一种提高印刷质量的幅度调制半色调新思路

周啸 孙冰 黎达

数字半色调技术又称数字加网技术，它是数字印前环节中的一项关键技术，其目的是将连续调图像转换成用于制版印刷的半色调图像。半色调图像由网点构成，网点是表达阶调的最小单位，油墨附着在网点上反映原稿的色彩和阶调。数字半色调技术经过多年发展和演变，产生了多种多样的方法。从最本质的原理上划分，数字半色调技术主要包括幅度调制半色调（AM）、频率调制半色调（FM）和复合半色调（AM/FM）三类。AM半色调通过改变网点尺寸表现原稿阶调，而FM半色调通过改变网点密度表现原稿阶调，它们各自存在优缺点。为克服缺陷，保留优势，将二者融为一体的复合半色调应运而生。目前，这三种技术都发展到相对成熟的阶段，在这三种技术基础之上，仍然有新的技术不断出现。本文在幅度调制半色调技术的基础上，介绍了一种能够提高印刷质量的新方法。

幅度调制半色调存在的相关问题

幅度调制半色调的4项指标包括网点形状、加网线数、加网角度和网点面积率，其中加网线数对印刷质量具有决定作用，线数越高，印刷获得的图像越精细，质量越高。但是目前具有的印前记录设备往往精度固定，精度越高的设备越昂贵，非一般印刷厂商所能接受，且由它决定的加网线数具有一定上限，不能无限制提高。一般印刷复制采用的记录精度为1200dpi、2400dpi、2540dpi等，加网线数一般在133lpi和150lpi，精细印刷采用175lpi，甚至高达200lpi。线数越高，所需要的设备精度就越高，这是目前应用幅度调制半色调印刷所受到的局限。调幅网点按照规则的网角排列，原稿的不同阶调控制网点不同的尺寸，这种四色版各自规则排列的网角和线数，非常容易导致莫尔干涉条纹的出现，使最终获得的印刷品在视觉上出现撞网现象，影响印刷质量。因此四色版网角通常以30°交错排列以最大限度削弱莫尔条纹影响。目前采用的方法一般形成规则玫瑰斑，视觉影响上达到最小。从上述分析可知，目前幅度调制半色调的主要问题在于，印刷质量受加网线数制约，提高线数需要提高记录设备精度，莫尔条纹难以避免等。

新算法的思路和方法

针对幅度调制半色调存在的相关问题，可以从以下几个方面思考新的思路：第一，能否在现有的普通印刷厂商能够承担的记录设备精度条件下产生高线数、高质量的印刷产品；第二，能否有效控制莫尔条纹，至少能将其控制在已被广为接受和认可的幅度调制半色调莫尔条纹的水平；第三，能否有效改善传统幅度调制半色调的算法模型，获得更简便、更高效的算法。新方法围绕这几个方面建立算法模型。

1.加倍方法

要想提高印刷品质量，对于幅度调制半色调而言，必须提高加网线数。怎样才能在不改变记录精度的前提下提高线数呢？这需要在半色调单元内思考。在加网过程中，原稿图像的一个像素对应半色调图像的一个半色调单元，而一个半色调单元又是由多个记录栅格组成。传统幅度调制半色调在一个半色调单元中以中心为胞点生成一个网点，原稿有多少像素就生成对应灰度级的多少个网点。半色调单元中的网点精度和表达的灰度级有记录设备的精度决定。保持记录栅格的精度不变，就是保持半色调单元的精度不变，将一个网点等分成多个，并在半色调单元中有规则地排列，可以形成高线数模式。

将一个半色调单元分成2份、3份或4份，可以形成尺寸不同的小网点。图1所示为半色调单元和网点四等分后形成线数加倍网点分布的过程。由图可知，一个半色调单元经过拆分，形成由4个独立小网点构成的分布形态，作为黄版0°加网而言，这种拆分模式在没有改变记录设备精度的基础上实现了网点在水平方向上的加倍，即将加网线数提高了一倍。

2.四色版方向上的线数加倍

根据常规加网，网角设置在0°、15°、45°和75°时莫尔条纹控制到最小，因此本文提出的方法也基于相同的网角设置。传统幅度调制半色调采用PS语言编程，对具有加网角度的网点排列实行重复编号循环记录网点出现的位置，从而生成网点。本文通过模板法编程能够直接生成半色调图像。首先需要设计制作四色版四个网角方向的模板。图2所示为CMYK四个网角方向模板网点示意图。根据模板网点排列，可以形成如图3所示的网点分布。

根据记录设备和半色调单元精度，设计的模板由n×n像素构成，因此分色图像对应的半色调图像像素数量为分色图像的n×n倍。设计好0～256灰度级模板后，根据读取的所有分色图像像素灰度级填充模板，生成半色调图像。利用图2所示的模板填充形成的半色调图像可以同时实现以下要求：第一，不改变记录设备的精度；第二，加网线数加倍；第三，网角排列与传统幅度调制半色调相同，形成类似莫尔条纹。

3.半色调模拟对比

利用传统幅度调制半色调算法排列四色分色图像的网点，获得四色分色半色调图像叠加的网点效果图，如图4（a）。再利用本文的新方法排列四色分色图像的网点，获得四色分色半色调图像叠加的网点效果图，如图4（b）。两图的比例相同。

从图4可以看出，传统幅度调制半色调算法四色版网点叠加后形成了规则的玫瑰斑，这种玫瑰斑在印刷图像上对视觉的影响较小，可以作为能够接受的莫尔条纹。本文算法形成的四色版网点叠加图，形成了与传统方法近似的玫瑰斑，但网点尺寸明显比传统算法减小3/4，形成在对应网角上线数加倍的模式。因为线数加倍、网点尺寸减小，所以能够获得比传统算法更加精细的印刷效果，而这种印刷效果的获得是在不改变记录设备精度的条件下获得的，普通印刷厂商都能够接受。

算法评价与研究方向

虽然该方法具有一定优势，但它本质上仍然是具有网线排列的幅度调制半色调算法。将四色版网点排列在相差30°的网角上，也只能将莫尔条纹降低至最小，不能完全避免。频率调制半色调通过改变网点分布的密度来表现阶调，网点分布随机，四色版网点叠印时不会产生莫尔条纹。将幅度调制半色调和频率调制半色调的优势融合在一起，同时避免二者存在的问题，是复合半色调算法的思路。在本文算法的基础上，如果能够实现网点的随机分布，那么就可以打破幅度调制半色调网角排列的局限，形成类似频率调制半色调的网点分布，从而完全消除莫尔条纹。

从生成的网点上看，本文算法的网点尺寸是传统幅度调制半色调的1/4，相同灰度等级下网点总周长有很大程度增大，导致压印网点扩大严重，因此该方法印刷得到的图像近似于频率调制半色调效果，但没有频率调制半色调的印刷色彩那么浓重。但通过拟合印刷阶调复制曲线和拟合曲线，就可以有效调节和控制网点扩大。针对网点尺寸问题，可以将本文算法拆分的网点进行一定程度的整合，使拆分后尺寸缩小3/4的网点融合成较大的网点，如原网点尺寸的1/2。整合后的较大网点不会带来过于苛刻的印刷难度，同时可以生成随机分布的网点以形成频率调制半色调的印刷效果。或者直接利用幅度调制半色调的网点，形成在整幅半色调图像空间区域内的随机分布，即可实现网点容易控制、消除莫尔条纹的印刷效果。这些优势融合、消除缺陷的新思路和新方法，都是今后研究的方向。