Despre AM şi FM …

Cătălin ȘERBĂNESCU

Nu, nu este vorba despre „gamele de frecvenţă” ale radioului, ci despre ceva mult mai apropiat de sectorul nostru de interes, şi anume rasterul. Oricât ar părea de ciudat la prima vedere, între cele două domenii există similitudini mai mari decât cele legate de numele folosite. Ne propunem, în continuare, să detaliem conceptele ce stau la baza generării celor două mari clase de raster folosite în industria tipografică: AM şi FM. Ca prim pas, ne simţim datori să explicăm numele folosite pentru acestea. Din punct de vedere istoric, primul tip de raster folosit în industria grafică a fost cel AM (modulaţie în amplitudine) şi, din acest considerent, mai este întâlnit şi sub denumirea de „raster convenţional”. Deşi este cel mai vechi, este încă şi cel mai răspândit, una dintre cauze fiind uşurinţa generării acestuia. Denumirea AM provine de la faptul că centrele punctelor de raster constituente sunt egal distanţate unele de altele, nivelele de tonalitate per culoare primară obţinându-se prin variaţia dimensiunilor acestora. Din aceste considerente, rasterul convenţional este caracterizat de valoarea liniaturii (de exemplu, 150 sau 175 lpi) ca distanţă dintre centrele punctelor componente (fig.1). Din punct de vedere al formei acestor puncte, există diverse tipuri, cum ar fi pătrat, eliptic, rombic etc. Spre deosebire de cel convenţional, la rasterul FM (modulaţie în frecvenţă) punctele sunt dispuse la distanţe aleatorii, diversele nuanţe dintr-o culoare fiind obţinute prin schimbarea densităţii numărului) acestor puncte. Parametrul specific, în acest caz, este dimensiunea fixă a punctelor (valorile uzuale fiind 42, 21 sau 10,5 μm). Folosirea unei anumite dimensiuni a punctului trebuie corelată cu rezoluţia echipamentului avut la dispoziţie. Astfel, pentru o valoare de 1200 dpi nu se poate folosi un raster FM de 10,5 μm, în timp ce pentru 2400 dpi îl putem utiliza (tabelul1). Rasterul FM se mai întâlneşte şi sub denumirea de stochastic (“aleator”). Am folosit ghilimelele pentru a putea face o scurtă precizare, şi anume aceea că există două astfel de tipuri. Primul, cu avantaje nete în ceea ce priveşte puterea de calcul necesară este acela cu modele fixe. În acest caz, toate celulele de raster au aceeaşi aşezare a punctelor pentru un anumit procentaj de culoare dorit. Cea de-a doua variantă foloseşte modele diferite pentru un anumit procentaj (de exemplu, două celule de 10% vor avea dispuneri diferite – fig. 2). Bineînţeles, în acest caz, este necesară existenţa de resurse de procesare adiţionale atât hardware, cât şi software pentru procesorul de rasterizare grafică (RIP). Acestea fiind spuse, putem merge la pasul următor, şi anume la trecerea în revistă atât a avantajelor, cât şi a dezavantajelor specifice claselor de raster AM şi FM (fig. 3). Vom începe prin a face o scurtă enumerare a principalelor calităţi ale rasterului stochastic, acestea fiind totodată şi neajunsurile celui convenţional: reproducerea mai fidelă a detaliilor din documente, eliminarea efectului de moiré şi minimizarea eventualelor probleme legate de suprapunerea culorilor (color registration). Să zăbovim puţin asupra acestor afirmaţii. În ceea ce priveşte evaluarea gradului de fidelitate din punct de vedere al detaliilor în reproducerea unui document, este necesar să stabilim un anumit grad de echivalenţă între un raster AM şi unul FM. Aşadar, întrebarea ce se impune de la sine este următoarea: dacă se consideră un echipament de tipar cu rezoluţia R (pentru offset, aceasta este dată de rezoluţia platesetter-ului sau imagesetter-ului utilizat) şi se foloseşte un raster convenţional adaptat acestuia, care este dimensiunea punctului corespunzător rasterului stochastic echivalent? Pentru simplificare, vom considera cazul unui dispozitiv de imprimare de 1 bit (poate depune sau nu aceeaşi cantitate de cerneală într-un punct de dimensiune corespunzătoare rezoluţiei). Desigur, raţionamentul poate fi extins şi pentru echipamente hibride de 2 sau 4 biţi, însă nu şi pentru cele contone (8 biţi) deoarece în acest caz nu se poate vorbi de raster, fie el AM sau FM. Aşa cum am mai arătat în paginile acestei reviste, liniatura maximă de tipărire cu un raster convenţional este limitată de rezoluţie şi de numărul de trepte dintr-o culoare primară (C,M,Y sau K) pe care dorim să le putem reproduce. Conform standardului postscript, acest număr nu poate depăşi valoarea de 256 (nu luăm în considerare diversele tehnici de mărire artificială a acestuia). Cu cât diminuăm valoarea treptelor de culoare, cu atât se vor reţine mai puţine detalii din document (imagini, gradienţi etc.). Aşadar, pentru atingerea acestei valori, este necesară împărţirea mediei de printare în celule de dimensiuni 16 x 1/R(ezoluţie), în interiorul fiecărei celule putându-se obţine cele 256(=16 x 16) de nivele necesare. Cu alte cuvinte, dacă folosim un raster AM vom putea tipări cu o liniatură maximă de 16/R. Spre exemplu, pentru o rezoluţie de 2400 dpi, liniatura optimă este de 150 lpi. Bineînţeles, aceeaşi împărţire în celulele de mai sus rămâne valabilă şi în cazul utilizării rasterului stochastic, acesta fiind optim pentru o dimensiune a punctului de 1/R. Urmând exemplul de mai sus se obţine 1/2400 dpi = 10,5 μm. În consecinţă, am găsit o formulă simplă de echivalare, şi anume un raster convenţional de 16/R lpi este corespondentul unuia stochastic de dimensiune 1/R. Din punct de vedere al fineţei detaliilor reproduse, rasterul FM este net superior celui AM echivalent (fig 3). Să trecem acum la următoarea calitate a rasterului stochastic, anume inexistenţa efectului de moiré. Acesta apare la suprapunerea a două sau mai multe reţele de puncte ordonate geometric (fig 4). Este cazul rasterului convenţional pentru care, în scopul minimizării acestui efect, planele de culoare au fost decalate între ele la 30°. Problema care apare este aceea că 4 culori x 30° = 120° > 90° ! În consecinţă, doar 3 culori (C, M, K) pot fi decalate corespunzător, hotărându-se ca Y să fie distanţat la doar 15° de celelalte, fiind culoarea cea mai deschisă dintre toate şi pentru care efectul de moiré are impactul vizual minim. Datorită modului de generare a rasterului FM, acesta este imun la apariţia moiré-ului prin simpla inexistenţă a ordonării geometrice a punctelor. Minimizarea problemelor generate de suprapunerea culorilor este un alt atu al rasterului stochastic. În cazul rasterului convenţional, orice mică abatere de la această suprapunere poate duce atât la efecte vizuale nedorite ce necesită pentru contracarare folosirea trapping-ului, cât şi la posibila apariţie a moiré-ului. Trebuie, totuşi, menţionat faptul că, în cazul elementelor grafice formate 100% din două sau mai multe culori primare, rasterul stochastic este la fel de neputincios ca şi cel AM în ceea ce priveşte defectele de suprapunere. Din cele prezentate mai sus reiese destul de clar faptul că utilizarea rasterului de tip FM aduce beneficii incontestabile. Din păcate, ca în cazul tuturor lucrurilor bune din această lume, există şi un revers al medaliei. În primul rând, există un clar dezavantaj în ceea ce priveşte uniformitatea. Aşa cum am mai arătat cu alt prilej, chiar şi în cazul rasterului convenţional, există o dependenţă clară între liniatură şi uniformitate. Cu cât avem de-a face cu valori mai mari ale lpi-ului, cu atât uniformitatea tipăriturilor are mai mult de suferit. Acest fenomen devine şi mai pregnant pentru rasterul stochastic unde avem de-a face cu puncte foarte fine (de până la 10 μm), orice mică variaţie existentă în procesul de depunere a cernelii pe media de tipărire devenind extrem de vizibilă. Cu alte cuvinte, înainte de a adopta rasterul FM, este imperios necesar să ne asigurăm de faptul că atât maşina de tipar, cât şi toate echipamentele implicate în realizarea formei de imprimare se află într-o stare foarte bună de funcţionare. Însă, poate cel mai mare dezavantaj în cazul rasterului stochastic este reprezentat de valoarea dot-gain-ului. Ca fenomen, dot-gain-ul (sau creşterea punctului de raster) reprezintă gradul cu care are loc „dilatarea” celulei de halftone ca urmare a absorbţiei cernelii de către media de tipărire (fig. 5). Ca imagine sugestivă în acest sens, imaginaţi-vă o picătură de cerneală depusă pe o bucată de sugativă. Marea majoritate a echipamentelor de imprimare, fie ele offset sau digitale, sunt afectate de acest efect. Bun, veţi spune, dar ce se întâmplă în cazul folosirii tonerului? Acesta nu este fluid, deci nu poate fi absorbit de hârtie! Aveţi dreptate, însă doar parţial. Modul de aderare al tonerului la media de tipărire este prin tratament termic. În cadrul acestui proces, tonerul (constituit într-o proporţie foarte mare din plastic) este topit, deci adus într-o stare semi-fluidă caracterizată de un anumit grad de vâscozitate, având drept rezultat final o lăţire a punctului de raster depus original. Diferenţa faţă de echipamentele ce folosesc cerneală este aceea a unei imunităţi sporite vis-a-vis de tipul de hârtie folosit. Cel puţin teoretic, cu toner se poate printa cu rezultate bune din punct de vedere al creşterii punctului de raster şi pe sugativă! Revenind la comparaţia convenţional – stochastic, să încercăm să determinăm valorile dot-gain-ului pentru fiecare dintre acestea în parte. Pentru a nu intra prea mult în detalii şi a nu ne abate de la ţinta articolului – acela de a fi pe înţelesul tuturor, vom considera o formulă de calcul simplificată la extrem pentru calcularea dot-gain-ului, fără a ţine seama de proprietăţile hârtiei, de tensiunile superficiale ale cernelii sau vâscozitatea acesteia, temperatură, umiditate etc., şi anume: DotGain = K x P, unde P este perimetrul punctului de raster original calculat ca sumă a lungimii tuturor părţilor acestuia şi care se află la graniţa cu zonele fără cerneală. Totodată, trebuie să confirmăm faptul că ecuaţia de mai sus nu reprezintă o formulă de calcul pentru dot-gain (cum ar fi metoda Murray-Davies), ci doar una cu scop strict educaţional. Acestea fiind stabilite, rezultă că pentru procentaje de 0 şi 100% dintr-o anumită culoare primară, valoarea dot-gain-ului este nulă (în ambele cazuri perimetrul definit ca mai sus este zero), iar pentru valoarea de 50% se atinge un maxim (înainte de aceasta diametrul este mai mic, iar pentru valori mai mari , punctele de raster incep să se „atingă” având drept consecinţă în ambele cazuri o valoare mai mică a perimetrului). Ca urmare a acestor observaţii, putem trasa forma aproximativă a graficului dependenţei dot-gain-ului în funcţie de procentajul celulei de raster (fig. 6). Pentru a face un studiu comparativ între rasterul convenţional şi cel stochastic, să considerăm exemplul unei celule de raster de 14%. În figura 7, am reprezentat cele două situaţii, cu precizarea că pentru rasterul de tip AM am ales un tip de punct nefolosit în industria tipografică, dar care facilitează calculul, în timp ce pentru cel FM am considerat situaţia cea mai defavorabilă din punct de vedere al dot-gain-ului, adică toate punctele constituente nu au nicio latură comună. Perimetrul în cazul rasterului convenţional este de 6 x 4 = 24, în timp ce pentru cel stochastic avem 36 de puncte x 4 = 144. Vom obține o valoare de 6 ori mai mare pentru FM faţă de AM. Bineînţeles, valorile absolute ale dot-gain-ului nu vor fi atât de diferite într-un caz real, datorită simplificărilor făcute şi a variabilelor ce nu au fost luate în considerare (parametrul K din formula de mai sus nu este acelaşi în ambele cazuri). Cu toate acestea, sperăm că ne-am atins scopul, şi anume acela de a demonstra faptul că, prin definiţie, un raster de tip stochastic prezintă valori mai mari ale dot-gain-ului comparativ cu ruda mai „bătrână” – cel convenţional. Trăgând linie, concluzia ce se impune este aceea a necesităţii acordării unei atenţii deosebite în compensarea creşterii punctului de raster în condiţiile folosirii rasterului FM pentru corelarea valorilor acestuia cu standardele actuale.
Odată terminată enumerarea avantajelor şi dezavantajelor celor două clase de raster, ne putem permite un mic moment de reverie de tipul „ce-ar fi dacă s-ar putea…”. Chiar aşa, ce-ar fi dacă am putea combina avantajele AM şi FM la un loc? Ideea nu este deloc nouă şi are la bază o observaţie destul de simplu de făcut. Trebuie doar să analizăm cu atenţie graficul dot-gain versus procentaj (fig. 6). Rasterul stochastic prezintă o creştere mai mare a punctului de raster decât cel convenţional, însă respectă aceeaşi curbă, respectiv valori mici pentru zonele 0% şi 100%. Pe de altă parte, aceste segmente contribuie cel mai mult la senzaţia vizuală de reproducere a detaliilor, fiind şi cel mai puţin sensibile la neuniformităţi. Concluzia este aceea de creare a unui nou tip de raster care să fie de tip FM în zonele luminoase (0-10%) şi întunecate (90-100%), iar în intervalul rămas să folosească rasterul AM. Este un concept simplu însă, ca toate lucrurile de acest fel, şi foarte eficient. Un asemenea tip de raster poartă denumirea generică de, aţi ghicit, raster hibrid. Din păcate, inconvenientele legate de apariţia fenomenului de moiré sau suprapunerea culorilor rămân ca moştenire a rasterului AM şi în cazul celui hibrid. În încheiere, răspunsul la întrebarea „AM sau FM” se dovedeşte a nu fi unul uşor, pentru luarea deciziei corecte fiind necesară identificarea cât mai exactă a elementelor de interes major (detalii sau uniformitate), precum şi o evaluare justă a stării echipamentelor avute la dispoziţie (moiré, suprapunerea culorilor, posibilitatea compensării dot-gain-ului). Sau putem alege calea de mijloc: rasterul hibrid.