凹版印刷中的数字加网技术

在普通印刷中，网点是表现图像层次和彩色图像颜色层次的基本单元，网点覆盖率的不同可产生颜色层次的变化。加网技术经过100多年的实践和提高，从照相加网、电子加网发展到数字加网，为我们提供了一种以物理方式形成网点的方法。计算机数字加网是在照排机和电分机高端联网系统中大量采用的技术。电分机加网和计算机数字加网在技术和原理上是一样的，只是实现方法不同而已。现在随着彩色桌面出版系统质量和速度的不断提高，尤其是关键部位光栅图像处理器（RIP）性能的改善，加网的速度和质量已大大提高。与其他加网技术相比，数字加网技术在多个方面都表现出其优越性，它可以实现在模拟加网中很难实现或是根本不可能实现的算法，并且能够获得更高质量的网目调图像。数字加网技术已经成为当前图像印前处理中不可或缺的环节。

数字加网的特点

数字加网是计算机出版系统中采用的加网技术。根据记录网点的分布状态，数字加网有调幅、调频加网和调幅/调频混合加网方法。调幅加网（点聚集态抖动技术）是用不可见的、行列排列有序的网格分割图像，每个网格按照一定的角度、加网线数生成面积不同的网点。调幅加网技术经过近100年的发展完善，已在很多印刷单位使用，在调幅加网方法中，电子分色机使用的挂网方式一般是德国Hell公司开发的IS网点技术（无理化正切网点）和RT网点技术（有理化正切网点）。在彩色桌面出版系统中采用的是PostScript 加网技术。调幅加网技术虽然比较成熟，但却存在着一些难以避免的缺陷。例如细节丢失、产生龟纹和玫瑰斑、视觉上的撞网等，尤其是龟纹、玫瑰斑及阶调跳跃（即在网点开始搭接前后出现层次跳跃）等问题，在调幅加网难以避免，一直影响着图像的印刷质量。

调频加网（点离散态抖动技术），是一种随机加网，它得到的是离散分布的记录点。能较好地避免调幅加网技术的缺陷。调频加网图像具有较高的信息容量。调频网点有一级调频网点（指每个网点大小（面积）一定，仅网点的空间分布随机变化）和二级调频网点（指网点大小（面积）和空间分布频率均在变化）。由于调频加网技术没有了频率干涉的现象，不受网屏角度限制，无网角产生，从而不会形成龟纹和玫瑰斑，不会产生错网；并且使用低分辨率的照排机也可获得高品质的图像，提高菲林输出质量；提高印品清晰度和稳定性；在中间调没有因网点衔接而造成密度跳阶的问题，即消除了中间调的阶调跳跃，使色调过度自然和谐。使印出的彩色印刷品更加细致，印刷效果更好。但调频加网也还存在着一些缺陷，如因网点大小相等并且调频加网的随机噪音无法滤掉，因此具有粗糙和颗粒感，尤其是在高调层次和25%左右的阶调更明显；因网点的周长比调幅网点长得多，故网点扩大也多，需要高精细和苛刻性的工艺控制和监测技术；分色效果差的图像就很难在印刷机上通过油墨调整来提高质量；最小的微点尺寸太小，使许多印刷机无法

正确再现；网点的稳定性和可靠性还不够理想等。

调幅/调频混合加网（微聚集网点技术）是融合调幅和调频优点针对高精度印刷而推出的一种加网技术。在高光区域和暗调区域它像调幅加网一样，通过大小相同的细网点的疏密程度来表现画面中的层次变化。网点位置随机分布，并经过特别计算处理以使网点不相互重叠也不会间距过大。为了适应印刷还加进了另外一种计算方法，即利用多个细小的点子组成一个较大的印刷点。在中间调区域，网点的位置具有随机性，同时还可以像调幅加网一样对网点的大小进行改变。所以中间部分的网点兼具调幅网点的分布特性和调频网点的阶调表现方法。

混合加网在高光和暗调区域由于对网点位置进行了特殊处理，使得颗粒相对调整频减少很多，对细小网点进行了组合计算处理，提高了复制的再现性和稳定性。对于中间调区域，因为网点位置的随机性，避免了调幅中的跳色现象。由于中间调网点的个数是固定的，因此可以计算出单位面积的网点密度，从而可以对中间调的网点密度进行定义。对印刷工序来说，能采有常规精度的生产工序和设备，实现高线数网点的印刷质量，同时生产效率也不受影响。

混合加网大致可分为两种，一种是直接在中间调使用传统的调幅加网，而在高光和暗调部分使用完全的调频加网。即在中间调部分完全使用真正的调幅，而在高光和暗调部分完全使用真正的调频。虽然调频加网和调幅加网的算法，目前已比较成熟，但是，怎样才能使这两个本质完全不同的加网算法之间有一个平滑的过渡，这才是这种混合加网的目的和问题所在。

另一种就是同时使用调频调幅两者的特征算法来进行加网。目前在调频加网和调幅加网中间的过渡加网主要就是靠这两种方法实现。目前比较成熟的混合数字加网主要有以下几种。（1）SambaScreen和HybridScreen加网。巴可公司推出的SambaScreen和PPC公司开发的HybridScreen混用加网方式，都是专用在柔印中的最新加网方式。Samba网对高光部和暗调部采用FM调频网，而中间调则使用传统的AM调幅网，其从随机网点到传统网点的平滑过渡（5%～10%，从90%～95%）是数码自动计算的，而不是简单地各自密度内插式的混合。Hybrid加网法是FM和AM重合使用于整个密度范围内的加网法。（2）Spekta 加网。是Screen公司近期推出新型混合加网技术，Spekta将FM和AM加网方式在网点构成、色彩混合、龟纹和在印刷机上便于操作补偿的优点有效结合起来，使其热敏CTP成像机获得最佳质量。（3）SambaFlex 加网。其特点是在中间调的范围内，网点通过逐渐增加调幅加网特征同时逐渐减少调频加网特征来实现两种加网的过渡。在过渡区域，它也是先进行调幅加网，然后根据网点百分比从调幅加网中删去一定数量的网点。但是同时网点会在中心点的位置发生偏移。（4）Staccato加网。是目前克里奥的方形激光点技术Staccato （视方佳）的一种新的数字混合加网，它比视必达更接近于调频加网。可以生产出高保真图像，可以再现

出更好的细节而没有调幅加网带来的龟纹。

凹印网点的特点和新技术

网点是实现图像阶调层次的基础，不同的印刷方式对网点的传递增大效果不同，由于凹印和柔印中网点增大比胶印更严重，因此对图像阶调的影响更大。在网点传递的过程中，网点形状是影响图像阶调再现的重要因素，尤其是在印刷阶段更是如此。传统的网点形状有方形点和圆形点，目前还有链形点（或称菱形点）、字母点、复合点、变频点、调频点等。在相同的网点百分比下，不同的网点形状其周长的总和不同，其网点的增大量也不同。网点增大时沿其边缘向外扩大，所以周长越大，网点增大越严重。此外，网点在由小变大的过程中，总会有网点搭接的部位，由于搭接会造成密度突然上升。因而破坏了阶调曲线的连续性，造成某些阶调区域的层次损失。例如肤色、恰好处于黄、品红版的中间色调，极易造成阶调生硬，缺乏细微层次的变化。在肤色再现时链形点比圆形点和方形点都要好，因为这种网点的搭接避开了中间调，而且网点的搭接分两次，每次造成的跳升减弱。网点搭接造成的阶调跳跃在原理上也可以通过RIP的调整参数来克服，但有一定的难度；其一是跳跃的幅度有诸多因素的作用，在一定范围内有随机性，即使作了精心的预设，仍难抵消所有的缺陷；其二是跳跃的位置只能给出一个范围，很难精确定位。所以网点搭接造成的阶调跳跃在实际生产中几乎无法消除，只能通过网点形状和制作图像的特性相互配合来减轻其影响。

凹印网点由网墙和网穴组成，它不同于凸版、平版等其他印刷网点。凸版、平版以网点面积的大小来表达印刷品的层次，凹印则以凹版的凹下部分（油墨网孔）来表达层次。凹印网点需要有网墙来支撑刮墨刀并且加强网穴对油墨的吸附力。凹版凹下部分按形状不同可分为凹下部分的表面积相等深度不等；凹下部分深度相等表面积不等；凹下部分的深度和表面积均不等3种。与其它印刷方式的印版相比，这些今天已经完全实用化的凹印印版制作非常复杂。凹版制作所使用的分色软片（原版）也因此具有制作工艺复杂、难度大的特点。在凹印制版过程中，网点的范围虽然压缩了很多，但因为印刷时墨层厚，凹印印品的色彩通常都会比胶印印品的色彩更饱和，更鲜艳。由于凹印网点的特殊性，其增大的规律与胶印相比也有较大的差异，所用油墨的色相与普通胶印油墨也有很大的区别。因此凹印制版中使用的的层次曲线和灰平衡曲线都与胶印不同。电分机和大多数扫描仪都针对胶印作了预置，有一套可供选择的阶调曲线。制版时只需要对预置曲线作胶凹转换。现在，制版厂家通常在图象处理时做胶印转换，而对图形部分定义的色彩层次不便处理。较理想的方式是在RIP处理图文合一的版面描述文件的计算机中自动做胶凹转换，这样大部分调整都可以在RIP中自动完成，图像处理中的特殊调整只是作为辅助手段。此外，在凹印制版中有时需要在同一个版面中的不同部分使用不同的网点和不同的网线数，大多数元素做网点压缩，某些元素不做网点压缩。这些要求有些可由现有软件解决，有些还要通过增强RIP和设计软件的功能才能实现。

凹印加网对网点形状的要求很高，在现代电分机加网中，都存贮有凹版数字网点系统，如白十字线网点、蜂窝状六角形网点及其它异型网点等。图像的电子分色复制调整灵活，数据准确，可直接记录凹版网点图片。在专门为凹印制版印前处理设计的一个比较完整的解决方案ESK中，具有ESK特有的凹印网点技术，它由压缩网点还原工具、特殊凹印网点、网点应用工具、快速校稿打印工具及色彩管理工具组成。经过生产应用和进一步的研究，ESK再技术上有了新的提高，目前ESK网点技术主要有如下几点。

（1）蜂窝网点。网点由0～60度的网角范围，网角差15度就可避免撞网，因此很容易得到4个不撞网的可用角度。传统的方法可以有3个不撞网的角度用于主色版，通常第4个色版为弱色版，于3个主色版叠加在一起时会有轻微撞网。凹印通常要先印一个白色底版，有些情况下白色底版也会于其他色版撞网，用蜂窝点做白版，会减少这种撞网的机会。归纳起来，蜂窝形结构网点具有实地时正六边形的网穴在晒版和腐蚀时的损失比正方形网点小；耐印力较强；同等印刷难度下，蜂窝结构网点可以做到较大的网点密度，即印刷线数为200线/英寸时用蜂窝结构网点七印刷难度于永正交栅格排列网点印175线/英寸的图像相当。因为在50%的平网中，网点的大小和网点之间的间距相当；蜂窝结构网点在多色版叠加时，撞网的机会小等特点。蜂窝结构的层次网点，网点的形状和排列都比较好，是一种比较有前途的网点。

（2）T形网点。又称为沟通的凹印方形网点。该网点能增加实地油墨的流平，减少水波纹现象，使实地印刷均匀饱满。日本新科公司在其激光直接制版系统中也用了类似的网点，在生产中取得了令人瞩目的成功，ESK软件也用此功能，因而用户可在涂布腐蚀工艺中应用类似日本新科公司对其无胶片激光制版系统开发的技术。在实践中我们发现，T形网点对工艺的要求，要在腐蚀深度和油墨沟通的宽度上恰到好处才能有较好的效果。

（3）链形网点。其形状与排列方式最接近电雕机的网点。链形点的宽度可调，与调整电雕机的轴向步距有类似之处，这个调整可以独立径向步距。这种网点为腐蚀法制凹版借鉴点雕工艺的一些成功经验提供了一种新的手段。腐蚀法的前期工艺用激光照排机输出胶片，在技术上有很多调整网点形状和排列的方法，层次曲线也比较容易调整。

（4）变频网点。主要用于高线胶印。如330线/英寸的图像在用胶印印刷时，高光部分地网点太小（暗调部分白空也很少），工艺上难实现。HMS则解决了这个问题，他在高光和暗调部分用底线数。根据这种思路，我们设计了用于凹印的变频网点。变频网点在凹印中的应用主要还不是为解决高线数印刷的问题。而适用于提高前平网和高光区域的质量。自常用的175线/英寸条件下。10%以下的网点在工艺上很不稳定。应前平网是不容易均匀，高调层次很难稳定地再现。150线/英寸或133线/英寸的图像虽然在浅调层次上好一些，但版面的主体中间调部分显得太粗。变频网点在凹印中的应用比在胶印中要复杂很多。要针对生产

工艺调整变频的网点范围（如1%～12%为变频范围）和起始点的大小。但它也有负面影响，如小脏点会清晰地表现出来；渐变的高光部分会出现一个阶梯，但对图象影响不大，在大面积的渐变处还是有视觉上可见的台阶。因此还需根据版面的特点决定是否采用。

（5）星形网点。网点在实地部分可以减少墨穴之间的网墙面积，再不降低网墙强度的情况下，增加了网点面积，因而含墨量较大，对实地印刷有一定的好处。

（6）层次网点。传统的凹印网点的形状从高光到实地是一样的。这是一种简化的处理方法。实际上在层次部分圆点是最好的方案。但在实地部分圆点的油墨量不如其他网点大。不容易使之平服。因此我们设计了将圆点与其他凹印点形结合起来的层次网点。这类层次网点在高光部分的小点更容易做出来。中间调到高调和低调层次过度也更平滑。

凹印制版方法和对网点的要求

凹印制版方法中传统的方法是照相凹版制版法。该方法制成的印版网孔面积相同、以网孔深度不同表达印刷品的层次。其原版无网点，为连续调软片。原版上的图像经紫外线照射成像于耐蚀膜（对印版滚筒镀层进行腐蚀所用的膜）或碳素纸上，再将此膜包裹于滚筒上，在温水中显影，通过氯化铁进行化学腐蚀，形成深浅不一的网孔。现在已多不使用连续调原版碳素纸，主要使用分色软片的方法，即按照与胶印完全相同的方法制作加网分色片的方法；另一种是对图像进行全数字化处理、无软片制作印版滚筒的方法。在包装印刷和特殊凹印领域，无软片制作法正迅速得到推广。在出版凹印领域无软片化也有了实在的进展。现代凹印制版工艺方法主要有：

（1）网点照相凹版。采用凹印网点特型网屏作照相加网，或电子加网，制出加网阳（或阴）图片，在光聚合材料版滚筒或喷涂光刻胶的铜滚筒上直接晒版，前者只需冲洗显影，后者则再经腐蚀（或电解），即可制成凹印版，也称直接法涂布腐蚀凹版。这种制版具有程序简单，数据稳定，易于操作，制取的凹印版，网穴深浅一致，可统一变化其深度（15～35μm）。网点大小则随图像层次而变化，网墙与网点的线比，可随原稿协调反差要求从1∶3至1∶6作不同变化（最高可达13，但不耐印）。虽然只能表现56%～73%（最高79%）的网点阶调，但由于其印刷墨层厚，反差高，加上印刷网点阶调层次的扩大，其阶调层次再现仍然优于平版印刷。而且画面平服、均匀、柔和，适宜建筑材料与商标装潢印刷。

（2）腐蚀凹版。是目前凹印制版的主要方法之一。由照相凹版发展而来，采用网点图片（照相或电子分色）直接曝晒在涂布有感光胶的滚筒上，经腐蚀制成凹印版。去掉了晒碳素纸过版的不稳定因素，工艺简化。并可采取简便的胶印打样（或快速打样）来校验制版图片的准确质量，达到对应的胶凹印转换。所复制出的彩色图像，与电子雕刻凹版无大差别，而且有利于凹版印刷的操作稳定。

（3）电子雕刻凹版。采用电子分色加网平印网点阳图片（分色信号）作原稿，根据原稿的密度通过雕刻机由图像扫描信号带动电子机械（金刚石刻刀）作同步直接雕刻凹版辊网点版。电子雕刻凹版的网点在原理上是不搭接的，只有实地部分在印刷时易产生不均匀现象，这是凹印产生水纹的原因之一。传统的凹印网点在实地和中间调之间也会产生阶调的跳跃。高光部分的再现也会因印刷条件的不同而有视觉上可感知的跳跃。如果采用层次网点和变频网点则可避免阶调突变。电子雕刻的凹版网点，随图像层次有网点大小与网穴深浅的同时变化，随阶调加深有网点面积和网穴深度的同时变化。层次分辨十分精细，图像协调层次与反差能获得优良的再现，更适于精致彩色图像的凹印制版。使用中应尽可能采用较好的清晰度，在电子分色中应注意其相互联系与影响，合理应用电子分色机的各种功能来补偿和校正彩色图象复制中的各种因素影响，以保证良好的图象复制质量。电子雕刻凹版网点阶调扩大与腐蚀凹版相似，呈近似线性比例扩大，网点阶调比腐蚀凹版略长一些。在电子雕刻机中设置有多种网点系统和多套雕刻层次曲线（包含灰平衡比例变化），可根据原稿从中选择合适的曲线，雕刻出适于不同凹版印刷要求的精细层次图像。电子雕刻机使用的分色加网图版，可采用胶印打样或数字打样对分色版进行校验，实现精确的胶凹印转换。

此外，还有电子束螺旋扫描法加网。它是用阴极射线管的电子束进行螺旋扫描，得到按面积比变化的网点，随后进行电子束黑化处理实现图像的加网。现在，凹印的技术环境如印前电子化、无软片化已获得重大发展，滚筒制作的CTP化已不仅限于电子雕刻方式，更先进的激光方式也已开发应用。

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