K čemu je při tisku rastr a jak vzniká? - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

Navigace:  » Úvodní stránka  » Rubriky  » Polygrafie  

11. března 1999, 00.00 | V dnešním dílu seriálu vás podrobně seznámíme s pojmy rastr, stochastický rastr, natáčení rastru atd.

Pokračujeme v našem seriálu pro laiky a začátečníky v oboru. Jedním ze základních pojmů současné tiskařiny je "rastr". Po dočtení tohoto článku byste neměli mít v záležitostech spojených s rastrem žádné pochybnosti nebo nejasnosti.

Rastr a jeho jednotlivé body

Pro jakoukoliv technologii tisku je důležité vyjádřit různé barevné odstíny. V případě černobílých obrázků jsou to různé odstíny šedé, v případě barevných je spektrum barev daleko zajímavější.

Začněme tím nejjednodušším. Při použití jedné barvy (nejčastěji černé) je potřeba při tisku nějak vyrobit tmavší a světlejší místa. Toho se dosahuje pomocí tisku jednotlivých bodů, které jsou buď stejně daleko od sebe a liší se velikostí (tmavšímu místu odpovídá větší bod), nebo jsou naopak stejně velké a nejsou stejně daleko od sebe (tmavšímu místu odpovídá větší koncentrace bodů na jednotce plochy). V obou případech se pro rozmístění bodů používá výraz "rastr" (česky nejspíš "síť" nebo "mřížka").

Autotypický rastr

První případ je obvyklejší. Rastru, který používá stejnou vzdálenost bodů různé velikosti, se říká "autotypický". V případě hlubotisku jde prakticky vždy o autotypický rastr, i když vás může zmást, že se hlubotisk rozděluje na "klasický", "autotypický" a "poloautotypický". U hlubotisku je totiž potřeba odlišit kromě velikosti tiskového bodu také tvar komůrky v tiskové formě. Autotypický hlubotisk používá na tiskové formě stejně hluboké komůrky a jejich tvar a plošná velikost nejvíce odpovídají vytištěnému rastru. U klasického hlubotisku jsou komůrky plošně stejně velké a liší se pouze hloubkou. Poloautotypický hlubotisk (používaný nejčastěji) kombinuje obě možnosti a komůrky mají proměnnou hloubku i plošnou velikost.

Natočení rastru

Pokud bychom jednotlivé body autotypického rastru uspořádali do vodorovných (svislých) linek, dostaneme takové provedení rastru, které bude lidskému oku nejlépe viditelné (při stejné vzdálenosti linek bude lidské oko vnímat rastr nejvíc). Pokud naopak tuto síť bodů natočíme o 45° (polovina pravého úhlu), bude rušivý efekt nejmenší. Zkuste si vzít do ruky libovolné noviny (černobílé) a najděte si nějakou reklamu, kde je použit obrázek s různými stupni šedi (nejčastěji nějaká fotografie - dům, auto, lidský obličej apod.). Podívejte se na obrázek zblízka a uvidíte jednotlivé body rastru. Všimněte si, že rastr je natočen právě o 45°. Když si naopak noviny natočíte o stejných 45° a podíváte se na obrázek znovu, už vám přechody mezi jednotlivými odstíny šedé nebudou připadat tak plynulé.

V případě barevných obrázků je to zajímavější. Barevné fotografie se při tisku nejčastěji skládají ze čtyř základních barev CMYK (C = Cyan, azurová; M = Magenta, purpurová; Y = Yellow, žlutá; K = blacK nebo Key, černá). Abychom rastr učinili co nejméně viditelný, pootočíme síť tiskových bodů pro každou z uvedených čtyř barev o jiný úhel.

Nejobvyklejší natočení rastru u základních barev CMYK pro ofsetový tisk je C = 15°; M = 75°; Y = 0; K = 45°. Pokud použijeme právě toto natočení rastru, vznikne při tisku složením jednotlivých bodů všech čtyř barev vzorek (textura) připomínající kytičky a nazývaný "rozeta". Ve skutečnosti ovšem rozeta při tomto natočení rastru vzniká složením tří rastrových barev (CMK). Ale k tomu se později dostaneme.

Nejlépe se pamatují pochopitelně hodnoty pro černou a žlutou. Černá barva je nejvýraznější a rastr v černé barvě působí. Proto je použito natočení o 45°, které rušivý dojem z rastru eliminuje nejvíce. Naopak žlutá je nejsvětlejší ze základních tiskových barev, působí tedy nejméně rušivě a není problém použít rastr složený z vodorovných linek (tedy natočení o 0°). Zbývající barvy (purpurová a azurová) mají rastr natočen tak, aby směr linek rastru nebyl stejný se žlutou a černou. K tomu ale přistupuje další problém, kterému se říká moaré.

Moaré vzniká jako rušivý vzorek, když se některé dva pravidelné (periodické) vzorky překrývají a jejich perioda opakování se nepatrně liší. Pak se stává, že se "potkají" dva tmavé motivy (z každého vzorku jeden) kupříkladu každou čtvrtou periodu. Tím se vytvoří nový vzorek, který má jednotlivé pravidelně se opakující motivy čtyřnásobně vzdálenější než vzorky původní. Je jasné, že vzorek se čtyřikrát větší periodou opakování bude na pohled působit čtyřikrát rušivěji. Při vzniku moaré v praxi to nebývá čtyřikrát, ale také například desetkrát větší perioda. Výsledkem je nejčastěji něco, co připomíná pohled přes průhlednou kostkovanou látku. Moaré trápí grafiky například, když skenují už jednou vytištěnou předlohu (perioda rastru při tisku se "popere" s rozlišením skeneru) nebo když je předmětem obrázku nějaký pravidelný vzorek (například drobně kostkované sako).

V případě natáčení rastrů bylo vyzkoušeno, že nemá-li vznikat moaré, je třeba, aby jednotlivé rastry byly vzájemně pootočené alespoň o 30°. V případě, že je tiskový bod kruhový (což je nejčastější) nebo například čtvercový, znamená natočení o 90° (tedy do pravého úhlu) totéž, jako kdybychom rastr nenatočili vůbec. Pokud 90° rozdělíme po 30 stupních (abychom zamezili vzniku moaré), máme prostor pouze pro tři barvy. A protože žlutá (Y) je výrazně světlejší než ostatní tři základní tiskové barvy, jsou barvy CMK vzájemně pootočeny o 30° a žlutá je umístěna mezi azurovou (C) a purpurovou (M) - a od každé z nich je vzdálena 15°. Přitom se jednoduše spoléhá na to, že moaré, které vytvoří žlutá s azurovou nebo žlutá s purpurovou, bude málo viditelné, protože žlutá je velmi světlá.

Základní natočení rastrů je tedy 0° - žlutá (Y), 15° - azurová (C), 45° - černá (K) a 75° - purpurová (M). Proč se ale používají jiná natočení rastru? Nejviditelnější důvod je u flexotisku. Tam musíme počítat ještě s jedním rušivým elementem, kterým je směr nanášení barvy. Proto se pro žádnou barvu nedá použít natočení 0°. Vzájemná poloha (pootočení) jednotlivých barev zůstává v tomto případě stejná jako u ofsetu, ale všechny rastry se posunou proti směru hodinových ručiček o 7,5°, což znamená, že všechna čísla uvedená u základního natočení rastrů zmenšíte o 7,5. V případě žluté byste dostali záporné číslo (- 7,5), ale protože změna o 90° zde vlastně není změnou, přičteme v případě žluté 90 a dostaneme natočení rastrů pro flexotisk: C = 7,5°, M = 67,5°, Y = 82,5° a K = 37,5°.

Další případ, kdy se někdy používá jiné (speciální) natočení rastru, jsou obrázky, kde hraje rastr žluté barvy významnou roli. Ale pozor, to vůbec neznamená, že je tam hodně žluté. Kdybyste chtěli vytisknout velké žluté objekty, většinou vám natočení rastru žluté vadit nebude, protože jsou-li rastrové body příliš velké, přestanou být mezery mezi nimi viditelné a rastr pak téměř není znát. V případě 100% podílu nějaké barvy není pak rastr vidět vůbec, stejně jako tehdy, kdy tam daná barva není vůbec.

K eliminaci vlivu rastru žluté barvy lze však dojít daleko elegantnějším (a používanějším) způsobem. Tím je použití elipsového tiskového bodu. Při použití tohoto tvaru tiskového bodu už natočení rastru o 90° neznamená totéž jako nenatočit rastr vůbec. Pro vzájemné odlišení rastrů jednotlivých tiskových barev máme proto k dispozici 180°, a není problém, aby byla žlutá barva od každé ze zbývajících tří natočena o 30° nebo více. V případě eliptického tiskového bodu se používá toto natočení rastrů: C = 105°, M = 165°, Y = 0°, K = 45°. Není jistě bez zajímavosti, že i v tomto případě zůstává žlutá barva natočená o nulový úhel a černá barva o 45°. Jenom vzájemné natočení barev CMK není 30, ale 60 stupňů. Asi vás nepřekvapí, že pro flexotisk budou všechny barvy opět pootočeny o 7,5° - a jejich vzájemné natočení zůstane opět zachováno.

Hustota rastru

Hustota rastru se udává v linkách na palec (line per inch, lpi). Maximální hustota rastru, který můžeme v konkrétním případě použít, je přitom většinou omezena veličinou, která je velmi názorně nazvána "nárůst tiskového bodu". Na nárůst tiskového bodu má vliv mnoho různých faktorů, nejvíce jej ale ovlivňuje typ papíru, na který chceme tisknout. Zjednodušeně řečeno, na savějším papíře se tiskový bod více rozpíjí, proto je třeba umísťovat tiskové body dál od sebe, protože když budou moc blízko, slijí se a vytvoří naprosto nezamýšlené shluky, které celý obrázek znehodnotí.

Hustota rastru při tisku na novinový papír se pohybuje okolo 85 lpi, pro ofsetový papír je to nejčastěji 133 lpi a na natírané papíry (křídové, SC, LWC atd.) to bývá mezi 150 a 200 lpi. Řádově nižší hustota rastru se používá u velkoformátového tisku (LFP, Large Format Printing). Tam pochopitelně nejsme omezeni kvalitou papíru a s tím souvisejícím nárůstem tiskového bodu. Důvody menší hustoty rastru jsou převážně ekonomické - při pohledu z dálky například na billboard člověk stejně není schopen rozeznat detaily o velikosti několika milimetrů. Zařízení, které by tisklo velké formáty hustým rastrem, by bylo zbytečně technicky náročné, a tedy drahé.

Hustota rastru ve vztahu k rozlišení obrázku

Při ukládání obrázků, které chceme tisknout, bývá často důležité zvolit jejich správné rozlišení. Když zvolíme malé rozlišení, nebudou při tisku vidět detaily a v horším případě bude obrázek "zubatý". Když naopak zvolíte příliš podrobné rozlišení, při tisku se toto větší rozlišení nijak neprojeví - a obrázky vám zaberou mnohem více místa na disku (při dvojnásobném rozlišení čtyřikrát tolik, při pětinásobném 25krát tolik atd.). Jaké je tedy ideální rozlišení?

Obrázek má mít dvakrát tolik dpi, kolik lpi bude mít rastr při tisku. Přitom obrázek je uložen v pixelech, tedy v bodech, a ne v bodech na palec. Počet palců (tedy to "i" v jednotce dpi) dostanete z předpokládané velikosti obrázku po vytištění.

Příklad:

Chci tisknout 5 cm široký obrázek při hustotě rastru 100 lpi. Je-li rastr 100 lpi, musí být obrázek uložen v rozlišení 200 dpi. Obrázek se bude tisknout široký 5 cm, což jsou necelé 2 palce. 200 dpi krát 2 palce dává 400 bodů. Obrázek tedy bude mít na šířku 400 pixelů.

V praxi se často setkáte s přepočtem 1,5 (tedy jeden a půl krát větší rozlišení obrázku než je hustota rastru). Ve většině případů to stačí. Existují ale takové obrázky (např. geometrické obrazce nebo ostré rovné hrany), kdy jedenapůlnásobek stačit nebude. Násobíte-li dvěma, bude vám to stačit vždy. Pokud ovšem nebudete obrázek na poslední chvíli obrázek zvětšovat. Jak jsme si řekli, výpočet se provádí na základě konečných rozměrů zpracovávaného obrázku. Pokud si nejste jistí, jak to s velikostí obrázku opravdu dopadne, musíte při zpracování vycházet z největší velikosti obrázku, která připadá v úvahu.

Jak vyrobit rastr

Rastr musí vzniknout tam, kde obrázek opouští elektronickou podobu a stávají se z něj body rozložené na ploše tiskového archu - tedy v osvitové jednotce. O vznik rastru se zde stará RIP (Raster Image Processor). RIP se vlastně zabývá bitmapovým "nakreslením" tiskových bodů žádaného rastru. Pro každou barvu musí být rastrová síť ve správném pootočení - a tady je nutná velmi vysoká přesnost výpočtu. Rozlišení bitmapy, kterou RIP vytváří, je dáno rozlišením osvitové jednotky. RIP tedy pro svou práci potřebuje znát přesné rozlišení osvitové jednotky, pro kterou rastr připravuje.

Pro vytvoření rastrového bodu máme k dispozici jenom určitý počet "čtverečků", které mohou být buď černé, nebo průsvitné (mluvíme o výrobě filmu v osvitové jednotce). Kolik takových čtverečků máme k dispozici, zjistíme porovnáním počtu bodů rastru na určité ploše s počtem bodů na stejné ploše, které je schopna vyrobit osvitová jednotka.

Pokud osvitová jednotka pracuje v rozlišení 2.500 dpi a my chceme vytvořit rastr s hustotou 125 lpi (čísla jsou zvolena pro snazší počítání), vychází jeden bod rastru na čtverec 20 x 20 bodů. V tomto imaginárním čtverci lze vytvořit 401 velikostí rastrového bodu (počet černých čtverečků-pixelů může být na ploše čtverce od nuly do čtyř set). Toto číslo se označuje jako počet stupňů šedi.

Pozn.: Ve skutečnosti nejde o čtverečky, ale o body vytvořené laserem, které mají spíše kruhový tvar.

Stochastický rastr

Na začátku našeho povídání jsme si řekli, že různě velké body stejně daleko od sebe nejsou jediná možnost, jak může rastr vypadat. Druhá možnost je, že body rastru jsou stejně velké, ale nestejně daleko od sebe. Tmavší plocha se pak vyznačuje větším počtem bodů na jednotku plochy než plocha světlá. Tento typ rastru se obecně jmenuje "frekvenčně modulovaný" (česky by to asi bylo "s proměnnou vzdáleností") a už na první pohled je zřejmé, že taková věc se snáze řekne, než udělá. A nejen to. Pokud budu chtít použít frekvenčně modulovaný rastr pro nakreslení větší plochy stejné barvy, byly by tiskové body nejen stejně velké, ale také stejně daleko od sebe. U světlejších odstínů barev mohou být tak daleko od sebe, že vytvoří nepříjemné moaré. Proto se v takových případech náhodně (stochasticky) mění poloha jednotlivých bodů, aby moaré nevznikalo. Takový rastr už není pouze frekvenčně modulovaný - hovoříme pak o "stochastickém" rastru.

Jestliže chceme pracovat se stochastickým rastrem, musí na to být připravena osvitová jednotka a musíme mít k dispozici RIP, který je schopen stochastický rastr vytvářet. I tak je ale na místě vyzkoušet si schopnosti konkrétního RIPu - a to zejména v případě velkých ploch stejné barvy a pozvolných barevných přechodů. Možná budete překvapeni, jak často bude váš RIP v těchto případech vytvářet shluky bodů (plocha bude skvrnitá). Proto asi také není divu, že se zatím v praxi se stochastickým rastrem setkáváme poměrně málo.

Možná by bylo zajímavé nashromáždit na toto téma na stránkách našeho časopisu obšírnější informace z praxe. Máte-li větší praktické zkušenosti se stochastickým rastrem, napište nám do redakce. Přinejmenším uveřejníme seznam tiskáren a studií, kde se stochastickým rastrem pracují (a jaká k tomu používají zařízení). Kdo si troufne na stochastický rastr, bude nejspíš technicky zdatný - a tahle informace bude naše čtenáře jistě zajímat.

Rastr u digitálního tisku

Pro tisk na digitálních tiskových strojích se nejčastěji používá rastr, který vychází z bitmapy, podobně jako je tomu u laserových tiskáren. V tomto případě jde tedy o pravoúhlý rastr s natočením 0°. Na rozdíl od klasických tiskových technologií však digitální tisk umožňuje tisknout každý pixel v několika různých denzitách (stupních šedi). Nejčastěji je to 8 bitů (tedy 256 odstínů) pro každou tiskovou barvu. Některé digitální stroje ovšem používají vyspělé rastrování s natáčením rastru jednotlivých barev, jehož pomocí se vytváří rozetový efekt. Zachovávají si však přitom možnost tisknout každý pixel v různých odstínech dané barvy (a často i volit počet bitů určující odstíny šedi). V některých případech tak dnes už může digitální tisk předčit tisk ofsetový v určitých konkrétních úlohách (světlejší místa barevných fotografií), čímž vyvažuje své tradiční nevýhody (menší stálost barevných odstínů u jednobarevných světlých ploch a pozvolných vektorových přechodů).

RNDr. Emil Dvořáček

Ing. Martin Felix

Článek byl převzat z únorového čísla nového polygrafického měsíčníku Svět tisku.
Svět tisku obsahuje 64 stran informací a je distribuován pouze formou přeplatného za 49,- Kč. Neváhejte proto a předplaťte si časopis tímto formulářem.