Многие считают, что фотонаборную машину сделали в 20-е годы XX века на Западе. Но и тут нам есть что противопоставить этому распространенному ошибочному мнению.
Первая работающая фотонаборная машина была сделана в Российской империи еще в 1897 году изобретателем-самоучкой Виктором Афанасьевичем Гассиевым (1879 — 1962). Стоит отметить, юному инноватору тогда было всего 18 лет. Кстати, из-за этого обстоятельства у него возникли проблемы при оформлении привилегии (патента), так как по законодательству того времени он считался еще несовершеннолетним. Оформлять документы на это изобретение пришлось на его отца, коллежского советника Афанасия Гассиева. Видимо по этой причине первым текстом, написанным методом фотонабора стало шутливое обращение сына к отцу об окончании работ над аппаратом: «Господину казенному чиновнику Гассиеву. Рапорт. Доношу Вам, что машина моя наконец окончена и модель работает. Посему прошу ускорить отправкой прошение о выдаче мне привилегии. Чертежи и объяснение устройства машины я изготовлю. В.А. Гассиев. 11 сентября 1897 г.».
Только спустя три годя после подачи заявки, в 1900 году, Комитет по техническим делам выдал Виктору Гассиеву долгожданную привилегию № 3596.
Принцип работы фотонаборной машины Гассиева предельно прост. На стеклянном диске, покрытым черной тушью, были вырезаны буквы и знаки. Диск вращается со скоростью 120 об./мин.
Впоследствии Гассиев значительно усовершенствовал свою машину, которая заменила набор-отливку из свинца букв и знаков на их фотоизображение. Собственно этот принцип и лежит в основе всех современных фотонаборных агрегатов.
Однако воспользоваться плодами своего изобретения Гассиеву было не суждено, ибо, как и многие российские изобретатели, он оказался жертвой отечественного законодательства бессмысленного и беспощадного. В те времена, как и ныне, изобретатель сам ежегодно должен был платить пошлину за патент на свое изобретение. При этом размер этой пошлины каждый год увеличивается. Российские изобретатели с тех пор называют эту плату «наказанием за изобретение». Более того, патентодержатель обязан был через 5 лет представить документ о внедрении изобретения, причем пошлина взималась по прогрессивной шкале за каждую выпускаемую машину. Если же эти условия не выполнялись, то патент терял свою силу.
У Гассиева не было достаточно средств для многолетней уплаты пошлины, поэтому через несколько лет он лишился привилегии. А так как техническое описание его изобретения было разослано в патентные ведомства других стран, то его идеями и чертежами воспользовались зарубежные разработчики.
Так снова, и в который раз, из-за чиновников наша страна лишилась перспективной технологии.
Аннотация: О нелегкой судьбе талантливого изобретателя,
нашего земляка Виктора Афанасьевича Гассиева рассказывает настоящая книжка,
рассчитанная на широкий круг читателей.
13 августа (по старому стилю) 1879 года в г. Нахичевань Эриванской губернии в семье тридцатипятилетнего коллежского советника (попечителя Министерства земледелия по казенным землям) Афанасия (Афако) Абиевича Гассиева родился сын Виктор. Отец Виктора был одним из первых поселенцев аула при Владикавказской крепости, позже преобразованного в г. Владикавказ. Афанасий Абиевич принадлежал к числу передовой интеллигенции своего времени. Широк и разнообразен был круг его научных интересов: он внес серьезный вклад в разработку вопросов истории философии, истории религии; написал руководство по нумизматике, перевел с русского на осетинский учебник физики; выступал в печати по вопросам экономического положения горцев Кавказа. Культурный человек, он владел многими языками, в том числе — древними.
Воспитанию сына Гассиев-старший уделял большое внимание. Он разработал специальный педагогический комплекс принципов и правил, делая упор на нравственное воспитание, творческое отношение к труду.
Мать Виктора — Мария Адольфовна (полька по национальности, бывшая в первом браке женой сосланного в Сибирь и умершего там политзаключенного Буйницкого) — занималась с сыном языком и литературой.
Старания отца и матери были вознаграждены: Виктор, получивший образование в «домашнем университете», стал высоконравственной и творческой личностью, состоялся как талантливый изобретатель.
Творческие наклонности Гассиева-младшего проявились довольно рано, воспитание способствовало определению его интересов, развитию исключительной памяти. Уже в детские годы он познакомился с лучшими произведениями художественной литературы, неплохо рисовал, играючи клеил и мастерил различные макеты. Чтобы облегчить домашний труд матери, сконструировал полотер; создавал некоторые простые приспособления тогдашней бытовой техники; собрал картонный проекционный фонарь и изготовил к нему стеклянные диапозитивы с разноцветными картинками; построил из картона скрипку с одной струной и даже играл на ней. Понятно, все это было для него не просто забавой, а моментами ранних самостоятельных и упорных поисков, познания мира, раскрытия тайн, недоступных простому наблюдению.
Как можно иначе рассматривать даже такую, казалось бы, просто забавную игру подростка, когда с помощью волчка и привязанного к нему карандаша вычерчиваются на бумаге сложные кривые линии и тщательно разбираются причины и характер получаемых рисунков, их зависимость от определенных движений. Особенно показательна в этом смысле настойчивость попыток одиннадцатилетнего Виктора по созданию «вечного двигателя», над идеей которого бились многие изобретатели, и все в конце концов терпели поражение, так как идея «вечного двигателя» противоречит фундаментальному закону физики — закону сохранения энергии.
Эта «детская болезнь всех изобретателей» (выражение Н. Д. Канукова. — О. Г.) не миновала и Виктора Гассиева, но в данном случае показательно упорство, проявленное им в этом безнадежном деле.
ТВОРЧЕСКАЯ ЗРЕЛОСТЬ ИЗОБРЕТАТЕЛЯ
В многолетней и плодотворной изобретательской деятельности В. А. Гассиева особое место занимает изобретение фотонаборной машины.
Глубоко трогательна по своей человечности причина, приведшая юного Виктора к этому изобретению, открывшему реальную возможность коренного преобразования наборного дела в полиграфическом производстве.
Отец Виктора часто разъезжал по Закавказью то ли по службе, то ли в поисках работы (в последнем случае приходилось переезжать всей семьей). В начале 90-х годов, когда Виктору было 11 лет, должность отца в Нахичевани была сокращена.
Афако Абиевич полностью переключился на научную и публицистическую работу. Уже в этот период Виктор стал помогать отцу в его литературной деятельности. Например, он освободил отца от необходимости делать дорогостоящие заказы художнику по снятию с натуры рисунков древних монет — сам выполнял эту работу. Нередко — по поручению отца — он просматривал корректуры его книг и статей и делал это довольно успешно.
Постоянная связь с типографией, полиграфическим производством сыграла определенную роль в создании В. Гассиевым фотонаборной машины.
Уже первые посещения типографии произвели на Виктора удручающее впечатление. Тогда, как известно, безраздельно господствовал ручной набор книг, газет, любой печатной продукции. Основу полиграфического производства составлял наиболее древний способ высокой печати, история которого в России восходит к середине XVI века.
Нелегкий и очень вредный для здоровья наборщика труд вызвал в мальчике внутренний протест. Отец обстоятельно объяснил сыну, что наборщики вынуждены, чтобы не умереть от голода, терпеть ужасные условия труда, глотать свинцовую пыль, хотя прекрасно знают, что от этого можно тяжело заболеть. Люди ничего пока не придумали для облегчения этой работы. Этим он невольно заставил сына задуматься над целесообразностью создания более совершенного способа печати.
Чем дальше, тем больше Виктору не давало покоя желание помочь простым людям, облегчить тяжелые условия труда наборщиков.
Начались вдохновенные «муки» творчества, связанные с будущим открытием юного изобретателя, впервые в жизни полностью осознавшего свой нравственный, гражданский долг перед человеком труда.
Н. Д. Кануков, имевший постоянный контакт с В. А. Гассиевым, в своей книге так передает его воспоминания о первом посещении типографии:
«Мальчик увидел наборный цех — длинную узкую комнату, сплошь установленную кассами (ящиками с делениями для шрифта). Около каждой из них стоял рабочий. Глядя в рукопись, он быстро выбирал буквы и укладывал в металлический угольничек-верстатку. Был полдень. Яркие лучи южного солнца пронизывали облако свинцовой пыли, витавшее вокруг. Рядом с Виктором стоял престарелый на вид наборщик. Лицо его было мертвенно-бледно. Только на скулах горели два багряных пятна. Старик закашлялся хрипло, надсадно. Из груди вырвалось дыхание, как из кузнечных мехов, с шумом и свистом. Он, по-видимому, хотел освободиться от верстатки и поднес было ее к кассе, но сделал это неудачно. Шрифт рассыпался по полу. Сгорбленный старик пошел выпить воды.
Домой Виктор возвращался будто побитый, тихий, приниженный.
— Понравилась типография? — спросил его отец.
В ответ мальчик отрицательно покачал головой.
— Это какая-то морилка. Мне так жаль больного старика. Я видел на его платке кровь.
Мысль о создании более совершенного метода набора ускорила переход Виктора к серьезной изобретательской деятельности, породила постоянное внутреннее творческое беспокойство.
РОЖДЕНИЕ ФОТОНАБОРНОЙ МАШИНЫ
Фундаментальным и технически значимым изобретением В. А. Гассиева была и остается фотонаборная машина, принцип действия которой продолжает играть ведущую роль в полиграфическом производстве и имеет большую перспективу. Вот почему в имеющихся публикациях о В. А. Гассиеве рассказывается о нем прежде всего как об изобретателе первой в мире фотонаборной машины. Это изобретение значительно не только своим приоритетом, но и тем, что его автор был подросток, что свидетельствует о высокой степени таланта юного изобретателя.
Над фотонабором стал работать 15-летний подросток!
Конечно, впоследствии идея и принципы фотонабора не могли оставаться неизменными, и изобретение В. А. Гассиева подвергалось дальнейшему усовершенствованию, однако сохранилось главное — технически прогрессивный и гуманный принцип, служащий улучшению условий труда полиграфиста. Трудно не заметить, что это гуманное начало выступало постоянным фоном и стимулом всей долгой изобретательской деятельности Виктора Афанасьевича Гассиева. Мы уже встречались и еще встретимся с проявлением этой черты характера нашего земляка. Этот талантливый самоучка смог в неприспособленных условиях своей мастерской создать множество остроумных по идее, «простых в обращении» и глубоко полезных людям машин, устройств и установок.
Виктор Гассиев в поисках путей облегчения труда наборщика не сразу пришел к идее фотонаборной машины. Сначала, в 1884 году, он построил «машину для набора строк», которая набирала строки из готовых букв и знаков. Это устройство не удовлетворило автора, хотя и несколько облегчило труд наборщика. Вскоре, в 1895 г., Гассиевым была создана первая действующая модель фотонаборной машины, которая непрерывно совершенствовалась.
Окончательно построенная и действующая машина была пятой моделью фотонаборной машины.
Интуиция — важный момент творческой деятельности ученого, изобретателя, показатель смелости таланта в открытии и осмыслении нового; она исходит из исторической практики, по-своему опирается на накопленные знания и опыт в исследуемой области; проявляется как «озарение», не имея вначале строгого логического обоснования. Общеизвестно, например, что «толчком» к открытию Закона всемирного тяготения явилось падение яблока, как рассказывал потом сам ученый. Гений Ньютона «вдруг» достиг главной черты логически еще не осознанного прошлого опыта познания, обнаружив наличие тяготения как общего явления в разнородных материальных системах (Земля — яблоко, Земля — Луна, другие системы мироздания).
В литературе о Викторе Гассиеве имеется указание на первый толчок, на факт внезапного озарения, подсказавший в 1894 г. пятнадцатилетнему юноше принципиально новый путь реализации благородной цели: создать машину, облегчающую тяжелый труд полиграфиста.
Н. Д. Кануков, имевший возможность много раз беседовать с изобретателем по всем вопросам создания фотонаборнорй машины, пишет: «Виктор поставил себе целью жизни создать новую наборную машину. Мальчик похудел, осунулся, стал неразговорчивым. Иногда часами просиживал в садике, вынашивая заветную мечту.
Часто в момент тяжелого раздумья над конструкцией машины он подбадривал себя мыслью о великом долге перед наборщиками и печатниками, безвременно стареющими, рано умирающими.
Так пробудился в нем интерес к усовершенствованию печатного дела. И этот интерес побуждал его перейти от подражания в строительстве и конструировании к постоянному исканию нового в технике — к изобретательству.
Как видим, и здесь, как в случае с «яблоком Ньютона» присутствует интуитивный, неожиданный момент озарения, благодаря которому был найден ответ на четко поставленную задачу. И здесь, конечно, основная идея — идея соединения фотографии и печатного дела — возникла не на голом месте, а была результатом соединения знания, опыта фотографии и «вспышки» таланта изобретателя.
Вся предшествующая многообразная работа ума талантливого мальчика, его игрушечно-конструкторские забавы, усиленное чтение литературы, изготовление различных картонных моделей, и особенно — увлечение фотографией, — все это развивало его фантазию и изобретательность. Накапливался личный опыт, ставший базой всех его изобретательских увлечений, в частности — фотонаборной машины.
Изобретатель как талантливая личность обнаружил существенную, незаметную для других связь в привычных явлениях окружающего мира.
В этом же 1894 г. венгр Порцольт сделал заявку и получил патент на изобретенную им фотонаборную машину, которая практически не была построена. Была разработана лишь идея, но в то время это было достаточным основанием для заявки на патент. В 1895 г., в Англии, был выдан В. Фриз-Грину второй патент на фотонаборную машину, которая также не была построена в силу сложности ее конструкции. Но пятнадцатилетний Виктор Гассиев, самостоятельно выдвинувший идею фотонабора, сам же и реализовал ее, сконструировав первую в мире фотонаборную машину.
Как мы уже отмечали, отец Виктора отличался широтой познаний в различных областях, исключительным вниманием к интересам народа, большим трудолюбием. Он и в сыне воспитывал самостоятельность и творческое отношение к труду. Собственно, этого даже и не надо было делать специально: чувство долга, одержимость творчеством укоренялись в характере талантливого юноши самим укладом жизни семьи, личным примером отца, Афако Абиевича, который относился к сыну на равных, проявлял неизменный интерес к его делам изобретательским, подчас принимая в них непосредственное участие.
В 1904 году Афако Абиевич был уволен со службы в Елизаветполе (позже — Кировобад) по мотивам «политической неблагонадежности». Виктор был свидетелем бурной не только научной, но и публицистической и адвокатской деятельности отца в Северной Осетии. Гассиев-старший постоянно выступал в защиту земельных интересов трудового крестьянства; к нему часто обращались за советом и помощью крестьяне из многих сел Терской области. Афако Абиевич так и умер в хлопотах о нуждах крестьянской бедноты: осенью 1915 г. в возрасте 71 года он выехал в судебную палату в г. Тифлис для защиты интересов алагирских крестьян от притеснений со стороны властей и знати. Там он скоропостижно умер.
Конечно, блестящая биография отца, его борьба и трудолюбие, гуманизм и демократизм не могли существенным образом не повлиять на формирование личности сына. Когда семья Гассиевых переехала из Нахичевани в Елизаветполь, Виктору было около 13 лет, но он уже создает свою домашнюю лабораторию, проводит многочисленные опыты, самостоятельно решает различные технические задачи, конструирует аппараты, за короткий срок осваивает фотоискусство. Став фотографом-любителем, он уже умел одновременно ремонтировать и совершенствовать фотоаппараты.
Чем дальше, тем больше укреплялась в нем склонность к конструированию, рисованию, любовь к физике, механике.
Эта характеристика очень справедлива. Фотография была изобретена и начала внедряться в конце 30-х годов XIX века, изнурительный труд наборщиков, сопровождающийся губительным свинцовым отравлением, также давно тревожил многих и многих, но самый существенный и практически реальный выход из создавшейся социальной ситуации впервые предложил Виктор Гассиев своим изобретением фотонаборной машины, которая и сегодня сохраняет свою существенную и перспективную значимость.
Таким образом, идея Виктора Гассиева привела к созданию машины, которая заменила набор свинцовых букв и знаков их световым изображением.
После создания первой своей машины Виктор продолжал неустанно работать над ее усовершенствованием, и созданные модели фотонаборной машины отличались между собою не только какими-либо частностями, но и принципами построения и функционирования. Лучшим и последним до заявки на патент вариантом машины оказался пятый (пятая модель «фототипно-наборной» машины, как назвал свою машину Виктор Гассиев), построенный в 1897 г.
В литературе давно имеется сообщение, основанное на материале Центрального государственного исторического архива в Ленинграде (ДГИАЛ), что 11 сентября 1897 г. пятая модель фотонаборной машины была закончена, и Виктор Гассиев набрал на ней первый в мире текст новым, фотографическим способом. Содержанием текста был, конечно, радостный и несколько шутливый «рапорт» отцу об окончании работы над фотонаборной машиной.
Первое полное описание пятой модели фотонаборной машины В. А. Гассиева было дано в 1900 г., в 5-м выпуске «Сборника привилегий», опубликованном Департаментом Торговли и Мануфактур.
Фотонаборная машина В. А. Гассиева давала возможность набрать четкие негативные или позитивные строки на фотопленке, с которой может быть снята текстовая печатная форма как основа для получения оттисков.
Точное воспроизведение текста способом плоской, наиболее экономичной печати возможно только с текстовых негативов и позитивов, изготовленных обычным методом фотографирования. К получению таких негативов и позитивов фотомеханическим способом впервые в мире подошел изобретатель Виктор Афанасьевич Гассиев.
В 1900 г. Департамент опубликовал соответствующее сообщение в своем «Своде привилегий, выданных в России» и выдал автору патент за «фотографическое получение набора».
Глава 4. Оборудование для обработки экспонированных фотоматериалов
Общие сведения и техническая характеристика
Основные узлы и системы проявочных машин
Расчет теплообменных устройств проявочных машин
Основы динамики нагрева обрабатывающих растворов
Тепловой расчет систем термостатирования
Расчет сушильного устройства
Глава 5. Контактно-копировальные и экспонирующие установки
Общие сведения и техническая характеристика
Экспонирующие установки с металлогалогенным источником света
Экспонирующие установки с люминесцентными источниками света
Основы расчета освещенности в копировальном процессе
Глава 6. Процессоры для обработки офсетных и фотополимерных форм
Общие сведения и техническая характеристика
Процессоры для обработки офсетных форм
Процессоры для обработки фотополимерных форм
Расчет систем и устройств процессоров для обработки форм
Раствороподающая система поточной линии для обработки офсетных форм
Раствороподающая система вымывных машин для обработки фотополимерных форм
Расчет секции вымывания установки для обработки флексографских форм
Расчет секции термообработки поточной линии для изготовления фотополимерных форм
Общие сведения и техническая характеристика
Рекордеры для лазерной записи печатных форм
Рекордеры для записи форм на внешней поверхности барабана
Рекордеры для записи форм на внутренней поверхности барабана
Рекордеры для плоскостной записи форм
Лазерная запись флексографских форм
Лазерная запись форм непосредственно в печатной машине
Расчет лазерных рекордеров
Расчет оптической системы рекордера
Расчет мощности лазера для изготовления печатных форм
Рекордеры с УФ-облучателями
Электронно-гравировальные автоматы для изготовления форм глубокой печати
Глава 8. Оборудование для контроля качества в системах допечаткой подготовки изданий
Основные этапы электрофотографического процесса
Конструкции электрофотографических принтеров
Цифровая цветопроба с термопереносом краски
Оборудование для изготовления аналоговой цветопробы
Денситометры и спектрофотометры
Глава 2. Фотонаборные автоматы
Современные фотонаборные автоматы относятся к поколению фотонаборных машин с цифровым шрифтоносителем, в которых цифровая информация о начертании знаков используется для управления процессом сканирования фотоматериала световым пятном малого размера. В результате сканирования фотоматериала образуется скрытое фотографическое изображение знаков.
Цифровой способ представления графического изображения существенно расширяет технологические возможности фотонаборных машин по сравнению с машинами прошлых поколений, имеющих вещественные шрифтоносители. Это связано с тем, что, увеличивая объем памяти ЭВМ управляющего устройства фотонаборной машины, можно практически неограниченно увеличивать ассортимент знаков для одновременного набора. Поэтому у современных фотонаборных автоматов с цифровым шрифтоносителем этот ассортимент достигает нескольких десятков тысяч знаков. Применение специальных устройств кодирования шрифтов или обычных сканеров позволяет оперативно дополнять шрифтоноситель информацией о начертании любых самых сложных в графическом отношении знаков. Цифровой способ представления графического изображения дает возможность записывать на фотоматериал не только знаки шрифта, но и различные графические элементы оформления (линейки, заставки, орнаменты и т.п.), штриховые и растрированные полутоновые иллюстрации. Для этого информация о графических элементах и иллюстрациях должна быть предварительно закодирована и записана на магнитный носитель или непосредственно в память ЭВМ фотонаборного автомата либо системы допечатной подготовки изданий.
Общие сведения и техническая характеристика
Для получения скрытого фотографического изображения текста и растрированных иллюстраций в допечатных процессах по технологии Computer-to-Film применяются фотонаборные автоматы (ФНА). В современных фотонаборных автоматах для формирования изображения используется принцип сканирования световым лучом, сфокусированным на плоскости фотоматериала в пятно малого размера.
В качестве источника света в настоящее время в большинстве фотонаборных автоматов используется лазер. В некоторых фотонаборных автоматах применяются светодиодные или светоклапанные линейки и матрицы. Основными достоинствами лазерного источника света, которые играют определяющую роль о применении его для записи изображения в ФНА, являются: монохроматичность излучения, малая расходимость и высокая интенсивность лазерного луча, возможность быстрого и достаточно простого управления лучом.
Монохроматичность излучения и его малая расходимость позволяют с помощью оптической системы сфокусировать лазерный луч в пятно размером, сопоставимым с длиной волны излучения. Причем чем меньше длина волны, тем пятно меньшего размера можно получить. В различных фотонаборных автоматах в зависимости от используемого типа лазера и конструкции оптической системы сканирующее световое пятно имеет размеры от 5,2 до 30 мкм.
Высокая интенсивность излучения позволяет записывать Изображение с большой скоростью. Это обусловлено тем, что оптическая плотность изображения на фотопленке, полученная после ее проявления, зависит от экспозиции (произведения освещенности фотоматериала на время экспонирования). Высокая интенсивность лазерного луча создает значительную освещенность фотоматериалов в сканирующем пятне, при которой требуемую экспозицию можно получить за очень короткое время экспонирования. Чем меньше времени требуется для экспонирования фотоматериала, тем с большей скоростью может перемещаться световое пятно по фотоматериалу и соответственно быстрее производится запись изображения. Возможность быстрого и достаточно простого управления лазерным лучом также обеспечивает высокую скорость записи.
Основным признаком, по которому фотонаборные автоматы относят к тому или иному типу, является схема построения, которая определяет характер размещения и транспортирования фотоматериала и способ развертки изображения. Современные лазерные фотонаборные автоматы имеют три принципиально разные схемы построения:
2. Формный материал располагается на внутренней поверхности неподвижного барабана или полубарабана, а развертка изображения осуществляется по вертикали за счет непрерывного вращения дефлектора с одной отражающей гранью (зеркало, прямоугольная призма или пентапризма) и по горизонтали за счет перемещения дефлектора и оптической системы вдоль оси барабана. После окончания записи фотоматериал перематывается из сдающей кассеты в приемную. ФНА, построенные по этой схеме, относятся к типу автоматов с внутренним барабаном ( рис. 2.2 ).
3. Фотоматериал (листовой) располагается на внешней поверхности непрерывно вращающегося барабана, а развертка изображения осуществляется по вертикали за счет вращения барабана и по горизонтали за счет перемещения оптической системы вдоль образующей барабана. Такие фотонаборные автоматы относятся к ФНА с внешним барабаном ( рис. 2.3 ).
Основными достоинствами ФНА ролевого типа являются простота конструкции, достаточно высокая надежность, низкая цена. К другим достоинствам этих фотонаборных автоматов можно отнести возможность записи большого по длине участка пленки. Максимальная длина ограничивается только возможностями растрового процессора и реже емкостью приемной кассеты (когда ома невелика). Определенным достоинством следует считать и относительно малые размеры.
Недостатки ФНА ролевого типа обусловлены построением оптической системы, погрешностями изготовления и работы вращающихся многогранных дефлекторов и механизма протяжки фoтoплeнки.
Фотонаборные устройства ролевого тина можно охарактеризовать как простые и экономичные устройства для выпуска продукции, не требующей высокой линиатуры (152-200 lpi), при средней производительности. Основным недостатком ролевых ФНА является относительно низкая повторяемость (40-50 мкм для наиболее простых моделей, 25 мкм для высокоточных).
фотонаборные автоматы, работающие по принципу «внутренний барабан», сегодня являются наиболее популярными и позволяют записывать изображение с растром до 305 lpi, обеспечивая повторяемость » />5 мкм по всему формату.
Ввиду многочисленных недостатков и высокой стоимости ФНА с внешним барабаном сейчас используются редко, несмотря на то, что они позволяют записывать изображение с разрешающей способностью до 5000 dpi.
Основными техническими характеристиками фотонаборных автоматов являются формат записи, разрешение и размер пятна, линиатура растра, повторяемость, скорость записи.
Формат. Этот параметр ФНА должен соответствовать формату используемой печатной машины или перекрывать его. В ином случае придется применять ручной монтаж пленки, что для цветной печати приведет к снижению ее качества. Различают максимальный формат и формат экспонирования.
Разрешение и размер точки. Под разрешением (разрешающей способностью ) понимается количество точек, воспроизводимых лазерным лучом, на единицу длины (обычно на дюйм) фотоматериала ( рис. 2.5 ).
Кружок, ограниченный кольцом первого минимума освещенности в дифракционном изображении точки, называют кружком Эри. Радиус кружка Эри определяют по формуле
Разрешающую способность идеальной системы определяют расстоянием между точками, центры дифракционных изображений которых находятся на расстоянии, равном радиусу кружка Эри (рис. 2.6, б), где освещенность промежутка в сравнении с освещенностью центров составляет 0,74, т.е. контраст изображения
» />Глаз человека при хорошей освещенности легко различает раздельно изображения объектов при их контрастности k = 0,05, поэтому если до пустить контраст k = 0,05, то расстояние между центрами дифракционного изображения составит d’ = 0,82 r. Практически удобнее разрешающую способность R определять не расстоянием между точками, а количеством этих точек, приходящихся на единицу длины, т.е. R = 1/r dpi (точки на дюйм).
Поскольку запись лазерным лучом связана с синхронизацией движения либо пленки, либо развертки луча, разрешающая способность не может плавно изменяться. Все ФНА имеют несколько фиксированных значений разрешающей способности. Эти фиксированные значения производители фотонаборных автоматов делают приблизительно одинаковыми, поскольку они должны удовлетворять требованиям теории растрирования. Вот наиболее часто встречающиеся значения: 1270, 1693, 2032, 2540, 3387, 4064, 5080 dpi. Используются и другие значения разрешения, например 1210, 1372, 2400, 2438 и т.д. Разрешение во многом определяется конструкцией сканирующей и оптической систем, применяемым лазером и программным обеспечением. Использование специальных алгоритмов растрирования и различных программно-аппаратных усовершенствований, предлагаемых производителями, во многих случаях позволяет обеспечить достаточно хорошее качество при разрешении 2400 dpi. Разрешение выше 2400 dpi позволяет достичь высокого результата при более высоких линиатурах растра, которые во многих странах считаются стандартом.
Как правило, все ФНА с внутренним барабаном имеют несколько переключаемых размеров точки. Чтобы достичь этого, требуется усложнять механизм и оптическую систему ФНА. Потому хотя размер точки и изменяется, он не всегда соответствует идеально требуемому. Более дешевые и простые ФНА ролевого типа имеют всего один или два размера точки.
Линиатура растра. Этот параметр в большинстве случаев характеризует не сам фотонаборный автомат, а растровый процессор. Диапазон допустимых линиатур. как правило, жестко связан с разрешением (если разрешение составляет R dpi, то линиатура растра Lin = R/16 lpi). Исключения возможны в случае чрезмерного увеличения линиатуры за счет использования «запланированной нелинейности» или при ограничении допустимой линиатуры.
Практически требования к линиатуре определяются характером печатной продукции. Для журнальной продукции линиатура обычно составляет 133-150, реже 176 lpi, для рекламной иногда достигает 200 lpi. Следует заметить, что предел различимости растровой структуры оттиска невооруженным глазом находится на уровне 200 lpi.
Повторяемость. При изготовлении пленок для последующей цветной печати производятся растрирование и вывод на ФНА четырех цветоделенных пленок для голубой, пурпурной, желтой и черной красок. Как правило, все четыре цвета выводятся последовательно друг за другом. Естественно, при печати совокупность цветных растровых точек должна правильно передать изображение. Если происходит довольно сильное смещение, то изображение теряет правильную цветопередачу и геометрические размеры.
Повторяемость характеризуют максимальным несовмещением точек по формату на определенном количестве подряд выведенных фотоформ. Современные фотонаборные автоматы имеют хорошие показатели по этому параметру. Например, у барабанных ФНА практически стандартом стало значение » />5 мкм, а у ФНА ролевого типа этот параметр находится в пределах 25-40 мкм.
Скорость записи. Все современные автоматы обладают очень высокой скоростью записи растрированного изображения, которая зависит от конструкции (частота вращения дефлектора, скорость перемещения фотоматериала или записывающей головки) и используемого для вывода разрешения. Чем больше значение разрешения, тем меньше скорость записи. Скорость записи выражают в количестве сантиметров экспонированного фотоматериала максимальной ширины для конкретного ФНА в минуту (см/мин). Современные ФНА обладают скоростью записи от 20 до 100 см/мин.
Формирование изображения на фотоматериале
После химической обработки светочувствительный слой воспроизводит оптическое изображение в виде некоторого распределения оптической плотности D, которая определяется выражением
Оптическая плотность D зависит от экспозиции Н, причем
Если освещенность Е’, создаваемая на светочувствительном слое, меняется со временем, то экспозиция определяется выражением
» />
Оптическая плотность » /> химически обработанного светочувствительного слоя, не подвергаемого воздействию света, называется оптической плотностью вуали.
Светочувствительность слоя определяется в единицах ГОСТа по формуле
Тангенс угла наклона » /> прямолинейного участка характеристической кривой называется коэффициентом контрастности » /> :
» />
Формула (2.4) служит для определения необходимой выдержки t или освещенности изображения Е’ при заданной оптической плотности D того или иного участка изображения. При этом величину » /> принимают равной » /> значение » /> определяют по формуле (2.3), значение » /> находят из каталожных данных фотоматериала.
На основании формулы (2.4) можно записать
В этой формуле значение » /> выбирают в зависимости от поставленной при фотографировании задачи. Можно, например, принять » /> равным некоторому среднему значению на прямолинейном участке характеристической кривой.
На практике иногда удобнее пользоваться уравнением прямолинейного участка характеристической кривой в виде
» />
» />
или из формулы (2.5), если обозначить » /> через » />, а также графически (рис. 2.6) по характеристической кривой фотоматериала.
В фотонаборных автоматах в результате сканирования лазерным лучом поверхности фотоматериала скрытое фотографическое изображение шрифтовых знаков создается не сразу, а формируется постепенно из отдельных элементов: прямолинейных отрезков и точек.
Современные фотонаборные автоматы экспонируют фотоматериал с разрешением 1200-5000 dpi, что обеспечивает получение фотоформ высокого качества.
В этих автоматах применяются три основных метода формирования растрированного изображения шрифтовых знаков.
Второй метод основан на формировании изображения знаков из пакета горизонтальных точечно-растровых строк. Этот метод отличается от первого тем, что запись осуществляется сразу несколькими параллельными световыми лучами (пакетом лучей). В этом случае текст на фотоматериале формируется в результате записи целой полоски изображения по горизонтали и перемещения фотоматериала по вертикали на ширину этой полоски (рис. 2.9, б).
Третий метод основан на формировании знаков с помощью микрорастра (субрастра). Световое пятно устанавливается в позицию, где должен быть воспроизведен шрифтовой знак, а сам знак записывается вертикальными точечно-растровыми линиями, высота которых ограничена верхним контуром знака и некоторой начальной (базовой) линией микрорастра ( рис. 2.10 ).
Первые два метода применяются в большинстве современных фотонаборных автоматов, лазерных принтерах, рекордерах для записи изображения на печатную форму. Третий метод используется в некоторых фотонаборных автоматах и рекордерах.
Управление процессом формирования изображения знаков, основанным на принципе сканирования, в фотонаборных автоматах осуществляется по цифровым сигналам, в которых в виде двоичных чисел закодирована информация о начертании шрифтовых знаков.
Наиболее распространенными являются следующие способы кодирования шрифтовой информации, используемые в фотонаборных автоматах:
При контурном описании знака контур разбивается на отдельные участки, представляющие собой отрезки прямой и дуги окружностей (рис. 2.11, б). При кодировании контуров кроме координат начала и конца векторов задаются параметры дуг окружностей (радиус окружности, координаты центра окружности, координаты точек сопряжения дуг).
При контурно-векторном способе кодирования информация о начертании знака представляет массив приращений координат концов векторов (проекций векторов), последовательность которых соответствует направлению обхода каждого замкнутого контура знака только базового кегля. Остальные кегли получаются из базового масштабным преобразованием:
Если при аппроксимации с помощью векторов в базовом кегле было допущено максимальное отклонение от контура знака » />, то отклонение этого размера в других кеглях находится также из вышеприведенного соотношения. Точность передачи контура знака определяется количеством векторов, аппроксимирующих контур.
При условии геометрического подобия в процессе преобразований искажения в базовом кегле должны нормироваться так, чтобы искажения контура знака на максимальном кегле диапазона не превышали допустимые. Для этого базовый кегль знаков должен быть достаточно близким к максимальному кеглю набора.
При наборе текста в фотонаборных автоматах необходимо растрировать изображение знаков с линиатурой, равной разрешению фотонаборной машины при записи изображения. Растрирование контура знака представляет собой процедуру получения координат черно-белых переходов, расположенных на пересечении линий сканирования с контуром знака.
Расчет координат черно-белых переходов в линиях сканирования выполняется следующим образом. Координаты для i-й точки пересечения вектора с линией сканирования, расположенной внутри вектора, с учетом масштабного множителя М равны ( рис. 2.12 )
Для следующей точки (i + 1), отстоящей на один шаг развертки,
» />
Координаты могут нарастать и спадать, поэтому окончательно
» />
Координата пересечения линии контура знака с первой линией сканирования (начальная точка) рассчитывается по формуле
» />
Для других векторов линий контура, отличных от первого, точка пересечения с первой линией сканирования вдоль данного вектора определяется по формуле
В настоящее время в большинстве допечатных систем применяется контурный способ представления шрифтовых знаков. При этом наиболее универсальной и распространенной кривой, применяемой при описании контуров, можно считать кривую Безье третьего порядка. Кривая Безье третьего порядка представляет собой параметрическую кривую, определяемую в общем виде следующим уравнением, где параметр t принимает значения от 0 до 1:
» />
» />
Для кривых Безье однозначно решается задача разделения на две кривые. Задачи объединения двух кривых и построения кривой, проходящей через заданную точку, можно решить только приближенно (или при наличии дополнительных условий).
При помощи кривых Безье можно описать самые разные формы, включая и дуги окружностей. Если расположить последовательно несколько кривых и определить способ сопряжения между ними, то возможности описания контура становятся безграничными. При этом развитие алгоритмов воспроизведения кривых Безье привело к тому, что по скорости обработки они не уступают другим, более простым на первый взгляд видам кривых. Из недостатков кривых Безье следует отметить неудобство работы для художников, рисующих символы на компьютере, которым довольно тяжело манипулировать направляющими точками, не лежащими на кривой.
Широкое применение нашли цифровые шрифты, представленные в форматах Adobe Type 1 (иногда этот формат называют PostScript Type 1 или просто Type 1) и True Type. В формате Type 1 контуры символов формируются из участков прямых линий (назовем их векторами) и участков кривых Безье третьего порядка ( рис. 2.14 ).
Для большей компактности горизонтальные и вертикальные векторы, а также кривые, определяемые вертикальными и горизонтальными контрольными векторами, описываются отдельными командами. Все команды описания контуров оперируют относительными координатами. Все символы в Тyре 1-шрифтах представляются в единой координатной сетке. Преобразование символов в соответствии с координатной системой выводного устройства производится через матрицу, заданную в заголовке шрифта (FontMatrix). При этом после трансформирования через матрицу получается шрифт кеглем в 1 пункт ( рис. 2.15 ).
Матрица состоит из шести чисел: » />. Итоговые координаты рассчитываются следующим образом:
» />
Обычно в Тyре 1-шрифтах используется сетка в 1000 единиц (т.е. 1000 единиц координатного пространства символа соответствуют 1 пункту, а прописные буквы имеют высоту примерно 700 единиц), при этом коэффициенты матрицы a и d равны 0,001.
При помощи FontMatrix можно создавать наклонные начертания без изменения самого шрифта. Для этого коэффициенту с нужно присвоить значение, равное синусу угла наклона. Например, матрица для координатной сетки 1000 с наклоном 12° вправо будет выглядеть так: [0,001 0 0,2 0,001 0 0]. Коэффициенты b, » /> обычно не используются в Type 1-шрифтах.
В основу формата True Type положен принцип программируемой разметки символов. Основным потребительским свойством True Type-шрифта можно считать простоту. Вся необходимая информация о символах находится в одном файле, а процесс установки новых шрифтов прост и нагляден. True Type-шрифты прозрачны по отношению к любым выводным устройствам: начиная от дисплея и заканчивая самыми сложными РostScript-приптерами и фотонаборными автоматами.
» />
Например, символ высотой 1400 единиц, определенный в сетке, имеющей размер 2048 единиц, при воспроизведении размером в 10 пунктов на устройстве с разрешением 300 точек/дюйм будет иметь высоту, равную
» />
Понятно, что дробные значения координат нельзя воспроизвести на растровом выводном устройстве, поэтому необходимо их округлить. В True Type-шрифтах округление производится не механически, а с использованием набора инструкций, которые определяют разметку символов с учетом характера масштабирования отдельных элементов знака, например тонких засечек и т.п.
При воспроизведении каждого шрифтового знака на фотонаборном автомате или другом растровом устройстве, например лазерном принтере, необходимо решить две задачи: масштабировать (уменьшить или увеличить) контур знака до необходимого размера (кегля) и активизировать все точки, попавшие во «внутренние области этого контура, т.е. «заполнить» контур.
Фотонаборные автоматы могут записывать текст и иллюстрации. Для этого изображение иллюстраций штриховых или растровых полутоновых должно быть предварительно преобразовано в растровую форму и записано в память компьютера. Точки полиграфического растра иллюстрации, передающие тональность изображения, представляют собой совокупность микроточек, размер которых равен диаметру сканирующего пятна. На рис. 2.17 представлены две растровые точки элемента полутонового изображения, запись которых осуществляется так же, как и текста, в результате формирования точечно-растровых горизонтальных строк. Обычно растровые точки полутонового изображения представляют в виде «суперячеек», состоящих из 16 х 16 микроточек.
Значение оптической плотности, передаваемой растровой точкой, определяется процентом заполнения «суперячейки» микроточками. При этом возможное число градаций серого составляет 256. На рис. 2.18 представлена растровая точка с 25%-ным заполнением суперячейки при амплитудно-модулированном (рис. 2.18, а) и частотно-модулированном растрировании (рис. 2.18, б).
Для воспроизведения на ФНА изображения отдельной полосы издания или полноформатного оттиска на фотоматериале цифровую информацию о шрифтовых знаках и иллюстрациях, содержащихся в полосе, необходимо преобразовать в так называемую матрицу экспонирования. Матрица экспонирования представляет собой массив данных из нулей и единиц, сформированных в виде математической матрицы. При этом число столбцов и строк матриц определяется форматами горизонтальным l и вертикальным h и разрешением R фотонаборного автомата и соответственно равно lR и hR. Нули и единицы, которые служат элементами матрицы, характеризуют наличие (1) или отсутствие (0) изображения микроточек в растрированном с разрешением R изображении формата l x h.
Преобразование информации об изображении в матрицу экспонирования осуществляет ( рис. 2.19 ) RIP (растровый процессор). Различают аппаратные, программные и аппаратно-программные RIP.
Первые допечатные системы обеспечивали низкое качество растрирования и удобство работы. Только недавно с появлением иррационального растрирования цифровые методы сравнялись по качеству с оптическими. При этом большинство цифровых методов стремится воспроизвести точность старых оптических систем, обеспечивавших стандартное растрирование с углами 0, 15, 45 и 75° при равных линиатурах фотоформ в соответствии со стандартом DIN 16457. Основной проблемой для цифрового растрирования являются углы 15 и 75°, для точного расчета которых требуются значительные вычислительные мощности.
Проблема электронного растрирования заключается в реализации определенной системы растрирования (комбинации из углов поворота растра и линиатуры или ширины растра) с целью получить требуемую матрицу из точек, рационально используя разрешающую способность экспонирующего устройства. Долгое время применялась только техника рационального растрирования (RT), которая давала значительные отклонения от стандарта DIN и еще большие отклонения от применяемых на практике углов поворота и линиатур растров.
Имеющаяся во всех PostScript-RIP технология RT основывается на том, что число ступеней градации серого одной растровой точки вычисляется по формуле
» />
Из матрицы 16 х 16 элементов экспонирования получаются 256 ступеней серого. Чем выше разрешающая способность экспонирующего устройства и линиатура растра, тем больше получается число градаций серого. Малая разрешающая способность в сочетании с высокой линиатурой растра дает уменьшение градаций серого, что приводит к видимому на глаз постепенному ослаблению растра.
В матрице экспонирования, полученной для заданной разрешающей способности устройства, должна создаваться растровая ячейка . У растров с поворотом угла 0 и 45° ( рис. 2.20 , рис. 2.21 ) нe возникает никаких проблем, так как вершины растровой точки лежат в местах пересечения четырех точек экспонирования, вторые служат образующими решетки ( рис. 2.22 ).
Проблема возникает при идеальных углах поворота 15° и зеркальном 75°, которые получаются при построении строки с различной последовательностью выполнения шагов, а именно при иррациональном построении строки (см. рис. 2.28, 2.39). Если ячейку расположить по точкам пересечения экспонирующей матрицы, то образуются углы поворота 18,4 или 71,6°, а точнее 18,4349 или 71,5651° (arctg 1/3 = 18,4349°). Получается идентичная последовательность шагов построения ячейки из трех точек вертикально и одной точки горизонтально в направлении длины строки или же трех точек горизонтально и одной точки вертикально в поперечном направлении ( рис. 2.23 ). В вершинах растровых ячеек в местах соединения двух соседних ячеек последовательность шагов 3:1 реализуется из двух или из одной точки каждой ячейки.
На рис. 2.24 приведены четыре ячейки, расположенные под углом с рациональным значением тангенса, но с другой линиатурой растра. Последовательность шагов соответствует простой структуре: три шага влево, один шаг вправо.
Каждая растровая ячейка внутри растровой площади имеет в зависимости от заданного угла поворота растра одинаковое строение и является как бы увеличенной в 4 раза базовой ячейкой. Если на основе полученных точек пересечения линий матрицы экспонирования и выбранной последовательности шагов построить четырехугольник, то наблюдаются значительные отклонения от идеального угла ( рис. 2.25 ). Для углов поворота 18,4 и 71,6° построение растровой ячейки одинаково, одинаковыми для этих углов будут и линиатуры растра. А при углах 0 и 45° обнаруживаются существенные отклонения, нужные точки пересечения находятся сверху или внутри той координатной сетки, которая идеальна для углов 18,4 и 71,6°. В результате происходит изменение линиатуры растра.
относятся к поколению фотонаборных машин с цифровым шрифтоносителем, в которых цифровая информация о начертании знаков используется для управления процессом сканирования фотоматериала световым пятном малого размера. В результате сканирования фотоматериала образуется скрытое фотографическое изображение знаков.
).
» />5 мкм по всему формату.
» />Глаз человека при хорошей освещенности легко различает раздельно изображения объектов при их контрастности k = 0,05, поэтому если до пустить контраст k = 0,05, то расстояние между центрами дифракционного изображения составит d’ = 0,82 r. Практически удобнее разрешающую способность R определять не расстоянием между точками, а количеством этих точек, приходящихся на единицу длины, т.е. R = 1/r dpi (точки на дюйм).
» />
» /> химически обработанного светочувствительного слоя, не подвергаемого воздействию света, называется оптической плотностью вуали.
» /> прямолинейного участка характеристической кривой называется коэффициентом контрастности 
» /> 
» />
» /> принимают равной 
» /> значение 
» /> определяют по формуле (2.3), значение 
» /> выбирают в зависимости от поставленной при фотографировании задачи. Можно, например, принять 
» />
» />
» />, а также графически (рис. 2.6) по характеристической кривой фотоматериала.
» />, то отклонение этого размера в других кеглях находится также из вышеприведенного соотношения. Точность передачи контура знака определяется количеством векторов, аппроксимирующих контур.
» />
» />
» />
» />
» />
» />. Итоговые координаты рассчитываются следующим образом:
» />
» /> обычно не используются в Type 1-шрифтах.
» />
» />
» />