|
Vremensko rastojanje koje deli pronalazak štamparske mašine (1453) i fotografije (1839) iznosi bezmalo četiri veka. Period objedinjavanja ova dva velika ljudska izuma bio je mnogo kraći – prvi pokušaji štampanja fotografija načinjeni su 1850, a postupak je „komercijalno“ zaživeo krajem XIX veka. Problem koji je trebalo rešiti sastojao se u reprodukciji kontinualnog tona, u ovom slučaju sivih nijansi na crno-beloj fotografiji, upotrebom crne boje i belog papira.
Nesavršena čula
 | | Visoka linijatura i premalo sivih nijansi dovodi do efekta posterizacije |
Moć razdvajanja ljudskog oka iznosi otprilike jedan lučni minut, što predstavlja minimalni ugao pri kome ne dolazi do stapanja objekata koje posmatramo. Ako ovaj ugao obeležimo sa a, prečnik objekta sa d i rastojanje sa s, malo trigonometrije pokazaće da je tg a = d / s, pri čemu je a=2×PI/(360×60) radijana pa dobijamo d / s = 0.0003. Tako ćemo objekte čija širina i visina iznose 1 m izdvajati iz okruženja na rastojanju od oko 3.3 km. Na drugoj strani, pojedinačne tačkice prečnika 0.2 milimetra nećemo razlikovati sa odstojanja većeg od 60 cm.
Zamislimo kvadrat čija je stranica 1 cm izdeljen u mrežu od 1000×1000 kvadratića (rezolucija je tačno 2540 tačaka po inču) i da je svaki drugi obojen u crno. Dakle imamo crni kvadratić, pa zatim beli, potom ponovo crni i tako u celoj matrici.
Pošto smo zaključili da ovako sitne pojedinačne objekte ne možemo da razlučimo, šta ćemo zapravo videti? Na makroskopskom nivou, čulo vida će sve ove objekte stopiti u jedinstveni kvadrat sive boje, a intenzitet nijanse biće 50%. Prema tome, odgovarajućim rasporedom i veličinom crnih tačaka na papiru moguće je dobiti efekat tona, a postupak se naziva polutonska rasterizacija.
Reprodukcija tonova
 | | Posterizacija |
Danas radimo na računarima sa kolor monitorima, gledamo TV u boji i čitamo časopise koji intenzivno koriste ilustracije i fotografije u boji. U takvom okruženju često se zaboravi na značaj tona (luminanse), ali treba istaći da je ton za čulo vida značajniji od boje.
Isticanje važnosti tona treba posmatrati u kontekstu otkrića polutonske rasterizacije: kada je otkriven metod za štampanje crno-belih fotografija, odnosno sivih nijansi, štampa u boji bila je samo nadgradnja. Zbog toga ćemo proces rasterizacije najviše proučavati na monohromatskoj štampi.
Tradicionalni metod za dobijanje polutonova sastoji se u projekciji negativa na fotoosetljivu površinu kroz posebnu vrstu filtera (screen). Prolaskom svetlosti kroz ovaj filter dolazi do difrakcije, tako da se tamnija mesta na negativu pretvaraju u krupnije crne tačke, a svetlija mesta u sitnije tačke. Uz određena poboljšanja ovaj način dobijanja polutonova održao se sve do ulaska računara u proces pripreme za štampu.
Čak i kod digitalne fotografije i u modernim DTP tehnologijama polutonska rasterizacija (halftone screening) zauzima podjednako značajno mesto. U elektronskoj pripremi za štampu ovaj proces se definiše kao transformacija rasterske slike sa većom amplitudom rezolucije u sliku sa manjom amplitudom rezolucije. To znači da nam je potreban postupak koji će skeniranu sliku čije su vrednosti ulaznih piksela predstavljene pomoću osam bitova u opsegu od 0 (crno) do 255 (belo) prevesti u sliku za čiju je prezentaciju dovoljan 1 bit po izlaznom pikselu.
Metodi rasterizacije
Primenimo informacije do kojih smo došli tako što ćemo uobličiti algoritam za polutonsku rasterizaciju. Za svaki ulazni, napravićemo matricu od 4×4 izlazna piksela. U zavisnosti od ulazne vrednosti, „uključivaćemo“ i „isključivaćemo“ piksele u prostoru izlaznog uređaja tako da odnos zacrnjenja i beline bude što približniji traženom tonu. Pri tome ćemo se pobrinuti da distribucija piksela bude ravnomerna i da isti raspored upotrebimo za iste sive nijanse. Tako smo opisali postupak rasterizacije nazvan dispersed dot ordered ili pattern dither.
 | | Dobijanje sivih nijansi tehnikom grupisanja tačaka |
Empirijski je dokazana i sledeća činjenica: bez obzira na kompresiju tonskog opsega, efekat fotorealističnosti biće sačuvan ukoliko se zadrže prvobitni odnosi tonskih vrednosti. Drugim rečima, oko „trpi“ nedostatak nekih nijansi tako da se smatra da je 256 sivih nijansi zadovoljavajući broj za reprodukciju tona. Ukoliko tome dodamo i potrebu za očuvanjem sitnih detalja, dolazimo do podatka da osmobitna rasterska slika rezolucije 300 dpi može da bude digitalni ekvivalent crno-bele fotografije.
U našem pojednostavljenom primeru očuvana je 1-1 korespodencija između ulaznih piksela i matrice izlaznih piksela, ali je broj sivih nijansi veoma mali. Ako bismo matricu povećali na 16×16 piksela, dobili bismo 256 nijansi, ali bi za štampanje finalnog rezultata bila potrebna rezolucija od čak 4,800 dpi. Čak i kada bismo raspolagali osvetljivačima ili laserskim štampačima tako visoke rezolucije, pojavio bi se još jedan problem nesavršenosti u tehnologiji štampe. Pojedinačne sitne tačke „ne drže“ štamparsku boju tako da bi raspršivanje tačkica u polutonskim ćelijama pogubno delovalo na kvalitet same štampe. Rešenje je jednostavno – tačkice nećemo raspršivati već grupisati u jedinstvenu polutonsku tačku čija amplituda odnosno prečnik određuju procenat zacrnjenja. Ovaj metod naziva se clustered dot dithering.
Pomenimo i stohastički raster u kome tačkice nisu pravilno grupisane već su raspršene po površini čitave slike. Za ovakav raster kažemo da je frekventno modulisan (otud i naziv FM screening). Za razliku od clustered i pattern dithering tehnika u kojima se za reprodukciju jedne nijanse uvek koristi identična šema, kod FM rastera su tačkice „razbacane“ pomoću generatora slučajnih brojeva – raster je uvek drugačiji, ali se zahvaljujući frekventnoj modulaciji postiže distribucija koja će u krajnjoj instanci proizvesti utisak originalne slike.
PostScript rasteri
 | | Formiranje rastera raspršivanjem tačkica |
Veličina polutonske tačke, kao što smo videli, određuje intenzitet rastera. Da bi se raster što manje primećivao, polutonske tačke se ređaju po linijama koje su postavljene pod uglom od 45 stepeni. Dijagonalno postavljanje polutonskih tačaka će od posmatrača sakriti strukturu rastera i odvratiti mu pažnju od polutonske ćelije. Pored toga, mnogi objekti na slikama koje želimo da odštampamo takođe su poravnati po horizontali ili vertikali. Dijagonalno orijentisani polutonovi smanjuju interakciju između struktura na slici i polutonske mreže. Ova nepoželjna interakcija naziva se moiré i biće poseban predmet naše pažnje.
Ugao rastera je jedan od osnovnih parametara koji određuje oblik polutonske ćelije. Ako ovaj ugao iznosi 0 stepeni, polutonska ćelija je kvadratna, sastavljena od n×n piksela izlaznog uređaja, pri čemu je n>1. Rotiranjem zamišljenog kvadrata u prostoru izlaznog uređaja ne dobija se kvadrat nego njegova „nazubljena“ aproksimacija.
Bilo kakva računica u prostoru izlaznog uređaja moguća je samo pomoću celobrojnih umnožaka piksela. Želimo, na primer, da rasterske tačke postavljamo pod uglom od 10 stepeni. Na prvi pogled, ništa lakše: svaku sledeću tačku pomerićemo za određeni broj piksela horizontalno i vertikalno. Da bismo izračunali tačan broj piksela, potrebno je „samo“ da nađemo pozitivne cele brojeve x i y tako da y/x bude tangens ugla od 10 stepeni. Sada nastupa problem, pošto traženi tangens ugla iznosi 0.17632698. Ukoliko ga aproksimiramo sa 0.176, tako što ćemo uzeti da je x=125, y=22, dobićemo ugao od 9.98 stepeni, ali će rastojanje između rasterskih tačaka biti preveliko, što implicira izuzetno krupan i vidljiv raster.
Možemo da pokušamo sa x=18 i y=3, što daje dovoljno sitan raster ali je arctg (y/x) = 9.46 stepeni – greška iznosi više od pola stepena. Očigledno je da nam je za preciznost potrebna što veća rezolucija izlaznog uređaja. Takav tip generisanja rastera naziva se rational tangent (RT) screening.
Linijatura rastera
 | | Raster je najmanje uočljiv pod uglom od 45 stepeni |
Sledeći važan parametar standardnih polutonova jeste linijatura rastera koja se izražava u linijama po inču. Linijatura rastera je broj rasterskih tačaka raspoređenih po jedinici dužine rasterske linije. Veća linijatura znači i veći broj polutonskih tačaka koje su, samim tim, sitnije. Prema tome, linijatura direktno utiče na krupnoću rastera. U skladu sa pomenutim nesavršenostima procesa štampe i u zavisnosti od vrste papira, bira se i linijatura. Pošto je tačka definisana u okviru polutonske ćelije, linijatura rastera određuje i veličinu polutonske ćelije. Veličina piksela je konstantna, pa su manje polutonske ćelije definisane sa manje piksela.
Broj piksela u ćeliji definiše broj raspoloživih sivih nijansi. Sledeća formula objedinjuje linijaturu rastera, rezoluciju štampača ili osvetljivača i broj sivih nijansi – dpi označava rezoluciju a lpi linijaturu:
Broj sivih nijansi = (dpi / lpi)2+1
Ukoliko na štampaču rezolucije 600 dpi štampamo raster linijature 85 lpi, raspolagaćemo sa 51 sivom nijansom, uključujući belu i crnu boju. Pri istoj linijaturi i dvostruko većoj rezoluciji raspolagaćemo sa 201 nijansom. Da bi bilo jasnije posmatrajmo kvadratnu polutonsku ćeliju od 2×2 piksela. Možemo definisati ukupno 2×2+1=5 nijansi: belo (nije obojen nijedan piksel), sive nijanse od 25, 50 i 75 procenata i crno (obojeni svi pikseli). Za finu štampu od 150 lpi uz 256 nijansi sive koje je moguće definisati u PostScript Level 2 jeziku, potrebna je rezolucija od 2,400 dpi.
 | | Raster je najmanje uočljiv pod uglom od 45 stepeni |
Visoka rezolucija osvetljivača nije potrebna samo zbog dobijanja oštrog i čitljivog teksta (rezolucija od 1,200 dpi je za tekst sasvim dovoljna), već i zbog mogućnosti da polutonske tačke definišemo u dovoljno gustoj matrici kako bismo dobili sitan raster, a zadržali potreban broj sivih nijansi.
Laserske dileme
Na uređajima niže rezolucije, kao što su laserski štampači, osnovni problem je izabrati pravu kombinaciju linijature i broja sivih nijansi. Ukoliko preteramo sa linijaturom, na fotografijama će se, usled nedostatka raspoloživih kombinacija za definisanje nijansi, javiti posterizacija. Ako štampate dokument u kome nema fotografija ali ima rastera, možete slobodno izabrati i veće vrednosti linijature.
U mnoge laserske štampače proizvođači ugrađuju specijalizovane algoritme za rasterizaciju, najčešće neku od varijanti dispersed dot ordered tehnike. Na odštampanom papiru efekat će biti odličan, ali ako na isti način odštampate paus i materijal predate štampariji, dobijeni rezultat može da bude neuobičajeno slab u poređenju sa očekivanjima. Razlog ovog odstupanja je u primeni postupka raspršivanja tačkica koji u klasičnoj ofset štampi ne funkcioniše na zadovoljavajući način. Zbog toga je poželjno da, ako laserski štampač koristite u pripremi štampe, uvek u DTP programu odaberete konvencionalne polutonove, a ne upotrebu metoda rasterizacije koji je ugrađen u štampač.
| 
