wǎng)紋輥進(jìn)行匹配。直徑小于網(wǎng)紋輥網(wǎng)穴的網(wǎng)點(diǎn)很容易侵入到網(wǎng)穴內(nèi)，獲得更多的油墨，從而導(dǎo)致臟版。具體數(shù)據(jù)如表3所示。

表3  網(wǎng)紋輥線數(shù)與柔性版加網(wǎng)線數(shù)之間的關(guān)系

(點(diǎn)擊表格可放大)

不過，高分辨率對于形成實(shí)地微孔（如柯達(dá)的DigiCap NX）是非常重要的。更高的分辨率可以在實(shí)地表面雕刻更小的像素（如圖7所示），柯達(dá)的實(shí)地微孔采用了4800×2400dpi的分辨率；這些微孔在柔版表面形成不同的圖案，用于匹配不同線數(shù)和載墨量的網(wǎng)紋輥，從而在印刷過程中改變油墨的流動性，使得油墨在承印物表面更均勻，在不改變印版材料的同時，提高油墨的反射密度。

圖7  柯達(dá)實(shí)地微孔(DigiCap NX)

柯達(dá)NX激光機(jī)通過更加細(xì)分化地改變步進(jìn)電機(jī)和鼓的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到更高輸出分辨率。當(dāng)然，激光機(jī)的軟硬件都需要支持高輸出分辨率的要求。有趣的是，柯達(dá)NX激光機(jī)在使用4800×2400dpi的實(shí)地微孔時，雕刻速度比普通的2400×2400dpi更快，而其它品牌的激光機(jī)當(dāng)使用高輸出分辨率時，速度則變慢。